Programmieren in C. Eine Einführung in die Programmiersprache C. Prof. Dr. Nikolaus Wulff

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1 Programmieren in C Eine Einführung in die Programmiersprache C Prof. Dr. Nikolaus Wulff

2 Textausgabe per printf Die Funktion printf ist kein Bestandteil der C Sprache sondern gehört zur C Bibliothek. printf gestattet eine formatierte Ausgabe: printf(<format>,<arg 1 >,...,<arg N >); Die Formatzeichenkette ist zwingend, weitere Argumente 1,..., N sind optional. Die Formatanweisung bestimmt wie die Argumente ausgegeben werden sollen und gestattet vielerlei Formatierungen... Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 2

3 Textformatierung Zu jedem C Datentypen gehört eine entsprechende Formatanweisung, die mit dem %-Zeichen markiert wird: %... c d, i f s e, E g, G Typ char int, long float, double char* float, double float, double Bedeutung Einzelnes Zeichen Ganzzahl (Integer) Reelle Zahl (m.dddddd) Zeichenkette Reelle Zahl (m.dddde±xx) E oder F Darstellung Zusätzlich erfolgt mit %o und %x eine oktale und hexadezimale Ausgabe von Ganzzahlen. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 3

4 Formatierte Ausgabe // Ausgabe mit printf double pi = ; float eps = 1.E-12; printf("%c \n",'a'); printf("%f \t %d \n", pi, 4711); printf("%s","zeichenkette"); printf("%e \n", eps); Die Formatanweisung enthält normalen Text sowie mit % eingeleitete Platzhalter für die auszugebenden Argumente. Die Anzahl an Stellen kann explizit gemacht werden. Zusätzlich können Escape Sequenzen angegeben werden: \n neue Zeile, \t horz. Tabulator, \v vert. Tabulator, \a Signalton Bei Gleitkommazahlen lassen sich die Stellen vor und nach dem Komma sowie die Mantisse angeben. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 4

5 Addition von Zahlen #include <stdio.h> void main() { int x,y,z,sum; x = 1; y = 2; z = 4; sum = x + y + z; /* Summe ausgeben */ printf("summe = %d \n", sum); Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 5

6 Auswertung der Kommandozeile Vom Betriebssystem werden an die main-methode die Argumente übergeben, mit der das Programm gestartet wurde. Hierzu wird ein int als Anzahl für die Argumente und ein Zeichenketten Feld/Array mit den einzelnen Argumenten an die main-methode übergeben. #include <stdio.h> void main(int argc, char* argv[]) { printf("# Argumente = %d \n", argc); Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 6

7 Felder Felder (engl. Arrays) werden durch eckige Klammern hinter dem Variablennamen deklariert. Auf die einzelnen Elemente des Feldes wird dann mit einem Index zugegriffen. Beim Feld mit N Elementen erfolgt die Zählung nach C Konvention von 0 bis N int feld[3]; feld[0] = 1; feld[1] = 2; feld[2] = 3; /* OK max. Index==2 */ feld[3] = 4; /* Illegal! */ Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 7

8 Ausgabe der Argumente Die Argumente der Kommandozeilen sollen mit der der printf-methode ausgegeben werden: #include <stdio.h> void main(int argc, char* argv[]) { printf("# Argumente = %d \n", argc); printf("0. Arg = %s \n", argv[0]); printf("1. Arg = %s \n", argv[1]); printf("2. Arg = %s \n", argv[2]); Was passiert wenn nicht 3 Argumente im Feld sind? Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 8

9 NullPointer argv[0] ist der Programmmname. argv[1],..., argv[argc-1] sind die Argumente. Wird versucht mehr als die argc-1 Argumente auszugeben, so ist dies ein Fehler und führt zu einem NullPointer: Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 9

10 Syntax der while-schleife Die while-schleife hat eine sehr einfache Syntax: while( <expr> ) statement; Die auf die while-bedingung folgende Anweisung sollte aus Gründen der Les- und Warbarkeit immer in geschweifte Klammern, als Block, geschrieben werden. C kennt keinen boolschen Ausdrücke wie false und true. 0 entspricht in C dem logischen Wert false. Die Schleife wird so lange ausgeführt, bis <expr> einen Wert gleich 0 liefert. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 10

11 Die while-schleife int main(int argc, char *argv[]) { int index; index = 0; printf("# Args %d \n",argc); while(index < argc) { printf("%d. Arg %s\n",index,argv[index]); index = index + 1; return 1; Die while Schleife wird so lange ausgeführt, bis die Bedingung index < argc verletzt ist. So wird ein unzulässiger Zugriff vermieden. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 11

12 Themperaturumrechnung Es soll ein Programm zum Umrechnen von Celsius in Fahrenheit Grade entwickelt werden. F = C * 9/ Das Programm soll beginnend bei einem Minimumwert alle Fahrenheitumrechnungen ausgeben bis ein maximaler Celsius Wert erreicht ist. Die Schrittweite wird entsprechend vorgegeben. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 12

13 Fahrenheit nach Celsius #include <stdio.h> int main() { int fahr, celsius; int min, max, step; min = -40; step = 10; max = 110; celsius = min; while(celsius < max) { fahr = 9*celsius/5 + 32; printf("%3d C sind %3d F\n", celsius,fahr); celsius = celsius + step; return 1; Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 13

14 Ganz- und Gleitzahlen Ganz- und Gleitzahlen werden unterschiedlich behandelt: Bei Ganzzahlenarithmetik werden Nachkommastellen abgeschnitten. D. h. 9/5=1.8 wird zu 1 und 5/9= zu 0 verkürzt, wenn eine int Variable verwendet wird! Die beiden auf dem ersten Blick identischen Anweisungen liefern vollkommen unterschiedliche Ergebnisse. fahrenheit = 9/5*celsius + 32; fahrenheit = 9*celsius/5 + 32; Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 14

15 Rundungsfehler bei int fahrenheit = 9*celsius/5 + 32; Große Fehler ergeben sich bei Divisionen mit Ganzzahlen (int/long). fahrenheit = 9/5*celsius + 32; Für arithmetische Berechnungen sind Gleitkommazahlen erforderlich. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 15

16 Gleitkommaarithmetik #include <stdio.h> int main() { float fahr, celsius; float min, max, step; min = -40; step = 10; max = 110; celsius = min; while(celsius < max) { fahr = 9.0/5.0*celsius ; printf("%5.1f C sind %5.1f F\n",celsius,fahr); celsius = celsius + step; return 1; Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 16

17 Die for-schleife Das Hochzählen einer Variable bis zu einem bestimmten Wert kommt in der Datenverarbeitung so häufig vor, das C hierfür noch eine andere Schleifenvariante definiert, die for-schleife: #include <stdio.h> int main() { float f, c; for(c=0; c < 100; c = c + 10) { f = 9.0/5.0*c ; printf("%5.1f C sind %5.1f F\n", c, f); return 1; Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 17

18 Syntax der for-schleife Die for-schleife besteht aus drei Teilen: der Initialisierung, z.b. i=0 der Abbruchbedingung, z.b. i < 10 der Inkrementierung oder Dekrementierung, z.b. i = i+1 for( <expr 1 >; <expr 2 >; <expr 3 >) statement; Die Teile werden unterschiedlich häufig ausgewertet: <expr 1 > wird einmal am Schleifenanfang bewertet <expr 2 > wird vor jeder Wiederholung bewertet <expr 3 > wird nach jeder Wiederholung bewertet Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 18

19 Fallstricke bei Schleifen Wird die Kombination aus Schleifenbewertung und -inkrementierung falsch programmiert, kann es zu schweren Fehlverhalten kommen. Dies passiert häufig dann wenn die Abbruchbedingung nicht erreicht wird: for(c = 0; c < 100; c = c - 10) { /* loop for ever */ f = 9.0/5.0*c ; printf("%5.1f = %5.1f F\n", c, f); Dieses Programm läuft in einer Endlosschleife... Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 19

20 Rückwärts Zählen Um rückwärts zu Zählen müssen die Start- und die Abbruchbedingung der Schleife entsprechend angepasst werden. Z.B. Start=100 C, Ende =0 C und dann in Schritten von 10 C rückwärts: for(c = 100; c >= 0; c = c - 10) { /* decrement by 10 */ f = 9.0/5.0*c ; printf("%5.1f = %5.1f F\n", c, f); Nun terminiert das Programm wie gewünscht. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Programmieren in C 20