REGIONALES GYMNASIUM Maturitätsprüfungen Laufen 4. MAR

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1 REGIONALES GYMNASIUM Maturitätsprüfungen 2011 LAUFENTAL-THIERSTEIN Ergänzungsfach Informatik 4242 Laufen 4. MAR Fachlehrperson: Dauer: Urs Meyer 4 Stunden Hilfsmittel: Aufgaben 1-6 Taschenrechner (TI 30) Notizblätter Aufgabe 7 Laptop mit Cinema 4D Hinweise: Für die Beantwortung der Fragen ist ein entsprechender Platz vorgesehen. Beschriften Sie falls nötig die Rückseite des Blattes mit dem Hinweis: (siehe Rückseite). Punkteübersicht Die Aufgaben 1 6 sind ohne Computer zu lösen. Nach der Abgabe der Aufgaben 1 6 erhalten Sie von der Aufsichtsperson ein Notebook und einen USB-Stick. Damit können Sie die Aufgabe 7 in Cinema 4D lösen. Die Aufgaben 1 6 können anschliessend nicht mehr bezogen werden. Die Aufgabe 7 sollte in Minuten lösbar sein. Speichern Sie die in der Aufgabe 7 verlangten Dateien auf dem USB-Stick und geben Sie den Stick nach der Prüfung ab. 1. Binär-, Hex- und ASCII-Code 6 Punkte 2. Lauflängencodierung, Huffman Code 10 Punkte 3. Minimale aufspannende Bäume 6 Punkte 4. TCP/IP 5 Punkte 5. Kara 4 Punkte 6. C++ 22 Punkte 7. Cinema 4D 12 Punkte Total Viel Erfolg! 65 Punkte Seite 1

2 1. Binär-, Hex- und ASCII-Code Das folgende Wort ist in binärem 8-Bit ASCII Code geschrieben. Wie lautet der Klartext? (2 Punkte) Kodieren Sie folgendes Wort in hexadezimale Form (2 Punkte): Matur Welche Zeichen werden durch den ASCII-Standard definiert? Geben Sie ein Beispiel eines Zeichens, das nicht in der ASCII Definition enthalten ist. (2 Punkte) Seite 2

3 2. Lauflängencodierung, Huffman Code Linus hat ein Herz gezeichnet. Seine Zeichnung wird gerastert und digital an sein Grossmami übermittelt. Kodieren und komprimieren Sie das gerasterte Bild. Zeichnung von Linus Gerastertes Bild Erstellen Sie eine Lauflängencodierung des gerasterten Bildes. Die Liste beginnt mit der Anzahl der weissen Pixel. Man weiss, dass das Bild 10 x 10 Pixel misst, ein Zeilenumbruch wird also nicht berücksichtigt. (2 Punkte) Bestimmen Sie die Häufigkeiten der Zahlen und erstellen Sie einen Code Baum mit dem Huffman-Algorithmus. (2 Punkte) Seite 3

4 Bestimmen Sie die mittlere Codelänge und geben Sie den Rechnungsweg an. (2 Punkte) Wie wird das komprimierte Bild nun also bitweise übermittelt? (2 Punkte) Im Codebaum entspricht die rechte Kante = 1, linke Kante = 0. Wie gross ist die Einsparung jetzt gegenüber der Übermittlung unseres Rasterbildes ohne Komprimierung (Rechnungsweg angeben)? (2 Punkte) Seite 4

5 3. Minimale aufspannende Bäume Im Gymnasium Laufen müssen für den Umbau der Aula und der Mediothek auch die 16 Computer dieser Räume neu vernetzt werden. Die entsprechenden Längen der Kabelkanäle zwischen den Rechnern sind in der folgenden Abbildung ersichtlich: Abb. Netzwerkdiagramm Vernetzen Sie diese Computer kostensparend, indem Sie mit dem Algorithmus von Kruskal oder Prim einen minimalen aufspannenden Baum konstruieren. Wie gross wird seine Gesamtlänge? Falls Sie den Algorithmus von Prim anwenden, wählen Sie als Startknoten den PC 1. (2 Punkte) Seite 5

6 Erklären Sie Ihre Strategie in zwei bis drei Sätzen. (2 Punkte) Erstellen Sie eine Adjazenz- oder eine Inzidenzmatrix, welche das ursprüngliche Netzwerkdiagramm repräsentiert. Beschriften dazu falls nötig in der Abb. Netzwerkdiagramm die Knoten des Graphen. Erklären Sie Ihr Vorgehen auch in zwei bis drei Sätzen. (2 Punkte) Seite 6

7 4. TCP/IP Die Protokollfamilie TCP/IP transportiert die Datenpakete und steuert deren Übertragung im Internet. Weisen Sie dem untenstehenden Schichtenmodell die entsprechenden Texte zu (3 Punkte) enthält Anwendungen und Protokolle, die auf das Netzwerk zugreifen Netzzugangsschicht (Network Access Layer) A) Transportschicht (Transport Layer) B) Internetschicht (Internet Layer) C) Anwendungsschicht (Application Layer) a)... definiert und routet Datenpakete b)... ermöglicht die Sicherung und Kontrolle der Daten c)... enthält Routinen für den Zugriff auf physikalische Systeme Eine IPv4-Adresse ist 4 Byte lang und wird durch vier dreistellige Zahlen dargestellt (z.b ) deren Obergrenze folglich bei liegt. Wieviele IP-Adressen lassen sich mit diesem Protokoll bilden? Begründen Sie in ein bis zwei Sätzen, ob die Vergabe dieser Adressen in nächster Zeit knapp werden könnte. (2 Punkte) Seite 7

8 5. Kara Sie finden folgendes Kara-Programm ohne jeden Hinweis darauf, welche Problemstellung das Programm löst: Simulieren Sie die Programmausführung. Zeichnen Sie in der rechten leeren Welt, wie die linke nach der Ausführung des obigen Programmes aussieht (2 Punkte): Beschreiben Sie in zwei, drei Sätzen, wie das Programm seine Aufgabe löst. Welche Funktion hat der Zustand suche? (2 Punkte) Seite 8

9 6. C++ Bei Multiple Choice Fragen können mehrere Aussagen zutreffen (1 Punkt pro Frage). In der Funktion main() bewirkt die Anweisung return 0; das Verlassen von main(). die Beendigung des Programms. einen Zeilenvorschub. die Rückgabe des Exitcodes 0 an das aufrufende Programm. Zeichenfolgen werden als Kommentare interpretiert, wenn sie mit /* beginnen. in /* */ eingeschlossen sind. mit // beginnen. Folgende Anweisungen befinden sich in einer main-funktion. Korrigieren Sie die Fehler im Code! (je 1/2 Punkt) a) cout >> "Weiter mit <return>" >> endl; b) cout << "Geben Sie eine Zahl ein: <<" endl; c) return 0 //...bye- bye; Der Wert false wird intern dargestellt durch. (1/2 Punkt) Datentypen zur Darstellung von Gleitkommazahlen in C++ sind: float long long double string Korrigieren Sie die Fehler in folgenden Variablendefinitionen (je 1/2 Punkt): a) int i, int k; b) double flaeche volumen; c) Short lottozahl; d) int n; double resultat(4.5) e) char buchstabe['c']; f) double slow_down = "langsam"; Seite 9

10 Welche Fehler liegen in den folgenden main-funktionen vor? (je 1/2 Punkt) #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << a << endl; return 0; #include <iostream> using namespace std; int main() { char c = 'GO'; cout << c << endl; return 0; Im folgenden Programm wird der Integerwert anzahl eingelesen und der Funktion qsum() übergeben. Innerhalb der Funktion wird die Summe der ersten n Quadratzahlen berechnet, also n 2. Das Ergebnis wird als Returnwert zurückgegeben und am Bildschirm angezeigt. Vervollständigen Sie das Programm an den gelben Stellen. (5 Punkte) #include <iostream> using namespace std; int qsum(int n) { int summe = 0; for ( ) summe = summe + i*i; return ; int main() { ; cin >> anzahl; quadratsumme = ; cout << endl << ; return 0; Seite 10

11 Was gibt folgendes Programm auf dem Bildschirm aus? (2 Punkte) #include <iostream> using namespace std; int main() { int n = 15; n += 25 ; cout << n << " "; n %= 9 ; cout << n << " "; n = 5 ; cout << n << " "; n *= n ; cout << n; return 0; Seite 11

12 Das folgende Programm liest eine Anzahl Sekunden ein. Ergänzen Sie das Programm, so dass die entsprechende Anzahl Stunden, Minuten und Sekunden ausgegeben wird. Beispielausgabe: Geben Sie die Anzahl Sekunden ein: Stunden 22 Minuten 37 Sekunden Ergänzen Sie den folgenden Code, damit der obige Output auf dem Bildschirm ausgegeben wird. (5 Punkte) #include <iostream> using namespace std; int main() { int n; int h, m, s; cout << "Geben Sie die Anzahl Sekunden ein: "; cin >> n; cout << n << endl; return 0; Seite 12

13 Welche Bildschirmausgabe erzeugt das folgende Programm? (1/2 Punkt) #include <iostream> using namespace std; int main() { int x = 0, y = 1000; do { y /= 10; x++; while (y > 10); cout << x << " " << y; return 0; Welche Bildschirmausgabe erzeugt das folgende Programm? (1/2 Punkt) #include <iostream> using namespace std; int main() { int x = 1, y = 0; if(y<0) if(y<5) x = 5; else x = 10; cout << x; return 0; Seite 13

14 7. Cinema 4D Modellieren Sie den Bildschirm und den Sockel eines 27 Zoll imacs gemäss folgenden Abbildungen. Seite 14

15 Speichern Sie Ihr C4D Projekt auf dem Stick unter dem Namen VornameNameiMac. Mehrmaliges Zwischenspeichern nicht vergessen! Speichern Sie je ein stimmiges Rendering in dreiviertel Front- und Backview auf den Stick (analog den obigen Abbildungen). (2 Punkte) Die Szene muss folgende Objekte enthalten: Bildschirm (650 mm x 450 mm x 40 mm) (2 Punkte) mit DVD-Laufwerk (1 Punkt) Texturierung mit beiliegendem Desktopbild (2 Punkte) (Die Textur imac-front.jpg des Screenshots finden Sie auf dem Stick) Sockel (Abmessungen nach Augenmass) (2 Punkte) mit kreisrundem Loch (1 Punkt) Bodenobjekt (1 Punkt) Stimmige Dreipunktbeleuchtung (2 Punkte) (kann aus dem Content Browser übernommen werden) Sie sind in der Wahl der Methoden, Objekte und Funktionen zur Modellierung dieser Szene völlig frei. Folgende Tipps sind darum nur als Anregung gedacht. Der abgerundete Bildschirm kann mit einem Rechteckspline (incl. Rundung) in einem Extrude-NURBS erstellt werden. Der Sockel kann modelliert werden, indem Sie ein (abgerundetes) schmales Rechteck und ein kubisches Spline einem Sweep-NURBS unterordnen. Sie können das Loch im Sockel und das DVD-Laufwerk mit einem Boole-Objekt erzeugen. Sie müssen die Textur bzw. das Material des Screenshots nicht direkt auf den Bildschirm mappen, sondern Sie können das Material auch einem Ebenenobjekt zuweisen und dieses knapp vor dem Bildschirm positionieren. Seite 15