Informatik für Ingenieure
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- Anton Bader
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1 Informatik für Ingenieure Grundlagen und Programmierung in С von Prof. Dr. Axel Böttcher und Prof. Dr. Franz Kneißl Fachhochschule Regensburg Oldenbourg Verlag München Wien
2 Inhalt Vorwort 5 1 Grundbegriffe der Computertechnik Einführung Anwendungsprogramme Betriebssysteme Hardware Prozessoren, Busse und Speicher Das Bussystem Der Prozessor Der Speicher Peripheriegeräte Die Befehlsebene Die Logikebene 33 2 Zahlendarstellung Zahlensysteme für ganze Zahlen Rechnen mit Potenzen Umwandlung zwischen Zahlensystemen Zielverfahren: Multiplikationsmethode Quellverfahren: Divisionsmethode Rechnen im Dualsystem Rechnerinterne Darstellung von ganzen Zahlen Das Eins-Komplement Das Zwei-Komplement 46
3 8 Inhalt 2.6 Darstellung und Umwandlung gebrochener Zahlen Zielverfahren: Divisionsmethode Quellverfahren: Multiplikationsmethode Rechnerinterne Darstellung gebrochener Zahlen Fragen Aufgaben 51 3 Zeichencodes Bit ASCII BitlSO Bit Unicode Fragen 59 4 Einführung in das Programmieren in С Syntaxdiagramme Praxis des Programmierern Aufgaben 69 5 Grundelemente, Variablen, Konstanten, Datentypen Übersicht Programmstruktur Lexikalische Grundvoraussetzungen Zeichensätze Formatfreie Schreibweise Bezeichner Einschränkungen Variablen und Konstanten Variablen und Konstanten zur Compilezeit, Deklaration Variablen und Konstanten zur Ladezeit Variablen und Konstanten zur Laufzeit Verschiedene Konstanten-Begriffe 80
4 Inhalt Elementare Datentypen Ganzzahlige Datentypen Gleitpunkttypen Beispielprogramm Benutzerdefinierte Typen Fragen Aufgaben 94 6 Formatierte Ein- und Ausgabe Formatierte Ausgabe Die Formatelemente für formatierte Ausgabe Beispiele Fehlerquellen Formatierte Eingabe Beispiel zur formatierten Eingabe: Besonderheiten und Fehlerquellen: Aufgaben Operatoren und Ausdrücke Arithmetische Ausdrücke Der Zuweisungsoperator Zusammengesetzte Operatoren Unitäre arithmetische Operatoren Der Kommaoperator Wahrheitswerte und logische Ausdrücke Der konditionale Operator Aufgaben Logische und bitweise Operatoren Logische Verknüpfungen Bitweise Operatoren Fragen Aufgaben 121
5 10 Inhalt 9 Standardbibliothek Ein/Ausgabe Datei-Ein/Ausgabe Grenzwerte Mathematik Zufallszahlen Zeichenbehandlung Zeichenketten Konvertierung Intern-/Extern-Darstellung Speicherverwaltung Starten/Beenden Nicht-Standardfunktionen Aufgaben Kontrollstrukturen Bedingte Verzweigung Auswahl (Fallunterscheidung) Laufschleifen (Wiederholungsanweisungen) Die while-anweisung Die do-while-anweisung Anwendung: Bestimmung von Nullstellen einer Funktion Die for-anweisung Sprunganweisungen Die continue- und break-anweisungen Die go to-anweisung Die return-anweisung Aufgaben Präprozessor Die ftinclude-direktive Symbolische Konstanten Vordefinierte Symbole 153
6 Inhalt Makros Bedingte Compilierung Beispielprogramm: Testversion Newton-Raphson Algorithmen: Reaktive Programme, Automaten Endliche Automaten Direkte Implementierung von Automaten..., Beispielprogramm: Verkaufsautomat Erkennende Automaten Aktionen in Automaten-Programmen Fragen Aufgaben DFÜ-Protokolle Filter für Escape-Sequenzen in HTML Dateien Vektoren Abgeleitete Typen in C, Übersicht Eindimensionale Vektoren Deklarationssyntax Zugriff auf Ganz- und Komponenten-Variable Zur Deklarations-Syntax in С Mehrdimensionale Vektoren Fragen Aufgaben Algorithmen: Sortierverfahren, Zufallszahlen Sortieren Bubblesort Sortieren durch Auswahl Bucket Sort Zufallszahlen Ein Simulator Zufallszahlen mit bestimmten Eigenschaften 197
7 12 Inhalt 14.3 Fragen Aufgaben Algorithmen: Lineare Gleichungssysteme Die Gauß-Elimination Algorithmus Programm Aufgaben Pointer Übersicht Programmierung mit Pointern Funktionsprinzip Syntax Zugriff auf Pointer oder Bezugsvariable Pointer ohne Bezugsvariable, Nullpointer, void* Pointerund Vektoren Vektoren und Pointer-Arithmetik Vektorzugriff in Pointerschreibweise Vektoren von Pointern, Pointer auf Vektoren Dynamische Variable mitmalloc und free Auswahl-Sort durch Zeigervertauschung Pointerund const Fragen Aufgaben Unterprogramme Syntax Der Parametermechanismus Referenzparameter Lokale, globale und statische Variablen Funktionsdeklarationen, Modularisierung und Headerdateien 241
8 Inhalt Fragen Aufgaben Algorithmen: Grafikausgabe Programmpaket für Grafikausgaben Kurven zeichnen Programmiertechniken: Funktion als Argument Aufgabe Koordinatentransformationen Aufgabe j Professionelle Programmiertechniken am Beispiel Koordinatentransformation Namensgebung und Bezeichner Programmstruktur Beispielprogramm: Koordinatentransformation Aufgaben Dateien Der Datentyp FILE Formatierte Ein-/Ausgabe Formatierte Ausgabe mit fprintf () Formatierte Eingabe mit fscanf () Weitere Funktionen für das formatierte Einlesen von Datei: Standarddateien Binäre Ein-/Ausgabe Aufgaben Structs und komplexe Datenstrukturen Strukturen mit struct Zeiger auf Strukturen Anwendungsbeispiel: Komplexe Zahlen Listen Exkurs: Rekursive Funktionen 277
9 20.6 Aufgaben Algorithmen: Graphentheorie Problemstellung Darstellung von Graphen durch Matrizen Der Algorithmus von Dijkstra Fragen Aufgaben Algorithmen: Interpretative Implementierung von Automaten Programmiertechniken: Pointerauf Funktionen Schema zur Umsetzung in Programme Beispielprogramm Fragen Aufgaben Erzeugung eines Paritätsbits Escape-Sequenz-Filter interpretativ Fortgeschrittene Themen Typumwandlungen Anlässe von Typumwandlungen Art der Typumwandlungen Union-Typen Argumente und Rückgabewert von main (...) Literatur Index 313
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