Hochschule Darmstadt Informatik-Praktikum SS 2018 EIT Bachelor 3. Aufgabenblatt Funktionen - Unterprogramme

Transkript

1 Ziel ist die Aufteilung eines Programms in Funktionen und Dateien Aufgabe 3: Diese Aufgabe ist die Weiterentwicklung von Aufgabe 2. Es ist ein Programm zu erstellen, in welchem der Anwender aus einer Anzahl möglicher Aktionen eine Aktion auswählen kann (Menüsteuerung). Danach wird die gewählte Aktion durchgeführt und erneut die Auswahl angeboten. Dies wird solange durchgeführt, bis der Anwender entscheidet, dass das Programm beendet werden soll. Folgende Aktionen sollen zur Auswahl stehen und mittels switch case realisiert werden: a. Kreis-Kegel-Berechnung b. Schaltjahr berechnen c. Zahlen bedingt aufsummieren d. Zahlen sortieren (NEU: verbindlich) e. Sieb des Eratosthenes (NEU: freiwillig) x. Programmende Hinweise zur Umsetzung: Die Funktionalitäten jedes Menüpunktes bleiben unverändert, es sind nur die Art und Weise des Programmablaufs intern zu ändern. Die neu hinzugekommene und verbindliche Menüpunkt Zahlen sortieren sowie der freiwillige Menüpunkt Sieb des Eratosthenes werden in der nachfolgenden Tabelle ausführlich beschrieben. Projektaufbau Das Projekt besteht aus insgesamt drei Dateien, einer Hauptdatei, die die main()-funktion enthält und die Steuerung des Programmablaufs übernimmt. Dazu kommt eine Bibliotheksdatei, in der die einzelnen Funktionen, die von der Hauptdatei aufgerufen werden, definiert sind. Dazu ist eine Header-Datei erforderlich, die die Funktionsprototypen der ausgelagerten Funktionen enthält. Diese Header-Datei wird in den beiden anderen Dateien per #include eingebunden. Vorgehen Fügen Sie zunächst ein neues Projekt ihrer Projektmappe (Solution) hinzu. Legen Sie in diesem neuen Projekt die drei (leeren) Dateien an (z.b. aufgabe3_main.cpp für die steuernde Hauptdatei, funktionen.cpp für die ausgelagerten Funktionen und funktionen.h für die Prototypen). Kopieren Sie dann die Aufgabe 2 in die Hauptdatei und überprüfen Sie die Funktion. Das neue Projekt sollte sich genauso verhalten, wie die Aufgabe 2 (wenn nicht, haben Sie ein Problem). Im nächsten Schritt kopieren Sie den Text der Header-Datei aus dem Aufgabenblatt in die die dafür vorgesehene Datei. Testen Sie das Projekt erneut und gehen Sie bei Fehlern auf Ursachensuche. Im nächsten Schritt lagern Sie nach und nach die einzelnen Funktionen aus der bestehenden Hauptdatei in die Bibliotheksdatei um (Das ist im wesentlichen Cut & Paste = Ausschneiden & Einfügen). Achten Sie dabei auf die Kommentierung in der Header-Datei, dort steht, welche Argumente an die ausgelagerte Funktion übergeben werden und welche Werte in welcher Form von der Funktion zurückgegeben werden. Zusätzliche Hilfen geben die Kommentare in der angehängten Header-Datei. Beginnen Sie mit einer einfachen Funktion, z.b. der Ausgabe des Menüs oder der Kreis-Kegel- Berechnung. Ändern Sie das (verbliebene) Hauptprogramm so ab, dass die neue Funktion korrekt aufgerufen wird und die Ergebnisse sinnvoll weiterverarbeitet werden. Erst wenn eine Funktion sich genauso verhält, wie in Aufgabe 2 und erfolgreich getestet wurde darf mit der nächsten Funktion weiter gemacht werden. Seite 1 von 6

2 Bitte beachten Sie, dass die Header-Datei zwingend zu benutzen ist. Diese Datei darf nicht geändert werden! Funktion Bemerkungen Kreis_Kegel_Berechnung Berechnet an Hand des übergebenen Radius und der übergebenen Höhe die diversen Kreis- und Kegelgrößen und gibt diese aus. ist_schaltjahr Diese Funktion ermittelt an Hand der übergebenen Jahreszahl, ob die Jahreszahl ein Schaltjahr ist oder nicht (Rückgabewert: true oder false). Im Hauptprogramm wird dann der entsprechende Text ausgegeben. Bedingtes_Aufsummieren Diese Funktion bekommt ein (leeres) Feld und dessen Größe übergeben, erfragt vom Anwender die Anzahl der zu summierenden Werte, berechnet daraus die bedingte Summe (siehe Aufgabenblatt 2). Das Hauptprogramm gibt die berechnete Summe aus und zusätzlich die Anzahl der tatsächlich eingegebenen Werte (die erfährt es als Rückgabeparameter) Dreieck_Sortierung Feld_Ausgabe Sieb_Eratosthenes Diese Funktion bekommt ein gefülltes Feld (sowie die Anzahl der tatsächlich besetzten Werte) übergeben und sortiert das Feld nach dem vorgegebenen Algorithmus (siehe unten). Neben dem berechneten Tauschzähler wird auch das sortierte Feld an das Hauptprogramm übermittelt und vom Hauptprogramm ausgegeben. Ausgabe in der Funktion: Für jeden Einzelschritt, die bis zu diesem Zeitpunkt teilsortierte Messreihe mit der Funktion Feld_Ausgabe(). Diese Funktion bekommt ein gefülltes Feld sowie die Anzahl der tatsächlich besetzten Werte übergeben und gibt dieses Feld auf dem Bildschirm aus. Der griechische Philosoph Eratosthenes ( v. Chr.) hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Primzahlen im Intervall [1,n] berechnen lassen. Diese Funktion bekommt ein leeres boolsches Feld sowie die obere Grenze des Feldes (= maximale Anzahl der zu berechnenden Primzahlen) übergeben. Die Ausgabe der Primzahlen (= das gefüllte Feld) auf dem Bildschirm erfolgt im Hauptprogramm. Genauer Algorithmus siehe unten Seite 2 von 6

3 Dreieck_Sortierung - verbindlich Entwerfen Sie einen Sortieralgorithmus, der eine Reihe von n gegebenen Messwerten (n <= 100) nach der folgenden Methode aufsteigend sortiert: 1. Es wird das Maximum der aktuellen Reihe gesucht. 2. Das gefundene Maximum wird mit dem jeweils letzten Wert der aktuellen Reihe vertauscht. 3. Die aktuelle Reihe wird um den letzten Wert verkürzt. Beispiel: Ausgangslage (unsortierte Messreihe): Einzelschritte (teilsortierte Messreihe): Ergebnis (sortierte Messreihe): Sieb_Eratosthenes - freiwillig Der griechische Philosoph Eratosthenes ( v. Chr.) hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Primzahlen im Intervall [1,n] berechnen lassen. Dieses sogenannte Sieb des Eratosthenes funktioniert wie folgt: (1) Setze alle Werte in einem Array/Feld sieb[maxprimanzahl] auf true (2) Sei j nun das kleinste nicht auf false gesetzte Feldelement, laufe durch das Feld und setze alle Vielfachen von j auf false; d.h. die Vielfachen von j werden ausgesiebt.) (3) Wiederhole (2) solange j 2 < maxprimanzahl ist (4) Alle noch auf true gesetzten Feldelemente sind die Primzahlen von 1 bis maxprimanzahl Weitere Hinweise maxprimanzahl soll den Wert 500 haben (const int) SQRT_maxPrimAnzahl soll den Wert haben (const double) wird als obere Grenze für Bedingung (2) benötigt bei der Ausgabe der Primzahlen soll nach 10 Ausgaben ein Zeilenumbruch erfolgen die Primzahlen sollen mit einem festen Abstand ausgegeben werden (setw(5)) Seite 3 von 6

4 Bitte beachten Sie, dass die Header-Datei zwingend zu benutzen ist. Diese Datei darf nicht geändert werden! #include <iostream> #include <iomanip> #include <cmath> using namespace std; const double PI = 4 * atan(1.0); const int MAXIMUM = 100; const int MINIMUM = 3; const double SQRT_maxPrimAnzahl = 500.0; const int maxprimanzahl = 500; /* * Bitte beachten: * Die hier aufgeführten Parameterlisten und Rückgabewerte sind verbindlich. * Eine Änderung hier muss VORHER mit dem Betreuer abgesprochen werden! */ // char Menu() // Eingabe: keine // Rückgabe: gewünschter Menüpunkt char Menu(); // void Kreis_Kegel(double, double) // Eingabe: Radius, Höhe // Rückgabe: keine void Kreis_Kegel( double radius, double hoehe ); // bool ist_schaltjahr( int ) // Eingabe: Das zu prüfende Jahr // Rückgabe: Ergebnis der Überprüfung bool ist_schaltjahr( int jahr ); // int Bedingtes_Aufsummieren( int[], int & ) // Eingabe: Leeres Feld, Platzhalter für Anzahl der Elemente // Rückgabe: Berechnete Summe über Funktionswert, gefülltes Feld und // Anzahl der eingegebenen Elemente über Parameterliste // Die Eingabe der Werte erfolgt innerhalb der Funktion! int Bedingtes_Aufsummieren( int feld[], int & anz ); // void Dreieck_Sortierung( int [], int ) // Eingabe: Gefülltes Feld, Anzahl der eingegebenen Elemente // Rückgabe: keine // Die Eingabe der Werte erfolgt innerhalb von Main! int Dreieck_Sortierung( int daten[], int anzahl ); // void Feld_Ausgabe( int [], int ) // Eingabe: Gefülltes Feld, Anzahl der eingegebenen Elemente // Rückgabe: keine void Feld_Ausgabe( int daten[], int anzahl ); Seite 4 von 6

5 // Freiwillig // void Sieb_Eratosthenes( bool[], const int, const double ) // Eingabe: Feld für die Zahlen (Typ bool), Anzahl der Elemente des Feldes // Rückgabe: Feld mit den Primzahlen void Sieb_Eratosthenes( bool sieb[], const int maxprimanzahl, const double SQRT_maxPrimAnzahl ); Beispiel eines Programmrahmens (Menüsteuerung): /* Aufgabe 3 - Sommersemester 2018 * Autoren: Jörg Schake, Dirk Seeber * Datum: 15. Mai 2018 */ #include "funktionen.h" int main() { // Variablen char menu = 'x'; bool programmende = false; // case 'a' double radius, hoehe; // was noch so fehlt do { menu = Menu(); switch (menu) { case 'a': cout << "Berechnungen an Kreis und Kegel" << endl; cout << "Bitte Radius eingeben: "; cin >> radius; cout << "Bitte Hoehe in Metern eingeben: "; cin >> hoehe; kreis_kegel(radius, hoehe); case 'b': cout << endl; cout << "Bitte Jahreszahl eingeben: "; cin >> jahr; cout << endl; if ( true == ist_schaltjahr( jahr ) ) // Ihre Implementierung Seite 5 von 6

6 case 'c': // Ihre Implementierung case 'd': // Ihre Implementierung case 'e': // Ihre Implementierung - FREIWILLIG case 'x': programmende = true; default: cout << "Der Wert fuer " << menu << " ist nicht gueltig!" << endl; } // end switch } while (false == programmende); } system("pause"); return 0; Seite 6 von 6