Übungen zum Programmieren in C

Ein über die Standardeingabe einzugebender Text soll analysiert werden.

Erstellen Sie ein ANSI-C-Programm, mit dem

• die Anzahl der Zeilen,
• die Anzahl der Zeichen der längsten Zeile,
• die Anzahl der Worte,
• die Länge des längsten Wortes des Eingabetextes ermittelt werden kann.

Unter einem Wort sei dabei jede Zeichenfolge, die mit einem Buchstaben oder Underscore ('_') beginnt, nur aus Buchstaben, Ziffern und dem Underscore besteht und von beliebigen Steuer- oder Sonder-Zeichen (nicht aber Ziffern) begrenzt wird, verstanden.
Beachten Sie, daß nach dieser Definition z. B. die Zeichenfolge ;2abc% kein Wort enthält.

• Hinweise zur Lösung :
  • Der Text ist mit der Funktion getchar() einzulesen und darf nicht in Arrays abgelegt werden.
  • Aus Vereinfachungs- (u. Portabilitäts-) Gründen kann angenommen werden, daß die deutschen Umlaute nicht im Text vorkommen.
  • Berücksichtigen Sie, daß die letzte Zeile nicht unbedingt mit einem Zeilenendezeichen abgeschlossen sein muß.
    Andererseits stellt ein Dateiendezeichen (CTRL-Z unter MS-DOS) unmittelbar nach einem Zeilenende keine neue Zeile dar.
  • Zur Vereinfachung der Wortermittlung sind die folgenden symbolischen Konstanten zu definieren und sinnvoll zu verwenden:
    • symbolische Konstante zur Kennzeichnung der jeweiligen Zeichenklasse

      BU	(Groß- u. Kleinbuchstaben, Underscore)
      ZIFF	(Ziffern)
      SONST	(restliche Zeichen, d.h. Steuerzeichen und sonstige Sonderzeichen)

    • symbolische Konstante zur Kennzeichnung des jeweils aktuellen Textzustands

      PRE_WORT	(nächstes Zeichen kann Anfang eines Wortes sein)
      IN_WORT	(innerhalb eines Wortes)
      NO_WORT	(innerhalb einer Zeichenfolge, die kein Wort ist, nächstes Zeichen kann nicht Anfang eines Wortes sein)

  • Überlegen Sie sich den durch ein Zeichen in Abhängigkeit von seiner Klasse und dem alten Textzustand jeweils ausgelösten Zustandsübergang.
    Zeichnen Sie ein Zustandsübergangsdiagramm.
    Das Diagramm ist bei der Programm-Abgabe vorzulegen.
  • Beschreiben Sie den durch das Programm zu realisierenden Algorithmus vor der Formulierung in C durch ein Struktogramm.
    Das Struktogramm ist bei der Programm-Abgabe vorzulegen.

4. Aufgabe

Erstellen Sie ein ANSI-C-Programm, mit dem ein Histogramm der Wortlänge eines über die Standardeingabe eingegebenen Textes ermittelt und in folgender Form auf dem Bildschirm ausgegeben werden kann:

              H i s t o g r a m m  der Wortlänge eines Textes
              -----------------------------------------------
                 *
        *        *
  *     *        *
  *     *        *
  *     *        *
  *     *        *
  *     *        *
  *     *        *
  *  *  *        *           *
  *  *  *        *        *  *
  *  *  *     *  *        *  *                                            *
  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *     *     *                                *
  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *                                *
---------------------------------------------------------------------------
  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Unter einem Wort sei hier jede Zeichenfolge, die mit einem Buchstaben oder Underscore ('_') beginnt, nur aus Buchstaben, Ziffern und dem Underscore besteht und von beliebigen Steuer- oder Sonder-Zeichen (nicht aber Ziffern) begrenzt wird, verstanden.
Beachten Sie, daß nach dieser Definition z. B. die Zeichenfolge ;3abc% kein Wort enthält.

Die Anzahl der Sternchen soll gleich der Anzahl der Auftritte eines Worts der entsprechenden Länge sein.
Alle Worte, die größer gleich 25 Zeichen lang sind, sollen dabei zu einer Gruppe zusammengefaßt werden.

Damit die gesamte Bildschirmausgabe sichtbar ist, ist bei Wortlängen, deren Auftritte die Anzahl 20 überschreitet die Ausgabe auf 19 Sternchen zu begrenzen und an der Position des 20. (obersten) Sternchens die tatsächliche Anzahl der Auftritte auszugeben.

• Hinweise zur Lösung :
  • Greifen Sie zur Wortermittlung auf den in der Aufgabe 3 entwickelten Algorithmus zurück
  • Legen Sie zur Aufnahme der Auftritte der einzelnen Wortlängen ein int- Array an, dessen Komponenten zweckmäßigerweise über die Wortlänge indiziert werden.
  • Die Bildschirmausgabe darf nicht über eine absolute Cursor- Positionierung erfolgen.

5. Aufgabe

• Formulieren Sie eine ANSI-C-Funktion
  pos(str1,str2) ,
  die den String str2 nach dem ersten Auftreten des Strings str1 durchsucht und folgenden Funktionswert liefert :

  Funktionswert :

  - Index,	den das erste Zeichen von str1 in str2 innehat, wenn str1 vollständig in str2 enthalten ist (erster Index : 0)
  - -1,	wenn str1 nicht "vollständig" (oder garnicht) in str2 enthalten ist.

• Formulieren Sie eine ANSI-C-Funktion
  ein_str(str) ,
  mit der der String "str" von der Standardeingabe eingelesen wird.
  Die Funktion soll - bis auf die Funktionswerterzeugung - wie die ANSI-C-Standardfunktion gets(str) arbeiten.

  Funktionswert :

  - Stringlänge,	wenn die Eingabe mit <RET> abgeschlossen wurde
  - EOF,	wenn die Eingabe mit CTRL-Z abgeschlossen wurde

• Testen Sie die obigen Funktionen mit einem kleinen ANSI-C-Programm.
  Eingabeaufforderung - von der Standardeingabe zuerst einen Zielstring und anschließend einen Suchstring einlesen und

  -	bei Enthaltensein den Index des ersten Auftritts des Suchstrings im Zielstring
  -	bzw. bei Nicht-Enthaltensein die Meldung "Nicht enthalten !"

  ausgeben.
  Eine Beendigung der Einleseschleife und damit des Programms soll erfolgen, wenn an beliebiger Stelle CTRL-Z eingegeben wird.
• Hinweise zur Lösung :
  • Such- und Zielstring können eine maximale Länge von 80 Zeichen haben.
    Die Funktion ein_str soll nicht auf Überschreitung einer maximal zulässigen Stringlänge überprüfen.
  • Beide Funktionen dürfen keine globalen Variablen verwenden.
  • Bibliotheksfunktionen zur Stringverarbeitung dürfen nicht verwendet werden
  • Groß- und Kleinbuchstaben sind als verschieden zu betrachten
  • Berücksichtigen Sie bei der Funktion pos, daß der abschliessende NUL-Character ('\0') nicht zum eigentlichen String gehört und daher in die Suche nicht miteinzubeziehen ist.
    Überlegen Sie sich ein sinnvolles Verhalten von pos für die Übergabe von Leerstrings.
  • Verwenden Sie zur Ermittlung des Funktionswertes von pos und ein_str den bedingten Auswerteoperator

6. Aufgabe

Entwickeln Sie ein ANSI-C-Programm, das auf die Eingabe von Abkürzungsbezeichnungen für die - deutschen - Wochentage mit der Ausgabe des vollen - englischen - Namens der Wochentage reagiert.

• Die Abkürzungsbezeichnungen für die Wochentage sollen aus 3 Zeichen bestehen und folgendermaßen lauten : MON, DIE, MIT, DON, FRE, SAM, SON.
  Zwischen Groß- und Kleinbuchstaben soll dabei nicht unterschieden werden, d.h. statt "MON" kann z.B. auch "mon" oder "Mon" oder "moN" usw. verwendet werden.
• Auf die Eingabe einer falschen - auch zu kurzen - Abkürzungsbezeichnung soll das Programm mit der Ausgabe von "No_day" reagieren.
• Das Programm soll in einer Schleife in jeweils einer neuen Zeile die Eingabe einer neuen Abkürzungsbezeichnung anfordern und die entsprechende Ausgabe in der nächsten Zeile erzeugen.
  Abschluß jeder Eingabe mit <RETURN>.
• Werden mehr als drei Zeichen eingegeben, so sind nur die ersten drei Zeichen zu berücksichtigen. Der Rest der Eingabezeile ist zu ignorieren.
• Das Programm soll enden, wenn nach einer Eingabeaufforderung als erstes Zeichen ein Dateiende-Zeichen (unter MS-DOS : <CTRL-Z>) eingegeben wird.
• Beispiel für einen Programmdialog :

  Geben Sie die Abkürzung eines Wochentages ein :
  
  ? mon
    --> Monday
  
  ? mo
    --> No_day
  
  ? Dienstag
    --> Tuesday
  
  ? ^Z
             

• Hinweise zur Lösung :
  • Gliedern Sie das Programm möglichst sinnvoll in geeignete Funktionen.
    U.a. sind die folgenden Funktionen zu entwickeln und zu verwenden :

    int get_mstr(int m, char s[])	Einlesen eines Strings der maximalen Länge m in die Variable s (von stdin), Überlesen eventueller weiterer Zeichen bis zum Zeilenende. Funktionswert : 1. gelesenes Zeichen bzw. EOF
    void up_str(char s[])	Umwandlung aller Klein-Buchstaben im String s in Großbuchstaben

    Zur eigentlichen Ermittlung des vollen englischen Namens aus der deutschen Abkürzung sind eine oder zwei weitere geeignete Funktionen zu definieren und einzusetzen.

  • Setzen Sie geeignete 2-dimensionale char-Arrays zur Speicherung der Abkürzungsbezeichnungen und der vollen Wochentags-Namen ein.

7. Aufgabe

Erstellen Sie ein ANSI-C-Programm, mit dem über die Tastatur eingegebene arithmetische Ausdrücke ausgewertet werden (Taschenrechner !).

Beispiel:

Eingabe : (4 + 7.5 * 3)*2-5.5*4=
Ausgabe : 31.000000

Das Programm soll in einer Schleife fortwährend die Eingabe eines Ausdrucks anfordern, diesen einlesen, auswerten und das Ergebnis am Bildschirm ausgeben.
Es soll enden, wenn an beliebiger Stelle ein Dateiendezeichen (CTRL_Z) eingegeben wird.

Auf die Eingabe eines fehlerhaften Ausdrucks sowie eines Nenners mit dem Wert "0" soll das Programm mit der Ausgabe einer entsprechenden Fehlermeldung statt eines Ergebnisses reagieren.
Dabei sollen folgende Fehlermeldungen unterschieden werden :

• "Schließende Klammer fehlt"
• "Sonstiger Syntaxfehler"
• "Nenner ist 0"

Hinweise :

• Ein Ausdruck kann mit folgenden syntakt. Regeln beschrieben werden :

  Ausdruck ::== Term { +Term || -Term }
  Term     ::== Faktor { *Faktor || /Faktor }
  Faktor   ::== Zahl || (Ausdruck)
  Zahl     ::== [-] Ziffer{Ziffer}[.{Ziffer}]
              

• Im Ausdruck dürfen - außer innerhalb einer Zahl - an beliebiger Stelle Whitespace-Character (Blank, Newline, Tab) vorkommen.
• Beachten Sie, daß ein Ausdruck im obigen Sinne aus Gleitpunktzahlen gebildet wird, diese aber nur in der "Komma"-Darstellung, nicht jedoch in der Exponenten-Darstellung eingegeben werden dürfen.
• Die Eingabe eines Ausdrucks soll mit einem "=" nicht jedoch mit einem <RET> abgeschlossen werden, d.h. ein Ausdruck kann sich durchaus über mehrere Zeilen erstrecken.
• Setzen Sie zum Einlesen nur die Funktion getchar(), nicht jedoch die Funktionen scanf() oder gets() ein.
• Verwenden Sie zur Auswertung eines Ausdrucks geeignete Funktionen, die die obigen Regeln nachbilden. (Beachten Sie die enthaltene Rekursion !)
  Diese Funktionen dürfen weder Parameter besitzen noch auf globale Größen zugreifen.
  Jede Funktion muß die von ihr verarbeiteten Zeichen selbst einlesen.
  Stößt sie dabei auf ein Zeichen, das der von ihr verarbeiteten Syntax nicht entspricht, so ist sie nach Rückgabe des Zeichens an die Standard- eingabe (ungetc() !) zu beenden.
• Zur Kennzeichnung eines Fehlers läßt sich z.B. die Möglichkeit ausnutzen, mit ungetc() auch ein anderes als das zuletzt gelesene Zeichen zurückzugeben.

8. Aufgabe

Erstellen Sie ein Programm mit dem maximal 1000 Strings der maximalen Länge 136 alphabetisch sortiert werden können, wobei große und kleine Buchstaben jeweils als gleich betrachtet werden sollen.
Verwenden Sie zum Sortieren den Quick-Sort-Algorithmus.

Durch Angabe von "auf" bzw. "ab" in der Kommandozeile soll beim Programmaufruf bestimmt werden, ob aufsteigend oder absteigend sortiert wird.
Wird kein oder kein zulässiger Kommandozeilenparameter angegeben, so ist aufsteigend zu sortieren.

Die zu sortierenden Strings sind von stdin einzulesen.

Die sortierten Strings sind nach stdout auszugeben.

Hinweise :

• Die Eingabe jedes Strings wird jeweils durch ein Zeilenende abgeschlossen.
  Das Zeilenende selbst gehört aber nicht mehr zum String.
  Die Eingabe der Strings wird durch ein Dateiendezeichen(CTRL-Z) beendet.
• Für die einzelnen Strings ist immer nur soviel Speicherplatz zu allokieren, wie tatsächlich benötigt wird.
• Das Programm ist durch Definition und Verwendung geeigneter Funktionen modular zu gestalten.
  U.a. sind die folgenden drei Funktionen zu formulieren :

  str_feld_ein(.....)	Einlesen der Strings
  str_feld_sort(.....)	Sortieren der Strings
  str_feld_aus(.....)	Ausgabe der Strings

  In der Funktion main() dürfen nach der Ermittlung der Sortierrichtung im wesentlichen nur diese drei Funktionen aufgerufen werden.

• Das Quellprogramm ist so zu formulieren, daß es gegen eine Änderung der maximalen Stringanzahl und der maximalen Stringlänge parameterisierbar ist.
• Das Programm soll auch dann fehlerfrei enden, wenn die Eingabe sofort mit einem Dateiendezeichen (CTRL-Z) abgeschlossen wird, d.h. wenn überhaupt keine Strings eingelesen werden.
• Der Parameter "auf" bzw. "ab" bestimmt die tatsächliche Sortierrichtung und nicht nur die Ausgaberichtung der Strings.
• Verwenden Sie zum Testen beim Programmaufruf die Umleitung der Standard-Eingabe aus einer beliebigen Text-Datei.

9. Aufgabe

In einer Datei, deren Name wechseln kann, befinden sich eine nicht bekannte Anzahl unsortierter "double"-Werte in maschineninterner Darstellung.

Erstellen Sie ein ANSI-C-Programm, mit dem die Werte gelesen und intern in einer binären Baumstruktur aufsteigend sortiert gespeichert werden.

Anschliessend ist die sortierte Wertefolge auf den Maximalwert normiert in eine Textdatei - pro Zeile ein Wert - auszugeben.
Der Name der Textdatei soll ebenfalls variabel sein.

Am Bildschirm sind die Anzahl der gelesenen Werte, der Maximalwert und der Minimalwert (jeweils unnormiert) auszugeben.

Die Namen der Eingabe-(Double-Werte-)Datei und der Ausgabe-(Text-)Datei sind als Kommandozeilenparameter zu übergeben.
Wird nur ein oder kein Kommandozeilenparameter übergeben, so ist daß Programm mit einem Hinweis auf das richtige Aufrufformat zu beenden.

Kann die Eingabedatei nicht geöffnet werden (z.B. weil sie nicht existiert) oder kann die Ausgabedatei nicht geöffnet werden, so ist das Programm mit der Ausgabe eines entsprechenden Hinweises, der den Dateinamen enthalten muß, zu beenden.

Für Testzwecke wird eine geeignete Datei mit den "double"-Werten zur Verfügung gestellt.

Hinweise :

• Das Programm ist durch Definition und Verwendung geeigneter Funktionen modular zu gestalten.
  U.a. sind die folgenden drei Funktionen zu formulieren :

  dwerte_ein(.....)	Einlesen und sortiertes Abspeichern der double-Werte
  dwerte_aus(.....)	Ausgabe der normierten double-Werte in Textdatei
  display_info(.....)	Ausgabe der am Bildschirm über die eingelesenen Zahlen auszugebende Information

  Diese Funktionen können gegebenenfalls weitere zu definierende Funktionen aufrufen.

10. Aufgabe

Erstellen Sie ein C-Programm DUMP mit dem der Inhalt einer beliebigen Datei sedezimal und in ASCII-Interpretation am Bildschirm ausgegeben werden kann (siehe untenstehende Darstellung ). Dabei sind Steuerzeichen und Zeichen mit einem Code >=$80 in der ASCII-Interpretation als Punkt darzustellen.
Der Name der Datei ist als Kommandozeilenparameter zu übergeben.
Bei Fehlen dieser Angabe ist durch das Programm nach dem Dateinamen zu fragen.
Kann die angegebene Datei nicht geöffnet werden, so ist das Programm mit der Ausgabe eines entsprechenden Hinweises zu beenden.

Der Dump ist seitenweise (jeweils 16 Zeilen zu je 16 Bytes) durchzuführen. Nach der Darstellung einer Seite soll jeweils wie folgt fortgefahren werden: Bei Eingabe von

'+' oder <RETURN>	: Darstellung der nächsten Seite
'-', 'b' oder 'B'	: Darstellung der vorhergehenden Seite
'q' oder 'Q'	: Beendigung des Programms

Nach der Darstellung der letzten - eventuell nicht mehr vollständigen - Seite soll das Programm n i c h t automatisch beendet werden (sondern erst nach Eingabe von 'q' bzw 'Q').

Hinweis zur Lösung :

• Die die Ausgabe steuernden Zeichen sind mit der - leider nicht ANSI-C- - Funktion getch() einzulesen, damit nicht die Eingabe jedes Zeichens mit <RETURN> abgeschlossen werden muß.

  Beispiel für die Ausgabe des Programms DUMP :

  
  Dumping File *** c:display.com *** (11053 Bytes)
  
  Adresse      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  A  B  C  D  E  F    0123456789ABCDEF
  
  00000000 :  E9 51 29 90 90 CD AB 43 6F 70 79 72 69 67 68 74    .Q)....Copyright
  00000010 :  20 28 43 29 20 31 39 38 35 20 42 4F 52 4C 41 4E     (C) 1985 BORLAN
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  00000030 :  00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00    ................
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  00000050 :  00 00 00 00 00 0C 53 69 65 6D 65 6E 73 20 50 43    ......Siemens PC
  00000060 :  2D 44 73 65 6C 65 63 74 65 64 50 19 00 04 1B 5B    -DselectedP....[
  00000070 :  30 6D 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 04 1B 5B    0m.............[
  00000080 :  30 6D 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 08 1B 5B    0m.............[
  00000090 :  30 30 3B 30 30 48 30 48 00 00 00 00 00 00 01 01    00;00H0H........
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  000000B0 :  04 1B 5B 31 4C 00 04 1B 5B 31 4D 00 00 00 03 1B    ..[1L...[1M.....
  000000C0 :  5B 4B 00 00 04 1B 5B 30 6D 00 04 1B 5B 32 6D 00    [K....[0m...[2m.
  000000D0 :  00 00 08 1B 5B 32 35 3B 30 31 48 30 48 00 00 00    ....[25;01H0H...
  000000E0 :  00 00 2E 8A 27 0A E4 F9 74 0E 43 2E 8A 07 50 E8    ....'...t.C...P.
  000000F0 :  4C 05 58 FE CC 75 F3 F8 C3 8B D8 43 4B 75 01 C3    L.X..u.....CKu..
  
  Adresse      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  A  B  C  D  E  F    0123456789ABCDEF
  
  Weiter mit <+> o. <RETURN>       Zurueck mit <-> o. <B>        Abbruch mit <Q>
          

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