informatik ii grundlagen der programmierung programmieren in c module und bibliotheken 3 hochschule...
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Informatik IIGrundlagen der Programmierung
Programmieren in C
Module und Bibliotheken 3
Hochschule Fulda – FB ET
Sommersemester 2010
http://www.rz.hs-fulda.de/et
Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ
Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 2
Sortieren 1
• Sortieren von Zahlen, Strings, allgemein von Daten, ist oft auftretende Aufgabenstellung
• Meist: Daten sind in Feldern vorhanden Sortieren von Feldelementen• Intuitiver Algorithmus:
– Feld von oben nach unten (oder von links nach rechts) durchlaufen und elementweise sortieren
– Feld solange immer wieder durchlaufen, bis Feld sortiert ist
Bubblesort-Algorithmus• http://de.wikipedia.org/wiki/Bubblesort
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Sortieren 2
• 1. Durchlauf bei Bubblesort
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Sortieren 3
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Sortieren 4
die größten Elemente wandern nach und nach an das Ende des Feldes
steigen wie Blasen auf Bubblesort• Algorithmus für int-Feld mit n Elementen:
void bsort(int v[], int n)
int i, j;
for(i = 0; i < n; i++) for(j = 0; j < n-i-1; j++) if(v[j] > v[j+1])
swap(v, j, j+1);
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Sortieren 5
• Bubblesort für Feld von Strings
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Sortieren 6
• Sortierprogramm für Strings
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Sortieren 7
• Diskussion– Stabilität?– Geschwindigkeit?
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Sortieren 8
• Schnellerer Algorithmus Quicksort• rekursiver Algorithmus für int-Feld
void qsort(int v[], int left, int right)
int i, last;
if(left >= right) return; swap(v, left, (left + right) / 2); last = left; for(i = left + 1; i <= right; i++) if(v[i] < v[left]) swap(v, ++last, i); swap(v, left, last); qsort(v, left, last - 1); qsort(v, last + 1, right);
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Sortieren 9
• Prinzip: teile und herrsche
• http://de.wikipedia.org/wiki/Quicksort
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Sortieren 10
• Quicksort für Feld von Strings
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Sortieren 11
• Sortierprogramm für Strings
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Sortieren 12
• Diskussion– Stabilität?– Geschwindigkeit?
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Sortieren 13
• bisher: nur Sortieren von Strings• Es gibt aber oft andere Typen zu sortieren,
z.B. Integer-, Double-, Struct-Typen usw. Generischer Sortieralgorithmus für Felder• Sortieralgorithmen identisch bis auf
– Vergleichsfunktion comp()– Austauschfunktion swap()
Generische Funktionsparameter Funktionen als Parameter
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Sortieren 14
• Generische Funktionsparameter Nutzung des Typs void• Beispiel: swap-Funktion void swapv(void *s[], int i, int j){ void *t;
t = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = t;}
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Sortieren 15
• Funktionen als Parameter• C erlaubt, Funktionen als Parameter an
Funktionen zu übergeben und aufzurufen• Übergabe der Funktion comp()void bsortv(void *v[], int n, int (*comp)(void *, void *)){ ...
• Aufruf der Funktion comp() ... if((* comp)(v[j], v[j+1]) > 0) ...
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Sortieren 16
• Bubblesort generisch
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Sortieren 17
• Quicksort generisch
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Sortieren 18
• sortlib – snumcmp()
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Sortieren 19
• sortlib – sswapv()
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Sortieren 20
• bsort5
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Sortieren 21
• qsort5
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Sortieren 22
• Mit generischen Funktionen und Funktionen als Parametern auch Sortieren von komplexeren Datenstrukturen möglich
• Beispiel: Personaldatentypedef struct _person { /* Personaleintrag: */ int no; /* Personalnummer */ char *nn; /* Nachname */ char *vn; /* Vorname */ int gj; /* Geburtsjahr */ int gm; /* Geburtsmonat */ int gt; /* Geburtstag */} person_t, *person_p;
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Sortieren 23
• Personalliste nach verschiedenen Kriterien (Name, P-Nr., Geburtsdatum) sortierbar
Implementierung einer Vergleichsfunktion• Beispiel: Nachnamen vergleichen
int compnn(person_p p1, person_p p2){ int n; if(n = strcmp(p1->nn, p2->nn)) return(n); else return(strcmp(p1->vn, p2->vn));}
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Sortieren 24
• personal.c
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Suchen 1
• Häufige Aufgabe: in größeren Datenmengen nach Einzelelementen suchen
• Oft: Daten in Feldern gespeichert• Intuitives Verfahren: Feld mit Daten von
Anfang bis Ende durchlaufen und nach gesuchtem Element fahnden– ist bei großen Datenmengen sehr langsam– notwendig bei unsortierten Daten / Feldern
in sortierten Feldern mit binärer Suche arbeiten
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Suchen 2
• Beispiel: Suche in Integer-Feld
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Suchen 3
• Binäre Suche: teile und finde
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Suchen 4
• 1 Schritt: teilen und vergleichen
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Suchen 5
• 2. Schritt: weiter teilen und vergleichen
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Suchen 6
• 3. Schritt: weiter teilen und vergleichen
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Suchen 7
• 4. Schritt: teilen und finden
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Suchen 8
• Binärsuche: teilen und finden
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Suchen 9
int binsearchi(int v[], int n, int x, int *ind)int m, l, r; /* Mitte, links, rechts */l = 0; /* links: 1. Element */r = n - 1; /* rechts: letztes El. */while(1) { if(r < l) return(0); /* kein Treffer */ m = l + ((r - l) / 2); /* Bereich halbieren */ if (v[m] == x) { /* Elem. x gefunden */ *ind = m; return(1); } if (v[m] > x) r = m - 1; /* Rechts weiter */ else l = m + 1; /* Links weiters */}
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Suchen 10
• binsearchi.c - Binärsuche in int-Feld
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Suchen 11
• binsearchs.c - Binärsuche in String-Feld
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Dynamische Listen 1
• Häufig ist die Anzahl der zu speichernden und zu bearbeitenden Daten erst zur Laufzeit des Programms bekannt
• Felder ungeeignet, da diese zur Compilezeit dimensioniert werden müssen
dynamische Datenstrukturen– einfach verkettete Listen– doppelt verkettete Listen – Bäume– usw.
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Dynamische Listen 2
• Beispiel: einfach verkettete Liste/* Datentyp f. einfach verkettete Liste */ typedef struct _slist { int value; /* Daten */ struct slist *next; /* Nachfolger */} slist;
• Beispiel: doppelt verkette Liste/* Datentyp f. doppelt verkettete Liste */typedef struct _dlist { int value; /* Daten */ struct dlist *prev; /* Vorgaenger */ struct dlist *next; /* Nachfolger */} dlist;
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Dynamische Listen 3
• Objekte der Listentypen werden zur Laufzeit – alloziertslist *insert(slist *llp, int value){ slist *nlp; nlp = (slist *) malloc(sizeof(slist));
– besetzt bzw. initialisiert nlp-> value = value; nlp->next = NULL;
– und in die Liste eingehängt if(llp) llp->next = nlp; return(nlp);}
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Dynamische Listen 4
• Einfache Liste: Erzeugung 1. Element
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Dynamische Listen 5
• Einfache Liste: 2. Element und Verkettung
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Dynamische Listen 6
• Einfache Liste: 3. Element und Verkettung
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Dynamische Listen 7
• Einfache Liste: 4. Element und Verkettung
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Dynamische Listen 8
• Einfache Liste: 5. Element und Verkettung
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Dynamische Listen 9
• Einfache Liste: Verkettung zum Ringpuffer
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Dynamische Listen 10
• Erstes Element wird oft Wurzel, Anker oder Kopf der Liste genannt
• Durchlaufen der Liste i.d.R. von der Wurzel der Liste ausslist *root, *slp;for(slp = root; slp; slp = slp->next) printf("%d\n", slp->value);
• Wird das letzte Listenobjekt mit der Wurzel verlinkt Ringpuffer
• Sortieren bei Erzeugen der Liste möglich
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Dynamische Listen 11
• slist.c - einfach verkettete Liste
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Dynamische Listen 12
• sortlist.c - einfach verkettete sortierte Liste
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Dynamische Listen 13
• Doppelte Liste: Erzeugung 1. Element
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Dynamische Listen 14
• Doppelte Liste: 2. Element und Verkettung
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Dynamische Listen 15
• Doppelte Liste: 3. Element und Verkettung
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Dynamische Listen 16
• Doppelte Liste: 4. Element und Verkettung
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Dynamische Listen 17
• Doppelte Liste: Verkettung zum Ringpuffer
Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 54
Dynamische Listen 18
• dlist1.c - doppelt verkettete Liste
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Dynamische Listen 19
• dlist2.c - doppelt verk. Liste als Ringpuffer
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Dynamische Listen 20
• Binäre Bäume
Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 57
Dynamische Listen 21
• wordcount.c - sortierter binärer Baum