Hochschule Fulda – FB ET Sommersemester 2010

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1 Informatik II Grundlagen der Programmierung Programmieren in C Module und Bibliotheken 3
Hochschule Fulda – FB ET Sommersemester 2010 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 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

3 Sortieren 2 1. Durchlauf bei Bubblesort
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4 Sortieren 3 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

5 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); Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

6 Sortieren 5 Bubblesort für Feld von Strings
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7 Sortieren 6 Sortierprogramm für Strings
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8 Sortieren 7 Diskussion Stabilität? Geschwindigkeit?
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9 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); Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

10 Sortieren 9 Prinzip: teile und herrsche
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11 Sortieren 10 Quicksort für Feld von Strings
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12 Sortieren 11 Sortierprogramm für Strings
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13 Sortieren 12 Diskussion Stabilität? Geschwindigkeit?
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14 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 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

15 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; } Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

16 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) ... Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

17 Sortieren 16 Bubblesort generisch
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18 Sortieren 17 Quicksort generisch
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19 Sortieren 18 sortlib – snumcmp()
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20 Sortieren 19 sortlib – sswapv()
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21 Sortieren 20 bsort5 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

22 Sortieren 21 qsort5 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

23 Sortieren 22 Mit generischen Funktionen und Funktionen als Parametern auch Sortieren von komplexeren Datenstrukturen möglich Beispiel: Personaldaten typedef 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; Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

24 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)); } Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

25 Sortieren 24 personal.c Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

26 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 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

27 Suchen 2 Beispiel: Suche in Integer-Feld
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28 Suchen 3 Binäre Suche: teile und finde
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29 Suchen 4 1 Schritt: teilen und vergleichen
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30 Suchen 5 2. Schritt: weiter teilen und vergleichen
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31 Suchen 6 3. Schritt: weiter teilen und vergleichen
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32 Suchen 7 4. Schritt: teilen und finden
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33 Suchen 8 Binärsuche: teilen und finden
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34 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 */ } Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

35 Suchen 10 binsearchi.c - Binärsuche in int-Feld
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36 Suchen 11 binsearchs.c - Binärsuche in String-Feld
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37 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. Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

38 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; Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

39 Dynamische Listen 3 Objekte der Listentypen werden zur Laufzeit
alloziert slist *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); } Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

40 Dynamische Listen 4 Einfache Liste: Erzeugung 1. Element
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41 Dynamische Listen 5 Einfache Liste: 2. Element und Verkettung
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42 Dynamische Listen 6 Einfache Liste: 3. Element und Verkettung
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43 Dynamische Listen 7 Einfache Liste: 4. Element und Verkettung
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44 Dynamische Listen 8 Einfache Liste: 5. Element und Verkettung
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45 Dynamische Listen 9 Einfache Liste: Verkettung zum Ringpuffer
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46 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 aus slist *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 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ

47 Dynamische Listen 11 slist.c - einfach verkettete Liste
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48 Dynamische Listen 12 sortlist.c - einfach verkettete sortierte Liste
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49 Dynamische Listen 13 Doppelte Liste: Erzeugung 1. Element
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50 Dynamische Listen 14 Doppelte Liste: 2. Element und Verkettung
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51 Dynamische Listen 15 Doppelte Liste: 3. Element und Verkettung
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52 Dynamische Listen 16 Doppelte Liste: 4. Element und Verkettung
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53 Dynamische Listen 17 Doppelte Liste: Verkettung zum Ringpuffer
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54 Dynamische Listen 18 dlist1.c - doppelt verkettete Liste
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55 Dynamische Listen 19 dlist2.c - doppelt verk. Liste als Ringpuffer
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56 Dynamische Listen 20 Binäre Bäume
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57 Dynamische Listen 21 wordcount.c - sortierter binärer Baum
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