diff --git a/build/html/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html b/build/html/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html index eea0603..7fc2f9d 100644 --- a/build/html/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html +++ b/build/html/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html @@ -84,21 +84,33 @@

1.1 Übungen

1. Basis Operationen

-

Manipulationen von einzelnen Bits gehören zu den Basis Operationen und dienen als Grundlagen um weitere komplexere Konstrukte zu schaffen. Verfollständigen sie folgendes Beispiel mit den drei Basis Operationen:

+

Manipulationen von einzelnen Bits gehören zu den Basis Operationen und dienen als Grundlagen um weitere komplexere Konstrukte zu schaffen.

+

Verfollständigen sie folgendes Beispiel mit den drei Basis Operationen. Dabei gibt die Variable bit an, welches Bit manipuliert werden soll (Denken sie daran, dass die Bit-Positionen bei 0 beginnen. Bit 3 ist also das vierte Bit von rechts). Bei den gefragten Manipulationen, soll nur das angegebene bit geändert werden und der Rest soll unverändert bleiben:

+ +

Versuchen sie die Operationen in C umzusetzen:

#include <stdlib.h>
+#include <stdio.h>
 
 int main() {
-  unsigned int number;
+  unsigned int number = 0x75;
   unsigned int bit = 3; // bit at position 3
 
   // Setting a bit
-  number = ...; // solution: number |= 1 << bit;
+  number = ...;
   
   // Clearing a bit
-  number = ...; // solution: number &= ~(1 << bit);
+  bit = 1;
+  number = ...;
   
   // Toggling a bit
-  number = ...; // solution; number ^= 1 << bit;
+  bit = 0;
+  number = ...;
+
+  printf("number = 0x%02X\n", number);
   
   return EXIT_SUCCESS;
 }
@@ -126,9 +138,9 @@

Es gibt aber auch eine Variante, die ohne zusätzliche Variable auskommt. Dabei wird die Tatsache, dass eine zweite XOR Operation eine erste XOR Operation rückgängig macht:

-

0011 XOR 0100 = 0111

-

0111 XOR 0100 = 0011

-

Somit kommt man von einem XOR Resultat (0111) wieder auf beide Anfangs Operanden zurück indem man einfach ein zweites Mal mit einem Operanden eine XOR Verknüpfung macht. Damit kann ein Operand als Zwischenspeicher dienen und man muss nicht extra eine Zusatzvariable verwenden.

+

0011 XOR 0100 = 0111

+

0111 XOR 0100 = 0011

+

Somit kommt man von einem XOR Resultat (0111) wieder auf beide Anfangs Operanden zurück indem man einfach ein zweites Mal mit einem Operanden eine XOR Verknüpfung macht. Damit kann ein Operand als Zwischenspeicher dienen und man muss nicht extra eine Zusatzvariable verwenden.

Überlegen sie sich wie sie damit zwei Variablen vertauschen können ohne Zusatzvariable:

#include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
@@ -138,15 +150,7 @@
   int b = 4;
   printf("a: %d; b: %d\n", a, b);
   
-
   ...
-
-  /* Solutions: 
-          // a == 0011; b == 0100
-  a ^= b; // a == 0111; b == 0100
-  b ^= a; // a == 0111; b == 0011
-  a ^= b; // a == 0100; b == 0011
-  */
   
   printf("a: %d; b: %d\n", a, b);
   return EXIT_SUCCESS;
@@ -156,6 +160,7 @@

3. Lower- / Uppercase

+

Folgendes Code Beispiel kann Buchstaben in Gross- oder Kleinbuchstaben wandeln mit nur einer einzigen Bit-Operation. Überlegen sie sich warum das funktioniert, damit sie es jemand anderem in ihren Worten erklären könnten. Machen sie Notizen falls nötig.

#include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 
@@ -176,14 +181,19 @@

4. Prüfen auf 2-er Potenz

+

Um eine gegebene Zahl zu prüfen ob sie eine 2er Potenz ist, können wir folgende Bit-Muster vergleichen:

+

Beispiel mit der Zahl 8: 1000 & 0111 == 0. Wir prüfen also, ob die gegebene Zahl 8 (1000) nur ein Bit auf 1 hat und den Rest auf 0.

+

Überlegen Sie sich einen Algorithmus um dies für beliebige positive Zahlen zu prüfen. Das Bitmuster, dass für die & Operation gebraucht wird, kann mittel Subtraktion von 1 berechnet werden (1000 - 1 = 0111):

#include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 
 int main(){
-  int a=32;
-  if(a > 0 && (a & (a - 1)) == 0){
+  int a = 32; // any positive number
+
+  if(a > 0 && ...){
     printf("%d is a power of 2", a);
   }
+
   return EXIT_SUCCESS;
 }
@@ -194,42 +204,51 @@

2. Struct & typedef

-
-

2.1 Übungen

-

1. Bit Operationen Rechner

-
    -

  • Bitweise Operationen mit 2 Operanden

    • -

  • Rechnung wird als ein String über scanf dem Programm übergeben

    -
      -

    • String wird in Token zerstückelt und in struct gespeichert:

      -
      typedef struct {
-  unsigned int operand_1;
-  unsigned int operand_2;
-  char operation;
-} Expression;
-
      -
      -
      • -

    • Ausgabe in 3 verschiedenen Formaten:

      +

      2.1 Bit Operationen Rechner

      +

      Vervollständigen sie das beiliegende Programm bin_calculator.c. Es soll einfache Bit-Operationen mit zwei Operanden lösen können. Die unterstützten Operationen sind:

      +
        +

      • & (AND)

        • +

      • | (OR)

        • +

      • ^ (XOR)

        • +

      • < (left shift)

        • +

      • > (right shift)

        • +
      +

      Eine Rechnung kann direkt als einen String eingeben werden (z.B: 0x0c ^ 0x0f). Dabei werden Hexadezimal, Oktal und Dezimal als Eingabeformate akzeptiert. Die Rechnung wird in 3 Teile aufgeteilt (Operand 1, Operand 2, Operation) und in einer Datenstruktur gespeichert (struct).

      +

      Als Ausgabe soll die Rechnung wie folgt dargestellt werden:

      Bin:
-  0000'0000'0000'0001
-& 0000'0000'0000'0011
-  -------------------
-  0000'0000'0000'0001
-  
-  Hex
-  0x01 & 0x03 = 0x01
+00000000'00000000'00000000'00001100
+00000000'00000000'00000000'00001111 ^
+-----------------------------------
+00000000'00000000'00000000'00000011
 
-  Dec
-  1 & 3 = 1
+Hex:
+0x0c ^ 0x0f = 0x03
+
+Dec:
+12 ^ 15 = 3
      -
      • -
    -
    • -
+
+

2.2 Einfache Formen

+

Der Code in simple_shape.c kompiliert nicht. Überlegen sie sich, wie der neue Datentype Graphic aussehen soll, damit alle nötigen Informationen dazu gespeichert werden können.

+

Eine Form (Graphic) wird aus folgenden Attributen zusammengesetzt:

+
    +

  • Shape: OVAL oder RECTANGLE (verwenden sie dazu einen separaten enum Typ)

    • +

  • Size: Ein positiver Integer

    +
      +

    • Für RECTANGLE bestimmt er die Seitengrösse

      • +

    • Für OVAL bestimmt er den Radius

      • +
    +
    • +

  • Color: char Pointer zu dem vordefinierten char array mit Farbinformationen. Verwenden sie: char *color;

    • +
+

Erweitern sie den Code an den markierten Stellen, damit er kompiliert. Per Terminal sollte es möglich sein die Attribute für die Form zu bestimmen, um sie danach angezeigt zu bekommen.

+

Bemerkung: Das Programm verwendet die Math Bibliothek math.h. Um das Programm kompilieren zu können, müssen sie das Flag -lm verwenden:

+
gcc -o main -lm main.c
+
+
@@ -245,22 +264,30 @@

alle

-

Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären.

+

Sie können das funktionierende Programm demonstrieren und erklären.

-

gibIntWert

-

Eingabe, Bereichsüberprüfung korrekt

-

1

- -

istSchaltjahr

+

Basis Operationen

Funktion korrekt

-

1

+

0.5

-

TageProMonat

+

Variablen tauschen

Funktion korrekt

+

0.5

+ +

Lower- / Uppercase

+

Funktion korrekt

+

0.5

+ +

Prüfen auf 2-er Potenz

+

Funktion korrekt

+

0.5

+ +

Bit Operationen Rechner

+

Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig

1

-

Aufgabe 2

+

Einfache Formen

Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig

1

@@ -308,10 +335,8 @@
  • 2. Struct & typedef
  • 4. Bewertung
    • diff --git a/build/html/_sources/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.md.txt b/build/html/_sources/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.md.txt index a005934..16787c0 100644 --- a/build/html/_sources/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.md.txt +++ b/build/html/_sources/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.md.txt @@ -43,22 +43,35 @@ Bit Operationen sind allgegenwärtig in den Computer-Wissenschaften und finden i ### 1.1 Übungen #### 1. Basis Operationen -Manipulationen von einzelnen Bits gehören zu den Basis Operationen und dienen als Grundlagen um weitere komplexere Konstrukte zu schaffen. Verfollständigen sie folgendes Beispiel mit den drei Basis Operationen: +Manipulationen von einzelnen Bits gehören zu den Basis Operationen und dienen als Grundlagen um weitere komplexere Konstrukte zu schaffen. + +Verfollständigen sie folgendes Beispiel mit den drei Basis Operationen. Dabei gibt die Variable `bit` an, welches Bit manipuliert werden soll (Denken sie daran, dass die Bit-Positionen bei 0 beginnen. Bit 3 ist also das vierte Bit von rechts). Bei den gefragten Manipulationen, soll nur das angegebene `bit` geändert werden und der Rest soll unverändert bleiben: + +- Bit 3 setzen: `0011 => 1011` +- Bit 1 löschen: `1011 => 1001` +- Bit 0 flippen: `1001 => 1000` + +Versuchen sie die Operationen in C umzusetzen: ```c #include +#include int main() { - unsigned int number; + unsigned int number = 0x75; unsigned int bit = 3; // bit at position 3 // Setting a bit - number = ...; // solution: number |= 1 << bit; + number = ...; // Clearing a bit - number = ...; // solution: number &= ~(1 << bit); + bit = 1; + number = ...; // Toggling a bit - number = ...; // solution; number ^= 1 << bit; + bit = 0; + number = ...; + + printf("number = 0x%02X\n", number); return EXIT_SUCCESS; } @@ -86,11 +99,11 @@ int main(){ Es gibt aber auch eine Variante, die ohne zusätzliche Variable auskommt. Dabei wird die Tatsache, dass eine zweite XOR Operation eine erste XOR Operation rückgängig macht: -*0011 XOR 0100 = 0111* +`0011 XOR 0100 = 0111` -*0111 XOR 0100 = 0011* +`0111 XOR 0100 = 0011` -Somit kommt man von einem XOR Resultat (*0111*) wieder auf beide Anfangs Operanden zurück indem man einfach ein zweites Mal mit einem Operanden eine XOR Verknüpfung macht. Damit kann ein Operand als Zwischenspeicher dienen und man muss nicht extra eine Zusatzvariable verwenden. +Somit kommt man von einem XOR Resultat (`0111`) wieder auf beide Anfangs Operanden zurück indem man einfach ein zweites Mal mit einem Operanden eine XOR Verknüpfung macht. Damit kann ein Operand als Zwischenspeicher dienen und man muss nicht extra eine Zusatzvariable verwenden. Überlegen sie sich wie sie damit zwei Variablen vertauschen können ohne Zusatzvariable: ```c @@ -102,15 +115,7 @@ int main(){ int b = 4; printf("a: %d; b: %d\n", a, b); - ... - - /* Solutions: - // a == 0011; b == 0100 - a ^= b; // a == 0111; b == 0100 - b ^= a; // a == 0111; b == 0011 - a ^= b; // a == 0100; b == 0011 - */ printf("a: %d; b: %d\n", a, b); return EXIT_SUCCESS; @@ -118,6 +123,7 @@ int main(){ ``` #### 3. Lower- / Uppercase +Folgendes Code Beispiel kann Buchstaben in Gross- oder Kleinbuchstaben wandeln mit nur einer einzigen Bit-Operation. Überlegen sie sich warum das funktioniert, damit sie es jemand anderem in ihren Worten erklären könnten. Machen sie Notizen falls nötig. ```c #include #include @@ -137,48 +143,68 @@ int main(){ ``` #### 4. Prüfen auf 2-er Potenz +Um eine gegebene Zahl zu prüfen ob sie eine 2er Potenz ist, können wir folgende Bit-Muster vergleichen: + +Beispiel mit der Zahl 8: `1000 & 0111 == 0`. Wir prüfen also, ob die gegebene Zahl 8 (`1000`) nur ein Bit auf `1` hat und den Rest auf `0`. + +Überlegen Sie sich einen Algorithmus um dies für beliebige positive Zahlen zu prüfen. Das Bitmuster, dass für die `&` Operation gebraucht wird, kann mittel Subtraktion von 1 berechnet werden (`1000 - 1 = 0111`): ```c #include #include int main(){ - int a=32; - if(a > 0 && (a & (a - 1)) == 0){ + int a = 32; // any positive number + + if(a > 0 && ...){ printf("%d is a power of 2", a); } + return EXIT_SUCCESS; } ``` ___ ## 2. Struct & typedef -### 2.1 Übungen +### 2.1 Bit Operationen Rechner +Vervollständigen sie das beiliegende Programm `bin_calculator.c`. Es soll einfache Bit-Operationen mit zwei Operanden lösen können. Die unterstützten Operationen sind: +- & (AND) +- | (OR) +- ^ (XOR) +- < (left shift) +- \> (right shift) + +Eine Rechnung kann direkt als einen String eingeben werden (z.B: `0x0c ^ 0x0f`). Dabei werden Hexadezimal, Oktal und Dezimal als Eingabeformate akzeptiert. Die Rechnung wird in 3 Teile aufgeteilt (Operand 1, Operand 2, Operation) und in einer Datenstruktur gespeichert (`struct`). -#### 1. Bit Operationen Rechner - - Bitweise Operationen mit 2 Operanden - - Rechnung wird als ein String über scanf dem Programm übergeben - - String wird in Token zerstückelt und in struct gespeichert: - ```c - typedef struct { - unsigned int operand_1; - unsigned int operand_2; - char operation; - } Expression; - ``` - - Ausgabe in 3 verschiedenen Formaten: - ``` - Bin: - 0000'0000'0000'0001 - & 0000'0000'0000'0011 - ------------------- - 0000'0000'0000'0001 - - Hex - 0x01 & 0x03 = 0x01 +Als Ausgabe soll die Rechnung wie folgt dargestellt werden: +``` +Bin: +00000000'00000000'00000000'00001100 +00000000'00000000'00000000'00001111 ^ +----------------------------------- +00000000'00000000'00000000'00000011 - Dec - 1 & 3 = 1 - ``` +Hex: +0x0c ^ 0x0f = 0x03 + +Dec: +12 ^ 15 = 3 +``` + +### 2.2 Einfache Formen +Der Code in `simple_shape.c` kompiliert nicht. Überlegen sie sich, wie der neue Datentype `Graphic` aussehen soll, damit alle nötigen Informationen dazu gespeichert werden können. + +Eine Form (`Graphic`) wird aus folgenden Attributen zusammengesetzt: +- **Shape**: *OVAL* oder *RECTANGLE* (verwenden sie dazu einen separaten `enum` Typ) +- **Size**: Ein positiver Integer + - Für *RECTANGLE* bestimmt er die Seitengrösse + - Für *OVAL* bestimmt er den Radius +- **Color**: char Pointer zu dem vordefinierten char array mit Farbinformationen. Verwenden sie: `char *color;` + +Erweitern sie den Code an den markierten Stellen, damit er kompiliert. Per Terminal sollte es möglich sein die Attribute für die Form zu bestimmen, um sie danach angezeigt zu bekommen. + +**Bemerkung**: Das Programm verwendet die Math Bibliothek `math.h`. Um das Programm kompilieren zu können, müssen sie das Flag `-lm` verwenden: + + gcc -o main -lm main.c ___ ## 4. Bewertung @@ -186,8 +212,10 @@ ___ Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden können. | Aufgabe | Kriterium | Gewicht | | :-- | :-- | :-- | -| alle | Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären. | | -| gibIntWert | Eingabe, Bereichsüberprüfung korrekt | 1 | -| istSchaltjahr | Funktion korrekt | 1 | -| TageProMonat | Funktion korrekt | 1 | -| Aufgabe 2 | Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig | 1 | +| alle | Sie können das funktionierende Programm demonstrieren und erklären. | | +| Basis Operationen | Funktion korrekt | 0.5 | +| Variablen tauschen | Funktion korrekt | 0.5 | +| Lower- / Uppercase | Funktion korrekt | 0.5 | +| Prüfen auf 2-er Potenz | Funktion korrekt | 0.5 | +| Bit Operationen Rechner | Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig | 1 | +| Einfache Formen | Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig | 1 | diff --git a/build/html/index.html b/build/html/index.html index 4a70273..550483a 100644 --- a/build/html/index.html +++ b/build/html/index.html @@ -86,10 +86,8 @@
  • 2. Struct & typedef
  • 4. Bewertung
    • diff --git a/build/html/searchindex.js b/build/html/searchindex.js index c2f8b22..62b0e8d 100644 --- a/build/html/searchindex.js +++ b/build/html/searchindex.js @@ -1 +1 @@ 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