Gruppenaufgaben

Informatik Praktikum Gruppenaufgaben 1/26 

Gruppenaufgaben 

Nr. Titel Teilnehmer 

Kommentar 

5.1 Lebensdauer eines Rillenkugellagers 2 (Maschinenbau) 2 

5.2 Performance-Timer 2 Arbeit mit Dateien 4 

5.3 Hex/Dez-Binär-Umrechner 2 mathematisch; 4 

5.4 Bildverwaltung 2 Arbeit mit Dateien 5 

5.5 Arbeitstage bis zur Rente 2 Aufwändig ! ; Datenformate 6 

5.6 Schräger Wurf 2 Physik 7 

5.7 Umwandlung Kart.-/Zylinderkoordinaten 2 mathematisch; 8 

5.8 Vier gewinnt! 2 Spiel / Oberflächenproblem 8 

5.9 Käsekästchen 2 Spiel / Oberflächenproblem 8 

5.10 Axiales Flächenmoment 2. Ordnung 2 (Maschinenbau) 9 

5.11 Blindleistungsberechnung 2 (Maschinenbau) 10 

5.12 Zellulärer Automat (Konsole) 2 lustiges Algorithmus-Problem 10 

5.13 Sortieralgorithmus 2 Algorithmus-Problem 11 

5.14 Zellulärer Automat (GUI) 3 schwer; mit GTK Bibliothek 12 

5.15 Würmer (GUI) 3 schwer; mit GTK Bibliothek 12 

5.16 Travelling-Salesman-Problem 2 Graphen:theoretische Informatik 13 

5.17 Internet-Spider 2 Netzwerkaufgabe 14 

5.18 Tag-Editor 2 Arbeit mit Dateien 15 

5.19 IP-Adress-Prüfung 2 Netzwerkaufgabe 16 

5.20 Kaffeeautomat in der Mensa 3 nur für Quereinsteiger! 17 

5.21 Reverse 2 Spiel 18 

5.22 Passfederberechnung 2 (Maschinenbau) 19 

5.23 Wärmeverlustberechnung 2 (Maschinenbau) 20 

5.24 Seilreibung 2 (Maschinenbau) 21 

5.25 Zweidimensionale lineare Approximation 2 mathematisch; 22 

5.26 Extraktion von Daten aus Binärdateien 2 Arbeit mit Dateien 23 

5.27 Rohrreibung 2 (Maschinenbau) 24 

5.28 Fibonacci-Algorithmus 2 Algorithmus-Problem 25 

5.29 Visualisierung einer Ampelschaltung 2 (MB) / Oberflächenproblem 25 

5.30 Simulation einer Nutzungshäufigkeit 2 mathematisch 26 

Seite


Aufgabe 5.1 Lebensdauer eines Rillenkugellagers 

Schreiben Sie ein Programm DynRKL.exe, mit dem die Dimensionierung eines Rillenkugellagers 

bei dynamischer Belastung automatisiert wird. Grundlage soll die Berechnung der modifizierten 

nominellen Lebensdauer nach DIN ISO 281 sein. 

Die erforderliche Größe eines Wälzlagers hängt ab von den Anforderungen an seine Tragfähigkeit 

und Belastbarkeit, an die Lebensdauer und an die Betriebssicherheit. Das Maß für die Tragfähigkeit 

sind die statischen und dynamischen Tragzahlen. Die dynamischen Tragzahlen basieren auf DIN 

ISO 281, die statischen Tragzahlen auf DIN ISO 76. Für umlaufende Wälzlager gilt die dynamische 

Tragzahl C. Sie ist bei Radiallagern eine konstante Radiallast und bei Axiallagern eine zentrisch 

wirkende, konstante Axiallast. Die dynamische Tragzahl C ist die Belastung unveränderlicher 

Größe und Richtung, bei der eine genügend große Menge gleicher Lager eine nominelle 

Lebensdauer von einer Million Umdrehungen erreicht. Verfahren zur Berechnung der Lebensdauer 

sind die nominelle Lebensdauer nach DIN ISO 281, die modifizierte nominelle Lebensdauer nach 

DIN ISO 281 u. a. 

Nominelle Lebensdauer: 

Dabei gilt: 

• L [10 6 Umdr.] nominelle Lebensdauer in Millionen Umdrehungen, die von 90 % 

einer genügend großen Menge gleicher Lager erreicht oder überschritten wird, bevor die 

ersten Anzeichen einer Werkstoffermüdung auftreten 

• Lh [h] nominelle Lebensdauer in Betriebsstunden entsprechend der Definition für L 

• C [N] dynamische Tragzahl 

• P [N] äquivalente Lagerbelastung für Radial- bzw. Axiallager (siehe Äquivalente 

Lagerbeanspruchung) 

• p Lebensdauerexponent; für Nadel- und Zylinderrollenlager: p = 10/3für Kugellager: p 

= 3 

• n [min-1] Betriebsdrehzahl (siehe Äquivalente Lagerbeanspruchung) 

Die modifizierte nominelle Lebensdauer kann berechnet werden, wenn neben Belastung und 

Drehzahl weitere Einflüsse bekannt sind wie: 

* besondere Werkstoffeigenschaften 

* die Schmierung oder 

* wenn eine von 90 % abweichende Erlebenswahrscheinlichkeit gefordert wird. 

Modifizierte nominelle Lebensdauer: 

Dabei gilt: 

• L na [10 6 Umdr.] modifizierte nominelle Lebensdauer für besondere 

Werkstoffeigenschaften und Betriebsbedingungen bei einer Erlebenswahrscheinlichkeit von 

(100 – n) % 

• L [10 6 Umdr.] nominelle Lebensdauer 

• a 1 Lebensdauerbeiwert für eine Erlebenswahrscheinlichkeit, die von 90 % abweicht 

• a 2 Lebensdauerbeiwert für besondere Werkstoffeigenschaften - 

für Standard-Wälzlagerstähle: a 2 = 1 

• a 3 Lebensdauerbeiwert für besondere Betriebsbedingungen - insbesondere für den 

Schmierungszustand. 

• Қ Viskositätsverhältnis κ = ν/ν 1


Dauerfestigkeit 

Viskositätenverhältnis: 

1) gute Sauberkeit und geeignete Additive 

2) Höchste Sauberkeit und geringe 

Belastung 

3) Verunreinigungen im Schmierstoff 

Ungünstige Betriebsbedingungen 

Der Lebensdauerbeiwert a 3 hängt ab vom 

Viskositätsverhältnis κ = ν/ν 1 . ν ist die 

kinematische Viskosität des Schmierstoffes bei Betriebs-Temperatur und ν1 ist die Bezugsviskosität 

des Schmierstoffes bei Betriebstemperatur. Bei dieser Viskosität bildet sich ein ausreichender 

Schmierfilm in der Kontaktzone. Bei Fettschmierung gilt die Viskosität des Grundöls. 

Geben Sie L h und L hna aus. Der Quelltext soll aus mehreren Modulen und Funktionen aufgebaut 

sein. Programmieren Sie die Berechnung so, dass bei jeder Abfrage eines Wertes ein Standardwert 

vorgeschlagen wird, der nur bestätigt werden muss. Gehen Sie dabei von folgenden Standardwerten 

aus: 

• Drehzahl 1500/min (konstant) 

• Tragzahl C = 6950 N (vgl. FAG-Lager 16004 bei http://medias.ina.de/medias/de!hp/ ) 

• Erlebenswahrscheinlichkeit 95% 

• Bezugsviskosität 21 mm 2 /s 

• Schmierstoff Aral Eural Gear68 mit 68 mm 2 /s (Viskosität bei 40°C) 

• Leichte Verunreinigungen im Schmierstoff 

Fangen Sie alle möglichen Fehlerquellen ab!


Aufgabe 5.2 Performance-Timer 

Schreiben Sie ein Programm PerfTime.exe, das als Stoppuhr für externe Prozesse dient. PerfTime 

soll bis zu 10 beliebige Programme starten können und die Zeit messen, die diese Programme 

brauchen bis sie beendet werden. Die zu vermessenden Programme sollen als Kommandozeilenparameter 

eingelesen werden. Benutzen Sie zum Aufrufen des externen Prozesses die C- 

Funktion spawnl() und geben Sie sinnvolle Meldungen im Fehlerfall aus. 

Nach Beendigung der Messung sollen folgende Informationen dargestellt werden: 

Programmname des gemessenen Prozesses mit lfd. Nummer 

Startzeit 

Stoppzeit 

Laufzeit (=Differenz der ersten beiden) in Millisekunden 

ID des gemessenen Prozesses 

Zusätzlich soll die Möglichkeit bestehen, die ermittelten Daten an ein Messprotokoll anzuhängen. 

Dazu ist der Name der Protokolldatei abzufragen und das Datum der Messung mit in der Datei 

abzulegen. Der Quelltext soll aus mehreren Modulen und Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie 

alle möglichen Fehlerquellen ab! 

Aufgabe 5.3 Hex/Dez-Binär-Umrechner 

Schreiben Sie ein Konsolenprogramm BinCalc.exe, das dezimale und hexadezimale Zahlen im 

Bereich von unsigned long int (32 Bit) im Binärformat ausgibt. Überlegen Sie sich dazu einen 

allgemeingültigen mathematischen Algorithmus. 

Die Eingabe der umzurechnenden Zahl erfolgt als Kommandozeilenparameter. Dabei gelten 

folgende Regeln: Zahl mit 0x am Anfang wird als hexadezimale Zahl interpretiert, Zahl ohne 0x am 

Anfang wird als dezimale Zahl interpretiert und Buchstaben werden als Pfad auf eine Datei 

gewertet, in der die Zahl steht. 

Die Ausgabe erfolgt bei Eingabe von Zahlen mit printf (auf der Kommandozeile) und bei einer 

Eingabe durch eine Datei mit einer Ausgabedatei, die denselben Namen hat wie die Eingabedatei, 

aber die Endung .bin trägt. Die Ausgabe soll aus Lesbarkeitsgründen in 8-Bit-Blöcke mit 

Leerzeichen unterteilt werden und mehrfarbig sein. Der Quelltext soll aus mehreren Modulen und 

Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie alle möglichen Fehlerquellen ab und prüfen Sie Ihre 

Ergebnisse z.B. mit http://trinler.de/de/service/technik/basis.html !


Aufgabe 5.4 Bildverwaltung 

Schreiben Sie ein Programm ImgInfo.exe, das in dem Verzeichnis, in dem es sich befindet, nach 

Bitmaps (Bilddateien) sucht und eine Liste mit folgenden Informationen anzeigt: 

Name der Bilddatei 

Dateigröße 

Breite und Höhe des Bildes in Pixel 

Farbtiefe (Bits pro Pixel) des Bildes 

Das Suchen nach Dateien in einem Verzeichnis erfolgt mit findfirst() und findnext(). 

Zusätzlich soll angezeigt werden, wie groß der verbrauchte Speicherplatz aller in diesem 

Verzeichnis liegender Bilddateien (Bitmaps) ist. Die benötigten Informationen liegen an bestimmten 

Offsets (Abstand vom Anfang der Datei in Bytes) in den Bilddateien selbst und können dort mit 

fread() ausgelesen werden: 

Offset Bytes Name Bedeutung 

00h 2 bfType File ID 

02h 4 bfSize Dateigröße in Bytes 

0ah 4 bfOffs Offset in den Datenbereich 

0eh 4 biSize Größe der Bitmap-Info-Headers 

12h 4 biWidth Breite der Bitmap in Pixel 

16h 4 biHeight Höhe der Bitmap in Pixel 

1ch 2 biBitCnt Zahl der Bits pro Pixel (Farbtiefe) 

1eh 4 biCompr Komprimierungstyp 

2eh 4 biClrUsed Zahl der benutzten Farben 

… 

Erzeugen Sie sich zum Testen 8 Bitmaps (Endung: .bmp) mit MSPaint oder suchen Sie passende 

Bitmaps im Internet. Integrieren Sie einen optionalen Dialog, der das Verzeichnis abfragt, das 

durchsucht und angezeigt werden soll. Der Quelltext soll aus mehreren Modulen und Funktionen 

aufgebaut sein. Fangen Sie alle möglichen Fehlerquellen ab!


Aufgabe 5.5 Arbeitstage bis zur Rente 

Schreiben Sie das Programm Rente.exe, das die verbleibenden Arbeitstage bis zur Rente berechnet. 

Beachtet (Achtung Schwierigkeit: Struktur time_t (32 bit) läuft 2038 über!) werden sollen dabei 

• Wochenenden, 

• Schaltjahre, 

• Feiertage (Achtung: Abgleich mit Wochenenden!) und 

• Urlaubstage (Vereinfachung: keine Feiertage in Urlaubszeiten) 

Das Programm soll dazu das Geburtsdatum des Benutzers und seine Urlaubstage (default: 30) 

einlesen und mit dem Systemdatum die 

// Hauptzählschleife fuer volle Jahre 

notwendigen Berechnungen durchführen. 

Die Hauptzählschleife könnte etwa so 

aussehen, wie im Kasten rechts. Das Startund 

Endjahr müsste ggf. besonders 

behandelt werden. 

Achtung: dieses Programm ist 

umfangreicher, als es zunächst den 

Anschein hat. Beginnen Sie mit der Suche 

nach geeigneten Datentypen für die 

Datumsangaben und die Differenzbildung. 

Erstellen Sie zunächst Funktionen für 

bestimmte Teilaufgaben (z.B. 

for(iMonat=1; iMonat


Aufgabe 5.6 Berechnung eines schrägen Wurfs 

Schreiben Sie das Programm Wurf.exe, das den Zielpunkt eines dreidimensionalen schrägen Wurfs 

von einem Turm in Abhängigkeit von der Wurfenergie, den Abwurfwinkeln und der 

Beschleunigung durch den Seitenwind berechnet. Dabei ist von folgenden Annahmen auszugehen: 

V 1 ist die aus der 

Wurfenergie 

resultierende 

Geschwindigkeit, 

α ist der Abwurfwinkel 

gegenüber der 

Horizontalen und 

H ist die Höhe der 

Abwurfstelle gegenüber 

der Umgebung. 

Von oben betrachtet (in der Draufsicht) erkennt man die Abwurfrichtung γ in der X-Y-Ebene und 

den Einfluss des Seitenwindes, der in Y-Richtung weht und die konstante Beschleunigung a y auf 

den Flugkörper ausübt. 

Wurf.exe soll die Parameter 

Wurfenergie E 1 (100 Nm), 

Masse m (2 kg), 

Höhe H (20 m), 

Winkel α (30°), 

Winkel γ (0°) 

und die konstante Beschleunigung a y (2 

m/s²) einlesen und dabei die in Klammern 

gesetzten Zahlenwerte als Standardwert 

anbieten, der jeweils nur bestätigt zu werden braucht. Danach soll der Punkt berechnet werden, in 

dem der Wurf niedergeht. Zusätzlich soll die Position grob grafisch dargestellt werden (nur erster 

Quadrant in der X-Y-Ebene; Funktion gotoxy() ). Der Quelltext soll aus mehreren Modulen und 

Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie alle möglichen Fehlerquellen ab!


Aufgabe 5.7 Umrechnung kartesiche- in Zylinderkoordinaten 

Schreiben Sie ein Programm KoKonv.exe, das 3-dimensionale kartesische Koordinaten wahlweise in 

Zylinder- oder Kugelkoordinaten umrechnet und 

umgekehrt. Die Eingangskoordinaten sollen in Form 

einer Nx3-Matrix in einer Textdatei hinterlegt sein, deren 

Name KoKonv.exe als Kommandozeilenparameter 

übergeben wird. Zusätzlich sollen ein Kommandozeilenparameter 

das Ziel-KO-System identifizieren. Die 

Ausgangsdaten sollen optional in eine Datei geschrieben 

werden, die denselben Namen hat wie die Datei mit den 

Eingangsdaten, aber eine andere Dateinamenerweiterung 

(z.B. Daten.xyz -> Daten.zyl). Diese Option wird durch 

einen dritten Parameter eingeschaltet. 

Beispiel-Aufruf: 

> KoKonv Daten.xyz -ZYL -f 

Der Quelltext soll aus mehreren Modulen und Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie alle 

möglichen Fehlerquellen ab! 

Aufgabe 5.8 Vier gewinnt! 

Implementieren Sie das bekannte 2-D-Spiel Vier gewinnt! für zwei Spieler am Bildschirm. Eine 

Online-Implementation mit Computergegner können Sie beispielsweise unter http://www.doktornoll.de/spiele/vier-gewinnt.htm 

probespielen. 

In Ihrer Version geben die beiden Spieler dabei abwechselnd eine Spalte an 

(Tastatur), in der sie ihren Chip einwerfen und der Rechner zeichnet den 

aktuellen Spielstand mit ASCII-Zeichen (z.B. mit O und X und geeigneten 

Strichen für den Rahmen; Funktion gotoxy() ) und prüft, ob bereits eine 

waagerechte, senkrechte oder quer verlaufende Reihe von 4 Chips eines Spielers vorliegt. Das 

Spielfeld soll 7 x 6 Felder haben. 

Programmieren Sie so, dass während des Spiels nicht die ENTER-Taste gedrückt werden muss. 



Aufgabe 5.9 Käsekästchen 

Implementieren Sie das bekannte 2-D-Spiel Tic-Tac-Toe für zwei Spieler am Bildschirm. Eine 

Online-Implementation mit Computergegner können Sie beispielsweise unter 

http://tictactoe.slapped.de/ probespielen. 

In Ihrer Version geben die beiden Spieler dabei abwechselnd eine Spalte und 

Zeile an (Tastatur), in der sie ihr Zeichen machen und der Rechner zeichnet den 

aktuellen Spielstand mit ASCII-Zeichen (z.B. mit O und X und geeigneten 

Strichen für den Rahmen; Funktion gotoxy() ) und prüft, ob bereits eine


waagerechte, senkrechte oder quer verlaufende Reihe von 3 Zeichen eines Spielers vorliegt oder das 

Spiel zu Ende ist. 

Das Programm soll über mehrere Spiele laufen und den Spielstand sowie die Spielernamen 

anzeigen. Der Quelltext soll aus mehreren Modulen und Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie alle 


Aufgabe 5.10 Axiales Flächenmoment 2. Grades stabförmiger Bauteile 

Schreiben Sie ein Programm IyCalc.exe, das die Flächenträgheitsmomente 2. Grades der 

Balkenprofile Kasten, Vollkreis, dünnwandiges Rohr, dickwandiges Rohr und Doppel-T 

berechnet. 

Dabei ist der Benutzerdialog so zu gestalten, dass die geforderte Eingabe immer eindeutig ist. Die 

einzelnen Werte sollen so zwischengespeichert werden, dass die Eingabe beim jeweils vorherigen 

Aufruf immer als Standardwert vorgeschlagen wird, der dann nur bestätigt zu werden braucht, wenn 

er sich nicht ändert. 


möglichen Fehlerquellen ab und prüfen sie die Konsistenz der Angaben (passen die Dimensionen 

zusammen?)!


Aufgabe 5.11 Blindleistungsberechnung 

Schreiben Sie ein Programm Pblind.exe, das 

• Scheinleistung 

S + 

2 2 

= P Q , 

• Scheinwiderstand Z = U/I, 

• Leistungsfaktor λ = cos ϕ = P / S , 

• Blindfaktor β = sin ϕ = Q / S und 

• Blindleistung Q = U I sinϕ 

eines ohmsch-induktiven Verbrauchers berechnet. 

Das Programm soll zunächst die Klemmenspannung U, den Strom I und die Wirkleistung P einlesen 

und dabei die jeweils beim letzten Programmaufruf eingegebenen Werte als Standardwert vorgeben, 

der nur bestätigt zu werden braucht, wenn er sich nicht ändert ( Anfangswerte: 

U = 220 V, I = 10 A, P = 1500 W). 

Nach der Berechnung und der Anzeige der o.g. Ergebnisse soll das Zeigerdiagramm für Strom und 

Spannung auf den Bildschirm gezeichnet werden (Funktion gotoxy() ). 


möglichen Fehlerquellen ab. 

Aufgabe 5.12 Zellulärer Automat 1 (Konsole) 

Schreiben Sie ein Programm Life8.exe, das Elemente in einem Feld von 60 x 20 Zeichen 

entsprechend Ihres Zustands ändert. Es gibt dabei die 2 Zustände tot (ASCII-Zeichen „X“) und 

lebendig (ASCII-Zeichen „O“), für die folgende Regeln gelten: 

Jede Zelle hat 8 Nachbarn (außer Rand), die jeweils einen von 2 Zuständen (Farben) haben 

Eine Zelle bleibt am Leben, wenn in ihrer Nachbarschaft genau 2 oder 3 lebendige Zellen 

gezählt werden 

Eine tote Zelle erwacht zum Leben, wenn genau 3 ihrer Nachbarn leben 

In allen anderen Fällen stirbt die Zelle oder erwacht gar nicht erst zum Leben 

Zeichnen Sie 

einen Rahmen auf den 

Bildschirm (Funktion gotoxy() ) 

und implementieren Sie die Regeln zum Besetzen der einzelnen Felder mit den Zeichen „X“ und 

„O“. Probieren Sie dabei verschiedene Anfangszustände aus! Am Ende soll der Anfangszustand per 

Zufallsgenerator berechnet werden.


Aufgabe 5.13 Sortier-Algorithmus 

Implementieren Sie den Sortier-Algorithmus Bubblesort (http://de.wikipedia.org/wiki/Bubblesort) 

in einem C-Programm MySort.exe mit mehreren Modulen und Funktionen. Ihr Programm soll die zu 

sortierenden Daten per Zufallsgenerator erheben und die Menge der zu sortierenden Daten dabei als 

Kommandozeilenparameter einlesen. Ein zweiter Kommandozeilenparameter soll optional den 

Namen einer Datei enthalten, in der das Ergebnis zusätzlich zur Ausgabe auf dem Bildschirm 

gespeichert wird. Der Aufruf könnte so aussehen: 

> MySort 25 erg.txt 

Beim BubbleSort-Algorithmus werden immer zwei benachbarte Elemente miteinander verglichen. Ist 

das eine größer als das andere, werden die beiden Werte vertauscht. Ein kleines Beispiel dazu: 

Ausgangslage: 

19 5 32 8 

Erster Durchlauf 

19 5 32 8 >> 5 19 32 8 

5 19 32 8 >> 5 19 32 8 

5 19 32 8 >> 5 19 8 32 

Zweiter Durchlauf 

5 19 8 32 >> 5 19 8 32 

5 19 8 32 >> 5 8 19 32 

5 8 19 32 >> 5 8 19 32 

Bei jedem Durchlauf wird auch jedes einzelne Arrayelement mit dem nächsten verglichen. Pro 

Arrayelement läuft eine äußere und einer innere Schleife durch. In diesem Fall gäbe es hier vier 

äußere Schleifendurchläufe - in diesem Beispiel ist das Array nach zwei Durchläufen allerdings 

bereits korrekt sortiert. Man könnte mit entsprechenden Prüfungen nun das Sortieren abbrechen, für 

die "Grundversion" ist das aber erstmals unnötig. 


möglichen Fehlerquellen ab. 

Zusatzaufgabe: Optimieren Sie die Laufzeit!

Für Leute mit Programmiererfahrung! 


Aufgabe 5.14 Zellulärer Automat 2 (GUI) 

Für leidenschaftliche Programmierer! 

Schreiben Sie ein GUI-Programm Life8.exe mit GTK+ (in C) oder ggf. auch als GUI-Programm mit 

dem in das Visual Studio integrierten Fenster-Designer (in C++). Life8.exe soll Bildpixel in einem 

Feld von 200 x 200 entsprechend Ihrem Zustand färben. Es gibt dabei die 2 Zustände tot und 

lebendig, für die folgende Regeln gelten: 

Jede Zelle hat 8 Nachbarn, die jeweils einen von 2 Zuständen (Farben) haben 

Eine Zelle bleibt am Leben, wenn in ihrer Nachbarschaft genau 2 oder 3 lebendige Zellen 

gezählt werden 

Eine tote Zelle erwacht zum Leben, wenn genau 3 ihrer Nachbarn leben 

In allen anderen Fällen stirbt die Zelle oder erwacht gar nicht erst zum Leben 

Denken Sie sich zwei Farben für die beiden Zustände aus, implementieren Sie die Regeln und 

färben Sie die Bildpunkte entsprechend der Anwendung der Regeln auf diese Bildpunkte. Probieren 

Sie dabei verschiedene Anfangszustände aus und fangen Sie alle möglichen Fehlerquellen ab! 

Hinweis: Zum Programmieren von Windows-Anwendungen mit C kann die Funktionsbibliothek 

GTK+ verwendet werden. GTK+ ist nicht objektorientiert. Etwas Erfahrung mit der Verwendung 

von Funktionen sollte allerdings bereits vorhanden sein. Näheres bitte besprechen! 

Aufgabe 5.15 Würmer (GUI) 

Für leidenschaftliche Programmierer! 

Schreiben Sie das GUI-Programm Worms.exe mit GTK+ (in C) oder ggf. auch als GUI-Programm 

mit dem in das Visual Studio integrierten Fenster-Designer (in C++). Das Programm soll Bildpixel 

in einem Feld von 200 x 200 Punkten vorübergehend so einfärben, dass der Eindruck eines sich 

fortbewegenden (bunten) Wurmes eintritt. Die Bewegungsrichtung des Wurms soll zufällig sein, 

aber nie den Rand des Feldes überschreiten. Probieren Sie verschiedene Längen und 

Anfangszustände. Der Quelltext soll aus mehreren Modulen und Funktionen aufgebaut sein. 

Zusatzaufgabe: Ändern Sie das Programm so, dass mehrere Würmer gleichzeitig durch das Feld 

kriechen. Dabei soll die Farbe an jeder Stelle innerhalb der Würmer gleich bleiben (z.B. vorne 

immer gelb, hinten immer blau, Mitte immer rot, usw.). 

Hinweis: Zum Programmieren von Windows-Anwendungen mit C kann die Funktionsbibliothek 

GTK+ verwendet werden. GTK+ ist nicht objektorientiert. Etwas Erfahrung mit der Verwendung 

von Funktionen sollte bereits vorhanden sein. Näheres bitte besprechen!


Aufgabe 5.16 Travelling-Salesman-Problem 

Das Problem des Handlungsreisenden (Traveling Salesman Problem, kurz TSP) ist ein 

kombinatorisches Problem der Mathematik und der 

theoretischen Informatik. Es behandelt die Aufgabe eines 

Handlungsreisenden, eine Reihenfolge für den Besuch 

mehrerer Orte so zu wählen, dass nach der Rückkehr zum 

Ausgangsort die gesamte Reisestrecke möglichst kurz ist. 

Bei n Städten gibt es k = (n-1)!/2 Möglichkeiten zu fahren! 

Schreiben Sie ein Programm, dass die Abstände der (bis zu 

7) Städte und deren Namen aus einer Textdatei einliest und 

die kürzeste Strecke ermittelt. 

Das Verfahren zur Ermittlung kann zunächst das Ausprobieren aller Möglichkeiten und deren 

anschließender Vergleich sein. Versuchen Sie dann, die Performance des Programms zu verbessern. 

Der Quelltext soll aus mehreren Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie alle möglichen 

Fehlerquellen ab.


Aufgabe 5.17 Internet - Spider 

Schreiben Sie ein Programm Spider.exe, das - ausgehend von einer einzugebenden Startseite – 

Internetseiten einliest und nach eMail-Adressen und verlinkten Seiten durchsucht. Die gefundenen 

eMail-Adressen sollen dann in einer lokalen Liste in der Datei MailAd.txt gespeichert werden, 

während der Spider mit den verlinkten Seiten fortfährt und alle weiteren Links in einer URL-Liste 

im Arbeitsspeicher (Array mit Strings) behält. 

Das Herunterladen der Seiten soll mit dem (ftp://ftp.newcastle.edu.au/pub/nt/gnu/wget.zip ) 

externen Programm wget.exe gemacht werden, das von Spider.exe aufgerufen wird. Es legt die 

gewünschte Seite ( Aufruf: wget http://USERNAME:PASSWORD@URL:PORT/path/to/file.html ) 

auf der Festplatte ab, wo Spider.exe sie dann weiterverarbeiten und schließlich löschen kann. Beim 

Durchsuchen der 

runtergeladenen Seiten 

nach Adress-Tags kann 

(optional) mit 

Funktionen aus der 

vorangegengenen 

Aufgabe 3 oder 

externen Bibliotheken 

gearbeitet werden. 

Schaffen Sie sich zwei 

Arrays für die zu 

bearbeitenden Links 

und die bereits abgearbeiteten Links. Beide Arrays sollten durchrotieren, wenn sie voll sind (first in 

- first out). 

Spider.exe soll nicht interaktiv arbeiten, damit es in Batchdateien mit mehreren Aufträgen benutzt 

werden kann und es dann im Hintergrund arbeitet. Dazu ist es notwendig, dass die Startseite als 

Kommandozeilenparameter übergeben wird und die Ergebnidsdatei MailAd.txt nicht überschrieben, 

sondern mit jedem Aufruf erweitert wird. Schreiben Sie das Programm so, dass man es mit der 

ESC-Taste abbrechen kann. 

Spider.bat (Beispiel): 

Spider.exe http://www.lisdorf.de/emailverz.html 

Spider.exe http://www.pmf.fh-goettingen.de 

Spider.exe http://www.meine-domain.de 

Spider.exe http://www.irgendwo.net 

… 

Der Quelltext 

soll aus 

mehreren 

Funktionen 

aufgebaut sein. 

Fangen Sie 

möglichst viele 

Fehlerquellen 

ab.


Aufgabe 5.18 Tag - Editor 

Schreiben Sie ein Programm TagEd.exe, mit dem man die so genannten Tags von Musikdateien im 

MP3-Format verändern kann. In diesen Tags stehen Klartextinformationen über Titel, Interpret, 

usw. des Musikstücks. Die Tags (Version 1) befinden sich in den letzten 128 Bytes einer mp3-Datei. 

Dabei wird folgendes Format eingehalten: 

AAABBBBBBBBBBBBB 

BBBBBBBBBBBBBBBB 

BCCCCCCCCCCCCCCC 

CCCCCCCCCCCCCCCD 

DDDDDDDDDDDDDDDD 

DDDDDDDDDDDDDEEE 

EFFFFFFFFFFFFFFF 

FFFFFFFFFFFFFFFG 

Sign Length Position Description 

(bytes) (bytes) 

A 3 (0-2) Tag identification. Must contain 

'TAG' if tag exists and is correct. 

B 30 (3-32) Title 

C 30 (33-62) Artist 

D 30 (63-92) Album 

E 4 (93-96) Year 

F 30 (97-126) Comment 

G 1 (127) Genre 

In einem Hexeditor sieht das Dateiende einer mp3-Datei also z.B. so aus: 

In diesem Fall wäre der Titel „Out of Asia“. Nähere Informationen zum Format dieser Dateien 

finden u.a. auf http://mpgedit.org/mpgedit/mpeg_format/mpeghdr.htm . 

TagEd.exe soll den Namen der zu bearbeitenden MP3-Datei als Kommandozeilenparameter 

übernehmen und dann alle V1-Tags der Datei abfragen. Zusätzlich soll die Möglichkeit bestehen, 

alle MP3-Dateien des aktuellen Verzeichnisses (Kommandozeilenparameter /a) mit den 

abzufragenden Informationen zu beschreiben. 

Der Quelltext soll aus mehreren Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie möglichst viele 

Fehlerquellen ab. Testen können Sie z.B. mit WinAmp.


Aufgabe 5.19 IP-Adress-Prüfung 

IP-Adressen identifizieren Rechner im TCP/IP-Netzwerk. Die Rechner sind dabei zu Gruppen 

zusammengefasst, die man Subnet nennt. Ob eine IP zu einem gegebenen Subnet gehört, entscheidet 

die sog. Subnetmask. Mit dieser Maske wird die IP-Adresse Byte für Byte bitweise maskiert. Was 

dann übrig bleibt ist der Teil der IP-Adresse, der das Netzwerk (Subnet) angibt. Die erste Adresse in 

einem Subnet ist die Netzwerkadresse, die letzte Adresse ist die so genannte Broadcast-Adresse, an 

die Telegramme verschickt werden, die alle Rechner im Subnet erreichen sollen. 

Zur Überprüfung, ob ein Rechner direkt erreichbar ist (d.h. im gleichen Subnet liegt), oder über 

einen Router angesprochen werden muss, kann die maskierte IP verglichen werden. Im ersten Fall 

muss sie in beiden Fällen (Ziel und Quelle) gleich sein! Hier ist es z.B. so: 

Schreiben Sie ein Programm aus mehreren Funktionen, dass IP-Adressen und Subnetnmasken in 

Dezimalnotation (nnn.nnn.nnn.nnn) einlesen und auf Zugehörigkeit zu gegebenem Subnetz prüfen 

kann. Es sollen dazu die Ein-/Ausgabefunktionen get_ipaddr(), check_ipaddr() in einem separaten 

Modul (.c-Datei) implementiert werden und es soll 

• die Anzahl der Subnetzbits, 

• die Broadcastadresse, 

• die Netzadresse und 

• die Zugehörigkeit zum Subnetz 

ausgegeben werden. Fangen Sie möglichst viele Fehlerquellen ab und überprüfen Sie Ihre 

Ergebnisse mit einem online-Kalkulator (z.B. http://trinler.de/de/service/technik/ipcalc.html ).


Aufgabe 5.20 Kaffee-Automat 

Achtung: Diese Aufgabe ist nur für Quereinsteiger geeignet, die nicht an der LV Informatik I 

an der HAWK teilnehmen! 

Sicherlich haben Sie schon den eleganten Kaffeeautomaten in der Mensa bemerkt. Hinter dem 

perfekt verarbeiteten Edelstahlgehäuse und den Bedienelementen, die ein wenig an Produkte 

eines großen amerikanischen Computerherstellers erinnern, steckt eine Menge Technik (und 

natürlich auch Software) um dem Benutzer einen vorzüglichen Kaffee- oder Cappuccinogenuss zu 

bereiten. 

Diese Software gilt es nun (ansatzweise) in der Programmiersprache C abzubilden: 

Erstellen Sie eine einfache Kaffeeautomatensteuerung in ANSI-C mit dem Name KAutoFee.exe 

nach folgenden Vorgaben: 

1. Der Benutzer wird freundlich begrüßt und die Getränkeliste wird präsentiert. 

2. Die Getränkeliste besteht zunächst nur aus: Kaffee 

3. Kaffee besteht aus Wasser, Kaffeebohnen, und nach Wunsch des Benutzers 

Milch und Zucker. 

4. Diese Zutaten sollen Datentechnisch als Struktur behandelt werden. 

5. Der Kaffeeautomat hat nur eine begrenzte Menge der oben genannten Zutaten. Bei jedem 

entnommenen Getränk wird die entsprechende Zutat dieser Menge dezimiert. 

6. Die Mengen der Zutaten sollen beim Start des Programms mit Werten initialisiert werden. 

7. Die Auswahl der Getränke erfolgt durch Tastatureingabe: k=Kaffee 

8. Nach Auswahl des Getränkes soll der Benutzerwunsch nach Zucker und Milch abgefragt 

werden. 

9. Der Benutzer bekommt sein Getränk – es kann eine neue Auswahl erfolgen. 

Die Kaffeeautomat - Steuerung soll dann erweitert und 

modifiziert werden: 

1. Zusätzlich zu Kaffee soll der Benutzer auch Cappuccino 

auswählen können. Cappuccino besteht aus Wasser, 

Espressobohnen, Milch(schaum) und nach Wunsch des 

Benutzers Zucker. 

2. Das Programm soll "korrekt" durch die Auswahltaste ’b’ 

beendet werden können. 

3. Das ’b’ soll auch im Auswahlmenü mit angezeigt werden. 

4. Die Mengen der Zutaten sollen nun nicht mehr statisch im Programm initialisiert werden, 

sondern bei Programmstart aus einer Text-Datei gelesen werden. Bei Programmende soll die 

aktuelle Zutatenmenge in dieselbe Datei zurückgeschrieben werden. Erweitern Sie dazu Ihr 

Programm um die beiden Funktionen get_data() zum Lesen der aktuell vorhandenen 

Zutaten aus der Datei und set_data() zum Schreiben und fassen Sie die 

lesenden/schreibenden Daten in einem Array oder einer Struktur zusammen. Verwenden Sie 

hierfür die High-Level-Dateizugriffsfunktionen fopen(), fclose(), fwrite(), fread(). 

5. Falls Sie es nicht bereits implementiert haben sollten: Erweitern Sie Ihr Programm um die 

Funktion check_mengen(). Diese Funktion soll verhindern, dass mehr Kaffee verkauft wird 

als materiell vorhanden ist ;-) Sobald eine Zutat alle ist, bzw. sie nicht mehr für einen 

kompletten Kaffee reicht, soll sich das Programm mit einem Hinweis auf die fehlende Zutat 

beenden.


6. Ausserdem soll es einen Servicemode geben, d.h. eine Eingabetaste, die nicht im Menü 

angezeigt wird, z.B. ’s’. Wenn diese Taste gedrückt wird, dann wird die Funktion 

display_zutaten(…) aufgerufen, die die aktuell vorhandene Menge an Zutaten anzeigt. 

Aufgabe 5.21 Reverse! 

Implementieren Sie das Zahlen-Spiel Reverse für einen Spieler am Bildschirm. Reverse.exe gibt 

eine Zahlenfolge der Ziffern 0 bis 9 aus, die der Spieler in möglichst wenigen Schritten zu sortieren 

hat. In jeder Runde kann der Spieler auswählen, wie viele Ziffern (von links nach rechts gesehen) in 

ihrer Reihenfolge umgedreht werden sollen. Dies führt der Rechner aus. Das Spiel endet mit der 

Angabe der Anzahl der gebrauchten Züge, wenn die Reihenfolge stimmt. 

In Ihrer Version gibt der Spieler dabei eine Zahl mit der Tastatur an. Die nächste Runde startet ohne 

dass die Eingabetaste gedrückt werden muss. Zu Beginn kann der Spieler die Anzahl der zu 

sortierenden Ziffern (max 10) angeben. Die Reihenfolge zu Beginn wird per Zufallsgenerator 

gewählt (separate Funktion). Der Aktuelle Stand (derzeitige Ziffernfolge, Anfangfolge, Nummer des 

aktuellen Zugs) soll stets an gleicher Position des Bildschirms stehen (Funktion gotoxy() ). Das 

Programm prüft selbständig, ob das Spiel beendet ist. 



Zusatzaufgabe: Gestalten Sie die Bildschirmausgabe mit großformatiger ASCII-Grafik.


Aufgabe 5.22 Paßfederberechnung 

Passfederverbindungen kommen zur Anwendung, um Riemenscheiben, Zahnräder, Kupplungsnaben 

usw. drehfest mit Wellen zu verbinden. Manchmal werden Passfedern zusätzlich verwendet, um 

Reibschlußverbindungen zu sichern oder um eine bestimmte Stellung in Umfangs-richtung 

gegenüber der Welle festzulegen. 

Passfedern werden abgerundet (Form A) 

und eckig (Form B) hergestellt. Die 

Abmessungen sind in DIN 6885 in 

Abhänbigkeit vom Wellendurchmesser 

festgelegt. 

Erstellen Sie ein Programm PassData.exe, 

dass die Länge, Breite und Höhe einer 

Passfeder berechnet und aus mehreren 

Modulen und Funktionen besteht. 

Die Berechnung 

der 

erforderlichen 

Länge erfolgt 

vereinfacht mit 

p zul = 1,2 R e bzw. 

1,2 R m bzw. 1,2 

R p0,2 : 

l erf 

= 4 M d 

d⋅h⋅p zul 

b Form A 

l erf 

= 4 M d 

d⋅h⋅p zul 

FormB 

Lesen Sie die Tabelle mit den Zahlenwerten aus DIN 6885 aus einer Datei in ein mehrdimensionales 

Array ein und fragen Sie den Benutzer nach Drehmoment, Wellendurchmesser und Bauform. Geben 

Sie dann die Lösungsmöglichkeiten mit erforderlicher Anzahl und Länge, sowie Breite, Höhe, 

Nuttiefe und Sicherheit (l/l erf ) aus. Fangen Sie alle möglichen Fehlerquellen ab! 

Zusatzaufgabe: Wenn zwei Passfedern verwendet werden, hat jede nur einen Traganteil von 75% 

(siehe auch 

http://www.eassistant.de/fileadmin/dokumente/eassistant/etc/HTMLHandbuch/eAssistantHandb_HTMLch8.html ).


Aufgabe 5.23 Wärmeverlustberechnung 

Schreiben Sie ein Programm UWert.exe, dass den Heizwärmebedarf eines Gebäudes im Jahr 

berechnet. UWert.exe multipliziert dabei die Wärmeleitfähigkeiten λ der einzelnen Baustoffe mit 

deren Flächen und teilt sie durch deren Dicke. In der Regel sind dabei mehrere Schichten pro Fläche 

zu kalkulieren. Die Wärmeleitung der einzelenen Flächen F [m²] ist dann zu summieren und mit den 

Heizgradtagen (HGT 15 nach VDI 3807) der jeweiligen Region (Wetter) zu multiplizieren. Die 

Berechnungsformeln finden Sie unter http://www.bastelitis.de/bauphysik-warmedammung/ . 

Im einzelnen gilt vereinfachend: 

1. Der U-Wert einer bestimmten Fläche in [W/K] ergibt sich aus der Wärmeleitung der 

einzelnen Schichten: 

mit Wärmeleitfähigkeit λ [W/m²K] 

N 

λ und Schichtdicke d [m] 

U Wand 

=F Wand 

⋅ ∑ 

Schicht 

Schicht=1 

d Schicht 

2. Der U-Wert eines bestimmten Gebäudes in [W/K] 

ergibt 

sich aus der Summe der Wände 

M 

mit U mit f = 1 für Außenwände 

ges 

= ∑ 

Wand=1 

f = 0,8 für Wände zu unbeheizten geschl. Räumen 

f = 0,4 für Flächen, die an das Erdreich grenzen 

f i 

⋅U i 

W a 

[J ]=U ges 

[ 

3. Der Heizwärmebedarf im Jahr berechnet sich unter Ausschluß von Brauchwasserwärmebedarf 

und Lüftungsverlusten etc. 

J 

vereinfachend aus 

s⋅K ]⋅HGT [ K⋅Tag]⋅86400[ s 

15 

Tag ] 

Lesen Sie beim Programmstart eine Auswahl von Wärmeleitwerten λ aus einer Datei in ein Array 

ein und fragen Sie den Benutzer nach den Daten N, M, f, F und d. Lesen Sie außerdem eine 

Auswahl von Wetterstützpunkten (HGT-Werten) aus einer 

Datei ein und bieten Sie die Auswahl an. Berechnen Sie 

dann den Jahresheizwärmebedarf und geben Sie ihn in kJ 

und in kWh aus. 

Heizgradtage 

Ort HGT 15/20 

Kassel 2432 

Fritzlar 2277 

Hannover 2331 

Berlin 2328 

Frankfurt 2152 

List/Sylt 2391 

Das Programm soll aus mehreren 

Modulen und Funktionen aufgebaut 

sein. Fangen Sie alle möglichen 

Fehlerquellen ab und gestalten Sie 

das Benutzerinterface möglichst 

komfortabel. 

Baumaterial 

Beton 2,0 

Vollziegel 0,96 

Kalksandstein 0,99 

Lehm 0,66 

Putz 1,0 

Mineralwolle 0,04 

Styropor 0,04 

Wärmeleitfähigkeit 

λ in [W/mK] 

Zusatzaufgabe: 

Erweitern Sie Ihr Programm um die Ausgabe der Heizkosten in Abhängigkeit vom Wärmeträger 

(Öl, Gas, Strom, ...) sowie um die Berücksichtigung von Glasflächen.


Aufgabe 5.24 Seilreibung 

Schreiben Sie ein Programm SeilR.exe, das die Seilreibung eines Seils 

um einen Poller berechnet. Dabei ist zwischen Haft- und Gleitreibung 

folgendermaßen zu unterscheiden: 

Haftreibung R H : 

F 

Gleitreibung R G : 

Zug 

=F Halte 

⋅e µ ⋅ɸ 0 

F Zug 

=F Halte 

⋅e µ⋅ɸ 

Es sind F die Kräfte, ɸ der Umschlingungswinkel, µ 0 die Haftreibungskoeffizienten und µ die 

Gleitreibungskoeffizienten. SeilR.exe soll die Frage beantworten, wie oft ein Seil um einen Poller 

geschlungen werden muss, damit es noch von einer Person gehalten werden kann. Dabei ist von 

einer maximalen Haltekraft von 150 N auszugehen. Die zu erwartende Zugkraft soll durch den 

Seildurchmesser und das Seilmaterial gegeben sein. Beides ist beim Bemutzer nachzufragen. 

Die Reibungskoeffizienten sind aus einer Datei einzulesen und als Paarung im Benutzerdialog 

Seilfestigkeit bei 

anzubieten. 

Durchmesser d [mm]: 

1. Stahl: F/N = 700 (d/mm)² 

2. Kevlar/Spectra: 

ca. 150 N/mm bei 4-8 mm 

3. Polyester: 

d/mm 

F/N 

3 131 

4 220 

5 330 

6 460 

8 780 

10 1230 

Polyester - Stahl (trocken) µ = 0,4 

Polyester - Alu (trocken) µ = 0,6 

Das Programm soll aus mehreren Modulen und Funktionen bestehen 

und die beim letzten Aufruf eingegeben Werte wieder als 

Standardwerte vorschlagen. 

Fangen Sie alle möglichen Fehlerquellen ab!


Aufgabe 5.25 Zweidimensionale lineare Approximation 

Schreiben Sie ein Programm linprox.exe, das für gegebene Punkte eine Gerade der Form 

Y = Ax + B errechnet, die mit möglichst geringer Abweichung durch (alle) Punkte geht. Die Punkte 

sind in einer Text- oder Binärdatei gegeben und von dort einzulesen. Linprox.exe soll dann iterativ 

die beste Kombination von A und B bestimmen. 

A 

Datei: ideal.txt 

4 

0.00 3.00 

2.00 4.42 

2.70 5.00 

7.00 8.00 

Datei: real.txt 

5 

0.53 2.11 

1.12 3.48 

1.96 4.55 

2.30 5.69 

4.00 5.71 

Dazu sollen die quadratischen Abweichungen e i an den einzelnen Punkten P i mit 

e i = ( P yi – Y(P xi ) )² berechnet und zur Gesamtabweichung E = e 1 +e 2 +e 3 +...e n addiert werden. 

Dann sollen A und B geändert und die Abweichungen neu berechnet werden. Dieser Vorgang wird 

oft wiederholt und die beste Gerade (mit dem geringsten Fehler E) ausgegeben (Iteration). 

Überlegen Sie sich einen Algorithmus zum Auffinden der Startwerte für A und B sowie eine 

geeignete Abbruchbedingung für die Iteration. Es sollen bis zu 100 Punkte verarbeitet werden 

können. Das Programm soll aus mehreren Funktionen aufgebaut sein und Verbesserungen für die 

Ausführungszeit enthalten. Fangen Sie alle denkbaren Fehlerquellen ab! 

Zusatzaufgabe: Implementieren Sie einen Filter für Ausreißer, der Punkte aus der Berechnung 

ausschließt, wenn ihr Fehler größer ist, als die dreifache Standardabweichung (Schätzwert).


Aufgabe 5.26 Extraktion und Verarbeitung von Daten aus Binärdateien 

Schreiben Sie ein Programm extdat,.exe, das Zahlen aus Binärdateien ausliest und diese in eine mit 

einem Tabellenkalkulationsprogrammen importierbare Form (csv Text-Datei) ausgibt. Der Offset 

(Startadresse in der Eingangsdatei) soll per Kommandozeilenparameter eingelesen werden (default: 

0). Zusätzlich soll die Anzahl der gelesenen Zahlen sowie deren Summe am Bildschirm ausgegeben 

werden. 

Der Name der zu verarbeitenden 

Binärdatei soll als 2. Parameter eingelesen 

werden. Wird dieser nicht angegeben, so 

soll die erste Datei im aktuellen 

Verzeichnis mit der Endung .dat verwendet 

werden. Das Binärformat der Daten in der 

Eingangsdatei soll als 3. Parameter 

eingegeben werden (int16, int32, float, 

double, long double). Der Defaultwert bei 

fehlender Angabe soll float sein. Der 

Name der Ausgabedatei ist gleich dem 

Namen der Eingabedatei mit der 

zusätzlichen Endung (z.B. .csv). 

Erzeugen Sie sich selbst mehrere Binärdateien zum Programmieren (Array erzeugen und mit 

fwrite() in Datei schreiben). Als Abschlusstest bekommen Sie eine Binärdatei vom Betreuer. 

Das Programm soll aus mehreren Quelltextmodulen und Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie alle 

denkbaren Fehlerquellen ab! 

Zusatzaufgaben: 

1. Starten Sie die Tabellenkalkulation mit der neuen Importdatei direkt aus Ihrer Anwendung 

heraus. 

2. Implementieren Sie einen Algorithmus zum Schätzen des vorliegenden Binärformats (int, 

float, double) und testen Sie ihn.


Aufgabe 5.27 Rohrreibung 

Schreiben Sie Programm namens dptube.exe, das den Reibungsverlust 

einer Wasserströmung in (Stahl-)Rohren berechnet. 

Bei der Reibung von Flüssigkeiten an Wandungen unterscheidet man 

zwischen laminarer (ruhiger) Strömung und turbulenter Strömung. 

Welche Art vorliegt entscheidet die Reynoldszahl Re = ς v d / υ: über 

dem kritischen Wert von etwa 2300, ist die Rohrströmung turbulent. Dabei ist 

d der Rohrdurchmesser, 

v die Fließgeschwindigkeit, 

υ die charakteristische kinematische Viskosität des Mediums (Wasser(20°C) = 1 mPa s) und 

ς (Rho) die Dichte (Wasser(20°C) = 998,2 kg/m³). 

Der Druckverlust der Leitung ergibt sich dann mit der Rohrreibungszahl λ und der Rohrlänge L zu 

dp = ς v² L / ( 2 d). Dabei sind Widerstandsbeiwerte von geformten Abschnitten (Knicken etc.) 

vernachlässigt. 

Die Rohrreibungszahl λ ist aus folgendem Diagramm zu ermitteln. Nehmen Sie eine Rohrrauhigkeit 

von k = 0,045 mm an. 

Dptube.exe soll die benötigten Daten vom Benutzer einlesen und dabei den jeweils letzten 

eingegebenen Wert als Standard vorschlagen (dann nur Return). Dann soll dptube.exe die 

Berechnung vornehmen und das Ergebnis schön formatiert ausgeben. Das Diagramm muss dazu in 

geeigneter Weise digitalisiert werden (Achtung. Logarithmische Darstellung!). 

Das Programm soll aus mehreren Quelltextmodulen und Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie alle 

denkbaren Fehlerquellen ab!


Aufgabe 5.28 Fibonacci-Algorithmus 

Schreiben Sie ein Programm namens Kanin.exe, dass die Bevölkerung mit Kaninchen nach einer 

einzugebenden Zeit berechnet. Dabei gelten folgende Regeln: 

● 

● 

● 

● 

Am Anfang gibt es ein 

Kaninchenpaar 

Jedes Paar braucht zwei Monate 

bis zur Geschlechtsreife (dunkel 

dargestellt) und Geburt des ersten 

Wurfs 

Jeder Wurf besteht aus einem 

Kaninchenpaar 

Nach den ersten zwei Monaten 

werfen die Kaninchenpaare einmal 

im Monat 

Implementieren Sie zunächst die gegeben rekursive Lösung in Kanin.exe. Dabei soll die Anzahl der 

Monate als Kommandozeilenparameter übergeben werden. Verändern Sie dann den Algorithmus 

und implementieren Sie eine alternative 

Rekursive Lösung: 

Funktion Herde2() im gleichen Programm. 

unsigned int Herde( unsigned int iMonate) 

{ 

if (iMonate==0) return 0; 

if (iMonate==1) return 1; 

return( Herde( iMonate1) + Herde( iMonate2) ); 

} 

Ziel ist es, die Rechenzeit für einen 

Durchlauf mit 50 Monaten unter eine 

Sekunde zu bringen. Geben Sie dazu die 

Start- und Endzeit des Rechenvorgangs 

aus und starten Sie Ihr Programm auch mal 

mit einer Lösung von Aufgabe 5.2. 



Aufgabe 5.29 Ampelschaltungs-Visualisierung 

Schreiben Sie ein Programm namens LZASim.exe, das eine 

Ampelschaltung visualisiert. Informieren Sie sich dazu über die 

geltenden rechtlichen Vorschriften (Zeiten, Farbablauf) und 

beginnen Sie mit einem Diagramm über den getakteten Ablauf. 

Anschauungsmaterial gibt es z.B. hier: 

http://www.berghaus-verkehrstechnik.de/index.php? 

id=software1 .


Für die per Ampel zu regulierende Kreuzung gelten folgende Bedingungen: 

1. Es kreuzen eine stark befahrene Haupt- und eine kleinere Nebenstraße. 

2. Die Hauptstraße hat Linksabbiegerspuren und -ampeln. 

3. Die Ampel ist mit Induktionsschleifen und Fußgängertastern bedarfsgesteuert. Diese 

Schalter sind per Tastatur zu simulieren. 

4. Es sind Räumungsphasen für Linksabbieger zu realisieren. 

5. Es ist ein Notfallmodus vorzusehen (Blinklicht, Schaltung per Tastatur). 

Implementieren Sie eine Ablaufsteuerung so, dass die Zeiten leicht variiert werden können. 

Visualisieren Sie das Ergebnis anschaulich mit ASCII-Grafik (Funktion gotoXY() ). 



Zusatzaufgabe: Sehen Sie eine flexible Zeitabhängigkeit vor (Berufsverkehrsschaltung, 

Nachtabschaltung). 

Aufgabe 5.30 Simulation einer Nutzungshäufigkeit 

Die Herrentoilette einer fiktiven südniedersächsischen Fachhochschule hat 4 Pissoirs neben 

einander, die nur von einer Seite her zugänglich sind. Schreiben Sie ein Programm NutzStat.exe, das 

die relative Abnutzung der einzelnen Pissoirs als Folge der Nutzungshäufigkeit simuliert und 

ausgibt. 

Dabei gelten folgende Regeln: 

• Ist kein Pissoir besetzt, wird in 3 von 4 Fällen das erste 

genommen und in einem das letzte; 

• Ist 1 Pissoir besetzt, dann wird das genommen, das am 

weitesten vom besetzten entfernt liegt; 

• Sind 2 Pissoirs besetzt, wird in erster Priorität das am weitesten 

entfernte belegt; 

• Sind 2 Pissoirs besetzt, wird in zweiter Priorität das vierte Pissior verwendet; 

• Sind 3 Pissiors belegt, dann wird das freie verwendet; 

• In allen anderen Fällen ist die Belegung zufällig; 

Jeder Nutzer bleibt 1 Minute. Der Abstand zwischen den Zugängen soll per Zufallsgenerator 

ermittelt werden. Die Gesamtzahl der Nutzer, über die die Simulation laufen soll, soll vom Benutzer 

abgefragt werden. Geben die Nuzungshäufigkeit der einzelnen Pissoirs aus und visualisieren Sie die 

Simulation (welches ist gerade besetzt) in Zeitraffer mit Hilfe der Funktion gotoXY(). Der Quelltext 

soll aus mehreren Modulen und Funktionen aufgebaut sein. Fangen Sie alle möglichen 

Fehlerquellen ab! 

Zusatzaufgabe: Variieren Sie die Regeln nach Ihrer Erfahrung und stellen Sie das Ergebnis 

gegenüber. Implementieren Sie die Pausen- und Vorlesungszeiten in Ihren Zugangsabstand ein.

Gruppenaufgaben

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