praktikum informatik i / modul 1 - Fachhochschule Düsseldorf

F H D F B 4
Fachhochschule Düsseldorf Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
PRAKTIKUM INFORMATIK I / MODUL 1
Kommandozeilen-Programm mit Aus- und Eingabe
1 Einführung
Ein "Kommandozeilen-Programm" benötigt keine grafische Benutzeroberfläche. Es wird durch
ein Kommando in einem Textfenster des Betriebssystems gestartet. Unter Linux-
Betriebssystemen und Mac OS X kann ein Terminalfenster (auch "Shell-Fenster" genannt)
geöffnet werden. Unter Windows-Betriebssystemen öffnet man das Terminalfenster im
Startmenü durch den Befehl "cmd" im Menüpunkt "Ausführen". Unter grafischen
Benutzeroberflächen kann ein Kommandozeilen-Programm auch durch Doppelklicken auf die
Programmdatei gestartet werden.
Die Eingaben und die Ausgaben von Kommandozeilen-Programmen sind Textzeichen, die i.d.R.
direkt in dem Terminalfenster mit Hilfe der Tastatur eingegeben werden bzw. dort angezeigt
werden. Textzeichen werden in der Programmierung mit Hilfe von Zeichentabellen dargestellt,
die jedem Zeichen einen Zahlenwert zuordnen. Die Standard-Zeichentabelle für einfache Einund
Ausgaben ist die sogenannte ASCII-Tabelle. siehe z.B.: http://de.wikipedia.org/wiki/ASCII.
Das Leerzeichen (SP, engl. space oder blank), zum Beispiel, hat den hexadezimalen Zahlencode
0x20. Das Zeichen 0 wird mit der Hexadezimalzahl 0x30 dargestellt, was dem Dezimalwert 48
entspricht (3*16 + 0 == 4*10 + 8). Das Zeichen A hat den Dezimalwert 65 (4*16 + 1).
Stand: September 2013, © Thomas Zielke

PRAKTIKUM INFORMATIK I / MODUL 1
Seite 2
!"#$%&'()
*%+,('-)
3.'&4'#45:/+2'7")8+.41/.9)
!'+.'./#)
:/+2'7");

PRAKTIKUM INFORMATIK I / MODUL 1
Seite 3
Standard-Ausgabe-Kanal geschickt. Alle anderen Programmzeilen, von #include bis },
bilden den Programmrahmen, der in diesem Praktikumsmodul für alle Übungsprogramme
verwendet werden soll. Der gesamte auszuführende Programmcode, also die Anweisungen, die
der Prozessor ausführen soll, stehen zwischen den beiden geschweiften Klammern { } . Text
der durch /* und */ eingeschlossen ist, wird als Kommentar, ohne Auswirkung auf die
Programmausführung, behandelt.
Der Ausgabetext ist im Aufruf der Funktion printf von doppelten geraden Anführungszeichen
(engl.: quotation mark, ") umschlossen. Diese beiden Zeichen markieren Anfang bzw. Ende der
Zeichenkette (engl.: string). Sie gehören nicht zu den Zeichen, die ausgegeben werden!
3 Web-basierte Programmierübungen mit dem "Onlinecompiler"
Für die ersten Programmierübungen verwenden wir ein web-basiertes Programmierwerkzeug. Im
Unterschied zu einer richtigen Programm-Entwicklungsumgebung (oft IDE genannt, für engl.:
integrated development environment) kann mit dem "Onlinecompiler" kein ausführbares
Programm auf dem eigenen Rechner erstellt werden.
Bei dem web-basiertes Programmierwerkzeug wird auf einer Webseite der C-Programmcode in
ein Textfeld geschrieben. Außerdem gibt es ein separates Textfeld für die Benutzer-Eingaben,
die das Programm bei seiner Ausführung normalerweise direkt von der Tastatur lesen würde.
Nach dem Abschicken des Webformulars wird der Programmcode auf dem Server zunächst
darauf überprüft, ob die Syntax ("Rechtschreibung") korrekt ist. Wenn der Programmcode
Syntaxfehler enthält werden entsprechende Fehlermeldungen angezeigt. Falls das Programm
übersetzt (compiliert) und ausgeführt werden kann, dann werden eventuelle Programmausgaben
auf der Webseite des Onlinecompilers angezeigt.
3.1 Übung 1: Übersetzen und Ausführen des "Hello World"-Programms
Gehen Sie auf die Webseite
http://C.mv.fh-duesseldorf.de/ (oder kurz: cvis.de)
Geben Sie dort das "Hello world"-Programm ein. Die Kommentare /* ... */ können Sie alle oder
auch nur einige weglassen, wie Sie möchten.
• Schicken Sie dann das Webformular mit dem Programm durch Drücken der Schaltfläche
ab.
• Kontrollieren Sie die Ausgabe des Programms.
Wird exakt der Text (die Zeichenkette) ausgeben, den (die) Sie mit dem printf
Funktionsaufruf programmiert haben?
• Für die Ausgabe eines einzelnen Zeichens kann man alternativ zur Funktion printf die
Funktion putchar verwenden. Mit der Programmzeile

PRAKTIKUM INFORMATIK I / MODUL 1
Seite 4
putchar('!');
wird ein einzelnes Ausrufezeichen ausgeben. Verändern Sie das Programm so dass
"Hello world" von der Funktion printf und das Ausrufezeichen anschließend von der
Funktion putchar ausgegeben wird.
• Variieren Sie den Text und produzieren Sie damit andere Ausgaben,
wie z.B. Hallo Welt?. Vergewissern Sie sich, dass immer genau die Zeichenkette
ausgegeben wird, die Sie mit Ihrem Programm tatsächlich ausgeben wollen.
4 Arbeiten mit dem Format-String der printf Funktion
#include
int main (void)
char
{
printf("Hello world%c \n %i", '!', 2013);
int
return 0;
}
Parameterliste der Funktion printf ("..." , ... , ...)
Der erste Parameter der printf Funktion, der Textteil zwischen der runden Klammer auf und
dem ersten Komma, ist eine Zeichenkette ("...") und wird Format-String genannt. In der 1.
Übung haben Sie gesehen, dass der Text in dieser Zeichenkette, in diesem Fall "Hello world!",
von printf auf dem Bildschirm ausgegeben wird (Standard-Ausgabe-Kanal).
Der Format-String kann auch Sonderzeichen enthalten, die anders als normaler Text, nicht direkt
ausgegeben werden, sondern eine spezielle "Anweisung" für die Funktion printf darstellen.
Das Beispiel printf("Hello world%c \n %i", '!', 2013) enthält drei spezielle
"Anweisungen":
%c ist ein Formatelement, das einen Platzhalter für ein einzelnes Zeichen darstellt
(character ist das englische Wort für Zeichen). Das tatsächlich auszugebene Zeichen an
dieser Stelle wird als ein weiterer Parameter der Funktion printf übergeben (hier das
Ausrufezeichen umschlossen von zwei einfachen Anführungszeichen '!').
%i ist ein Formatelement, das einen Platzhalter für eine ganze Zahl darstellt (integer
bedeutet im Englischen "ganze Zahl").
\n steht für das "neue Zeile Zeichen" (engl.: newline). Es bewirkt, dass das nächste
Zeichen in einer neuen Zeile auf dem Bildschirm ausgegeben wird. \n besteht aus zwei
Zeichen, dem umgekehrten Schrägstrich und dem Kleinbuchstaben n. In der Ausgabe
erzeugt diese Zeichenkombination aber ein einzelnes Sonderzeichen, nämlich das
Newline-Zeichen.

PRAKTIKUM INFORMATIK I / MODUL 1
Seite 5
4.1 Übung 2: Mehrzeiligen Text ausgeben und Formatelemente anwenden
• Lassen Sie das Programmbeispiel aus diesem Abschnitt übersetzen und ausführen.
• Analysieren Sie die Ausgaben des Programms genau. Können Sie jedes einzelne Zeichen
und die Zeilenumbrüche in der Ausgabe nachvollziehen?
• Fügen Sie Ihren Vornamen in den Format-String ein, ersetzen Sie die Jahreszahl durch
Ihre Matrikelnummer und ändern Sie das Ausrufezeichen in ein Semikolon. Außerdem
sorgen Sie dafür, dass die Ausgabe jetzt aus insgesamt 3 Zeilen besteht. Bitte durch
Übersetzen und Ausführen testen!
• Fügen Sie %s als ein weiteres Formatelement hinter Ihrem Vornamen in den Format-
String ein. %s ist ein Platzhalter für eine Zeichenkette. Ergänzen Sie nun die
Parameterliste der printf Funktion, so dass in der Ausgabe hinter Ihrem Vornamen der
Nachname erscheint. Erinnerung: Zeichenketten (strings) werden von doppelten geraden
Anführungszeichen (") eingeschlossen.
5 Ausgabe des Inhalts von Programmvariablen
#include
int main (void)
{
int ganze_zahl= 65; /*hier wird eine int-Variable definiert*/
char zeichen1= '!'; /* zeichen1 ist eine char-Variable */
printf("Wert der Integer-Variablen: %i ", ganze_zahl);
putchar(zeichen1);
return 0;
}
Das vorstehende Programmbeispiel enthält die Definition zweier Variablen. Variable in
Programmiersprachen sind Speicherplätze, denen man einen jeweils eindeutige Namen gibt.
Variable können mit Werten beschrieben werden damit man diese Werte später im Programm
wieder auslesen und verwenden kann. Der Datentyp der Variablen ganze_zahl ist int
(integer ist die englische Bezeichnung einer ganzen Zahl). Die Variable ist dadurch eine
Speicherstelle für einen ganzzahligen Wert. In dem gezeigten Beispiel wurde der Variablen mit
dem Namen ganze_zahl der Anfangswert 65 zugewiesen. Der Datentyp der Variablen
zeichen1 ist char (character ist das englische Wort für Zeichen).
Mit der printf Funktion kann man den Inhalt von Variablen formatiert ausgeben. Dazu muss im
Ausgabetext (Format-String) ein Formatelement für den jeweiligen Wert eingefügt werden. Das
Formatelement für Integer-Werte ist %i. Die Variable selbst muss der Funktion printf als
Parameter übergeben werden.

PRAKTIKUM INFORMATIK I / MODUL 1
Seite 6
5.1 Übung 3: Werte von Variablen ausgeben
• Lassen Sie das Programmbeispiel aus diesem Abschnitt übersetzen und ausführen.
• Gibt Ihr Programm genau die Textzeile "Wert der Integer-Variablen: 65 !" aus?
• Definieren Sie eine zusätzliche Variable mit dem Datentyp char (den Variablen-Namen
wählen Sie selbst, z.B. "neue_zeile"). Dieser Variablen soll der Anfangswert '\n'
zugewiesen werden. Konstante Werte vom Typ char werden immer mit zwei einfachen
Anführungszeichen (engl.: apostrophe, ') eingeschlossen.
• Setzen Sie das Formatelement %c in den Format-String ein, und zwar hinter den
Doppelpunkt. Setzen Sie außerdem die neue char-Variable (den von Ihnen gewählten
Namen) in die Parameterliste der Funktion printf ein (richtige Reihenfolge beachten!).
Welchen Effekt haben diese Änderungen auf die Programm-Ausgabe?
6 Zeichen-Eingabe und Zahlen-Eingabe mit der Funktion getchar
#include
int main (void)
{
int ganze_zahl; /*int-Variable ohne Anfangswert*/
char zeichen1, zeichen2; /* zwei char-Variable ohne Anfangswert */
zeichen1 = getchar(); /*lese das erste Zeichen von der Tastatur*/
zeichen2 = getchar(); /*lese das zweite Zeichen von der Tastatur*/
printf("Eingelesene Zeichen:\n");
putchar(zeichen1); putchar(zeichen2); /*Eingabezeichen wieder ausgeben*/
/* Versuche die Zeichen in eine Zahl umzuwandeln */
ganze_zahl = (zeichen1 - '0') * 10 + (zeichen2 - '0');
printf("\nDezimalzahl aus zwei Zeichen: %i", ganze_zahl);
return 0;
}
Die Funktion getchar holt das jeweils nächste Zeichen aus dem Standard-Eingabe-Kanal. Bei
jedem Aufruf bekommt der Ausdruck getchar() den Wert des jeweils nächsten Zeichens.
Oder anders ausgedrückt: Die Funktion getchar liefert bei ihrem Aufruf das jeweils nächste
Zeichen als Rückgabewert.
Das Gleichheitszeichen = ist in der Programmiersprache C ein Operator (der
Zuweisungsoperator), der den Wert auf seiner rechten Seite in die Variable auf seiner linken
Seite schreibt. Der Wert von getchar wird mit dem Zuweisungsoperator in die Variable zeichen1
bzw. zeichen2 geschrieben.

PRAKTIKUM INFORMATIK I / MODUL 1
Seite 7
Die Differenz von zwei Zeichen ist deren Abstand in der ASCII-Zeichentabelle. Zum Beispiel
haben die Differenzen '1' – '0' und 'b' – 'a' beide den Wert 1. Aber: Die Differenz
'b' – 'A' ist 33!
6.1 Übung 4: Zeichen-Eingabe und "Rechnen mit Zeichen"
• Geben Sie das Beispielprogramm aus diesem Abschnitt zunächst nur bis zu dem
Kommentar /*Eingabezeichen wieder ausgeben*/ ein. Wenn Sie diesen Programmteil
ausführen werden zwei Zeichen eingelesen und unverändert ausgeben. Die
Eingabezeichen müssen Sie bei dem Onlinecompiler in das "Textfeld für die
Dateneingabe des Programms (stdin)" schreiben, und zwar bevor Sie das Webformular
mit der Schaltfläche
abschicken.
• Testen Sie das Programm mit beliebigen Zeichen, z.B. auch mit dem Newline-Zeichen
(Enter-Taste). Frage an Fortgeschrittene mit Computer-Vorwissen: Mit welchen Zeichen
funktioniert das Programm nicht richtig wenn man den Online-Compiler benutzt?
Welches Zeichen wäre ein konkretes Beispiel?
• Vervollständigen Sie nun das Programm. Die Programmzeile ganze_zahl = ...
wandelt die Folge der beiden Eingabezeichen in eine zweistellige Dezimalzahl um.
Dabei erhält das erste Zeichen die Stellenwertigkeit 10 und das zweite Zeichen die
Wertigkeit 1. Nur wenn die beiden Eingabezeichen tatsächlich Dezimalziffern sind (0 ...
1) erhält man das erwartete Ergebnis. Testen Sie auch mit anderen Zeichen und
versuchen Sie das jeweilige Ergebnis nachzuvollziehen.
7 Rechnen mit Programmvariablen
#include
int main (void)
{
int a = 15;
int b, c;
b = 3; /* hier wird b ein Wert zugewiesen */
c = a + b; /* Summe von a und b an c zuweisen */
printf("a+b= %i", c);
return 0;
}

PRAKTIKUM INFORMATIK I / MODUL 1
Seite 8
Das Beispielprogramm in diesem Abschnitt enthält drei Integer-Variable mit den Namen a, b
und c. Mit der Anweisung c = a + b; erhält die Variable c den Wert, der durch die
Addition der Werte von a und b berechnet wird. Die Werte der Variablen a und b ändern sich
dadurch nicht. Anders als in der Mathematik bedeutet c=a+b nicht, dass auf beiden Seiten des
Gleichheitszeichens gleiche Werte bzw. Größen stehen. Vielmehr ist das Gleichheitszeichen (=)
in der Programmiersprache C ein Operator (der Zuweisungsoperator), der einer Speicherstelle
einen neuen Wert zuweist. Der Variablen (Speicherstelle) links von dem Gleichheitszeichen wird
genau der Wert zugewiesen, der auf der rechten Seite steht bzw. dort als Wert eines Ausdrucks,
wie z.B. "a + b", berechnet wird. Das Pluszeichen (+) ist das Operatorsymbol für die
Addition.
7.1 Übung 5: Wertzuweisung an eine Variable und Integer-Arithmetik
• Lassen Sie das Programmbeispiel aus diesem Abschnitt übersetzen und ausführen. Die
Programmausgabe muss das Ergebnis der Berechnung der Summe der beiden Variablen a
und b zeigen.
• Ändern Sie Ihr Programm so, dass nicht nur der Wert der Variablen c, sondern auch die
Werte der Variablen a und b ausgegeben werden.
• Programmieren Sie die Ausgabe des Produkts von a und b, statt der Summe. Das
Operatorsymbol für die Multiplikation ist das Sternzeichen (*).
• Variieren Sie das Programm durch verschiedene Zahlenwerte für a und b sowie
verschiedene arithmetische Operatoren: + - * / %.
• Der Operator für die Division / produziert für ganzzahlige Operanden (Integer) ebenfalls
ein ganzzahliges Ergebnis. Ein weiterer arithmetischer Operator speziell für Integer-
Zahlen ist der Modulo-Operator % ("Restwert-Operator"). Testen Sie den Modulo-
Operator mit verschieden Werten für a und b.