Informatik für Mathematiker und Physiker (252-0847-00) HS17

Prüfung mit Musterlösung, Prüfungseinsicht

Termine

Inhalt und Lernziele

Goals: Students should be able to...

• determine types and values of simple expressions. These are expressions involving literals or variables of types int, unsigned int, bool, float, double, char, and arithmetic, relational and logical operators (with short-circuit evaluation).
• determine the behavior of simple code. These are complete programs or sequenes of statements containing simple expressions, in- and output, selection statements (if, if-else) and iteration statements (for, while, do).
• convert natural numbers from and to decimal, binary and hexadecimal representation.
• write simple code for given tasks.
• work with floating point number systems. In particular be able to convert numbers between decimal and binary floating point number systems, and to understand the limits of floating point numbers.
• find pre- and postcondions of functions and evaluate function calls.
• understand and write simple functions for given tasks. A simple function is a function whose body consists of simple code, and with call-by-value arguments:
• understand and write simple code and simple functions that in addition deal with
  • functions that call other functions.
  • call-by-reference.
  • one- and twodimensional arrays and vectors.
  • pointers, iterators and ranges.
  • recursion:
• work with formal grammars such as Lindenmayer systems and (E)BNF:
• understand and write simple code, simple functions and overloaded operators that in addition deal with
  • simple structs. A simple struct is a struct without member functions.
  • simple classes. A simple class is a class with member functions, but without dynamic memory management.
  • general classes, including dynamic memory management; in particular, linked lists and trees.

Tutorial

Prüfung und Notenbonus

Bonuspunktregeln

1. Abschreiben nicht erlaubt! Wir ermutigen Sie dazu, Aufgaben miteinander zu diskutieren; jede Abgabe muss allerdings die Arbeit eines einzelnen Studierenden sein. Falls wir feststellen, dass zwei oder mehr Studierende die gleiche Lösung (oder Lösungen des Vorjahres) abgegeben haben, geht der Bonus für alle Beteiligten vollständig verloren.
2. Regeln einhalten! Einige Aufgaben haben besondere Regeln. Aufgabe 1.2 zum Beispiel erlaubt keine Multiplikationen. Abgegebene Lösungen, die diese Regeln verletzen, erhalten keine Punkte. Das automatisch erzielte Ergebnis wird in diesem Fall von Ihrem Assistenten manuell auf Null gesetzt. Eine Regel, die immer gilt, ist, dass nur Sprachkonstrukte erlaubt sind, die in der Vorlesung oder den Übungen besprochen worden sind.
3. Keine hartcodierten Lösungen! Lösungen, die nicht die gegebene Aufgabe lösen, sondern nur die gegebenen Testfälle, zählen als falsch. Ihr Assistent wird Ihnen die Punktzahl für solche "hartcodierten" Lösungen entsprechend reduzieren.

Arbeitsumgebung

Material zur Vorlesung

Datum	Themen	Folien / Handout	C++ Übersicht	Übungsserie	Lösung	Programme	Material
Vorlesung 1 (19.09.2017)	Informatik: Definition und Geschichte, Algorithmen, Turing-Maschine, Höhere Programmiersprachen, Werkzeuge der Programmierung, das erste C++ Programm und seine syntaktischen und semantischen Bestandteile	Infoblatt zu den Übungen Organisatorisches (Handout, English) Vorlesung 1 (Handout ,English) Video-Aufzeichnung	Befehle 1	Serie 1 [html]	Lösung 1 [html]	[power8.cpp]	power8-Animation und Handout zum ersten Programm
Vorlesung 2 (26.09.2016)	Auswertung arithmetischer Ausdrücke, Assoziativität und Präzedenz, arithmetische Operatoren, Wertebereich der Typen int, unsigned int	Vorlesung 2 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 2	Serie 2 [html]	Lösung 2 [html]	[fahrenheit.cpp] [limits.cpp]	Zaubertrick [Flashcard Auswertungsreihenfolgen] [Flashcard Ausdruckswert] Selfassessment 1 Lösung Bewertungsschema Notenskala
Vorlesung 3 (03.10.2017)	Boolesche Funktionen; der Typ bool; logische und relationale Operatoren; Assertions; Auswahlanweisungen, Iterationsanweisungen, Terminierung, Blöcke	Vorlesung 3 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 3	Serie 3 [html]	Lösung 3 [html]	[divmod.cpp] [prime.cpp] [sum_n.cpp]	Addierer-Animation [Flashcard XOR]
Vorlesung 4 (10.10.2017)	Sichtbarkeit, lokale Variablen, While-, Do- und Sprunganweisung, die Typen float und double, Gemischte Ausdrücke und Konversion, Löcher im Wertebereich	Vorlesung 4 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 4	Serie 4 [html]	Lösung 4 [html]	[collatz.cpp], [euler.cpp], [diff.cpp]	[Flashcard ForLoop] [Halteproblem]
Vorlesung 5 (17.10.2017)	Fliesskommazahlensysteme; IEEE Standard; Grenzen der Fliesskommaarithmetik; Fliesskomma-Richtlinien; Harmonische Zahlen; Funktionsdefinitionen- und Aufrufe; der Typ void; Vor- und Nachbedingungen	Vorlesung 5 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 5	Serie 5 [html]	Lösung 5 [html]	[harmonic.cpp], [callpow.cpp]	[Flashcard Overhang]
Vorlesung 6 (24.10.2017)	Stepwise Refinement, Gültigkeitsbereich, Bibliotheken, Standardfunktionen, Vorschau Referenztypen	Vorlesung 6 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 6	Serie 6 [html]	Lösung 6 [html]	[callpow2.cpp], [prime2.cpp]	[Flashcard Intervallschnitt] Selfassessment 2 Lösung Bewertungsschema Notenskala
Vorlesung 7 (31.10.2017)	Referenztypen: Definition und Initialisierung, Call By Value , Call by Reference, Temporäre Objekte, Konstanten, Const-Referenzen, Feldtypen, Sieb des Eratosthenes, Speicherlayout, Iteration, Vektoren, Zeichen, Texte, ASCII, UTF-8, Caesar-Code	Vorlesung 7 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 7	Serie 7 [html]	Lösung 7 [html]	[eratosthenes.cpp], [eratosthenes2.cpp], [caesar_encrypt.cpp], [caesar_decrypt.cpp]	[Flashcard Referenzen]
Vorlesung 8 (7.11.2017)	Strings, Lindenmayer-Systeme, Mehrdimensionale Felder, Vektoren von Vektoren, Kürzeste Wege, Zeiger	Vorlesung 8 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 8	Serie 8 [html]	Lösung 8 [html]	[lindenmayer.cpp], [bush.cpp] [snowflake.cpp] [rainbowflake.cpp] [dragon.cpp] [shortest_path.cpp]	[Flashcard Kürzeste Wege] Lindenmayer-Dateien für Offline-Gebrauch
Vorlesung 9 (14.11.2017)	Iteration mit Zeigern, Felder: Indizes vs. Zeiger, Felder und Funktionen, Zeiger und const, Algorithmen, Container und Traversierung, Vektor-Iteratoren, Typedef, Mengen, das Iterator-Konzept, Mathematische Rekursion, Terminierung, der Aufrufstapel, Beispiele, Rekursion vs. Iteration	Vorlesung 9 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 9	Serie 9 [html]	Lösung 8 [html]	[fibonacci.cpp], [fibonacci2.cpp]	[Flashcard Zeiger]
Vorlesung 10 (21.11.2017)	Bau eines Taschenrechners, Ströme, BNF, EBNF, Parsen	Vorlesung 10 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 10	Serie 10 [html]	Lösung 10 [html]	[checksum.cpp], [calculator.cpp], [simple_calculator_l.cpp], [simple_calculator_r.cpp], [calculator_r.cpp], [calculator_l.cpp]	[Flashcard Rekursion]
Vorlesung 11 (28.11.2017)	Rationale Zahlen, Struct-Definition, Operator-Überladung, Const-Referenzen, Datenkapselung, Klassen-Typen	Vorlesung 11 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 11	Serie 11 [html]		[rational_init.cpp], [rational_with_operators.cpp]	[Flashcard Eisenbahn] Selfassessment 3 Lösung mit Bewertungsschema Notenskala
Vorlesung 12 (5.12.2017)	Memberfunktionen, Konstruktoren, verkettete Liste, Stapel, dynamischer Speicher, Kopierkonstruktor, Zuweisungsoperator, Destruktor, Konzept Dynamischer Datentyp	Vorlesung 12 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 12	Serie 12 [html]		[rationals_with_classes.cpp], [stack_test.cpp], [stack_example.cpp]	[Flashcard Konstruktoren]
Vorlesung 13 (12.12.2017)	Ausdrucksbäume, Vererbung, Code-Wiederverwendung, virtuelle Funktionen, Polymorphie, Konzepte des objektorientierten Programmierens	Vorlesung 13 (Handout, English) Video-Aufzeichnung	Befehle 13	Serie 13 [html] (nicht bonus- und prüfungsrelevant, keine manuelle Korrektur)		[texpression_test.cpp], [texpression_calculator.cpp], [double_calculator.cpp], [xexpression_test.cpp]	[Flashcard Konstruktoren II]
Vorlesung 14 (19.12.2017)	Inhaltlicher Rückblick mit Beispielprogrammen	Vorlesung 14 Video-Aufzeichnung				[lecture2.cpp] [lecture3a.cpp] [lecture3b.cpp] [lecture4a.cpp] [lecture4b.cpp] [lecture5.cpp] [lecture6.cpp] [lecture7a.cpp] [lecture7b.cpp] [lecture8.cpp] [lecture9a.cpp] [lecture9b.cpp] [lecture10.cpp] [lecture11.cpp] [lecture12a.cpp] [lecture12b.cpp]	Selfassessment 4 und Lösung mit Bewertungsschema Notenskala Zusatzaufgaben und Lösung

Alte Prüfungen

Als Vorbereitung auf die Prüfung stellen wir Ihnen hier eine Liste alter Prüfungen und Musterlösungen zu dieser Vorlesung zur Verfügung. Angaben in den Lösungen ohne Gewähr. Wir empfehlen Ihnen, die Klausuren zunächst ohne Ansicht der Lösung zu bearbeiten und erst danach eine Selbstkontrolle mit Hilfe der Lösungen vorzunehmen.

1. Klausur Winter 2018 (zweisprachig) und die Lösung dazu.
2. Klausur Sommer 2017 (zweisprachig) und die Lösung dazu.
3. Klausur Winter 2017 (zweisprachig) und die Lösung dazu.
4. Klausur Herbst 2016 (zweisprachig) und die Lösung dazu.
5. Klausur Frühjahr 2016 (zweisprachig) und die Lösung dazu.
6. Klausur Herbst 2015 (zweisprachig) und die Lösung dazu.
7. Klausur Frühjahr 2015 (zweisprachig) und die Lösung dazu.
8. Klausur Frühjahr 2014 (English) und die Lösung dazu.
9. Probeklausur A Dezember 2013 (English) und die Lösung dazu.
   Probeklausur B Dezember 2013 (English) und die Lösung dazu.
10. Klausur Herbst 2013 (English) und die Lösung dazu.
11. Klausur Frühjahr 2013 und die Lösung dazu.
12. Klausur Herbst 2012 und die Lösung dazu.
13. Klausur Frühjahr 2012 und die Lösung dazu.
14. Klausur Herbst 2011 und die Lösung dazu.
15. Klausur Frühjahr 2011 und die Lösung dazu.
16. Klausur Herbst 2010 und die Lösung dazu.
17. Klausur Frühjahr 2010 und die Lösung dazu.
18. Klausur Herbst 2009 und die Lösung dazu.
19. Klausur Frühjahr 2009 und die Lösung dazu.
20. Klausur Herbst 2008 und die Lösung dazu.
21. Klausur Frühjahr 2008 und die Lösung dazu.
22. Klausur Herbst 2007 und die Lösung dazu.
23. Klausur Herbst 2006 und die Lösung dazu.
24. Klausur Frühjahr 2006 und die Lösung dazu.
25. Klausur Herbst 2005 und die Lösung dazu.

Literatur und Links

• Juraj Hromkovic: Sieben Wunder der Informatik, Auflage 2, Vieweg+Teubner, 2009
• Andrew Koenig and Barbara E. Moo: Accelerated C++, Addison-Wesley, 2000.
• Doina Logofatu: Algorithmen und Problemlösungen mit C++, Vieweg, 2006.
• Stanley B. Lippman: C++ Primer, 3. Auflage, Addison-Wesley, 1998.
• Klaus Simon: Programmieren für Mathematiker und Naturwissenschaftler. Eine pragmatische Einführung mit C++, vdf, 2000.
• Bjarne Stroustrup: The C++ Programming Language, 4th Edition, Addison-Wesley, 1997.
• Bjarne Stroustrup: Einführung in die C++ Programmierung, Pearson Studium, 2010.
• Hopcroft, Motwani & Ullman: Einführung in die Automatentheorie, formale Sprachen und Berechenbarkeit, Pearson Studium, 2011.
• Project Euler, eine online Sammlung von interessanten Programmieraufgaben.