Klausur vom WS 2016/17

20180205/hp-klausur-20170206.tex

@@ -24,8 +24,6 @@
 
 \usepackage{pgscript}
 
-\newcounter{exercise}
-\newcommand{\exercise}[1]{\addtocounter{exercise}{1}\subsection*{Aufgabe \arabic{exercise}: #1}}
 \usepackage{enumerate}
 \usepackage{ifthen}
 
@@ -59,63 +57,4 @@
 
 \begin{document}
   \klausur{29}{ksVY3vujsxPY}
-  \klausur{04}{vgxMA7CUpvKU}
-  \klausur{27}{jvdyX9njbR3H}
-  \klausur{09}{gKwJpPh47jYa}
-  \klausur{59}{dkKUPaau7Fhj}
-  \klausur{42}{TPfkYRyuJ9nj}
-  \klausur{50}{UFJXeK7kmjx3}
-  \klausur{47}{w4zJ7FmdNrrn}
-  \klausur{25}{aVVcfUfA4hPC}
-  \klausur{06}{iMRzsngTr3qn}
-  \klausur{45}{rPedu3apVMEe}
-  \klausur{58}{dFLiTg4szWEJ}
-  \klausur{22}{eTw4twmmmvkc}
-  \klausur{34}{fECEPEr7AhCK}
-  \klausur{07}{nL7xXAYwjf4T}
-  \klausur{56}{mXp4wEtPhmpU}
-  \klausur{35}{V9Azdb7iiM9N}
-  \klausur{52}{3KgnTniUspRg}
-  \klausur{51}{egAyjkmacRR7}
-  \klausur{10}{hCE3M3vePijb}
-  \klausur{53}{u4MJwRoezoyY}
-  \klausur{21}{ztnXs39dAjti}
-  \klausur{33}{H7YThwhwqks3}
-  \klausur{46}{9VfP4jxAaA7R}
-  \klausur{28}{sfga4xMeRXmo}
-  \klausur{30}{WXysjjvR7JVY}
-  \klausur{37}{gHKtMRkVooC3}
-  \klausur{15}{Jj7tHtuvqoap}
-  \klausur{20}{LbEir4FXKnhM}
-  \klausur{36}{4amqxVwgfg3H}
-  \klausur{24}{Vp3UajsUJjRb}
-  \klausur{57}{n7UxFccciFM9}
-  \klausur{44}{7qMmVrNjsyVC}
-  \klausur{01}{U47zYi9VEq7b}
-  \klausur{31}{FEaKnuLERoR4}
-  \klausur{19}{Fad4YbupUdnw}
-  \klausur{38}{73PrJCCNykMx}
-  \klausur{13}{o7hEzFRTWvqW}
-  \klausur{32}{pcU3KNrXcdhz}
-  \klausur{39}{YxnuYP3YhvYa}
-  \klausur{49}{pmoqjfwCN7n4}
-  \klausur{16}{fjsYm3dvEMPC}
-  \klausur{54}{A3kPxXivfHvs}
-  \klausur{23}{CgF4AUNAKVPj}
-  \klausur{14}{HoAcL47KaWwf}
-  \klausur{02}{ucNHnuweEX4o}
-  \klausur{41}{NTV3WRofwxvK}
-  \klausur{48}{mJnuCVEzm9uR}
-  \klausur{55}{rk4M4nrHT77u}
-  \klausur{17}{eJV9uzxfstpo}
-  \klausur{05}{nozT7izzJ3xJ}
-  \klausur{12}{riVaeFUH4NHA}
-  \klausur{03}{b7LCnwTRJsrV}
-  \klausur{40}{dFRbW7kfkzaL}
-  \klausur{00}{mJaiepppsFc9}
-  \klausur{11}{KeRwm3bCwJkr}
-  \klausur{18}{KxdE7thMPdkx}
-  \klausur{08}{zi7PdpsFjd37}
-  \klausur{43}{nkfAu4UnAHpE}
-  \klausur{26}{mFnsXk7PuFRP}
 \end{document}

20180205/klausur.tex

+  \thispagestyle{empty}
+  \strut\hfill
+  \includegraphics[height=1.5cm]{logo-hochschule-bochum.pdf}
+  \section*{Hardwarenahe Programmierung / Angewandte Informatik\\
+            Klausur -- 6.\ Februar 2017}
+  Prof.~Dr.~Peter Gerwinski, Wintersemester 2016/17
+
+  \bigskip
+  \bigskip
+
+  \begin{center}
+    \renewcommand{\arraystretch}{2.0}
+    \begin{tabular}{|l|p{10cm}|} \hline
+      Name: & \\\hline
+      Matrikel-Nr.: & \\\hline
+      Benutzername: & \username \\\hline
+      Passwort: & \password \\\hline
+      \rule{0pt}{0.8cm}\raisebox{-1pt}{\shortstack[l]{Prüfsumme der hoch-\\[1pt]geladenen Datei:}} & \\\hline
+    \end{tabular}
+  \end{center}
+
+  \bigskip
+
+  Zeit: 150 Minuten
+
+  Zulässige Hilfsmittel: 
+  \begin{itemize}
+    \item Schreibgerät
+    \item Beliebige Unterlagen in Papierform und/oder auf Datenträgern
+    \item Elektronische Rechner (Notebook, Taschenrechner o.\,ä.)
+    \item Zugang zum Klausur-WLAN
+  \end{itemize}
+
+  Nur die o.\,a.\ zulässigen Hilfsmittel
+  dürfen sich während der Klausur im Arbeitsbereich befinden.
+
+  Der einzige zulässige Zugang zu Datennetzen jeglicher Art
+  (LAN, WLAN, Bluetooth, \dots) ist der Zugang zum Klausur-WLAN,
+  das während der Klausur unter der ESSID \lstinline{klausur}
+  mit Passwort \lstinline{klausurklausur} zugänglich ist.
+  Sonstige Funkeinheiten (z.\,B.\ Bluetooth) von Notebooks o.\,ä.\
+  sind auszuschalten; ggf.\ dafür vorhandene physische Schalter sind zu benutzen.
+  Mobiltelefone, Geräte mit mobilem Internet-Zugang u.\,ä.\
+  sind auszuschalten und in der Tasche zu verstauen.
+
+  Die reguläre Maximalpunktzahl beträgt \totalpoints\ Punkte.\\
+  Bei besonderen Leistungen sind Zusatzpunkte möglich.\\
+  Mit 20 erreichten Punkten gilt die Klausur als bestanden.
+
+  Die Beispielprogramme werden Ihnen über das \textbf{Klausur-WLAN}
+  unter der URL \url{http://klausur} zum Herunterladen angeboten.
+  Unter derselben URL finden Sie auch ein Web-Interface
+  zum Hochladen \emph{einer einzigen Datei\/}
+  (normalerweise eine Archiv-Datei) mit Ihren Klausurergebnissen.
+  Bei mehrfachem Hochladen wird die vorherige Version überschrieben.
+  Zulässige Archiv-Dateiformate sind \file{tar.gz}, \file{tar.bz2},
+  \file{tar.xz}, \file{zip} und \file{7z}.
+  \textbf{Wichtig: Bitte tragen Sie nach dem Hochladen die Prüfsumme
+  oben auf diesem Blatt in das dafür vorgesehene Feld ein},
+  damit wir die Datei eindeutig Ihnen zuordnen können.
+  
+  Wenn Sie nicht über einen Zugang zum Klausur-WLAN verfügen,
+  stellen wir Ihnen alternativ die Beispiel-Programme auf Datenträger (USB-Stick)
+  zur Verfügung. Die Abgabe von digital gelösten Aufgaben
+  hat dann auf demselben Datenträger zu erfolgen.
+
+  \clearpage
+
+  \exercise{Strings umsortieren}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\file{aufgabe-1.c}):
+  \begin{lstlisting}[style=numbered]
+    #include <stdio.h>
+    #include <string.h>
+
+    void fun (char *s)
+    {
+      int len = strlen (s);
+      for (int i = 0; i < len; i++)
+        {
+          for (int j = i - 1; j >= 0; j--)
+            {
+              if (s[i] < s[j])
+                {
+                  char sx = s[i];
+                  s[i] = s[j];
+                  s[j] = sx;
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    int main (void)
+    {
+      char s[] = "BAECD";
+      fun (s);
+      printf ("%s\n", s);
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+  Auf einem Rechner, der den ASCII-Zeichensatz verwendet, lautet die Ausgabe:
+  \lstinline[style=terminal]{ABCDE}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+%    \item
+%      Was bewirkt die Funktion \lstinline{fun}?
+%      \points{4}
+%      \workspace{12}
+    \item
+      Beweisen Sie (z.\,B.\ anhand eines Gegenbeispiels),
+      daß die Funktion allgemein \lstinline{fun} \emph{nicht\/} dazu geeignet ist,
+      die Buchstaben eines Strings gemäß ihrer ASCII-Reihenfolge zu sortieren.
+      \points{2}
+      \workspace{9}
+    \item
+      Was kann passieren, wenn die Zeile \lstinline{char s[] = "BAECD";}
+      durch \lstinline|char s[] = { 'B', 'A', 'E', 'C', 'D'|~\lstinline|};| ersetzt wird, und warum?
+      \points{2}
+      \workspace{10}
+    \item
+      Von welcher Ordnung (Landau-Symbol) ist die Funktion \lstinline{fun} und warum?
+
+      Wir beziehen uns hierbei auf die Anzahl der Vergleiche \lstinline{s[i] < s[j]}
+      in Abhängigkeit von der Länge des Eingabe-Strings \lstinline{"BAECD"}.
+      \points{1}
+      \workspace{10}
+    \item
+      Beschreiben Sie -- in Worten und/oder als C-Quelltext --, wie
+      sich die Funktion \lstinline{fun} so abwandeln läßt,
+      daß sie die Buchstaben des Strings \lstinline{s} gemäß ihrer ASCII-Reihenfolge sortiert.
+      Von welcher Ordnung (Landau-Symbol) ist Ihre Version der Funktion und warum?
+      \points{3}
+      \workspace{22}
+  \end{enumerate}
+
+  \exercise{Speicherformate von Zahlen}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\file{aufgabe-2.c}):
+  \begin{lstlisting}[style=numbered]
+    #include <stdio.h>
+    #include <stdint.h>
+
+    int main (void)
+    {
+      uint16_t numbers[] = { 25928, 27756, 11375, 30496, 29295, 25708, 2593, 0 };
+      printf ("%s", numbers);
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  Das Programm wird compiliert und ausgeführt:
+
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -Wall aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+    aufgabe-2.c: In function ‘main’:
+    aufgabe-2.c:7:3: warning: format ‘%s’ expects argument of type ‘char *’,
+                     but argument 2 has type ‘uint16_t *’ [-Wformat]
+    $ ¡./aufgabe-2¿
+    Hello, world!
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Erklären Sie die beim Compilieren auftretende Warnung.
+      \points{2}
+      \workspace{8}
+    \item
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms.\\
+      Welche Endianness hat der verwendete Rechner?
+      \points{4}
+      \workspace{16}
+%    \item
+%      Wie sähe die Ausgabe auf einem Rechner mit entgegengesetzter Endianness aus?
+%      \points{2}
+%      \workspace{11}
+    \item
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms,
+      wenn Sie den Datentyp \lstinline{uint16_t} durch \lstinline{uint32_t} ersetzen.
+      \points{3}
+      \workspace{12}
+    \item
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms
+      und die beim Compilieren auftretenden Warnungen,
+      wenn Sie den Datentyp \lstinline{uint16_t} durch \lstinline{uint8_t} ersetzen.
+      Warum tritt die Warnung aus den vorherigen Aufgabenteilen nicht mehr auf?
+      \points{3}
+      \workspace{14}
+  \end{enumerate}
+
+  \exercise{Allgemeine Sortierfunktion}
+
+  Ein Zeiger auf \lstinline{void} ist ein \emph{generischer Zeiger},
+  der auch ohne explizite Typumwandlung zu allen anderen Zeigertypen
+  zuweisungskompatibel ist.
+
+  Wir betrachten das folgende Fragment (\file{aufgabe-3.c})
+  eines Sortier-Programms:
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+
+    void sort (void **data, int (*compare) (void *x1, void *x2))
+    {
+      for (int i = 0; data[i]; i++)
+        for (int j = i + 1; data[j]; j++)
+          if (compare (data[i], data[j]) > 0)
+            {
+              void *tmp = data[i];
+              data[i] = data[j];
+              data[j] = tmp;
+            }
+    }
+
+    [...]
+
+    int main (void)
+    {
+      char *strings[] = { "Thomas", "Dora", "Konrad", "Adalbert", "Sophie", NULL };
+      sort (strings, compare_strings);
+      for (int i = 0; strings[i]; i++)
+        printf ("%s\n", strings[i]);
+
+      printf ("\n");
+
+      int two = 2, ten = 10, zero = 0, three = 3, one = 1;
+      int *numbers[] = { &two, &ten, &zero, &three, &one, NULL };
+      sort (numbers, compare_numbers);
+      for (int i = 0; numbers[i]; i++)
+        printf ("%d\n", *numbers[i]);
+
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  Dieses Programm stellt eine allgemeine Sortier-Funktion \lstinline{sort} zur Verfügung,
+  die prinzipiell beliebige Arrays sortieren kann
+  -- also z.\,B.\ sowohl Strings als auch Zahlen.
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Erklären Sie die Struktur des Arrays \lstinline{numbers}.
+      Was ist in dem Array gespeichert, und wo befinden sich die Zahlen?
+      Was ist der Unterschied zwischen \lstinline{&zero} und dem Wert \lstinline{NULL}?
+      \points{3}
+      \workspace{15}
+    \item
+      Was bedeutet \lstinline{int (*compare) (void *x1, void *x2)},
+      und für welchen Zweck wird es verwendet?\\
+      Stellen Sie einen Bezug zur objektorientierten Programmierung her.
+      \points{3}
+      \workspace{12}
+    \item
+      Was kann passieren, wenn man in den Arrays auf das letzte Element \lstinline{NULL} verzichtet
+      und warum?\\
+      \points{1}
+      \workspace{8}
+    \item
+      Ergänzen Sie das Fragment zu einem funktionsfähigen Programm,
+      das beide Arrays \lstinline{strings} und \lstinline{numbers}
+      sortiert ausgibt.
+      \points{5}
+
+      Abgabe über das Klausur-WLAN oder auf Datenträger ist erwünscht,
+      aber nicht zwingend.
+      Für Notizen verwenden Sie nötigenfalls
+      die Rückseite des letzten Klausurbogens und/oder zusätzliche Blätter.
+  \end{enumerate}
+
+  \exercise{PBM-Grafik}
+
+  Bei einer PBM-Grafikdatei handelt es sich
+  um ein abgespeichertes C-Array von Bytes (\lstinline{uint8_t}),
+  das die Bildinformationen enthält:
+  \begin{itemize}\itemsep0pt
+    \item Die Datei beginnt mit der Kennung \lstinline{P4},
+          danach folgen Breite und Höhe in Pixel als ASCII-Zahlen,
+          danach ein Trennzeichen und die eigentlichen Bilddaten.
+    \item Jedes Bit entspricht einem Pixel.
+    \item Nullen stehen für Weiß, Einsen für Schwarz.
+    \item MSB first.
+    \item Jede Zeile des Bildes wird auf ganze Bytes aufgefüllt.
+  \end{itemize}
+  Viele Grafikprogramme können PBM-Dateien öffnen und bearbeiten.
+  Der Anfang der Datei (Kennung, Breite und Höhe)
+  ist auch in einem Texteditor lesbar.
+
+  Beispiel (\file{aufgabe-4.pbm}):\hfill
+  \makebox(0,0)[tr]{\framebox{\includegraphics[scale=3]{aufgabe-4.png}}}
+  \begin{lstlisting}
+    P4
+    14 14
+    <Bilddaten>
+  \end{lstlisting}
+
+  In dem untenstehenden Programmfragment (\file{aufgabe-4.c})
+  wird eine Grafik aus Textzeilen zusammengesetzt,
+  so daß man mit einem Texteditor "`malen"' kann:
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+
+    [...]
+
+    int main (void)
+    {
+      pbm_open (14, 14, "test.pbm");
+      pbm_line ("              ");
+      pbm_line ("    XXXXXX    ");
+      pbm_line ("   X      X   ");
+      pbm_line ("  X        X  ");
+      pbm_line (" X          X ");
+      pbm_line (" X  XX  XX  X ");
+      pbm_line (" X   X   X  X ");
+      pbm_line (" X          X ");
+      pbm_line (" X X      X X ");
+      pbm_line (" X  X    X  X ");
+      pbm_line ("  X  XXXX  X  ");
+      pbm_line ("   X      X   ");
+      pbm_line ("    XXXXXX    ");
+      pbm_line ("              ");
+      pbm_close ();
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+  Ergänzen Sie das Programmfragment so,
+  daß es eine Datei \file{test.pbm} erzeugt,
+  die die Grafik enthält.
+
+  Das Programm soll typische Benutzerfehler abfangen
+  (z.\,B.\ weniger Zeilen als in \lstinline{pbm_open} angegeben),
+  keine fehlerhaften Ausgaben produzieren oder abstürzen,
+  sondern stattdessen sinnvolle Fehlermeldungen ausgeben.
+
+  Zum Vergleich liegt eine Datei \file{aufgabe-4.pbm}
+  mit dem gewünschten Ergebnis bei,\\
+  und die Datei \file{aufgabe-4.png} enthält dasselbe Bild.
+
+  \points{10}
+
+  Abgabe über das Klausur-WLAN oder auf Datenträger ist erwünscht,
+  aber nicht zwingend.
+  Für Notizen verwenden Sie nötigenfalls
+  die Rückseite des letzten Klausurbogens und/oder zusätzliche Blätter.
+
+  \makeatletter
+    \immediate\write\@mainaux{\string\gdef\string\totalpoints{\arabic{points}}}
+  \makeatother
+
+  \bigskip
+
+  \begin{flushright}
+    \textit{Viel Erfolg!}
+  \end{flushright}
+
+  \clearpage
+  \thispagestyle{empty}
+  Raum für Notizen

20180205/logo-hochschule-bochum-cvh-text.pdf

+../common/logo-hochschule-bochum-cvh-text.pdf
\ No newline at end of file

20180205/logo-hochschule-bochum.pdf

+../common/logo-hochschule-bochum.pdf
\ No newline at end of file

20180205/pgscript.sty

+../common/pgscript.sty
\ No newline at end of file