Übungsaufgaben, Musterlösungen, Beispiele und "Screenshots" 21.11.2022

20221121/bsort-1.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], name[right]);
+  comparisons++;
+  display (name, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  for (int i = 1; name[i]; i++)
+    if (compare (name, i - 1, i) > 0)
+      {
+        char *temp = name[i - 1];
+        name[i - 1] = name[i];
+        name[i] = temp;
+      }
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/bsort-1a.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], name[right]);
+  comparisons++;
+  display (name, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  for (int i = 1; name[i]; i++)
+    if (compare (name, i - 1, i) > 0)
+      {
+        char *temp = name[i - 1];
+        name[i - 1] = name[i];
+        name[i] = temp;
+      }
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Zacharias", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/bsort-2.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], name[right]);
+  comparisons++;
+  display (name, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int sorted = 0;
+  while (name[sorted])
+    sorted++;
+  while (sorted > 0)
+    {
+      for (int i = 1; i < sorted; i++)
+        if (compare (name, i - 1, i) > 0)
+          {
+            char *temp = name[i - 1];
+            name[i - 1] = name[i];
+            name[i] = temp;
+          }
+      sorted--;
+    }
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/bsort-3.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], name[right]);
+  comparisons++;
+  display (name, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int done = 0;
+  int sorted = 0;
+  while (name[sorted])
+    sorted++;
+  while (sorted > 0 && !done)
+    {
+      done = 1;
+      for (int i = 1; i < sorted; i++)
+        if (compare (name, i - 1, i) > 0)
+          {
+            done = 0;
+            char *temp = name[i - 1];
+            name[i - 1] = name[i];
+            name[i] = temp;
+          }
+      sorted--;
+    }
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/bsort-4.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], name[right]);
+  comparisons++;
+  display (name, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int sorted = 0;
+  while (name[sorted])
+    sorted++;
+  while (sorted > 0)
+    {
+      int new_sorted = 0;
+      for (int i = 1; i < sorted; i++)
+        if (compare (name, i - 1, i) > 0)
+          {
+            new_sorted = i;
+            char *temp = name[i - 1];
+            name[i - 1] = name[i];
+            name[i] = temp;
+          }
+      sorted = new_sorted;
+    }
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/bsort-4a.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], name[right]);
+  comparisons++;
+  display (name, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int sorted = 0;
+  while (name[sorted])
+    sorted++;
+  while (sorted > 0)
+    {
+      int new_sorted = 0;
+      for (int i = 1; i < sorted; i++)
+        if (compare (name, i - 1, i) > 0)
+          {
+            new_sorted = i;
+            char *temp = name[i - 1];
+            name[i - 1] = name[i];
+            name[i] = temp;
+          }
+      sorted = new_sorted;
+    }
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Zacharias", "Ulrich", "Thomas", "Siegfried", "Peter", "Otto", "Maria", 
+                   "Lisa", "Hugo", "Heinrich", "Hans", "Fritz", "Dieter", "Box", "Berta", 
+                   "Anna", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/bsort-4b.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], name[right]);
+  comparisons++;
+  display (name, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int sorted = 0;
+  while (name[sorted])
+    sorted++;
+  while (sorted > 0)
+    {
+      int new_sorted = 0;
+      for (int i = 1; i < sorted; i++)
+        if (compare (name, i - 1, i) > 0)
+          {
+            new_sorted = i;
+            char *temp = name[i - 1];
+            name[i - 1] = name[i];
+            name[i] = temp;
+          }
+      sorted = new_sorted;
+    }
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Anna", "Berta", "Box", "Dieter", "Fritz", "Hans", "Heinrich", "Hugo", 
+                   "Lisa", "Maria", "Otto", "Peter", "Siegfried", "Thomas", "Ulrich", 
+                   "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/bsort-4c.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], name[right]);
+  comparisons++;
+//  display (name, left, right);
+//  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int sorted = 0;
+  while (name[sorted])
+    sorted++;
+  while (sorted > 0)
+    {
+      int new_sorted = 0;
+      for (int i = 1; i < sorted; i++)
+        if (compare (name, i - 1, i) > 0)
+          {
+            new_sorted = i;
+            char *temp = name[i - 1];
+            name[i - 1] = name[i];
+            name[i] = temp;
+          }
+      sorted = new_sorted;
+    }
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = {
+                   #include "names.h"
+                   NULL
+                 };
+  sort (name);
+  display (name, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/hp-musterloesung-20221121.tex

+% hp-musterloesung-20221121.pdf - Solutions to the Exercises on Low-Level Programming / Applied Computer Sciences
+% Copyright (C) 2013, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020, 2021, 2022  Peter Gerwinski
+%
+% This document is free software: you can redistribute it and/or
+% modify it either under the terms of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 License, or under the terms of the
+% GNU General Public License as published by the Free Software
+% Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
+% any later version.
+%
+% This document is distributed in the hope that it will be useful,
+% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+% GNU General Public License for more details.
+%
+% You should have received a copy of the GNU General Public License
+% along with this document.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+%
+% You should have received a copy of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
+% document.  If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
+
+% README: Kondensator, Personen-Datenbank, Fakultät
+
+\documentclass[a4paper]{article}
+
+\usepackage{pgscript}
+\usepackage{gnuplot-lua-tikz}
+
+\begin{document}
+
+  \section*{Hardwarenahe Programmierung\\
+            Musterlösung zu den Übungsaufgaben -- 21.\ November 2022}
+
+  \exercise{Kondensator}
+
+  Ein Kondensator der Kapazität $C = 100\,\mu{\rm F}$
+  ist auf die Spannung $U_0 = 5\,{\rm V}$ aufgeladen
+  und wird über einen Widerstand $R = 33\,{\rm k}\Omega$ entladen.
+
+  \begin{enumerate}[(a)]
+    \item
+      Schreiben Sie ein C-Programm, das
+      den zeitlichen Spannungsverlauf in einer Tabelle darstellt.
+      \points{5}
+    \item
+      Schreiben Sie ein C-Programm, das ermittelt,
+      wie lange es dauert, bis die Spannung unter $0.1\,{\rm V}$ gefallen ist.
+      \points{4}
+    \item
+      Vergleichen Sie die berechneten Werte mit der exakten theoretischen Entladekurve:
+      \begin{math}
+        U(t) = U_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}}
+      \end{math}\\
+      \points{3}
+  \end{enumerate}
+
+  Hinweise:
+  \begin{itemize}
+    \item
+      Für die Simulation zerlegen wir den Entladevorgang in kurze Zeitintervalle $dt$.
+      Innerhalb jedes Zeitintervalls betrachten wir den Strom $I$ als konstant
+      und berechnen, wieviel Ladung $Q$ innerhalb des Zeitintervalls
+      aus dem Kondensator herausfließt.
+      Aus der neuen Ladung berechnen wir die Spannung am Ende des Zeitintervalls.
+    \item
+      Für den Vergleich mit der exakten theoretischen Entladekurve
+      benötigen Sie die Exponentialfunktion \lstinline{exp()}.
+      Diese finden Sie in der Mathematik-Bibliothek:
+      \lstinline{#include <math.h>} im Quelltext,
+      beim \lstinline[style=cmd]{gcc}-Aufruf \lstinline[style=cmd]{-lm} mit angeben.
+    \item
+      $Q = C \cdot U$,\quad $U = R \cdot I$,\quad $I = \frac{dQ}{dt}$
+  \end{itemize}
+
+  \solution
+
+  \begin{itemize}
+    \item
+      \textbf{Schreiben Sie ein C-Programm, das
+      den zeitlichen Spannungsverlauf in einer Tabelle darstellt.}
+
+      In dem Programm \gitfile{hp}{2022ws/20221121}{loesung-1a.c}
+      arbeiten wir, dem ersten Hinweis folgend,
+      mit einem Zeitintervall von \lstinline{dt = 0.01}.
+      Mit dieser Schrittweite lassen wir uns eine Tabelle ausgeben,
+      die jeweils die Zeit und durch die Simulation berechnete Spannung ausgibt.
+
+      Wir simulieren, wie die Ladung $Q = C \cdot U$ des Kondensators
+      im Laufe der Zeit abfließt.
+      Dazu berechnen wir in jedem Zeitschritt zunächst den Strom $I = U / R$,
+      der aus dem Kondensator fließt.
+      Dieser Strom bewirkt, daß innerhalb des Zeitintervalls $dt$
+      die Ladung $dQ = I \cdot dt$ aus dem Kondensator abfließt.
+      Am Ende des Zeitintervalls berechnen wir die zur neuen Ladung $Q$
+      gehörende neue Spannung $U = Q / C$.
+
+      Für eine einfache Ausgabe der Tabelle
+      verwenden wir die Formatspezifikationen \lstinline{%10.3lf} für drei 
+      bzw.\ \lstinline{%15.8lf} für acht Nachkommastellen Genauigkeit.
+      Damit schreiben wir jeweils eine \emph{lange Fließkommazahl\/} (\lstinline{%lf})
+      rechtsbündig in ein Feld der Breite 10 bzw.\ 15
+      und lassen uns 3 bzw.\ 8 Nachkommastellen ausgeben. 
+
+      Wir compilieren das Programm mit:
+      \lstinline[style=cmd]{gcc -Wall -O loesung-1a.c -o loesung-1a}
+
+    \item
+      \textbf{Schreiben Sie ein C-Programm, das ermittelt,
+      wie lange es dauert, bis die Spannung unter \boldmath $0.1\,{\rm V}$ gefallen ist.}
+
+      Wir ändern das Programm \gitfile{hp}{2022ws/20221121}{loesung-1a.c} so ab,
+      daß zum einen die Schleife abbricht, sobald die Spannung 
+      den Wert $0.1\,{\rm V}$ unterschreitet (\gitfile{hp}{2022ws/20221121}{loesung-1b.c}),
+      und daß zum anderen nicht jedesmal eine Zeile für die Tabelle ausgegeben wird,
+      sondern erst am Ende die Zeit (und die Spannung).
+
+      Der Ausgabe entnehmen wir, daß die Spannung bei etwa $t = 12.90\,{\rm s}$
+      den Wert $0.1\,{\rm V}$ unterschreitet.
+
+    \item
+      \textbf{Vergleichen Sie die berechneten Werte
+      mit der exakten theoretischen Entladekurve:\\[0.5\smallskipamount]
+      \boldmath  
+      \begin{math}
+        U(t) = U_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}}
+      \end{math}}
+
+      Wir ändern das Programm \gitfile{hp}{2022ws/20221121}{loesung-1a.c} so ab,
+      daß es zusätzlich zur Zeit und zur simulierten Spannung
+      die exakte Spannung $U_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}}$
+      gemäß der theoretischen Entladekurve ausgibt (\gitfile{hp}{2022ws/20221121}{loesung-1c.c}),
+
+      Da dieses Programm die Exponentialfunktion verwendet, müssen wir nun
+      beim Compilieren zusätzlich \lstinline[style=cmd]{-lm}\hspace{1pt}
+      für das Einbinden der Mathematik-Bibliothek angeben.
+
+      Der erweiterten Tabelle können wir entnehmen,
+      daß die durch die Simulation berechnete Spannung
+      mit der Spannung $U_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}}$
+      gemäß der theoretischen Entladekurve
+      bis auf wenige Prozent übereinstimmt.
+      Dies ist für viele praktische Anwendungen ausreichend,
+      wenn auch nicht für Präzisionsmessungen.
+
+      Wenn Sie die Ausgabe des Programms, z.\,B.\ mit
+      \lstinline[style=cmd]{./loesung-1c > loesung-1c.dat},
+      in einer Datei \gitfile{hp}{2022ws/20221121}{loesung-1c.dat} speichern,
+      können Sie sich die beiden Kurven graphisch darstellen lassen,
+      z.\,B.\ mit \file{gnuplot} und dem folgenden Befehl:
+      \begin{lstlisting}[style=cmd,gobble=8]
+        plot "loesung-1c.dat" using 1:2 with lines title "Simulation",
+             "loesung-1c.dat" using 1:3 with lines title "Theorie"
+      \end{lstlisting}
+      \vspace*{-\bigskipamount}
+      \begin{center}
+        \input{loesung-1c.tikz}
+      \end{center}
+      Der Unterschied zwischen der simulierten und der theoretischen Entladungskurve
+      ist mit bloßem Auge nicht sichtbar.
+  \end{itemize}
+
+  \exercise{Personen-Datenbank}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\gitfile{hp}{2022ws/20221121}{aufgabe-2.c}):
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+    #include <string.h>
+
+    typedef struct
+    {
+      char first_name[10];
+      char family_name[20];
+      char day, month;
+      int year;
+    } person;
+
+    int main (void)
+    {
+      person sls;
+      sls.day = 26;
+      sls.month = 7;
+      sls.year = 1951;
+      strcpy (sls.first_name, "Sabine");
+      strcpy (sls.family_name, "Leutheusser-Schnarrenberger");
+      printf ("%s %s wurde am %d.%d.%d geboren.\n",
+              sls.first_name, sls.family_name, sls.day, sls.month, sls.year);
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  Die Standard-Funktion \lstinline{strcpy()} bewirkt ein Kopieren eines Strings
+  von rechts nach links, hier also z.\,B.\ die Zuweisung der String-Konstanten
+  \lstinline{"Sabine"} an die String-Variable \lstinline{sls.first_name[]}.
+
+  Das Programm wird für einen 32-Bit-Rechner compiliert und ausgeführt.\\
+  (Die \lstinline[style=cmd]{gcc}-Option \lstinline[style=cmd]{-m32} sorgt dafür,
+  daß \lstinline[style=cmd]{gcc} Code für einen 32-Bit-Prozessor erzeugt.)
+
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -Wall -O -m32 aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+    $ ¡./aufgabe-2¿
+    Sabine Leutheusser-Schnarrenberger wurde am 110.98.1701278309 geboren.
+    Speicherzugriffsfehler
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms einschließlich der Zahlenwerte.
+      \points{4}
+    \item
+      Welche Endianness hat der verwendete Rechner?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.
+      \points{1}
+    \item
+      Wie sähe die Ausgabe auf einem Rechner mit entgegengesetzter Endianness aus?
+      \points{2}
+    \item
+      Erklären Sie den Speicherzugriffsfehler.
+      (Es kann sein, daß sich der Fehler auf Ihrem Rechner nicht bemerkbar macht.
+      Er ist aber trotzdem vorhanden.)
+      \points{2}
+  \end{enumerate}
+
+  \goodbreak
+
+  \solution
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      \textbf{Erklären Sie die Ausgabe des Programms einschließlich der Zahlenwerte.}
+
+      Der String \lstinline{"Leutheusser-Schnarrenberger"}
+      hat 27 Zeichen und daher mehr als die in der Variablen
+      \lstinline{sls.family_name} vorgesehenen 20 Zeichen.
+      Das \lstinline{"nberger"} paßt nicht mehr in die String-Variable.
+      
+      Die Zuweisung \lstinline{strcpy (sls.family_name, "Leutheusser-Schnarrenberger")}
+      überschreibt daher 8 Speicherzellen außerhalb der String-Variablen
+      \lstinline{sls.family_name} mit dem String \lstinline{"nberger"}
+      (7 Buchstaben zzgl.\ String-Ende-Symbol) -- und damit insbesondere die Variablen
+      \lstinline{sls.day}, \lstinline{sls.month} und \lstinline{sls.year}.
+
+      Die überschriebenen Speicherzellen sehen demnach folgendermaßen aus:
+      \begin{center}
+        \begin{picture}(8,1.5)(0,-0.5)
+          \put(0,0){\line(1,0){8}}
+          \put(0,1){\line(1,0){8}}
+          \multiput(0,0)(1,0){9}{\line(0,1){1}}
+          \put(0.4,0.38){\lstinline{n}}
+          \put(1.4,0.38){\lstinline{b}}
+          \put(2.4,0.38){\lstinline{e}}
+          \put(3.4,0.38){\lstinline{r}}
+          \put(4.4,0.38){\lstinline{g}}
+          \put(5.4,0.38){\lstinline{e}}
+          \put(6.4,0.38){\lstinline{r}}
+          \put(7.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x00}}}
+          \put(0.5,-0.1){\makebox(0,0)[t]{$\underbrace{\rule{0.95cm}{0pt}}_{\mbox{\lstinline{day}}}$}}
+          \put(1.5,-0.1){\makebox(0,0)[t]{$\underbrace{\rule{0.95cm}{0pt}}_{\mbox{\lstinline{month}}}$}}
+          \put(4.0,-0.1){\makebox(0,0)[t]{$\underbrace{\rule{3.95cm}{0pt}}_{\mbox{\lstinline{year}}}$}}
+          \put(7.0,-0.1){\makebox(0,0)[t]{$\underbrace{\rule{1.95cm}{0pt}}_{\mbox{?}}$}}
+        \end{picture}
+      \end{center}
+      ("`?"' steht für zwei Speicherzellen, von denen wir nicht wissen,
+      wofür sie genutzt werden.)
+
+      Wenn wir die ASCII-Zeichen in Hexadezimalzahlen umrechnen, entspricht dies:
+      \begin{center}
+        \begin{picture}(7,1.5)(0,-0.5)
+          \put(0,0){\line(1,0){8}}
+          \put(0,1){\line(1,0){8}}
+          \multiput(0,0)(1,0){9}{\line(0,1){1}}
+          \put(0.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x6e}}}
+          \put(1.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x62}}}
+          \put(2.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x65}}}
+          \put(3.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x72}}}
+          \put(4.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x67}}}
+          \put(5.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x65}}}
+          \put(6.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x72}}}
+          \put(7.5,0.5){\makebox(0,0){\lstinline{0x00}}}
+          \put(0.5,-0.1){\makebox(0,0)[t]{$\underbrace{\rule{0.95cm}{0pt}}_{\mbox{\lstinline{day}}}$}}
+          \put(1.5,-0.1){\makebox(0,0)[t]{$\underbrace{\rule{0.95cm}{0pt}}_{\mbox{\lstinline{month}}}$}}
+          \put(4.0,-0.1){\makebox(0,0)[t]{$\underbrace{\rule{3.95cm}{0pt}}_{\mbox{\lstinline{year}}}$}}
+          \put(7.0,-0.1){\makebox(0,0)[t]{$\underbrace{\rule{1.95cm}{0pt}}_{\mbox{?}}$}}
+        \end{picture}
+      \end{center}
+      Dies entspricht bereits genau den Werten \lstinline{110} und \lstinline{98}
+      für die Variablen \lstinline{sls.day} bzw.\ \lstinline{sls.month}.
+
+      Für die Variable \lstinline{sls.year} müssen wir ihre vier Speicherzellen
+      unter der Berücksichtigung der Endianness des Rechners zusammenziehen.
+      Für Big-Endian ergibt dies \lstinline{0x65726765 == 1701996389}.
+      Für Little-Endian ergibt sich der Wert \lstinline{0x65677265 == 1701278309},
+      der auch in der Ausgabe des Programms auftaucht.
+
+    \item
+      \textbf{Welche Endianness hat der verwendete Rechner?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.}
+
+      Wie in (a) begründet, ergibt sich die Ausgabe von
+      \lstinline[style=terminal]{1701278309} für das Jahr
+      aus dem Speicherformat Little-Endian.
+
+    \item
+      \textbf{Wie sähe die Ausgabe auf einem Rechner mit entgegengesetzter Endianness aus?}
+
+      Wie in (a) begründet, ergäbe sich aus dem Speicherformat Big-Endian
+      die Ausgabe von \lstinline[style=terminal]{1701996389} für das Jahr.
+
+    \item
+      \textbf{Erklären Sie den Speicherzugriffsfehler.
+      (Es kann sein, daß sich der Fehler auf Ihrem Rechner nicht bemerkbar macht.
+      Er ist aber trotzdem vorhanden.)}
+
+      Die zwei in (a) mit "`?"' bezeichneten Speicherzellen
+      wurden ebenfalls überschrieben.
+      Dies ist in der Ausgabe zunächst nicht sichtbar,
+      bewirkt aber später den Speicherzugriffsfehler.
+
+      (Tatsächlich handelt es sich bei den überschriebenen Speicherzellen
+      um einen Teil der Rücksprungadresse, die \lstinline{main()} verwendet,
+      um mit \lstinline{return 0} an das Betriebssystem zurückzugeben.)
+
+  \end{enumerate}
+
+  \textbf{Hinweis 1:}
+  Um auf einen solchen Lösungsweg zu kommen, wird empfohlen,
+  "`geheimnisvolle"' Zahlen nach hexadezimal umzurechnen
+  und in Speicherzellen (Zweiergruppen von Hex-Ziffern) zu zerlegen.
+  Oft erkennt man dann direkt ASCII-Zeichen:
+  Großbuchstaben beginnen mit der Hex-Ziffer \lstinline{4} oder \lstinline{5},
+  Kleinbuchstaben mit \lstinline{6} oder \lstinline{7}.
+
+  \textbf{Hinweis 2:}
+  Um derartige Programmierfehler in der Praxis von vorneherein zu vermeiden,
+  wird empfohlen, anstelle von \lstinline{strcpy()}
+  grundsätzlich die Funktion \lstinline{strncpy()} zu verwenden.
+  Diese erwartet einen zusätzlichen Parameter,
+  der die maximal zulässige Länge des Strings enthält.
+  Ohne einen derartigen expliziten Parameter kann die Funktion nicht wissen,
+  wie lang die Variable ist, in der der String gespeichert werden soll.
+
+  \exercise{Fakultät}
+
+  Die Fakultät $n!$ einer ganzen Zahl $n \ge 0$ ist definiert als:
+  \begin{eqnarray*}
+    1 & \mbox{für} & n = 0, \\
+    n \cdot (n-1)! & \mbox{für} & n > 0.
+  \end{eqnarray*}
+
+  Mit anderen Worten: $n! = 1\cdot2\cdot3\cdot\dots\cdot n$.
+
+  Die folgende Funktion \lstinline{fak()} berechnet die Fakultät \emph{rekursiv}
+  (Datei: \gitfile{hp}{2022ws/20221121}{aufgabe-3.c}):
+
+  \begin{lstlisting}
+    int fak (int n)
+    {
+      if (n <= 0)
+        return 1;
+      else
+        return n * fak (n - 1);
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Schreiben Sie eine Funktion, die die Fakultät \emph{iterativ} berechnet,\\
+      d.\,h.\ mit Hilfe einer Schleife anstelle von Rekursion.
+      \points{3}
+    \item
+      Wie viele Multiplikationen (Landau-Symbol)
+      erfordern beide Versionen der Fakultätsfunktion\\
+      in Abhängigkeit von \lstinline$n$?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.
+      \points{2}
+    \item
+      Wieviel Speicherplatz (Landau-Symbol)
+      erfordern beide Versionen der Fakultätsfunktion\\
+      in Abhängigkeit von \lstinline$n$?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.
+      \points{3}
+  \end{enumerate}
+
+  \solution
+
+  \begin{itemize}
+    \item[(a)]
+      \textbf{Schreiben Sie eine Funktion, die die Fakultät \emph{iterativ} berechnet,\\
+      d.\,h.\ mit Hilfe einer Schleife anstelle von Rekursion.}
+
+      Datei: \gitfile{hp}{2022ws/20221121}{loesung-3.c}
+      \begin{lstlisting}[gobble=8]
+        int fak (int n)
+        {
+          int f = 1;
+          for (int i = 2; i <= n; i++)
+            f *= i;
+          return f;
+        }
+      \end{lstlisting}
+
+    \item[(b)]
+      \textbf{Wie viele Multiplikationen (Landau-Symbol)
+      erfordern beide Versionen der Fakultätsfunktion\\
+      in Abhängigkeit von \lstinline$n$?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.}
+
+      In beiden Fällen werden $n$ Zahlen miteinander multipliziert --
+      oder $n - 1$, wenn man Multiplikationen mit 1 ausspart.
+      In jedem Fall hängt die Anzahl der Multiplikationen
+      linear von $n$ ab; es sind $\mathcal{O}(n)$ Multiplikationen.
+      Insbesondere arbeiten also beide Versionen gleich schnell.
+
+    \item[(c)]
+      \textbf{Wieviel Speicherplatz (Landau-Symbol)
+      erfordern beide Versionen der Fakultätsfunktion\\
+      in Abhängigkeit von \lstinline$n$?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.}
+
+      Die iterative Version der Funktion benötigt 2 Variable vom Typ \lstinline{int},
+      nämlich \lstinline{n} und \lstinline{f}.
+      Dies ist eine konstante Zahl;
+      der Speicherplatzverbrauch ist daher $\mathcal{O}(1)$.
+
+      Die rekursive Version der Funktion erzeugt
+      jedesmal, wenn sie sich selbst aufruft,
+      eine zusätzliche Variable \lstinline{n}.
+      Es sind $n + 1$ Aufrufe; die Anzahl der Variablen \lstinline{n}
+      hängt linear von $n$ ab; der Speicherplatzverbrauch ist also $\mathcal{O}(n)$.
+  \end{itemize}
+
+\end{document}

20221121/hp-uebung-20221121.tex

+% hp-uebung-20221121.pdf - Exercises on Low-Level Programming / Applied Computer Sciences
+% Copyright (C) 2013, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020, 2021, 2022  Peter Gerwinski
+%
+% This document is free software: you can redistribute it and/or
+% modify it either under the terms of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 License, or under the terms of the
+% GNU General Public License as published by the Free Software
+% Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
+% any later version.
+%
+% This document is distributed in the hope that it will be useful,
+% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+% GNU General Public License for more details.
+%
+% You should have received a copy of the GNU General Public License
+% along with this document.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+%
+% You should have received a copy of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
+% document.  If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
+
+% README: Kondensator, Personen-Datenbank, Fakultät
+
+\documentclass[a4paper]{article}
+
+\usepackage{pgscript}
+
+\begin{document}
+
+  \thispagestyle{empty}
+
+  \section*{Hardwarenahe Programmierung\\
+            Übungsaufgaben -- 21.\ November 2022}
+
+  Diese Übung enthält Punkteangaben wie in einer Klausur.
+  Um zu "`bestehen"', müssen Sie innerhalb von 85 Minuten
+  unter Verwendung ausschließlich zugelassener Hilfsmittel
+  15 Punkte (von insgesamt \totalpoints) erreichen.
+
+  \exercise{Kondensator}
+
+  Ein Kondensator der Kapazität $C = 100\,\mu{\rm F}$
+  ist auf die Spannung $U_0 = 5\,{\rm V}$ aufgeladen
+  und wird über einen Widerstand $R = 33\,{\rm k}\Omega$ entladen.
+
+  \begin{enumerate}[(a)]
+    \item
+      Schreiben Sie ein C-Programm, das
+      den zeitlichen Spannungsverlauf in einer Tabelle darstellt.
+      \points{5}
+    \item
+      Schreiben Sie ein C-Programm, das ermittelt,
+      wie lange es dauert, bis die Spannung unter $0.1\,{\rm V}$ gefallen ist.
+      \points{4}
+    \item
+      Vergleichen Sie die berechneten Werte mit der exakten theoretischen Entladekurve:
+      \begin{math}
+        U(t) = U_0 \cdot e^{-\frac{t}{RC}}
+      \end{math}\\
+      \points{3}
+  \end{enumerate}
+
+  Hinweise:
+  \begin{itemize}
+    \item
+      Für die Simulation zerlegen wir den Entladevorgang in kurze Zeitintervalle $dt$.
+      Innerhalb jedes Zeitintervalls betrachten wir den Strom $I$ als konstant
+      und berechnen, wieviel Ladung $Q$ innerhalb des Zeitintervalls
+      aus dem Kondensator herausfließt.
+      Aus der neuen Ladung berechnen wir die Spannung am Ende des Zeitintervalls.
+    \item
+      Für den Vergleich mit der exakten theoretischen Entladekurve
+      benötigen Sie die Exponentialfunktion \lstinline{exp()}.
+      Diese finden Sie in der Mathematik-Bibliothek:
+      \lstinline{#include <math.h>} im Quelltext,
+      beim \lstinline[style=cmd]{gcc}-Aufruf \lstinline[style=cmd]{-lm} mit angeben.
+    \item
+      $Q = C \cdot U$,\quad $U = R \cdot I$,\quad $I = \frac{dQ}{dt}$
+  \end{itemize}
+
+  \exercise{Personen-Datenbank}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\gitfile{hp}{2022ws/20221121}{aufgabe-2.c}):
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+    #include <string.h>
+
+    typedef struct
+    {
+      char first_name[10];
+      char family_name[20];
+      char day, month;
+      int year;
+    } person;
+
+    int main (void)
+    {
+      person sls;
+      sls.day = 26;
+      sls.month = 7;
+      sls.year = 1951;
+      strcpy (sls.first_name, "Sabine");
+      strcpy (sls.family_name, "Leutheusser-Schnarrenberger");
+      printf ("%s %s wurde am %d.%d.%d geboren.\n",
+              sls.first_name, sls.family_name, sls.day, sls.month, sls.year);
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  Die Standard-Funktion \lstinline{strcpy()} bewirkt ein Kopieren eines Strings
+  von rechts nach links, hier also z.\,B.\ die Zuweisung der String-Konstanten
+  \lstinline{"Sabine"} an die String-Variable \lstinline{sls.first_name[]}.
+
+  Das Programm wird für einen 32-Bit-Rechner compiliert und ausgeführt.\\
+  (Die \lstinline[style=cmd]{gcc}-Option \lstinline[style=cmd]{-m32} sorgt dafür,
+  daß \lstinline[style=cmd]{gcc} Code für einen 32-Bit-Prozessor erzeugt.)
+
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -Wall -O -m32 aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+    $ ¡./aufgabe-2¿
+    Sabine Leutheusser-Schnarrenberger wurde am 110.98.1701278309 geboren.
+    Speicherzugriffsfehler
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms einschließlich der Zahlenwerte.
+      \points{4}
+    \item
+      Welche Endianness hat der verwendete Rechner?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.
+      \points{1}
+    \item
+      Wie sähe die Ausgabe auf einem Rechner mit entgegengesetzter Endianness aus?
+      \points{2}
+    \item
+      Erklären Sie den Speicherzugriffsfehler.
+      (Es kann sein, daß sich der Fehler auf Ihrem Rechner nicht bemerkbar macht.
+      Er ist aber trotzdem vorhanden.)
+      \points{2}
+  \end{enumerate}
+
+  \exercise{Fakultät}
+
+  Die Fakultät $n!$ einer ganzen Zahl $n \ge 0$ ist definiert als:
+  \begin{eqnarray*}
+    1 & \mbox{für} & n = 0, \\
+    n \cdot (n-1)! & \mbox{für} & n > 0.
+  \end{eqnarray*}
+
+  Mit anderen Worten: $n! = 1\cdot2\cdot3\cdot\dots\cdot n$.
+
+  Die folgende Funktion \lstinline{fak()} berechnet die Fakultät \emph{rekursiv}
+  (Datei: \gitfile{hp}{2022ws/20221121}{aufgabe-3.c}):
+
+  \begin{lstlisting}
+    int fak (int n)
+    {
+      if (n <= 0)
+        return 1;
+      else
+        return n * fak (n - 1);
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Schreiben Sie eine Funktion, die die Fakultät \emph{iterativ} berechnet,\\
+      d.\,h.\ mit Hilfe einer Schleife anstelle von Rekursion.
+      \points{3}
+    \item
+      Wie viele Multiplikationen (Landau-Symbol)
+      erfordern beide Versionen der Fakultätsfunktion\\
+      in Abhängigkeit von \lstinline$n$?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.
+      \points{2}
+    \item
+      Wieviel Speicherplatz (Landau-Symbol)
+      erfordern beide Versionen der Fakultätsfunktion\\
+      in Abhängigkeit von \lstinline$n$?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.
+      \points{3}
+  \end{enumerate}
+
+  \begin{flushright}
+    \textit{Viel Erfolg!}
+  \end{flushright}
+
+  \makeatletter
+    \immediate\write\@mainaux{\string\gdef\string\totalpoints{\arabic{points}}}
+  \makeatother
+
+\end{document}

20221121/qsort-1.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (name[i] == pivot)
+        printf (" <==");
+      else if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], pivot);
+  comparisons++;
+  display (name, pivot, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void quicksort (char **name, int left, int right)
+{
+  int p = (left + right) / 2;
+  char *pivot = name[p];
+  int l = left;
+  int r = right;
+  while (l < r)
+    {
+      while (l < r && compare (name, pivot, l, r - 1) < 0)
+        l++;
+      while (l < r && compare (name, pivot, r - 1, l) > 0)
+        r--;
+      if (l < r)
+        {
+          char *temp = name[r - 1];
+          name[r - 1] = name[l];
+          name[l] = temp;
+          l++;
+          r--;
+        }
+    }
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int r = 0;
+  while (name[r])
+    r++;
+  quicksort (name, 0, r);
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, NULL, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/qsort-1a.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (name[i] == pivot)
+        printf (" <==");
+      else if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], pivot);
+  comparisons++;
+  display (name, pivot, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void quicksort (char **name, int left, int right)
+{
+  int p = (left + right) / 2 - 1;
+  char *pivot = name[p];
+  int l = left;
+  int r = right;
+  while (l < r)
+    {
+      while (l < r && compare (name, pivot, l, r - 1) < 0)
+        l++;
+      while (l < r && compare (name, pivot, r - 1, l) > 0)
+        r--;
+      if (l < r)
+        {
+          char *temp = name[r - 1];
+          name[r - 1] = name[l];
+          name[l] = temp;
+          l++;
+          r--;
+        }
+    }
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int r = 0;
+  while (name[r])
+    r++;
+  quicksort (name, 0, r);
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, NULL, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/qsort-2.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (name[i] == pivot)
+        printf (" <==");
+      else if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], pivot);
+  comparisons++;
+  display (name, pivot, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void quicksort (char **name, int left, int right)
+{
+  int p = (left + right) / 2;
+  char *pivot = name[p];
+  int l = left;
+  int r = right;
+  while (l < r)
+    {
+      while (l < r && compare (name, pivot, l, r - 1) < 0)
+        l++;
+      while (l < r && compare (name, pivot, r - 1, l) > 0)
+        r--;
+      if (l < r)
+        {
+          char *temp = name[r - 1];
+          name[r - 1] = name[l];
+          name[l] = temp;
+          l++;
+          r--;
+        }
+    }
+  if (l < right)
+    quicksort (name, l, right);
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int r = 0;
+  while (name[r])
+    r++;
+  quicksort (name, 0, r);
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, NULL, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/qsort-3.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (name[i] == pivot)
+        printf (" <==");
+      else if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], pivot);
+  comparisons++;
+  display (name, pivot, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void quicksort (char **name, int left, int right)
+{
+  int p = (left + right) / 2;
+  char *pivot = name[p];
+  int l = left;
+  int r = right;
+  while (l < r)
+    {
+      while (l < r && compare (name, pivot, l, r - 1) < 0)
+        l++;
+      while (l < r && compare (name, pivot, r - 1, l) > 0)
+        r--;
+      if (l < r)
+        {
+          char *temp = name[r - 1];
+          name[r - 1] = name[l];
+          name[l] = temp;
+          l++;
+          r--;
+        }
+    }
+  if (r > left)
+    quicksort (name, left, r);
+  if (l < right)
+    quicksort (name, l, right);
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int r = 0;
+  while (name[r])
+    r++;
+  quicksort (name, 0, r);
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Hugo", "Berta", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, NULL, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/qsort-3.txt

+cassini/home/peter/bo/2022ws/hp/20221121> bc
+bc 1.07.1
+Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006, 2008, 2012-2017 Free Software Foundation, Inc.
+This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
+For details type `warranty'.
+
+16 / 2
+8
+8 / 2
+4
+4 / 2
+2
+2 / 2
+1
+
+cassini/home/peter/bo/2022ws/hp/20221121>

20221121/qsort-3a.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (name[i] == pivot)
+        printf (" <==");
+      else if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], pivot);
+  comparisons++;
+  display (name, pivot, left, right);
+  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void quicksort (char **name, int left, int right)
+{
+  int p = (left + right) / 2;
+  char *pivot = name[p];
+  int l = left;
+  int r = right;
+  while (l < r)
+    {
+      while (l < r && compare (name, pivot, l, r - 1) < 0)
+        l++;
+      while (l < r && compare (name, pivot, r - 1, l) > 0)
+        r--;
+      if (l < r)
+        {
+          char *temp = name[r - 1];
+          name[r - 1] = name[l];
+          name[l] = temp;
+          l++;
+          r--;
+        }
+    }
+  if (r > left)
+    quicksort (name, left, r);
+  if (l < right)
+    quicksort (name, l, right);
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int r = 0;
+  while (name[r])
+    r++;
+  quicksort (name, 0, r);
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = { "Otto", "Lisa", "Anna", "Heinrich", "Siegfried", "Peter",
+                   "Dieter", "Berta", "Hugo", "Maria", "Fritz", "Box", "Hans",
+                   "Thomas", "Ulrich", "Zacharias", NULL };
+  sort (name);
+  display (name, NULL, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/qsort-3b.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int comparisons = 0;
+
+void display (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  printf ("\e[H\e[J");
+  for (int i = 0; name[i]; i++)
+    {
+      printf ("%s", name[i]);
+      if (name[i] == pivot)
+        printf (" <==");
+      else if (i == left || i == right)
+        printf (" <--");
+      printf ("\n");
+    }
+  printf ("%d\n", comparisons);
+}
+
+int compare (char **name, char *pivot, int left, int right)
+{
+  int result = strcmp (name[left], pivot);
+  comparisons++;
+//  display (name, pivot, left, right);
+//  usleep (200000);
+  return result;
+}
+
+void quicksort (char **name, int left, int right)
+{
+  int p = (left + right) / 2;
+  char *pivot = name[p];
+  int l = left;
+  int r = right;
+  while (l < r)
+    {
+      while (l < r && compare (name, pivot, l, r - 1) < 0)
+        l++;
+      while (l < r && compare (name, pivot, r - 1, l) > 0)
+        r--;
+      if (l < r)
+        {
+          char *temp = name[r - 1];
+          name[r - 1] = name[l];
+          name[l] = temp;
+          l++;
+          r--;
+        }
+    }
+  if (r > left)
+    quicksort (name, left, r);
+  if (l < right)
+    quicksort (name, l, right);
+}
+
+void sort (char **name)
+{
+  int r = 0;
+  while (name[r])
+    r++;
+  quicksort (name, 0, r);
+}
+
+int main (void)
+{
+  char *name[] = {
+                   #include "names.h"
+                   NULL
+                 };
+  sort (name);
+  display (name, NULL, -1, -1);
+  return 0;
+}

20221121/qsort-3b.txt

+cassini/home/peter/bo/2022ws/hp/20221121> ./sort-6 | tail -1
+4950
+cassini/home/peter/bo/2022ws/hp/20221121> ./bsort-4c | tail -1
+4792
+cassini/home/peter/bo/2022ws/hp/20221121> ./qsort-3b | tail -1
+1130