Programmieren in C Sortieren Suchen Hochschule Fulda FB

Programmieren in C Sortieren, Suchen Hochschule Fulda – FB AI Wintersemester 2014/15 http: //c-ai. rz. hs-fulda. de Peter Klingebiel, HS Fulda, DVZ

Sortieren 1 • Sortieren von Zahlen, Strings, allgemein von Daten, ist oft auftretende Aufgabenstellung • Meist: Daten sind in Feldern vorhanden • Sortieren von Feldelementen • Intuitiver Algorithmus: – Feld von oben nach unten (oder von links nach rechts) durchlaufen und elementweise sortieren – Feld solange immer wieder durchlaufen, bis Feld sortiert ist • Bubblesort-Algorithmus • http: //de. wikipedia. org/wiki/Bubblesort Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 2

Sortieren 2 • 1. Durchlauf bei Bubblesort Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 3

Sortieren 3 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 4

Sortieren 4 • die größten Elemente wandern nach und nach an das Ende des Feldes • steigen wie Blasen auf Bubblesort • Algorithmus für int-Feld mit n Elementen: void bsort(int v[], int n) int i, j; for(i = 0; i < n; i++) for(j = 0; j < n-i-1; j++) if(v[j] > v[j+1]) swap(v, j, j+1); Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 5

Sortieren 5 • Bubblesort für Feld von Strings Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 6

Sortieren 6 • Sortierprogramm für Strings Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 7

Sortieren 7 • Diskussion – Stabilität? – Geschwindigkeit? Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 8

Sortieren 8 • Schnellerer Algorithmus Quicksort • rekursiver Algorithmus für int-Feld void qsort(int v[], int left, int right) int i, last; if(left >= right) return; swap(v, left, (left + right) / 2); last = left; for(i = left + 1; i <= right; i++) if(v[i] < v[left]) swap(v, ++last, i); swap(v, left, last); qsort(v, left, last - 1); qsort(v, last + 1, right); Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 9

Sortieren 9 • Prinzip: teile und herrsche • http: //de. wikipedia. org/wiki/Quicksort Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 10

Sortieren 10 • Quicksort für Feld von Strings Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 11

Sortieren 11 • Sortierprogramm für Strings Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 12

Sortieren 12 • Diskussion – Stabilität? – Geschwindigkeit? Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 13

Sortieren 13 • bisher: nur Sortieren von Strings • Es gibt aber oft andere Typen zu sortieren, z. B. Integer-, Double-, Struct-Typen usw. • Generischer Sortieralgorithmus für Felder • Sortieralgorithmen identisch bis auf – Vergleichsfunktion comp() – Austauschfunktion swap() • Generische Funktionsparameter • Funktionen als Parameter Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 14

Sortieren 14 • Generische Funktionsparameter • Nutzung des Typs void • Beispiel: swap-Funktion void swapv(void *s[], int i, int j) { void *t; } t = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = t; Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 15

Sortieren 15 • Funktionen als Parameter • C erlaubt, Funktionen als Parameter an Funktionen zu übergeben und aufzurufen • Übergabe der Funktion comp() void bsortv(void *v[], int n, int (*comp)(void *, void *)) {. . . • Aufruf der Funktion comp() . . . if((* comp)(v[j], v[j+1]) > 0). . . Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 16

Sortieren 16 • Bubblesort generisch Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 17

Sortieren 17 • Quicksort generisch Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 18

Sortieren 18 • sortlib – snumcmp() Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 19

Sortieren 19 • sortlib – sswapv() Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 20

Sortieren 20 • bsort 5 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 21

Sortieren 21 • qsort 5 Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 22

Sortieren 22 • Mit generischen Funktionen und Funktionen als Parametern auch Sortieren von komplexeren Datenstrukturen möglich • Beispiel: Personaldaten typedef struct _person { /* Personaleintrag: */ int no; /* Personalnummer */ char *nn; /* Nachname */ char *vn; /* Vorname */ int gj; /* Geburtsjahr */ int gm; /* Geburtsmonat */ int gt; /* Geburtstag */ } person_t, *person_p; Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 23

Sortieren 23 • Personalliste nach verschiedenen Kriterien (Name, P-Nr. , Geburtsdatum) sortierbar • Implementierung einer Vergleichsfunktion • Beispiel: Nachnamen vergleichen int compnn(person_p p 1, person_p p 2) { int n; if(n = strcmp(p 1 ->nn, p 2 ->nn)) return(n); else return(strcmp(p 1 ->vn, p 2 ->vn)); } Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 24

Sortieren 24 • personal. c Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 25

Suchen 1 • Häufige Aufgabe: in größeren Datenmengen nach Einzelelementen suchen • Oft: Daten in Feldern gespeichert • Intuitives Verfahren: Feld mit Daten von Anfang bis Ende durchlaufen und nach gesuchtem Element fahnden – ist bei großen Datenmengen sehr langsam – notwendig bei unsortierten Daten / Feldern • in sortierten Feldern mit binärer Suche arbeiten Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 26

Suchen 2 • Beispiel: Suche in Integer-Feld Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 27

Suchen 3 • Binäre Suche: teile und finde Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 28

Suchen 4 • 1 Schritt: teilen und vergleichen Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 29

Suchen 5 • 2. Schritt: weiter teilen und vergleichen Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 30

Suchen 6 • 3. Schritt: weiter teilen und vergleichen Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 31

Suchen 7 • 4. Schritt: teilen und finden Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 32

Suchen 8 • Binärsuche: teilen und finden Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 33

Suchen 9 int binsearchi(int v[], int n, int x, int *ind) int m, l, r; /* Mitte, links, rechts l = 0; /* links: 1. Element r = n - 1; /* rechts: letztes El. while(1) { if(r < l) return(0); /* kein Treffer m = l + ((r - l) / 2); /* Bereich halbieren if (v[m] == x) { /* Elem. x gefunden *ind = m; return(1); } if (v[m] > x) r = m - 1; /* Rechts weiter else l = m + 1; /* Links weiters } Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 34 */ */

Suchen 10 • binsearchi. c - Binärsuche in int-Feld Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 35

Suchen 11 • binsearchs. c - Binärsuche in String-Feld Programmieren in C - Peter Klingebiel - HS Fulda - DVZ 36