Hochschule RheinMain - Fachbereich DCSM

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Algorithmen und Datenstrukturen Praktikum

Angewandte Informatik: LV 2122

Wirtschaftsinformatik: LV 2122

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Organisatorisches

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Organisatorisches

• ADS-Vorlesung

– Gemeinsam für AI und WI

– Verwendet Pseudo-Code (sprach-neutral, an „C“ angelehnt) – Erwartet Einführung einer zweiten Computersprache für

Praktikumsaufgaben

• Praktikumsgruppen Angewandte Informatik

– Konkrete Implementierungssprache: „C“

– Bereitet u.a. auf LV „Betriebssysteme“, „Computergrafik“ u.a.

hardware-nahe Einsatzgebiete vor

• Praktikumsgruppen Wirtschaftsinformatik

– Konkrete Implementierungssprache: „Ruby“

– Bereitet auf LV „Webbasierte Anwendungen“ und einige Wahlpflicht-

Fächer vor

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Organisatorisches

• Die Sprache Ruby

– Eigenwerbung: „A programmer‘s best friend“

– Eine der ca. 10 am meisten verbreiteten Computersprachen

– Konzeptionell besonders „sauber“, daher zum Lernen besonders geeignet

– Grundlage des bekannten Frameworks „Rails“ zur Erzeugung Web- basierter Anwendungen LV „WBA“ im kommenden Semester!

– Eine Skriptsprache

• Keine Compilerläufe notwendig, besonders kurzer Entwicklungs-Zyklus

• Auf Entwickler-Effizienz, nicht Hardware-Effizienz optimiert:

Programme laufen nicht so schnell wie C- oder Java-Programme, aber sie lassen sich erheblich leichter schreiben!

– Eine Hochsprache

• Viele komfortable Features bereits eingebaut

• Aufgaben-orientierte, nicht maschinen-orientierte Arbeitsweise

– Eine „multi-paradigm“-Sprache: Im Kern objekt-orientiert, aber mit

imperativen, funktionalen und deklarativen Möglichkeiten!

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Organisatorisches

• Spielregeln zum Praktikum

– Eigene Studienleistung, geht zu 30% in die Modulnote ein – Ca. 12 Termine (Vorsicht – Feiertage)

– 75%-Regel: Wer mehr als 25% der Termine verpasst, kann das Praktikum nicht bestehen – unabhängig vom Grund.

• Auch Atteste nützen deshalb nichts

• Versäumen Sie daher nicht mehr als 2 Termine!

– Es wird 10 Übungsblätter geben

• Einzeln bearbeiten (keine Gruppenarbeit)

• Abnahmen erfolgen durch Tutoren & Dozenten

– Lösungen werden vorgeführt

• Jede(r) kommt ca. 3 x an die Reihe

• Das Los entscheidet, wer welche Aufgabe erhält

• (n+1)-tes Vorrechnen erst wenn alle n-mal an der Reihe waren

• Die Leistungen werden bepunktet Grundlage der Pr.-Note!

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Ruby

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Ruby

• Aktuelle Version:

– Ruby 2.1

– Für den Kurs ausreichend: Ruby 2.0

• Auf allen Plattformen verfügbar

– Auf i/OS standardmäßig installiert

– Unter Linux bei Bedarf leicht als Paket nachinstallierbar – Auch unter Windows, aber dort nicht empfohlen

• Empfehlung für Windows-Anwender

– Virtuelle Maschine mit Linux installieren

– Beispiel: Ihr Dozent verwendet Oracle VirtualBox unter Windows 7/64

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Ruby

• Hilfreiche Werkzeuge (Teile der Ruby-Installation)

– irb Interactive Ruby Shell – ri Online Manual

– gem Rubys Paketverwaltung

– rdoc Zur Erzeugung von Online-Dokumentation (vgl. javadoc)

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Ruby

• Zum Selbststudium

– https://www.ruby-lang.org/de/documentation/ruby-from-other-languages/

– https://www.ruby-lang.org/de/documentation/ruby-from-other-languages/to- ruby-from-java

– https://www.ruby-lang.org/de/documentation/quickstart

• Sprach-Referenz

– https://www.ruby-lang.org/de/documentation/

• Standard-Lehrbuch

– „Programming Ruby 1.9 & 2.0“, Dave Thomas, Andy Hunt, Chad Fowler, Pragmatic Bookshelf, 2013. ISBN 978-1-93778-549-9

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Ruby vs. Pseudo-Code

• Sequenz

Anweisung1;

Anweisung2;

Anweisung3;

• Verzweigung if (B) {

ja-Teilalgorithmus;

} else {

nein-Teilalgorithmus;

}

• Sequenz

Anweisung1; Anweisung2 Anweisung3

(Mehrere Anweisungen pro Zeile erlaubt, Komma darf am

Zeilenende fehlen)

• Verzweigung if B

ja-Teilalgorithmus else

nein-Teilalgorithmus end

(Runde Klammern um B optional, geschweifte Klammern entfallen, Schlüsselwort „end“ am Block- Ende)

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Ruby vs. Pseudo-Code

• Fallunterscheidung switch (A) {

case1:

{Teilalgorithmus1;}

break;

case2:

{Teilalgorithmus2;}

break;

default:

{Default-Teil- algorithmus;}

}

• Fallunterscheidung case A

when cond1

Teilalgorithmus1

when cond2, cond2a, cond2b Teilalgorithmus2

else

Default-Teilalgorithmus end

(Runde Klammern um B optional,

„case“ statt „switch“, „when“ statt

„case“, KEIN „break“ (implizit!), Aufzählungen von Bedingungen möglich, „else“ statt „default“, geschweifte Klammern entfallen, Schlüsselwort „end“ am Block- Ende)

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Ruby vs. Pseudo-Code

• Abweisende Schleife while (B) {

TeilalgorithmusS;

}

• Nicht abweisende Schleife do {

TeilalgorithmusS;

} while (B);

• Abweisende Schleife while B do

TeilalgorithmusS end

(Runde Klammern um B optional, do…end statt geschweifte

Klammern)

• Nicht abweisende Schleife begin

TeilalgorithmusS end while B

(Runde Klammern um B optional, begin…end statt geschweifte Klammern)

• Bem.:

– Ruby kennt auch „until“

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Ruby vs. Pseudo-Code

• Zählschleife

for (i = Start to Ende) { TeilalgorithmusS;

}

• Zählschleife

for i in Start..Ende TeilalgorithmusS end

(„Start..Ende“ ist ein „Bereich“ engl.

„Range“. „Range“ ist in Ruby eine eigene Klasse)

• Zählschleife (Iterator)

(Start..Ende).each do |i|

TeilalgorithmusS end

(Start..Ende).each { |i|

TeilalgorithmusS }

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Ruby vs. Pseudo-Code

• Vorlesungsbeispiel „merge-Op.“, Pseudo-Code

F = leere Folge;

while ((F1 nicht leer) && (F2 nicht leer)) { if (Anfangselement von F1 ist kleiner als

Anfangselement von F2) { t = Anfangselement von F1;

lösche Anfangselement von F1;

}

else {

t = Anfangselement von F2;

lösche Anfangselement von F2;

}

hänge t an F an;

}

hänge eine evtl. verbliebene Restfolge an F an;

return F;

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Ruby vs. Pseudo-Code

• Vorlesungsbeispiel „merge-Op.“, Ruby-Code

# Eingabe: Zwei sortierte Folgen f1 und f2

# Ergebnis: Sortierte Folge f, bestehend aus den Elementen von f1 u. f2

f = [] # Variablen in Kleinbuchstaben, []=Array

while !f1.empty? && !f2.empty? # Hilfreiche Array-Methode „empty?“

if f1.first < f2.first # auch: if f1[0] < f2[0]

t = f1.shift # „shift“ liefert und entfernt erstes Element von f1 else

t = f2.shift end

f << t # Hängt Element t an Array f hinten an end

f += f1 + f2 # „+“ von Klasse „Array“ verkettet Arrays return f # optional

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Ruby vs. Pseudo-Code

• Vorlesungsbeispiel „merge-Op.“, Ruby-Code (Variante)

# Eingabe: Zwei sortierte Folgen f1 und f2

# Ergebnis: Sortierte Folge f, bestehend aus den Elementen von f1 u. f2

f = []

while !f1.empty? && !f2.empty?

f << (f1.first < f2.first) ? f1.shift : f2.shift end

f += f1 + f2

• Freiwillige Übung

Implementieren Sie „merge“ in Java

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Aufgabe

• Ziel

– Prozedurales, zahlenorientiertes Arbeiten mit Ruby und der Kommandozeile lernen

– Hier: Ermittlung von Einkommensteuer-Werten

• Material, Hinweise:

– Angaben aus der Kommandozeile erhalten Sie im Programm über die Array-artige Konstante ARGV

– Berechnungsgrundlagen zum Einkommensteuertarif finden Sie z.B.

hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Einkommensteuertarif

– Formal erhalten Sie die Einkommensteuer-Funktion durch Integration

des Grenzsteuersatzes. In der Praxis läuft das auf Addition von ein

paar Trapez- und Rechteckflächen hinaus.

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Aufgabe

• Implementieren Sie folgende Methoden/Funktionen:

def grenzsteuersatz(zve) --> aFloat

# Berechnet den Grenzsteuersatz aus dem gegebenen

# zu versteuernden Einkommen

# Beispiele:

# grenzsteuersatz(8354.0) # --> 0.14

# grenzsteuersatz(10000.0) # --> 0.1722 end

def ek_steuer(zve) --> aFloat

# Berechnet die zu zahlende Einkommensteuer aus dem

# gegebenen zu versteuernden Einkommen

# Beispiele:

# ek_steuer(8354.0) # --> 0.0

# ek_steuer(10000.0) # --> 256.92 end

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Aufgabe

Testen Sie nun diese Funktionen

• Ergänzen Sie Code, der ein, zwei oder drei Zahlen von der Kommandozeile entgegen nimmt und deutet als

– zvE bzw.

– zvE1, zvE2 bzw.

– zvE1, zvE2, zvE_increment

$ ./01-eksteuer.rb 10000

(Ausgabe von EK-Steuer und Grenzsteuersatz)

$ ./01-eksteuer.rb 10000 20000

(Ausgabe von zvE, EK-Steuer und Grenzsteuersatz in Tabellenform, hier:

zwei Zeilen)

$ ./01-eksteuer.rb 10000 30000 2000

(Ausgabe von zvE, EK-Steuer und Grenzsteuersatz in Tabellenform, hier:

11 Zeilen)

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Aufgabe

Abschlussteil

• Jemand weist 2000 € Werbungskosten (über Pauschale) nach, z.B. für diverse Ausgaben für Fahrtkosten, Fachbücher und Rechner-Hardware.

• Berechnen Sie, wie viel Einkommensteuer er spart bzw. wie viel er

„netto“ (also unter Berücksichtigung der eingesparten EK-Steuer) bezahlt

– bei 5000, 10000, 20000, und 50000 EUR zu versteuerndem Einkommen

• Hinweis:

– Ihr Programm soll diese Angaben in einer each-Schleife ausgeben, die eine Liste der o.g. zvE-Werte iteriert.

Organisatorisches

• Die Aufgabe dient Ihnen als Ziel während Ihrer Einarbeitung in Ruby

• Sie wird nicht bepunktet, aber es wird eine kurze Abnahme geben

– Sie sollten also nach einer Woche (mehr oder weniger) lauffähigen Code vorzeigen können