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Grundlagen der Programmierung (Pseudocode nachverfolgen)

Kurze Programme Zeile für Zeile nachverfolgen, geschrieben im Pseudocode von Teil B der japanischen Prüfung „Fundamental Information Technology Engineer“: Zuweisungen und Variablen, Schleifen und Verzweigungen, Arrays und Zeichenketten, Ganzzahldivision und Rest, rekursive Aufrufe, Bitoperationen, Stacks und Warteschlangen, verkettete Listen, Off-by-one-Fehler, Kurzschlussauswertung, Rundungsfehler bei reellen Zahlen sowie Klassen und Instanzen, erarbeitet mit Multiple-Choice-Fragen.

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Grundlagen der Programmierung (Pseudocode nachverfolgen): Kernpunkte

Um das Verhalten eines Programms genau zu lesen, muss man von Hand nachverfolgen (tracen) können, wie sich die Werte der Variablen Zeile für Zeile ändern. Kleine Versehen, etwa eine um eins verzählte Schleife, ein durch die Reihenfolge der Zuweisungen verlorener Wert oder ein bei der Ganzzahldivision abgeschnittener Nachkommaanteil, führen zu falschen Ergebnissen und Fehlern.

Im Mittelpunkt stehen Fragen, bei denen kurze Programme nachverfolgt und ihre Ergebnisse angegeben werden. Die Programme folgen dem Pseudocode aus Teil B der japanischen Prüfung „Fundamental Information Technology Engineer“, mit Typdeklarationen, Zuweisung mit ←, if, while und for sowie Array-Indizes, die bei 1 beginnen. Die falschen Antworten sind Werte, die durch typische Fehler entstehen, etwa einen falsch verstandenen Endwert einer Schleife oder eine falsch gelesene Operatorrangfolge, und die Erklärungen zeigen, aus welchem Fehler jede Antwort stammt.

Alle Fragen zu Grundlagen der Programmierung (Pseudocode nachverfolgen) (40)
  1. Mit den beiden Zuweisungen im folgenden Programm sollten die Werte von x und y vertauscht werden. Welche Werte haben x und y nach der Ausführung?
  2. Das folgende Programm reicht Werte über drei Variablen weiter. Welche Werte haben a, b und c nach der Ausführung?
  3. Das folgende Programm multipliziert x wiederholt mit 3. Welchen Wert hat n nach der Ausführung?
  4. Die folgende for-Schleife erhöht i jeweils um 2. Welchen Wert hat s nach der Ausführung?
  5. In der folgenden verschachtelten Schleife beginnt die innere Schleife bei der äußeren Variablen i. Welchen Wert hat c nach der Ausführung?
  6. Das folgende Programm enthält eine Bedingung innerhalb einer verschachtelten Schleife. Welchen Wert hat c nach der Ausführung?
  7. Das folgende Programm sollte die Summe aller Elemente des Arrays a berechnen. Die Array-Indizes beginnen bei 1. Welchen Wert hat s nach der Ausführung?
  8. Die Array-Indizes beginnen bei 1. Das folgende Programm sucht das größte Element. Welchen Wert hat m nach der Ausführung?
  9. Das folgende Programm sollte die Reihenfolge der Elemente des Arrays a umkehren. Die Array-Indizes beginnen bei 1. Was enthält a nach der Ausführung?
  10. Die Array-Indizes beginnen bei 1. Was enthält das Array a, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  11. Die Array-Indizes beginnen bei 1. Das folgende Programm vergleicht benachbarte Elemente. Welchen Wert hat c nach der Ausführung?
  12. m[i, j] ist das Element in Zeile i und Spalte j des zweidimensionalen Arrays m, und die Indizes beginnen bei 1. Welchen Wert hat s, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  13. Das folgende Programm kopiert die Elemente des zweidimensionalen Arrays m mit 4 Zeilen und 5 Spalten in das Array b mit 20 Elementen. m[i, j] ist das Element in Zeile i und Spalte j, und die Indizes beginnen bei 1. An welchem Index von b wird m[3, 2] gespeichert?
  14. Die Array-Indizes beginnen bei 1, und + verkettet Zeichenketten. Welchen Wert hat r, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  15. Die folgende Funktion isPal gibt true zurück, wenn die Zeichen im Zeichenketten-Array s vorwärts und rückwärts gelesen gleich sind (ein Palindrom). Die Array-Indizes beginnen bei 1. Was gehört an die Stelle von 【a】 im Programm?
  16. ÷ ist die Division; wird das Ergebnis einer ganzzahligen Variablen (auch einem Funktionsargument) zugewiesen, wird der Nachkommaanteil abgeschnitten. Was gibt die folgende Funktion f beim Aufruf f(9087) zurück?
  17. ÷ ist die Division; wird das Ergebnis einer ganzzahligen Variablen (auch einem Funktionsargument) zugewiesen, wird der Nachkommaanteil abgeschnitten. Was gibt die folgende Funktion toBin beim Aufruf toBin(12) zurück?
  18. Das folgende Programm subtrahiert die beiden ganzen Zahlen a und b voneinander, bis sie gleich sind. Welchen Wert hat k nach der Ausführung?
  19. Die folgende Funktion isLeap gibt true zurück, wenn das Jahr y ein Schaltjahr ist. and wird vor or ausgewertet. Für welches y gibt isLeap(y) true zurück?
  20. ÷ ist die Division; wird das Ergebnis einer ganzzahligen Variablen (auch einem Funktionsargument) zugewiesen, wird der Nachkommaanteil abgeschnitten. Wie oft wird pow einschließlich des ersten Aufrufs aufgerufen, wenn die folgende Funktion pow als pow(2, 10) aufgerufen wird?
  21. Was gibt die folgende Funktion s beim Aufruf s(7) zurück?
  22. Welche Folge von Werten wird ausgegeben, wenn die folgende Prozedur p als p(3) aufgerufen wird?
  23. Was gibt die folgende Funktion fib beim Aufruf fib(10) zurück?
  24. Wie oft wird c einschließlich des ersten Aufrufs aufgerufen, wenn die folgende Funktion c als c(4, 2) aufgerufen wird?
  25. ⊕ ist das bitweise exklusive ODER. Welche Werte haben x und y, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  26. x und y sind vorzeichenlose 8-Bit-Ganzzahlen. << und >> sind logische Verschiebungen: Frei werdende Bits werden mit 0 gefüllt, und Bits, die aus den 8 Bit hinausgeschoben werden, werden verworfen. ∨ ist das bitweise ODER. Welchen Wert hat y, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  27. ∧ ist das bitweise UND. Welchen Wert hat c, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  28. x und y sind vorzeichenlose 8-Bit-Ganzzahlen. << und >> sind logische Verschiebungen: Frei werdende Bits werden mit 0 gefüllt, und Bits, die aus den 8 Bit hinausgeschoben werden, werden verworfen. ∨ ist das bitweise ODER. Welchen Wert hat y bei x = 75 nach der folgenden Zuweisung?
  29. Die folgende Prozedur bubble ist ein Bubblesort, der das ganzzahlige Array data aufsteigend sortiert. swap(data, j, k) ist eine Prozedur, die die Werte von data[j] und data[k] vertauscht. Die Array-Indizes beginnen bei 1. Was gehört an die Stelle von 【a】 im Programm?
  30. ÷ ist die Division; wird das Ergebnis einer ganzzahligen Variablen (auch einem Funktionsargument) zugewiesen, wird der Nachkommaanteil abgeschnitten. Das folgende Programm ermittelt in lo den Index des ersten Werts, der mindestens x ist, im aufsteigend sortierten ganzzahligen Array data (die Indizes beginnen bei 1). x ist nicht größer als das letzte Element von data. Was gehört an die Stelle von 【a】 im Programm?
  31. Ein Stack wird durch das ganzzahlige Array st mit 5 Elementen und die ganzzahlige Variable top dargestellt. Alle Elemente von st sind anfangs 0, und top beginnt bei 0. push(v) addiert 1 zu top und führt dann st[top] ← v aus; pop() gibt den Wert von st[top] zurück und subtrahiert dann 1 von top (die Elemente von st werden nicht verändert). Welche Werte haben top und st, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  32. Eine Warteschlange verwendet das Zeichenketten-Array q mit 4 Elementen als Ring. head und tail beginnen bei 1. enq(v) führt q[tail] ← v und dann tail ← tail mod 4 + 1 aus; deq() gibt den Wert von q[head] zurück und führt dann head ← head mod 4 + 1 aus. In welchem Element von q wird „E“ gespeichert, wenn das folgende Programm ausgeführt wird?
  33. Das folgende Programm gibt eine verkettete Liste aus, deren Elemente über das Array next verbunden sind, indem es ihr ab dem Element mit Index 1 folgt. Die Array-Indizes beginnen bei 1. Der next-Wert 0 markiert das Ende der Liste. Welche Folge von Werten wird ausgegeben?
  34. Das folgende Programm fügt „F“ aus val[6] direkt hinter „C“ (Index 3) in die verkettete Liste A → C → E → D → B ein, die über das Array next verbunden ist, und gibt die Liste dann ab dem Element mit Index 1 aus. Die Array-Indizes beginnen bei 1. Der next-Wert 0 markiert das Ende der Liste. Was gehört an die Stelle von 【a】, damit die Ausgabe A, C, F, E, D, B lautet?
  35. Die folgende for-Schleife erhöht ihre Laufvariable jeweils um 5. Welchen Wert hat c nach der Ausführung?
  36. Im folgenden Programm wertet and seine rechte Seite nicht aus, wenn die linke Seite false ist (Kurzschlussauswertung). cnt ist eine globale Variable. Welchen Wert hat cnt nach der Ausführung des Programms?
  37. Das folgende Programm sucht im Array a mit n Elementen den Wert x und speichert den Index, an dem er gefunden wird, in i. Die Array-Indizes beginnen bei 1. and und or werten ihre rechte Seite nicht aus, wenn die linke Seite allein das Ergebnis festlegt. Welche Bedingung an der Stelle von 【a】 liest a[n + 1] außerhalb des Arrays, wenn x nicht in a enthalten ist?
  38. Reelle Werte werden im Format IEEE 754 mit doppelter Genauigkeit (binary64) dargestellt, und jede Summe wird auf den nächstgelegenen darstellbaren Wert gerundet. Welchen Wert hat c, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  39. Die Klasse Counter gibt jeder Instanz eine eigene ganzzahlige Membervariable count (beim Erzeugen 0), und ihre Methode inc() addiert 1 zum eigenen count. Welchen Wert hat x, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?
  40. Die Klasse Counter gibt jeder Instanz eine eigene ganzzahlige Membervariable count (beim Erzeugen 0), und ihre Methode inc() addiert 1 zum eigenen count. Eine Variable vom Typ Counter enthält eine Referenz auf eine Instanz, nicht die Instanz selbst. Welchen Wert hat x, nachdem das folgende Programm ausgeführt wurde?

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