Moduli 4: Moniulotteiset taulukot & Bittioperaatiot

Transkriptio

1 C! : Moniulotteiset taulukot & Bittioperaatiot

2 Agenda Pieni kertausharjoitus Moniulotteiset taulukot Esimerkki taulukoista Tauko (bittitehtävä) Binäärioperaatioista Esimerkki (vilkaistaan IP tehtävää) 2

3 Harjoituspalautteet difficulty usefulness count 3

4 Kierroksen läpäisseet M1 M2 M3 M4 M5 M6 tentti 4

5 Tiedotteita Harjoitusvuoroja ei tällä viikolla Pääsiäisen vuoksi ei harjoituksia pe eikä ma Korvaavat vuorot ti pe 1.4. Tehtävät kuitenkin jo auki, kannattaa tehdä / kysyä IRC:ssä Ei luentoa ti Päällekkäin ELECarnevalin kanssa Mikäli mielenkiintoa, luento voidaan pitää ti Viimeinen luento ti Harjoitustentti ja kertausta 5

6 Pieni kertausharjoitus 6

7 Moniulotteiset taulukot Moniulotteinen taulukko C:ssä on taulukoista koostuva taulukko Kurssilla keskitytään kaksiulotteisiin taulukoihin, mutta ulottuvuuksia voi olla kuinka monta tahansa Moniulotteinen taulukko voidaan muodostaa eri tavoin Staattinen: ulottuvuudet määräytyvät määrittelyvaiheessa. Dynaaminen: koko määräytyy ajon aikana, tarvittava tila varataan malloc:lla keosta Esim: varataan taulukko, jossa osoittimet yksiulotteisiin taulukoihin Taulukko merkkijonoja, eli kaksiulotteinen taulukko merkkejä 7

8 Esimerkki staattisesta taulukosta #include <stdio.h> int main(void) { int matrix[3][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}, {7,8,9}}; int i,j; } // Print the matrix in rectangular format for (j = 0; j < 3; j++) { for (i = 0; i < 3; i++) { printf("%d ", matrix[j][i]); } printf("\n"); } 8

9 Edellinen taulukko muistissa Kaikki alkiot peräkkäisissä muistipaikoissa Periaatteessa voisi ottaa osoittimen ensimmäiseen alkioon, ja iteroida kuten yhdeksän alkion yksiulotteista taulukkoa Eli: int *p = &matrix[0][0]; kasittele(*p++); jne int matrix[3][3]

10 Moniulotteinen taulukko funktioparametrina Staattisen taulukon välittäminen funktiolle vaatii tarkkuutta syntaksin kanssa Taulukko taulukoita vs. taulukko osoittimia Jatkoa edelliseen esimerkkiin void printarray(int arr[][3]) { int i,j; // Print the matrix in rectangular format for (j = 0; j < 3; j++) { for (i = 0; i < 3; i++) { printf("%d ", arr[j][i]); } printf("\n"); } } int arr[][3]! tai int (*arr)[3]! 10

11 Kaksiulotteinen taulukko ja osoittimet Kaksiulotteinen taulukko voidaan esittää osoittimien avulla, esim. kolme riviä int-osoittimia int *array[3];! Kolme riviä int-osoittimia (jotka kukin osoittavat taulukon alkuun) Rivit asetettava erikseen tai esim. varattava dynaamisesti! int * 0x8a15 1 0x8a28 0x8a3a int

12 Useamman asteen osoittimet int** tarkoittaa osoitinta osoittimeen, jonka päässä on kokonaisluku int ** int * int 0x1008 0x8a15 1 Näin voidaan esittää myös kaksiulotteinen taulukko Koska osoittimella voidaan viitata taulukon ensimmäiseen alkioon Myös muita käyttöjä Esim. osoittimen palauttaminen parametrin kautta 12

13 Useamman asteen osoittimet int** ja kaksiulotteinen taulukko int ** int * int 0x1008 0x8a x8a x8a3a Taulukkojen koot täytyy tietää jollain tapaa (muuttuja, loppumerkki, tms.) 13

14 Moniulotteinen taulukko dynaamisesti varattuna 2-ulotteinen taulukko voidaan varata kokonaan dynaamisesti (mallocin avulla) Ensin varataan 1-ulotteinen taulukko osoittimia varten Sitten varataan 1-ulotteiset taulukot kullekin riville (voidaan varata myös muilla tavoin) Vapautus pitää muistaa hoitaa oikein Käänteisessä järjestyksessä Ensin vapautetaan kukin rivi Lopuksi päällimmäinen taulukko, jossa osoittimet riveihin 14

15 Merkkijonotaulukko Yleinen kaksiulotteisen taulukon tapaus Merkkijono on taulukko merkkejä (char) taulukko merkkijonoja on kaksiulotteinen taulukko merkkejä Taulukon eri rivit (merkkijonot) voivat olla keskenään eri mittaisia Kaksi erilaista tapaa Vakiomerkkijonot tai dynaamisesti varatut: taulukko osoittimia const char *lista[] = { Yksi, Kaksi, Kolme }; Pinosta varatut muokattavat merkkijonot: taulukko taulukoita char lista[][6] = { Yksi, Kaksi, Kolme }; 15

16 Esimerkki merkkijonotaulukosta Vakiomuotoiset merkkijonot: #include <stdio.h> int main(void) { char *months[] = { "January", "February", "March", "April", "May", "June", "July", "August", "September", "October", "November", "December" }; } for (int i = 0; i < 12; i++) { printf("%s\n", months[i]); } Muokattavat merkkijonot (varataan 20 merkkiä kullekin): char months[12][20] = { "January", "February", "March", "April", "May", "June", "July", "August", "September", "October", "November", "December" }; 16

17 A) 0110 heksadesimaalimuodossa B) 0x37 binäärimuodossa C) 0xB3 binäärimuodossa D) 0101 & 1100 E) F) 6 & 1 G) << 2 H) 0x4C >> 4 source: eugbug.hubpages.com 17

18 Binääriluvut Laitteistolle luonnollinen tapa käsitellä tietoa Tietokone on (iso) sarja kytkimiä jotka ovat joko päällä tai pois Kaikki isommat lukuarvot rakentuvat biteistä Esim tietokoneen muistissa 10-järjestelmän 6 == 110 bitteinä Binäärilukuja ei voi suoraan esittää standardi C-kielellä (jotkut kääntäjät toteuttavat oman binäärivakio-esitysmuotonsa) Esitetään usein heksadesimaalivakioiden avulla Yksi heksadesimaalimerkki vastaa neljää binäärimerkkiä (bittiä) 18

19 Heksadesimaaliluvut 16-kantainen lukujärjestelmä Voidaan helposti muuntaa binääriluvuiksi (koska 16 == 2 4 ) Yksi heksadesimaalimerkki vastaa neljää bittiä Yksi tavu (= 8 bittiä) mahtuu kahteen heksamerkkiin C-kielessä heksavakiot esitetään 0x - alkuliitteellä 16 merkkiä: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 0xF == 15, 0x10 == 16, 0x1F == 31, 0x20 == 32, Printf ja scanf tulostusformaatti: %x tai %X Vaikka esitystapa vaihtuu, luku pysyy samana 19 == 0x13 ==

20 Lukujärjestelmien vertailua 20

21 Bittitason operaattorit Lukujen bittisisällön käsittelyyn Vastaavat loogisia operaattoreita (AND, OR, NOT) Loogiset operaattorit (&&,,!) palauttavat kokonaisluvun 0 tai 1 Binäärioperaattorit (&,, ~, ^) muokkaavat lukua yksittäisten bittien tasolla Kaksi lukua käydään läpi bitti kerrallaan, tuloksena syntyy uusi luku kokonaisluvun arvoksi voi tulla muutakin kuin 0 tai 1 Vertailuehdoissa kannattaa olla tarkkana Esim. && vs. & Toimivat vain kokonaislukutyypeillä 21

22 Bittitason JA A & B: Jos sekä A- ja B-bitti ovat 1, tulos on 1. Muuten tulos on 0 22

23 Bittitason TAI A B: Jos joko A - tai B - bitti on 1, tulos on 1. Jos molemmat ovat 0, tulos on 0 23

24 Bittitason poissulkeva TAI A ^ B: Jos vain jompikumpi bitti on 1, tulos on 1. Jos molemmat bitit ovat samoja, tulos on 0 24

25 Bittitason EI ~A: Käännä bittien tila vastakkaisiksi: 0:sta tulee 1; 1:stä tulee 0 25

26 Esimerkki bittitason operaatioista int main(void) { unsigned char a = 0x69; // unsigned char b = 0xca; // printf("a & b = %x\n", a & b); unsigned char c = a b; } printf("a b = %x\n", c); b ^= a; // b = b ^ a printf("a ^ b = %x\n", b); printf("~a = %x\n", ~a); printf("~a & 0xff = %x\n", ~a & 0xff); Tulostuu: a & b = 48 a b = eb a ^ b = a3 ~a = ffffff96 ~a & 0xff = 96 26

27 Bittien siirtäminen >> operaattori siirtää bittejä oikealle Vastaa kahden potenssilla jakamista << - operaattori siirtää bittejä vasemmalle Vastaa kahden potenssilla kertomista Käytetään kokonaislukutyypin kanssa Arvoalueen ulkopuolelta siirtyvien bittien paikalle tulee 0 27

28 Bittien siirtäminen -- esimerkkejä

29 2 tavun paketti A B 29