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\documentclass[12pt,a4paper,ngerman]{scrartcl}
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\usepackage[ngerman]{babel}
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\usepackage{amsfonts,amssymb,amsmath,listings,color}
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\pagestyle{plain}
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\subject{\vspace{-3cm}The GAME}
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\title{Übungsaufgaben 3}
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\subtitle{Komplemente und Kontrollstrukturen - Lösung}
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\date{}
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\definecolor{pblue}{rgb}{0.13,0.13,1}
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\definecolor{pgreen}{rgb}{0,0.5,0}
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\definecolor{pred}{rgb}{0.9,0,0}
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\definecolor{pgrey}{rgb}{0.46,0.45,0.48}
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\lstset{language=Java,
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showspaces=false,
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showtabs=false,
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breaklines=true,
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commentstyle=\color{pgreen},
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keywordstyle=\color{pblue},
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tabsize=4,
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moredelim=[il][\textcolor{pgrey}]{$$},
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|
moredelim=[is][\textcolor{pgrey}]{\%\%}{\%\%}
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}
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\begin{document}
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\maketitle
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\paragraph{Aufgabe 1}\mbox{}\\
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Führe für folgende Binärzahlen die bitweise Negation durch:
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\begin{itemize}
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\item[a)] $0_2$
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\item[b)] $0000_2$
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\item[c)] $1111_2$
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\item[d)] $1010_2$
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\item[e)] $1100\ 0011\ 1001\ 1011\ 0111_2$
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\end{itemize}
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\subparagraph{Lösung:}
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\begin{itemize}
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\item[a)] $\sim 0_2 = 1_2$
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\item[b)] $\sim 0000_2 = 1111_2$
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\item[c)] $\sim 1111_2 = 0000_2$
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|
\item[d)] $\sim 1010_2 = 0101_2$
|
|
\item[e)] $\sim 1100\ 0011\ 1001\ 1011\ 0111_2 = 0011\ 1100\ 0110\ 0100\ 1000_2$
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\end{itemize}
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\paragraph{Aufgabe 2}\mbox{}\\
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Wie lautet das Einskomplement folgender Zahlen bei 8 Bit (Man gebe zudem die Dezimalzahlen der unten stehenden Binärzahlen und ihres Einskomplements an):
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\begin{itemize}
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\item[a)] $0000\ 0101_2$
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\item[b)] $0000\ 1111_2$
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\item[c)] $0010\ 0000_2$
|
|
\item[d)] $0111\ 1111_2$
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\end{itemize}
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\subparagraph{Lösung:}
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\begin{itemize}
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\item[a)] $\sim 5_{10} = \sim 0000\ 0101_2 = 1111\ 1010_2 = -5_{10}$
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|
\item[b)] $\sim 15_{10} = \sim 0000\ 1111_2 = 1111\ 0000_2 = -15_{10}$
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|
\item[c)] $\sim 32_{10} = \sim 0010\ 0000_2 = 1101\ 1111_2 = -32_{10}$
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|
\item[d)] $\sim 127_{10} = \sim 0111\ 1111_2 = 1000\ 0000_2 = -127_{10}$
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|
\end{itemize}
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\paragraph{Aufgabe 3}\mbox{}\\
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Man gebe die Dezimalzahl zu den unten stehenden Einskomplementen an (8 Bit):
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\begin{itemize}
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\item[a)] $1000\ 0101_2$
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|
\item[b)] $1000\ 1111_2$
|
|
\item[c)] $1010\ 0000_2$
|
|
\item[d)] $1111\ 1111_2$
|
|
\end{itemize}
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|
\subparagraph{Lösung:}
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\begin{itemize}
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|
\item[a)] $1000\ 0101_2 = -122_{10}$
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|
\item[b)] $1000\ 1111_2 = -112_{10}$
|
|
\item[c)] $1010\ 0000_2 = -95_{10}$
|
|
\item[d)] $1111\ 1111_2 = -0_{10}$
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|
\end{itemize}
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\paragraph{Aufgabe 4}\mbox{}\\
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Was stört bei der Einskomplement-Darstellung?
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\subparagraph{Lösung:} Für die $0$ gibt es eine doppelte Darstellung, nämlich $00 \dots 00_2 = +0_{10}$ und $11 \dots 11_2 = -0_{10}$. Außerdem ist der Wertebereich um eins verkleinert.
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\paragraph{Aufgabe 5}\mbox{}\\
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Ermittelt zu folgenden Zahlen die Zweikomplement-Darstellung bei 8 Bit (Binärzahlen und Dezimalzahlen angeben).
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\begin{itemize}
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\item[a)] $5$
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|
\item[b)] $15$
|
|
\item[c)] $32$
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\item[d)] $127$
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\end{itemize}
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\subparagraph{Lösung:}
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\begin{itemize}
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\item[a)] $5_{10} = 0000\ 0101_2\\
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\Rightarrow \sim 0000\ 0101_2 + 1_2 = 1111\ 1010_2 + 1_2 = 1111\ 1011_2 = -5_{10}$
|
|
\item[b)] $15_{10} = 0000\ 1111_2\\
|
|
\Rightarrow \sim 0000\ 1111_2 + 1_2 = 1111\ 0000_2 + 1_2 = 1111\ 0001_2 = -15_{10}$
|
|
\item[c)] $32_{10} = 0010\ 0000_2\\
|
|
\Rightarrow \sim 0010\ 0000_2 + 1_2 = 1101\ 1111_2 + 1_2 = 1110\ 0000_2 = -32_{10}$
|
|
\item[d)] $127_{10} = 0111\ 1111_2\\
|
|
\Rightarrow \sim 0111\ 1111_2 + 1_2 = 1000\ 0000_2 + 1_2 = 1000\ 0001_2 = -127_{10}$
|
|
\end{itemize}
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|
\paragraph{Aufgabe 6}\mbox{}\\
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|
Rechnet folgende Ausdrücke aus. Die Zahlen sind dabei alle in der Zweikomplement-Darstellung gegeben (8 Bit).
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\begin{itemize}
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|
\item[a)] $5 + (-21)$
|
|
\item[b)] $15 + (-5)$
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\item[c)] $32 + 4$
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|
\item[d)] $127 + -(127)$
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|
\end{itemize}
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|
\subparagraph{Lösung:}
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|
\begin{itemize}
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|
\item[a)] $5_{10} = 0000\ 0101_2,\ -21_{10} = 1110\ 1011_2\\
|
|
\Rightarrow 0000\ 0101_2 + 1110\ 1011_2 = 1111\ 0000_2 = -16_{10}$
|
|
\item[b)] $15_{10} = 0000\ 1111_2,\ -5_{10} = 1111\ 1011_2\\
|
|
\Rightarrow 0000\ 1111_2 + 1111\ 1011_2 = 0000\ 1010_2 = 10_{10}$
|
|
\item[c)] $32_{10} = 0010\ 0000_2,\ 4_{10} = 0000\ 0100_2\\
|
|
\Rightarrow 0010\ 0000_2 + 0000\ 0100_2 = 0010\ 0100_2 = 36_{10}$
|
|
\item[d)] $127_{10} = 0111\ 1111_2,\ -127_{10} = 1000\ 0001_2\\
|
|
\Rightarrow 0111\ 1111_2 + 1000\ 0001_2 = 0000\ 0000_2 = 0_{10}$
|
|
\end{itemize}
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|
\paragraph{Aufgabe 7}\mbox{}\\
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|
Rechnet folgende Ausdrücke aus. Die Zahlen sind dabei alle \emph{nicht} in der Zweikomplement-Darstellung gegeben, d.h. die Zahlen (die nach dem Minus) sind umzurechnen (8 Bit).
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\begin{itemize}
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|
\item[a)] $19 - 28$
|
|
\item[b)] $56 - 9$
|
|
\item[c)] $1 - 2$
|
|
\item[d)] $3 - 127$
|
|
\end{itemize}
|
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|
|
\subparagraph{Lösung:}
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|
\begin{itemize}
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|
\item[a)] $19_{10} = 0001\ 0011_2,\ 28_{10} = 0001\ 1100_2\\
|
|
\Rightarrow \sim 0001\ 1100_2 + 1_2 = 1110\ 0011_2 + 1_2 = 1110\ 0100_2 = -28_{10}\\
|
|
\Rightarrow 19_{10} + (-28_{10}) = 0001\ 0011_2 + 1110\ 0100_2 = 1111\ 0111 = -9_{10}$
|
|
\item[b)] $56_{10} = 0011\ 1000_2,\ 9_{10} = 0000\ 1001_2\\
|
|
\Rightarrow \sim 0000\ 1001_2 + 1_2 = 1111\ 0110_2 + 1_2 = 1111\ 0111_2 = -9_{10}\\
|
|
\Rightarrow 56_{10} + (-9_{10}) = 0011\ 1000_2 + 1111\ 0111_2 = 0010\ 1111_2 = 47_{10}$
|
|
\item[c)] $1_{10} = 0000\ 0001_2,\ 2_{10} = 0000\ 0010_2\\
|
|
\Rightarrow \sim 0000\ 0010_2 + 1_2 = 1111\ 1101_2 + 1_2 = 1111\ 1110_2 = -2_{10}\\
|
|
\Rightarrow 1_{10} + (-2_{10}) = 0000\ 0001_2 + 1111\ 1110_2 = 1111\ 1111_2 = -1_{10}$
|
|
\item[d)] $3_{10} = 0000\ 0011_2,\ 127_{10} = 01111\ 1111_2\\
|
|
\Rightarrow \sim 0111\ 1111_2 + 1_2 = 1000\ 0000_2 + 1_2 = 1000\ 0001_2 = -127_{10}\\
|
|
\Rightarrow 3_{10} + (-127_{10}) = 0000\ 0011_2 + 1000\ 0001_2 = 1000\ 0100_2 = -124_{10}$
|
|
\end{itemize}
|
|
|
|
\newpage
|
|
|
|
\paragraph{Aufgabe 8}\mbox{}\\
|
|
Schreibe ein einfaches Java-Programm, welches einem Monat vom Benutzer einliest (mithilfe des „java.util.Scanner“).
|
|
Verwende dafür die Zahlen 1 bis 12 (1 = Januar, 2 = Februar, ..., 12 = Dezember). Für jeden Monat soll nun die Anzahl der Tage ausgegeben werden.
|
|
Nutze hierzu die \emph{einfache Verzweigung}.
|
|
|
|
\subparagraph{Lösung:}
|
|
Eine mögliche Lösung:
|
|
\begin{lstlisting}
|
|
import java.util.Scanner;
|
|
public class Nr8
|
|
{
|
|
public static void main(String [] args)
|
|
{
|
|
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
|
|
System.out.println("Enter a month (Number between 1 and 12) an I tell you the number of days");
|
|
int month = scanner.nextInt();
|
|
|
|
if (month == 2)
|
|
{
|
|
System.out.println("28 Tage");
|
|
}
|
|
|
|
if ((month == 1) || (month == 3) || (month == 5) || (month == 7) || (month == 9) || (month == 11))
|
|
{
|
|
System.out.println("31 Tage");
|
|
}
|
|
|
|
if ((month == 4) || (month == 6) || (month == 8) || (month == 10) || (month == 12))
|
|
{
|
|
System.out.println("30 Tage");
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
\end{lstlisting}
|
|
|
|
\newpage
|
|
|
|
\paragraph{Aufgabe 9}\mbox{}\\
|
|
Schreibe ein einfaches Java-Programm, welches einem Monat vom Benutzer einliest (mithilfe des „java.util.Scanner“).
|
|
Verwende dafür die Zahlen 1 bis 12 (1 = Januar, 2 = Februar, ..., 12 = Dezember). Für jeden Monat soll nun die Anzahl der Tage ausgegeben werden.
|
|
Nutze hierzu die \emph{Mehrfachverzweigung}.
|
|
|
|
\subparagraph{Lösung:}
|
|
Eine mögliche Lösung:
|
|
\begin{lstlisting}
|
|
import java.util.Scanner;
|
|
public class Nr9
|
|
{
|
|
public static void main(String [] args)
|
|
{
|
|
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
|
|
System.out.println("Enter a month (Number between 1 and 12) an I tell you the number of days");
|
|
int month = scanner.nextInt();
|
|
|
|
switch(month)
|
|
{
|
|
case 1:
|
|
System.out.println("31 Tage");
|
|
break;
|
|
case 2:
|
|
System.out.println("28 Tage");
|
|
break;
|
|
case 3:
|
|
System.out.println("31 Tage");
|
|
break;
|
|
case 4:
|
|
System.out.println("30 Tage");
|
|
break;
|
|
case 5:
|
|
System.out.println("31 Tage");
|
|
break;
|
|
case 6:
|
|
System.out.println("30 Tage");
|
|
break;
|
|
case 7:
|
|
System.out.println("31 Tage");
|
|
break;
|
|
case 8:
|
|
System.out.println("30 Tage");
|
|
break;
|
|
case 9:
|
|
System.out.println("31 Tage");
|
|
break;
|
|
case 10:
|
|
System.out.println("30 Tage");
|
|
break;
|
|
case 11:
|
|
System.out.println("31 Tage");
|
|
break;
|
|
case 12:
|
|
System.out.println("30 Tage");
|
|
break;
|
|
default:
|
|
System.out.println("Please enter a viable number between 1 and 12 (Your number: " + month + ")");
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
\end{lstlisting}
|
|
|
|
\newpage
|
|
|
|
\paragraph{Aufgabe 10}\mbox{}\\
|
|
Kann Aufgabe 8 mit 3 oder weniger If-Statements gelöst werden? Wenn ja wie? Wenn nein warum nicht?
|
|
|
|
\subparagraph{Lösung:}
|
|
Ja.
|
|
\begin{lstlisting}
|
|
import java.util.Scanner;
|
|
public class Nr10
|
|
{
|
|
public static void main(String [] args)
|
|
{
|
|
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
|
|
System.out.println("Enter a month (Number between 1 and 12) an I tell you the number of days");
|
|
int month = scanner.nextInt();
|
|
|
|
if(month == 2)
|
|
{
|
|
System.out.println("28 Tage");
|
|
|
|
if((month == 1) || (month == 3) || (month == 5) || (month == 7) || (month == 9) || (month == 11))
|
|
{
|
|
System.out.println("31 Tage");
|
|
}
|
|
|
|
if((month == 4) || (month == 6) || (month == 8) || (month == 10) || (month == 12))
|
|
{
|
|
System.out.println("30 Tage");
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
\end{lstlisting}
|
|
|
|
\newpage
|
|
|
|
\paragraph{Aufgabe 11}\mbox{}\\
|
|
Wie oft wird die folgende Schleife ausgeführt und warum?
|
|
\begin{lstlisting}
|
|
int i = 10;
|
|
do {
|
|
i = i - 3;
|
|
} while (i > 5);
|
|
\end{lstlisting}
|
|
|
|
\subparagraph{Lösung:}
|
|
Zwei mal, da danach die Bedingung am Ende des zweiten Durchlaufes "4 > 5" lautet und somit die Schleife beendet wird.
|
|
|
|
|
|
\paragraph{Aufgabe 12}\mbox{}\\
|
|
Welche Zahlen werden bei diesen Schleifen ausgegeben? Und wie oft werden diese Ausgeführt?
|
|
\\\\
|
|
a) \begin{lstlisting}
|
|
for( int i=1; i <= 10; i++ ){
|
|
System.out.println( i );
|
|
}
|
|
\end{lstlisting}
|
|
b) \begin{lstlisting}
|
|
for( int i=1; i <= 10; i = i+2 ){
|
|
System.out.println( i );
|
|
}
|
|
\end{lstlisting}
|
|
c) \begin{lstlisting}
|
|
for( int i=1; i <= 10; i = i*2 ){
|
|
System.out.println( i );
|
|
}
|
|
\end{lstlisting}
|
|
d) \begin{lstlisting}
|
|
for( int i=1; i < 10; i = i+2 ){
|
|
if (i >= 5) {
|
|
System.out.println( i );
|
|
i--;
|
|
} else {
|
|
System.out.println( i );
|
|
}
|
|
}
|
|
\end{lstlisting}
|
|
\newpage
|
|
e) \begin{lstlisting}
|
|
int i = 0;
|
|
do {
|
|
if (i < 4) {
|
|
System.out.println( i );
|
|
}
|
|
if (i > 4) {
|
|
System.out.println( i );
|
|
} else {
|
|
i--;
|
|
}
|
|
i = i+2;
|
|
} while (i < 10);
|
|
\end{lstlisting}
|
|
|
|
\subparagraph{Lösung:}
|
|
\begin{itemize}
|
|
\item[a)] $\begin{array}{c|c}
|
|
\text{Durchlauf} & \text{Ausgabe}\\
|
|
\hline
|
|
1 & 1\\
|
|
2 & 2\\
|
|
3 & 3\\
|
|
4 & 4\\
|
|
5 & 5\\
|
|
6 & 6\\
|
|
7 & 7\\
|
|
8 & 8\\
|
|
9 & 9\\
|
|
10 & 10\\
|
|
\end{array}$
|
|
\item[b)] $\begin{array}{c|c}
|
|
\text{Durchlauf} & \text{Ausgabe}\\
|
|
\hline
|
|
1 & 1\\
|
|
2 & 3\\
|
|
3 & 5\\
|
|
4 & 7\\
|
|
5 & 9
|
|
\end{array}$
|
|
\item[c)] $\begin{array}{c|c}
|
|
\text{Durchlauf} & \text{Ausgabe}\\
|
|
\hline
|
|
1 & 1\\
|
|
2 & 2\\
|
|
3 & 4\\
|
|
4 & 8
|
|
\end{array}$
|
|
\item[d)] $\begin{array}{c|c}
|
|
\text{Durchlauf} & \text{Ausgabe}\\
|
|
\hline
|
|
1 & 1\\
|
|
2 & 3\\
|
|
3 & 5\\
|
|
4 & 6\\
|
|
5 & 7\\
|
|
6 & 8\\
|
|
7 & 9
|
|
\end{array}$
|
|
\item[e)] $\begin{array}{c|c}
|
|
\text{Durchlauf} & \text{Ausgabe}\\
|
|
\hline
|
|
1 & 0\\
|
|
2 & 1\\
|
|
3 & 2\\
|
|
4 & 3\\
|
|
5 & 5\\
|
|
6 & 7\\
|
|
7 & 9
|
|
\end{array}$
|
|
\end{itemize}
|
|
\end{document}
|