1. Was ist eine Header – Datei? Was darf in einer Header-Datei ...

Fragenkatalog Programmieren 2 Stand: Februar 2013 

1. Was ist eine Header – Datei? Was darf in einer Header-Datei nicht 

drinnen stehen? 

Header – Dateien beinhalten Bekanntmachungen (Deklarationen) und Informationen über 

den strukturellen Aufbau von neu definierten Datentypen. Header – Dateien werden zur 

Übersetzung der Quelltextdateien benötigt. 

Blauensteiner 

Des Weiteren enthalten Headerdateien Definitionen von Präprozessorkonstanten, Typ- und 

Strukturdefinitionen und Funktionsdeklarationen. Sie haben das Suffix .h und heißen so, weil 

sie zur Übersetzungszeit im Kopf des Programms dazugeladen werden. 

Headerdateien können entweder selbst geschrieben werden oder sie werden aus den 

verschiedenen mit dem Compiler mitgelieferten Bibliotheken bezogen. 

2. Was sind Qualifizierer? 

Werden dem Datentyp int Qualifizierer vorangestellt, so wird der Wertebereich verändert. 

Datentyp Bits Wertebereich 

short int 16 0…65535 

long int 32 0…4294967295 

signed short int 16 -32768…+32767 

unsigned short 

int 

Signed long int 32 

16 0…+65535 

1 

- 

2147483648…+2147483647 

unsigned long 

int 

32 0…+4294967295 

Diese Angaben gelten bei 32 Bit Architektur! 

3. Was sind Datentypen? 

Datentypen sind Definitionsmengen von Daten inklusive aller Operatoren und Funktionen, 

welche auf dieser Menge definiert sind. 

4. Was ist der ASCII – Code? 

Der ASCII – Code legt die Codierung der im englischen Sprachraum gebräuchlichen 

Buchstaben fest. Hierbei handelt es sich um einen 7-bit – Code. Der Wertebereich liegt 

zwischen 0 und 127. Er enthält im Bereich 1 bis 32 Steuercodes. Die nächsten 96 Codes 

beinhalten Buchstaben des englischen Sprachraums sowie diverse Sonderzeichen. Dieser 

Bereich ist genormt. Die Umlaute des deutschen Sprachraumes sowie zusätzliche 

Sonderzeichen sind im erweiterten ASCII-Code im Bereich von 128 bis 255 enthalten. Dieser 

Bereich ist nicht genormt.



Zeichen ASCII-Code - Bereich 

0…9 48…57 

A…Z 65…90 

a…z 97…122 

5. Wie viele Gleitpunktdatentypen gibt es in C und wie unterscheiden 

sich diese? 

Das einfach genaue Zahlenformat mit 32 Bit Länge ist als Datentyp float in C implementiert. 

Das doppelt genaue Zahlen Format von 64 Bit Länge ist durch den Datentyp double 

implementiert. 

Datentyp Bits Genauigkeit 

float 32 7 Stellen 

double 64 15Stellen 

long 

double ≥64 18 Stellen 

2 

kleinste 

darstellbare 

Zahl 

Die Gleitpunktdatentypen unterscheiden sich durch die Größe des zur Verfügung stehenden 

Speicherplatzes. 

5.1. float: 

Bei diesem Datentyp stehen insgesamt 32 Bit zur Datenspeicherung zur Verfügung. Bit 

Nummer 31 beinhaltet das Vorzeichen (1… negativ, 0… positiv). Die Bits 23-30 beinhalten 

den Exponenten zur Basis 2. Die restlichen 23 Bit beinhalten die eigentliche Zahl 

(Mantisse) mit einer Genauigkeit von 7 signifikanten Stellen. 

5.2. double: 

Beim Datentyp double stehen zur Datenspeicherung 64 Bit zur Verfügung. Die Bits 0 bis 

51 sind die Mantisse, die Bits 52 – 62 der Exponent und Bit 63 das Vorzeichen. Aufgrund 

der 52 Bit langen Mantisse erreicht dieser Datentyp die doppelte Genauigkeit des Typs 

float. Die Genauigkeit beträgt hier 15-16 Stellen. Die Genauigkeit kann mittels 

berechnet werden. Länge der Mantisse in Bit. Beim Typ double 52 und bei float 

23 Bit. 

Es gibt des Weiteren auch noch den Datentyp long double, welcher je nach 

Rechnerarchitektur >= 64 Bit ist. 

Es gibt unterschiedliche Datentypen, da nicht jede zu speichernde Zahl gleich große 

Genauigkeiten aufweisen muss. Höhere Genauigkeit erfordert höheren Bedarf an 

Speicherplatz.


6. Wie kann scanf() ohne den „&“ – Operator verwendet werden? 

Der „&“ – Operator liefert die Adresse eines Objektes. Ein Zeiger ist bereits ein Objekt, 

welches die Adresse eines anderen Objektes (z.B.: einer Variable) enthält. Daher kann der 

Funktion scanf() direkt ein Zeiger als Parameter übergeben werden, da dieser bereits eine 

Adresse enthält. 

7. Wie lautet die Deklaration von printf() und scanf()? 

int=printf(char*,…); 


int=scanf(char*, void*); 

char* ist eine Zeichenkette, ja nach Anzahl der Platzhalter im char* muss man nach dem 

Komma die entsprechenden Variablen anführen. Die Anzahl der Parameter ist 1+n, n…Anzahl 

der Parameter. 

8. Was sind Zeiger? 

Ein Zeiger ist ein Objekt (! KEINE VARIABLE!), welches eine Adresse enthält. Zeiger können 

auf die Adresse von Objekten gesetzt werden. Dazu wird der Adressoperator & verwendet. 

ptr = &a Adresse von a. 

Mit Hilfe des Dereferenzierungsoperators „*“ kann man dann über den Zeiger auf das Objekt 

zugreifen. 

wert = *ptr Wert, welcher an der in ptr gespeicherten Adresse steht. 

Wird ein Zeiger auf „0“ (Null) gesetzt, so wird dieser dadurch ungültig gemacht. (ptr = 0;) 

Soll eine Funktion mehr als einen Rückgabewert haben, so übergibt man der Funktion Zeiger 

als Parameter (Call by Reference). 

Zeiger auf Funktionen: 

Typ (*Funktionsname) (Parameterliste) 

Ist das „*“ außerhalb der Klammer, dann ist der Ausdruck eine Funktionsdeklaration 

(Rückgabewert: Zeiger vom Typ long). 

9. Zeiger – Feld – Dualität: 

Der Name eines Feldes steht auch für die Adresse, an der sich das Feld im Speicher befindet. 

Der Feldname könnte somit direkt einem Zeiger zugewiesen werden, was allerdings zu 

schlechtem Programmierstil und Unübersichtlichkeit führt. 

long feld[10]; 

long *ptr; 

ptr = feld; //gültig, aber unübersichtlich 

ptr = &feld[0]; //korrekt 

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Hier wird der Zeiger auf das erste Feldelement gesetzt. 

Von Zeiger-Feld-Dualität kann auch gesprochen werden, wenn ein Feld als Parameter an eine 

Funktion übergeben wird. Wie in Kapitel 13.5 erwähnt, wird ein Feld nicht als Kopie an eine 

Funktion übergeben. Es wird nur die Adresse des Feldes übergeben. Dies kann mit der 

sizeof– Anweisung überprüft werden. 

Zeigerschreibweise Feldschreibweise 

Adresse ptr + n &feld[n] 

Objekt *(ptr + n) feld[n] 

Softwaretechnisch gesehen sind Felder und Zeiger total verschiedene Konstrukte. Felder sind 

beim Übergeben an eine Funktion ein Zeiger auf das Feld (Call by Reference). Der Feldname 

kann wie ein Zeiger verwendet werden. 

10. Was sind Zeiger auf Zeiger? Wann werden sie verwendet? 

Zeiger können auf jeden beliebigen Datentyp zeigen, daher ist es auch möglich Zeiger auf 

Zeiger zu definieren. Zeiger auf Zeiger werden hauptsächlich verwendet um zwei Zeiger zu 

tauschen (Swap-Zeiger). 

SwapZeiger(long **p1, long **p2) 

{ 

long *h; 

h=*p1; 

*p1=*p2; 

*p2=h; 

} 

Das Haupteinsatzgebiet von Zeigern auf Zeiger ist die dynamische Erzeugung von 

mehrdimensionalen Arrays wie beispielsweise Matrizenberechnungen. 

11. Kann eine Funktion einer Funktion übergeben werden? 

Eine Funktion kann mittels eines Zeigers auf eine Funktion an eine andere Funktion 

übergeben werden. 

12. Wie definiert und verwendet man Zeiger auf Funktionen? 

In C können Zeiger auf Funktionen vereinbart werden. Sie werden hauptsächlich bei der 

Verwendung von externen Bibliotheken, z.B. bei grafischen Benutzerschnittstellen 

eingesetzt. 

Um die Adresse einer Funktion zu erhalten, wird wie bei Pointern auch hier der 

Adressoperator „&“ verwendet. 

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12.1. Definition: 

Typ (*Funktionsname) (Parameterdatentyp); 


Mittels einer „normalen“ Zuweisung wird dem Pointer die Adresse der Funktion 

zugewiesen. 

long *fptr(long, long); 

fptr=&function; 

12.2. Verwendung: 

Zeiger auf Funktionen können ähnlich zu „normalen“ Zeigern gesetzt und kopiert werden. 

Bei der Verwendung ist auf die Übereinstimmung der Datentypen zu achten. 

Funktionsaufruf: 

long x; 

x=fptr(Variablenliste); 

Zeiger auf Funktionen werden bei „call-back“ – Funktionen, die beim Eintreten von 

bestimmten Ereignissen vom Betriebssystem aufgerufen werden. 

Eine weitere Anwendung ist bei Menüs. Hierbei werden die sind die einzelnen Einträge 

des Menüs in Strukturen beschrieben, die jeweils einen Zeiger auf die Menüfunktion 

speichern. Bei der Auswahl eines Menüpunktes wird dann diese Funktion aufgerufen. 

13. Erklärung typedef: 

Mittels typedef können neue Typnamen für Variablen, Funktionen und Strukturen selbst 

definiert werden. 

Dies bringt eine Vereinfachung, wenn längere Datentypbezeichnungen öfter verwendet 

werden. 

13.1. Abgeleitete Datentypen: 

Mit der typedef – Vereinbarung können neue Typnamen erzeugt werden. Diese sind 

äquivalent mit der Bezeichnung wofür sie stehen. 

typedef char *string; 

Damit wurde ein neuer Typname string definiert. Dieser Typname ist identisch zu 

handhaben wie alle anderen Datentypen. 

char *text1 = “Hallo“; 

string text2 = „Welt“; 

Beide Variablendefinitionen sind vollkommen identisch. 

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13.2. Strukturen: 

Typedef kann auch bei Strukturen verwendet werden. 


typedef struct Punkt_s 

{ 

struct Punkt_s *naechster; 

double x, y; 

}Punkt_t; 

Hier kann jetzt anstatt der Struktur eine neu Variable einfach über den Typnamen Punkt_t 

erstellt werden. 

13.3. Funktionen: 

Mit typedef können auch Typnamen für Zeiger auf Funktionen generiert werden. 

typedef long Funktion_t(long, long); 

Hier wird allgemein eine Funktion Funktion_t erzeugt, welche als Parameter zwei long – 

Variable erwartet. Eine Funktionsdefinition sieht wie folgt aus: 

Funktion_t *function; 

14. Unterschied zwischen Definition und Deklaration: 

14.1. Deklaration: 

14.1.1. Variablen: 

Die Deklaration einer Variablen, ist deren Bekanntmachung an den Compiler. Es 

werden der Name und der Datentyp bekannt gegeben. Wichtig: Es wird KEIN 

Speicher reserviert! 

Es können nur globale Variablen deklariert werden. Alle anderen Variablen müssen 

definiert werden. 

14.1.2. Funktionen: 

Die Deklaration einer Funktion funktioniert gleich wie bei Variablen. Es Handelt sich 

hierbei nur um eine Bekanntmachung des Funktionsnamen, der 

Parameterdatentypen und des Datentyps des Rückgabewertes. 

long Funktionsname(long, long,…); 

Die Namen der Parameter können dabei weggelassen werden. Nur die Anzahl der 

Übergabeparameter muss richtig sein. 

14.2. Definition: 

14.2.1. Variablen: 

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Die Definition einer Variablen ist deren vollständige Beschreibung. Das bedeutet, es 

muss der Datentyp und der Variablenname bekannt gegeben werden. Der 

Unterschied zur Deklaration liegt darin, dass bei der Definition der Speicherplatz 

reserviert wird. Es müssen alle Variablen definiert werden, lediglich globale 

Variablen können deklariert werden. 

14.2.2. Funktionen: 

Die Definition einer Funktion umfasst deren vollständige Beschreibung. Anders als 

bei der Deklaration müssen hier der Funktionsname, der Datentyp des 

Rückgabewertes, die Namen der Übergabeparameter, sowie der Funktionsrumpf 

angegeben werden. 

Eine Funktion kann auch definiert werden, ohne vorher deklariert zu werden. Dafür 

muss die Funktionsdefinition vor dem Hauptprogramm (main()) und vor allem vor 

dem ersten Funktionsaufruf erfolgen. Also dort, wo sonst die Deklaration zu finden 

wäre. 

long ergebnis(long wert1, long wert2) 

{ 

return wert1+wert2; 

} 

15. Wie funktioniert die Parameterübergabe in C? Welche Arten der 

Parameterübergabe gibt es? 

Beim Funktionsaufruf werden die in runder Klammer () angegebenen Parameter an die 

Funktion übergeben. Die einzelnen Objekte in der Parameterliste werden durch Komma (,) 

getrennt. Die Objekte werden in Form einer Kopie an die Funktion übergeben (Call by Value). 

long function(long var1, long var2); 

ergebnis= function(wert1, wert2); 

Die Variablen var1 und var2 werden mit den in den Variablen wert1 und wert2 

gespeicherten Daten initialisiert. Innerhalb der Funktion kann mit diesen Variablen ganz 

normal gearbeitet werden. 

Bei Feldern würde diese Art der Parameterübergabe sehr viel Speicherplatz in Anspruch 

nehmen. Daher wird bei Feldern die Adresse des ersten Feldelementes übergeben. Es wird 

also ein Zeiger übergeben (Call by Reference). Im Endeffekt wird mit dem Originalfeld 

gearbeitet. 

long AusgabeFeld(long feld[], long len) 

Der erste Parametererwartet ein Feld mit beliebiger Länge. Um der Funktion die Länge des 

Feldes mitzuteilen ist der zweite Parameter len erforderlich. 

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16. Was sind mehrdimensionale Felder und wie werden sie im 

Speicher repräsentiert? 

Mehrdimensionale Felder, sind Felder bei denen jedes Element wieder ein Feld ist. Sie haben 

daher mehrere Indizes. 


long feld[a][b][c]…; 

long matrix[i][j]; 

Letztes Beispiel definiert eine Matrix mit i Zeilen und j Spalten. Um die einzelnen Elemente 

ansprechen zu können, werden auch wie bei eindimensionalen Feldern die Indizes für i 

( ) und j ( )verwendet. 

Im Speicher werden die Elemente hintereinander wie bei eindimensionalen Feldern angelegt. 

matrix[i][j] 

j 

i 0 E[0][0] E[0][1] E[0][2] 

im Speicher 

1 E[1][0] E[1][1] E[1][2] 

i=0,j=0 

0 1 2 

i=0,j=3 FEHLER 

i=1,j=0 

E[0][0] E[0][1] E[0][2] E[1][0] E[1][1] E[1][2] 

Die Nummerierung der Elemente von ( ) ist wichtig. Würde das dritte Element der 

ersten Zeile mit matrix[0][3] angesprochen werden, würde auf den Speicherplatz des 

Elementes matrix[1][0] zugegriffen werden. 

17. Wie kann ein Feld elegant an eine Funktion übergeben werden? 

Ein Feld kann elegant als rekursive Struktur an eine Funktion übergeben werden. Dies hat vor 

allem den Vorteil, dass die Anzahl der Elemente unbegrenzt und variabel ist. 

struct Eintrag_s 

{ 

struct Eintrag_s *nächster; 

long wert; 

}; 

18. Sortierverfahren: 

18.1. Minimum – Suche (Selection – Sort): 

Minimum- und Maximum – Suche arbeiten mit demselben Verfahren. 

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Es ist ein einfaches aber sehr langsames Verfahren. Es wird in einer Folge von Zahlen das 

kleinste bzw. größte Element gesucht und gegen das Element an der Stelle 0 getauscht. 

Dann wird das nächst größere bzw. kleinere Element gesucht und gegen Das Element an 

der Stelle 1 getauscht. Dieses Verfahren wird solange ausgeführt, bis alle Elemente 

geordnet sind. Zum Umsortieren wird der Dreieckstausch verwendet. 

long feld[4]={2,1,4,7}; 

long x; 

x=feld[0]; 

feld[0]=feld[3]; 

feld[3]=x; 

18.2. Bubble – Sort: 

Bei diesem Verfahren werden immer zwei benachbarte Elemente miteinander verglichen. 

Ist das linke Element größer als das Rechte, so werden die zwei Elemente getauscht. Je 

größer eine Zahl ist, desto weiter nach rechts wandert sie in der Zahlenfolge. Da dieser 

Vorgang dem Aufsteigen eines Bläschens im Wasser gleicht, wird dieses Verfahren 

Bubble-Sort genannt. 

Im schlechtesten Fall sind N-1 Sortierdurchläufe notwendig. Je öfter das Verfahren 

durchlaufen wurde, desto kürzer werden die nächsten Durchläufe. 

18.3. Quicksort: 

Quicksort ist ein sehr schnelles Sortierverfahren. Es erwartet die zu sortierenden Daten in 

einem Feld. Dieses Verfahren arbeitet rekursiv. 

Quicksort bringt in jedem Schritt ein Element an seine korrekte Position. 

FORTSETZEN!! 

18.4. Heap – Sort: 

Betrachtet man Heaps, so ist keine aufsteigende sequenzielle Sortierung der Elemente 

erkennbar. Dennoch ermöglichen Heaps das effiziente Sortieren von Feldern in ungefähr 

( ) Schritten. Der Sortieralgorithmus lautet: 

Entferne die Wurzel aus dem Heap. Widerhohle den Vorgang solange, bis der Heap leer ist. 

Die Elemente liegen dann in sortierte Reihenfolge im Feld vor. 

Entfernt man einen beliebigen Knoten aus dem Heap, so wird dieser zunächst mit dem 

letzten Element des Heaps getauscht. Nach dem Entfernen muss die Heapstruktur wieder 

repariert werden. Entfernt man alle Wurzeln, so wird das Element mit dem größten 

Schlüssel nach hinten gestellt. Diese Tatsache nutzt Heap – Sort aus. 

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19. Was ist ein String? 

Literale von Zeichenketten sind Zeichenfolgen, welche in doppelte Anführungszeichen 

gesetzt sind. 


„Hallo Welt!“ 

Zeichenketten in C sind „nullterminierte“ Folgen von Zeichen, welche in Feldern von Zeichen 

gespeichert werden. 

„Nullterminiert“ bedeutet, dass eine Zeichenkette mit einer ‚\0‘ abgeschlossen wird. Das 

bedeutet weiter, dass eine Zeichenkette mit 5 Zeichen 6 Speicherplätze benötigt. 

‘H‘ ‘A‘ ‘L‘ ‘L‘ ‘O‘ ‘\0‘ 

Das Null-Byte ist das Zeichen mit dem ASCII-Code 0. Es ist also die Zahl „0“ (\0), nicht zu 

verwechseln mit dem Zeichen „0“ (Null). 

Dieses Null-Byte wird automatisch an den Text angehängt. 

Dies hat den Vorteil, dass beliebig lange Texte abgespeichert werden können. Der Text endet 

immer mit dem Null-Byte. 

Zum Feststellen der Länge einer Zeichenkette wird die Funktion strlen() verwendet. 

19.1. Welche Funktionen sind auf Zeichenketten definiert? 

Funktion Beschreibung 

strcat(s1,s2) Anhängen von s2 an s1 

strcmp(s1,s2) Lexikographischer Vergleich der Strings s1 und s2 

strcpy(s1,s2) Kopiert s2 nach s1 

strlen(s) Anzahl der Zeichen in String s ( = sizeof(s1)-1 ) 

strchr(s, c) Sucht Character c in String s 

strstr(s, t) 

Sucht Zeichenkette t in s und liefert den Zeiger auf das erste 

Zeichen Vorkommnis 

Es gibt noch weitere Funktionen auf Zeichenketten. 

20. Was sind variante Strukturen? 

Variante Strukturen haben große Ähnlichkeit mit regulären Strukturen, die mit struct 

definiert werden. Während jedoch die Attribute von regulären Strukturen im Speicher 

hintereinander liegen, belegen die Attribute von varianten Strukturen denselben 

Speicherbereich, sie liegen quasi übereinander. 

Dies bedingt, dass beim Schreiben eines Attributs alle anderen überschrieben werden und 

somit ungültig werden. Die Werte der überschriebenen Attribute sind somit nicht mehr 

definiert. 

Variante Strukturen werden dort verwendet, wenn mehrere Attribute zu einer Struktur 

zusammengefasst werden sollen, welche nicht gleichzeitig auftreten können. Zum Beispiel 

ein geometrisches Objekt kann entweder ein Kreis oder ein Rechteck sein, aber nie beides 

gleichzeitig. 

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Definiert werden variante Strukturen mit dem Schlüsselwort union. Die Definition erfolgt 

äquivalent zu Strukturen mit struct. 

Union Unionname_u 

{ 

Typ Attribute; 

}; 

21. Was sind rekursive Strukturen? 

Rekursive Strukturen sind Strukturen, welche Attribute enthalten, die auf Strukturen 

desselben Typs verweisen. 

struct Eintrag_s 

{ 

struct Eintrag_s *nächster; 

long wert; 

}; 

Das Attribut *nächster ist ein Zeiger auf ein weiteres Objekt dieser Struktur. 

Rekursive Strukturen können sehr sinnvoll im Bereich der dynamischen Speicherverwaltung 

eingesetzt werden. 

22. Was sind rekursive Funktionen? Was passiert wenn die 

Abbruchbedingung erfüllt ist? 

Funktionen, welche sich selbst aufrufen nennt man rekursiv. 

Jeder Durchlauf der Funktion trägt zur Gesamtlösung bei. 

22.1. Rekursive Algorithmen: 

Viele Algorithmen lassen sich in gleichartige Teilprobleme zerlegen. Kennzeichen 

rekursiver Algorithmen ist, dass die Gesamtlösung durch lösen gleichartiger Teilprobleme 

erreicht wird. 

Regeln für rekursive Algorithmen: 

Die Aufgabe wird in gleichartige Teilprobleme zerlegt. Die Teilprobleme werden 

Rekursiv gelöst 

Jede Rekursion trägt zur Gesamtlösung bei. 

Für mindestens eine Kombination der Funktionsparameter muss die Rekursion 

beendet werden. Dieser Fall muss auch tatsächlich auftreten, sonst terminiert der 

Algorithmus nicht und ist daher per Definition kein Algorithmus mehr. 

In C werden rekursive Funktionen mittels eines Stapels realisiert, wobei jede 

Rekursionsebene ihr eigenes Variablenset am Stapel bekommt. 

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Durch jeden Selbstaufruf der Funktion wird der Stapel (Stack) größer, ist eine 

Abbruchbedingung erfüllt, also wenn eine Funktion beendet wird, wird die zugehörige 

Rekursionsebene zerstört und zur vorherigen Ebene zurückgekehrt. 

Verwendet werden rekursive Algorithmen zum Beispiel bei Quicksort und beim Traversieren 

von Bäumen. 

23. Was ist eine einfach verkettete Liste und wie ist diese aufgebaut? 

Unter einer Liste versteht man eine sequenzielle Aneinanderreihung von Elementen, deren 

Reihenfolge explizit festgehalten wird. Eine Liste besteht aus Knoten, darin werden 

einerseits die zu speichernden Daten und andererseits die Verkettung zum nächsten Knoten. 

Der Anfang der Liste, der Listenkopf, wird separat behandelt. 

In C wird ein sogenannter Knoten durch einen Verbunddatentyp realisiert, welcher die Daten 

und einen Verweis auf das nächste Listenelement beinhaltet. Der Kopf verweist auf das erste 

Listenelement. Ein Feld von Knoten muss nur noch initialisiert werden und die Verkettungen 

erstellt werden. 

Der letzte Knoten muss speziell gekennzeichnet sein, damit das Ende der Liste erkannt 

werden kann. Hierfür wird der Verweis auf das nächste Listenelement im letzten Element auf 

NULL gesetzt. 

24. Wie funktioniert das „Einfügen“ in Listen? 

Um ein neues Element in eine bestehende Liste einzufügen, muss diese Liste an der 

gewünschten Stelle aufgebrochen werden und der neue Datensatz dort eingefügt werden. 

Ein neues Element am Listenanfang einzufügen ist sehr einfach, solange die Feldgrenze dabei 

nicht überschritten wird. Soll ein Element an einer anderen Stelle in der Liste eingefügt 

werden, so muss die Liste aufgebrochen werden. Der zukünftige Vorgänger des neuen 

Elements muss auf das neue Element verkettet werden und das neue auf das 

Nachfolgerelement vom Vorgänger. 

25. Was ist eine Ringliste? 

Eine Ringliste ist eine sehr selten verwendete Form von Listen. Dabei speichert der letzte 

Knoten einen Verweis an den Listenanfang, wodurch eine Rekursion ermöglicht wird. 

26. Erklärung Datenstruktur Schlange: 

Die Datenstruktur Schlange arbeitet nach dem Prinzip FIFO (first in first out). Mit den 

Methoden put und get können Elemente in die Schlange gestellt werden und wieder 

entnommen werden. Das als erstes eingefügte Element wird auch als erstes wieder 

entnommen. Schlangen sind vorzugsweise mit Listen implementiert. 

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27. Was ist ein Zirkularpuffer? 

Ein Zirkularpuffer ist eine Implementierung der Schlange und arbeitet nach demselben 

Prinzip. Ein Unterschied zur Schlange ist jener, dass Zirkularpuffer in Feldern implementiert 

sind. Die Einfüge- und Entnahmeposition sind durch die Indizes im Feld gegeben. Nach dem 

Einfügen eines neuen Elements wird der Index der Einfügeposition erhöht. Ebenso wird bei 

der Entnahme verfahren. Nach dem Entnehmen eines Elements wird der Index der 

Entnahmeposition erhöht. Wird die Feldlänge überschritten, so wird der jeweilige Index auf 

den Feldanfang gesetzt (Herkunft des Namens: Zirkularpuffer). 


Zirkularpuffer werden gerne zur asynchronen Kommunikation zweier Prozesse verwendet. 

Problemsituationen: overflow, underflow 

28. Wie funktioniert eine doppelt verkettete Liste (DLL): 

DLL … double linked list 

Im Gegensatz zu einfach verketteten Listen wird bei DLL auch die Verkettung zum Vorgänger 

gespeichert. 

Der Vorteil dieser Art von Listen liegt darin, dass ein Rückwärtsbewegen in der Liste möglich 

ist, da der Vorgänger bekannt ist. Somit kann mit Referenzen auf Knoten sehr effektiv 

gearbeitet werden. 

Ein Nachteil von doppelt verketteten Listen ist, dass beim Einfügen von neuen Elementen 

oder beim Umsortieren zusätzlich zum Nachfolger auch noch der Vorgänger richtig gesetzt 

werden muss. Dies ist eine zusätzliche Fehlerquelle. 

29. Wie funktioniert das Einfügen in eine doppelt verkettete Liste? 

Wie implementiert man diese Funktion? 

Ein Knoten in einer doppelt verketteten Liste wird als Verbunddatentyp realisiert. Ein Knoten 

speichert die Daten, einen Verweis auf den Vorgänger und einen Verweis auf den Nachfolger. 

Es handelt sich hierbei also um eine rekursive Struktur. 

Wird ein neues Element in die Liste eingefügt, so müssen die Verweise von 3 Knoten 

verändert werden. 

Ein Beispiel: 

Konten: x, y 

x->Nachfolger =y 

y->Vorgänger =x 

Neuer Knoten: z wird zwischen x und y eingefügt 

z-> Vorgänger =x 

z-> Nachfolger = y 

x->Nachfolger = z 

y->Vorgänger = z 

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30. Erklärung Bäume: 

Bäume werden beim Programmieren häufig verwendet. Es gibt unterschiedlichste Arten 

davon, wie etwa Bäume zur Speicherung von Daten, Bäume zum Sortieren, Bäume für 

Syntaxanalyseprobleme, geometrische und mathematische Probleme oder für die 

Datenkomprimierung. 


Listen stellen eine eindimensionale Datenstruktur, im Gegensatz dazu können Bäume als 

mehrdimensionale „Erweiterungen“ gesehen werden. Ein Knoten hat bei einem Baum nicht 

nur einen Nachfolger, sondern kann auch mehrere haben. Die Verknüpfung zweier Knoten 

wird Kante genannt, Knoten ohne Nachfolger heißen Endknoten. Als Wurzel eines Baumes 

wird jener Knoten genannt, der keine Vorgänger hat. 

Bäumen könne auch rekursiv definiert werden. Dabei besteht ein Baum aus mehreren 

Subbäumen, deren Wurzeln durch einen gemeinsamen Knoten verkettet sind. 

Es gibt verschiedene Knoten: 

Wurzel: dieser Knoten hat keinen Vorgänger 

Parent: Ist der Vorgängerknoten eines weiteren Knoten 

Endknoten, äußerer Knoten: hat keine Nachfolger 

Innerer Knoten 

Ein allgemeiner Baum mit Knoten hat Kanten. 

31. Was ist ein binärer Baum? 

Ein binärer Baum hat pro Knoten genau 2 Nachfolger. Die Knoten eines solchen Baumes 

beinhalten die Daten und die Verkettungen zu den Nachfolgern. 

Ein binärer Baum mit inneren Knoten hat maximal äußere Knoten. 

Bei einem vollständigen Baum sind die Blätter von links nach rechts angefügt. 

32. Binäre Suchbäume: 

Ein binärer Suchbaum ist ein binärer Baum, bei dem jeder Knoten eine besondere Bedingung 

erfüllt. Alle Knoten im linken Unterbaum eines Knotens haben kleinere Schlüssel. Alle Knoten 

im rechten Unterbaum eines Knoten haben größere Schlüssel. 

Für gleiche Schlüssel wurde die Vereinbarung getroffen, dass diese am linken Unterbaum 

angehängt werden. 

Es ist nicht möglich einen Baum in einen vollständigen binären Baum umzuwandeln und 

gleichzeitig die Bedingung für binäre Suchbäume zu erfüllen. Da in einem Baum mehrere 

Knoten mit dem gleichen Schlüssel vorkommen können, ist dies nicht möglich. 

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33. Was versteht man unter Traversierung? 

Die Traversierung eines Baumes beschreibt, wie dieser durchlaufen – traversiert- werden 

kann. Dieser Aufgabe ist besonders schön rekursiv zu lösen. 


Es gibt verschiedene Methoden, die Traversierung vorzunehmen: 

Level – Order 

Preorder- Traversierung: B-A-C 

Inorder- Traversierung: A-B-C 

Postorder – Traversierung: A-C-B 

Die Methoden Preorder, Inorder und Postorder sind sehr ähnlich. Unterschiedlich ist nur die 

Reihenfolge, in der die Knoten durchlaufen werden. 

Die Methode Level – Order kommt bei Heap-Strukturen zum Einsatz. Dabei werden die 

Element zeilenweise durchlaufen von links nach rechts. 

34. Suchen eines Elements in einem binären Suchbaum: 

Soll in einem Baum nach einem bestimmten Element gesucht werden, so muss dieser 

traversiert werden. Die günstigste Reihenfolge der Abfrage: 

Ist der gesuchte Schlüssel kleiner als jener des aktuellen Knoten, wird nach links 

verzweigt. 

Ist der gesuchte Schlüssel größer als jener des aktuellen Knoten, wird nach rechts 

verzweigt. 

Ist der gesuchte Schlüssel gleich dem aktuellen, so ist der Knoten gefunden. 

Bei gleichverteilten Schlüsseln, werden bei erfolgreicher Suche in einem vollständigen Baum 

etwa ( ) Vergleiche durchgeführt. 

Eine erfolglose Suche wird erst festgestellt, wenn ein Endknoten erreicht ist. Es sind zirka 

Vergleiche notwendig. 

35. Einfügen eines neuen Elements in einen binären Suchbaum: 

Um einen Knoten in einen binären Suchbaum einzufügen, wird das Element „erfolglos“ 

gesucht, das bedeutet, dass die Suche erst abbricht, wenn ein Endknoten erreicht ist. 

Das erste Element in einen Suchbaum einzufügen ist trivial. Beim nächsten Element muss 

ermittelt werden, ob der Schlüssel des neuen Elements größer oder kleiner ist als der des 

bereits vorhandenen Knoten. 

Ist der Schlüssel kleiner, so wird der Knoten Links angehängt, ist er größer wird er rechts 

angehängt. 

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36. Löschen eines Elements in einem binären Suchbaum: 

Ein Element aus einem binären Suchbaum zu löschen ist etwas aufwändiger als nur zu 

sortieren, einen Knoten einzufügen, traversieren oder zu suchen. Die Schlüssel sind meist 

untrennbar mit der Struktur von Bäumen verbunden. 


Beim Löschen eines Knotens kommt es zu einer Beschädigung der Baumstruktur. Diese muss 

anschließend wieder repariert werden. 

Wird ein Knoten gelöscht, so muss ein anderer gefunden werden, der den Platz des 

gelöschten Knotens einnimmt, um die Baumstruktur zu erhalten. 

Dieser Knoten muss so gewählt werden, dass die Bedingungen für einen binären Suchbaum 

erhalten bleiben. Somit ist der gesuchte Knoten jener mit dem nächst kleinerem oder 

größerem Schlüssel. Dies garantiert, dass kein anderer Schlüssel dazwischen liegt. 

36.1. Algorithmus zum Löschen eines Knotens: 

Buch Seite 285. 

37. Was ist ein Heap und für welche Operationen ist er gut geeignet? 

Eine Heap – Struktur ist eine sogenannte Prioritätswarteschlange, die es ermöglicht den 

größten Eintrag zu finden, zu löschen und neue Elemente einzufügen. 

Es ist eine besondere Art eines binären Baumes, der als Feld gespeichert wird. Jeder Knoten 

muss dabei die sogenannte Heap – Bedingung erfüllen: 

37.1. Heap – Bedingung: 

Der Schlüssel jedes Knoten eines Heaps ist größer als sein Nachfolger. Falls auch gleiche 

Schlüssel auftreten können muss der Schlüssel jedes Knotens größer oder gleich dem 

seiner Nachfolger sein. 

Ein Heap ist ein vollständiger binärer Baum. Im Unterschied dazu lautet die Bedingung für 

binäre Suchbäume, dass der Schlüssel des linken Nachfolgers kleiner und der Schlüssel des 

rechten Nachfolgers größer ist. Daher sind die Elemente in einem Baum vollständig anders 

verteilt. 

Jedem Knoten wird ein fortlaufender Index zeilenweise zugewiesen. Diese Indizes 

entsprechen den Feldindizes. Der Index „0“ existiert nicht. 

Die Implementierung im Feld bringt mehrere Vorteile: 

Heaps speichern keine expliziten Verknüpfungen, wodurch zum Feststellen des 

Vorgängers oder Nachfolgers nur einfache arithmetische Operationen durchgeführt 

werden müssen. 

Die Nachfolger eines Elements mit dem Index haben die Indizes und . 

Umgekehrt sind die Vorgänger zu ermitteln. Der Index eines Vorgängers ergibt sich 

zu: 

⁄ . Jede Ebene hat 1 Element mehr als alle höheren Ebenen. Jede vollständige 

Ebene hat doppelt so viele Elemente als die vorhergehende. 

16



Der Nachteil der Feldimplementierung ist die starre Struktur, da explizite 

Verknüpfungen fehlen. Heaps bieten jedoch so viel Flexibilität, um effiziente 

Algorithmen für Prioritätsschlangen implementieren zu können. 

37.2. Methoden für Heaps: 

Einfügen eines neuen Elements: Um ein neues Element in den Heap einzufügen, 

wird es an die nächste freie Position gestellt, also an die Stelle nach dem letzten 

Eintrag. Dadurch wird höchst wahrscheinlich die Heapbedingung verletzt. Der 

Heap muss neu sortiert werden. 

Traversieren über einen Heap ist trivial, da durch einfache arithmetische 

Berechnungen der Nachfolger und auch der Vorgänger berechnet werden kann. 

Hauptsächlich werden die Level – Order- oder Preorder – Methode angewendet. 

Entfernen eines Elements: Es wird ein Trick angewandt. Das zu löschende Element 

wird mit dem letzten Element getauscht und dann dieses gelöscht. Dadurch wird 

ein aufreißen der Heapstruktur verhindert und der Heap um ein Element verkürzt. 

Das bedeutet die Feldgröße wird um 1 verringert. 

Nach dem Löschen oder Einfügen eines neuen Elementes in den Heap, muss dieser wieder 

repariert werden. Zum Reparieren des Heaps gibt es die Funktionen UpHeap und 

DownHeap. 

37.2.1. UpHeap: 

Mit dieser Methode wird ein Heap repariert. Es wird am Ende des Heaps (ganz 

hinten, am unteren Ende) begonnen. Die Funktion arbeitet von Unten nach Oben, 

daher auch der Name. Es wird verglichen, ob der Schlüssel des Vorgängers kleiner 

ist. Ist dies der Fall werden die Elemente getauscht. Das Element steigt somit im 

Heap hinauf. Diese Aktion wird solange wiederholt, bis der Heap durchsortiert und 

die Heapbedingung erfüllt ist. Diese Methode wird beim Einfügen von neuen 

Elementen in einen Heap verwendet. 

37.2.2. DownHeap: 

Diese Methode arbeitet top down, also von Oben nach Unten. Dabei wird ein 

Element mit seinem Nachfolger verglichen. Ist der Schlüssel von einem der beiden 

Nachfolger größer, so wird das Element mit seinem Nachfolger getauscht. Sind 

beide Nachfolger größer, so wird das Element mit dem Nachfolger, der den größten 

Schlüssel hat getauscht. Haben beide Nachfolger gleiche oder größere Schlüssel, so 

wird je nach Implementierung mit dem linken oder rechten Nachfolger getauscht. 

Diese Methode setzt einen korrekten Heap voraus, bis auf ein Element, welches 

richtig eingeordnet werden soll. Sie wird beim Löschen oder Ersetzten eines 

Eintrages verwendet. 

38. Erklärung Hash: 

Ein Hash eignet sich besonders gut zum effizienten Speichern und Suchen von Datensätzen. 

Das Verfahren beruht auf dem Prinzip des Feldes, in welchem die Datensätze geeignet 

gespeichert und mittels eines generierten Index gesucht werden. 

17



Der Schlüssel wird dabei in eine Tabellenadresse umgewandelt. Dadurch kann bei einer 

Suche sofort auf diese Tabellenadresse, ohne den vollständigen Datensatz zu durchlaufen, 

zugegriffen werden. 

Ziele dieses Verfahrens sind eine effizientere Nutzung der verfügbaren Speicherkapazität und 

ein schnellerer Zugriff. 

Der Index wird von der Hash-Funktion generiert. 

38.1. Hash-Funktion: 

Die Hash-Funktion hat die Aufgabeumfangreiche Daten(z.B.: Texte) in kurze, möglichste 

eindeutige Identifikationen (den Hash-Wert des Textes) umzuwandeln. Dazu berechnet 

die Funktion über einen Suchschlüssel den Index für die Hash-Tabelle. 

Es empfiehlt sich, die maximale Größe des Hashes (Anzahl der möglichen Schlüssel) 

mitanzugeben, da die Funktion für verschiedene Hashes verwendbar sein soll. 

38.2. Hashtabelle: 

In der Hashtabelle befinden sich die eindeutigen Adressen. Eine Suchanfrage wird 

zunächst mit Hilfe der Hash-Funktion in eine Tabellenadresse umgewandelt. Mit dieser 

eindeutigen Adresse wird der Datensatz in der Hash-Tabelle gesucht. In der Praxis wird die 

Tabelle in einem Feld implementiert. Die Hashtabelle wird dynamisch erzeugt, damit sie 

vielseitig verwendbar ist. Die Länge des Feldes muss für die Hash – Funktion gespeichert 

werden. Aus praktischen Gründen sollte die Feldlänge eine Primzahl sein. Eine spätere 

Änderung der Feldlänge hat nicht triviale Folgen. neue Indizes werden anders 

berechnet alte Einträge sind nicht mehr auffindbar. 

38.3. Kollisionsbeseitigung: 

Da Hash-Funktionen im Allgemeinen nicht eindeutig sind, können unterschiedliche 

Schlüssel zum selben Hash-Wert, also zum selben Feld in der Tabelle führen. Dieses 

Ergebnis wird als Kollision bezeichnet. In diesem Fall muss die Tabelle mehrere Werte an 

der selben Stelle aufnehmen. Eine Möglichkeit zur Kollisionsbeseitigung ist es, Datensätze 

mit gleichem Index in Listen zusammenzufassen. (getrennte Verkettung) 

39. Für welche Operationen ist ein Hash besonders gut geeignet? 

Wie groß sollte die Hashlänge gewählt werden? 

Hashes eignen sich besonders gut zum Suchen von Daten und somit zur Datenerhaltung. Die 

Qualität von Hashes hängt stark von der Hash-Funktion, der Feldlänge und den Schlüsseln der 

zu speichernden Daten ab. Sie speichern keine Reihenfolgen, Hierarchien oder sonstige 

Abhängigkeiten von Daten. Ist die Datenmenge bekannt, so sollte man die Hashlänge stets 

größer wählen. 

als Primzahl von Vorteil. 

40. Wie löscht man Elemente aus einem Hash? 

18



In der Liste werden die Zeiger auf den Nachfolger des zu löschenden Elements gesetzt und 

anschließend wird der Eintrag als ungültig markiert. 

41. Was wird aus dem Hash, wenn man bei getrennter Verknüpfung 

Hashlänge 1 wählt. 

Verkettete Liste 

42. Erklärung dynamische Speicherverwaltung in C 

Die Speicherverwaltung ist der untersten Ebene im Aufbau eines Programmes zuzuordnen. 

Dabei wird der vergebene Speicher in geeigneten Datenstrukturen erfasst und verwaltet. Aus 

einem Programm wird Speicher einer bestimmten Größe angefordert, im Programm 

verwendet und nach dem Gebrauch wieder retourniert. Das Betriebssystem rundet die 

angeforderte Speichergröße auf durch 8 teilbare Längen auf, um Zerstückeln des Speichers in 

viele kleine Blöcke zu verhindern. 

43. Welche Funktionen werden in C angeboten und wie 

funktionieren sie? 

43.1. malloc(): 

Mit der Funktion malloc() ist es möglich Speicher anzufordern. Als einziger Parameter 

muss die benötigte Speichergröße in Byte angegeben werden. Um die benötigte 

Speichergröße herauszufinden wird die Funktion sizeof() verwendet. Wird dieser 

Funktion ein Datentyp übergeben, so liefert sie dessen Speicherplatzbedarf in Byte. 

sizeof(long) liefert 4Byte (32Bit), ebenso kann mit jedem anderen Datentyp 

vorgegangen werden, auch mit selbst definierten Datentypen und Strukturen. 

Werden zum Beispiel 4 Speicherplätze vom Datentyp long benötigt, so muss der Funktion 

malloc() folgendes übergeben werden: 

4*sizeof(long) 

ptr= malloc(4*sizeof(long)); 

Die Funktion malloc() liefert bei erfolgreicher Speicherplatzreservierung einen Pointer 

auf die Adresse des ersten Speicherplatzes. Werden mehrere Speicherplätze desselben 

Typs reserviert, so wird auch immer nur der Zeiger auf den ersten geliefert. Die weiteren 

reservierten Plätze haben eine um 1 höhere Adresse als der vorhergehende. Konnte der 

angeforderte Speicherplatz nicht reserviert werden, so liefert die Funktion „0“. Der 

Pointer ist also ungültig. 

43.2. calloc(): 

Die Funktion calloc() funktioniert genau gleich wie die Funktion malloc(). Der 

einzige Unterschied ist der, dass sie anstatt einem Argument zwei erwartet. Sie erwartet 

die Argumente: 

19



Anzahl der Speicherplätze 

Größe eines Speicherplatzes. 

ptr=calloc(4, sizeof(long)); 

Auch diese Funktion liefert bei erfolgreicher Reservierung den Zeiger auf den ersten 

Speicherplatz. Bei nicht erfolgreicher Reservierung liefert sie „0“. 

43.3. realloc(): 

Mit dieser Funktion können Speicherplätze nicht nur erzeugt werden, sondern auch in 

ihrer Größe verändert werden. Sie erwartet daher 2 Argumente: 

den alten Speicherblock 

die neue Größe des gesamten Speicherblockes. 

ptr=calloc(4, sizeof(long)); 

ptrneu=realloc(ptr, 8*sizeof(long)); 

Schlägt der Aufruf fehl, so liefert auch diese Funktion „0“. Des Weiteren ist nicht 

gewährleistet, dass der Speicherplatz nach dem Verändern der Größe noch an derselben 

Adresse wie vor der Reallozierung steht. Die Verwendung dieser Funktion ist daher oft 

Problematisch. Zeigt ein Zeiger auf einen Speicher der von realloc() verändert wird, 

kann es zu Fehlern kommen, da dieser Zeiger bei Verschiebung des Speichers ungültig 

wird. 

43.4. free(): 

Wird ein dynamischer Speicher nicht mehr benötigt oder das Programm beendet, so sollte 

dieser wieder freigegeben werden. Hierfür gibt es in C die Funktion free(). Auf einen 

Speicher, der bereits freigegeben wurde, darf nicht mehr zugegriffen werden. Außerdem 

darf ein bereits freigegebener Speicher kein zweites Mal freigegeben werden, da es 

dadurch zu Programmabstürzten kommen kann. 

Nach dem Freigeben eines Speichers sollte der Zeiger auf den Speicher ungültig gemacht 

werden, indem er auf „0“ gesetzt wird. 

if(ptr) 

{ 

free(ptr); 

ptr = 0; 

} 

Wird die Funktion free() auf einen ungültigen Zeiger angewandt, so ergibt das keinen 

Fehler sondern wird ignoriert. 

Um mit diesen allozierten Speichern arbeiten zu können sollte eine Abfrage gemacht werden, 

ob die Speicherallozierung erfolgreich war. 

z.B.: 

if(ptr=calloc(4, sizeof(long))) 

20


{ 

} 


//Verwendung des Speichers 

44. Was sind Memory - Leaks? 

Memory – Leaks entstehen, wenn ein Programm dynamisch Speicher alloziert und diese 

Speicherressourcen nicht mehr an das System zurückgibt. Durch diese Memory – Leaks wird 

der Speicher immer geringer und es kann zu langsameren Reaktionen von Programmen und 

vom Betriebssystem kommen. 

Memory – Leaks können durch folgende Fehler auftreten: 

Verlust eines Zeigers auf einen Speicher, weil dieser Zeiger überschrieben wurde 

Verlust des Speichers durch Verlust des Zeigers 

Verlust des Zeigers durch Rücksprung 

Verlust des Zeigers bei der Rückgabe von Funktionen 

45. Welche Fehlerarten gibt es (Numerik)? 

45.1. Modellfehler: 

Bei jeder Modellbildung wird eine Abstraktion der Realität durchgeführt, dabei werden 

bekannte und unbekannte Größen vernachlässigt und Vereinfachungen der tatsächlichen 

Verhältnisse vorgenommen. Der Fehler, der dadurch entsteht, wird Modellfehler genannt. 

Der Beitrag dieses Fehlers zum Gesamtfehler kann aufgrund der Vernachlässigung 

unbekannter Größen nicht abgeschätzt werden. Es kann lediglich der Fehler der 

vernachlässigten bekannten Größen abgeschätzt werden. 

45.2. Datenfehler: 

Datenfehler entstehen durch Ungenauigkeiten bei der Erfassung von Daten, da diese nur 

bis zu einer gewissen Genauigkeit erfasst werden können. Der dadurch entstehende 

Fehler lässt sich meist abschätzten. Dies ist jedoch von der Messmethode abhängig (z.B.: 

bei Längen, Geschwindigkeiten,…). Die Auswirkung dieser Fehler können mittels 

Konditionsuntersuchungen abgeschätzt werden. 

45.3. Verfahrensfehler: 

Mathematische Probleme werden oftmals mit iterativen Näherungsverfahren 

durchgeführt, welche sich an die Lösung herantasten. Ist die Lösung hinreichend genau, so 

wird das Verfahren abgebrochen und es entsteht der Abbruchfehler. 

Diskretisierungsfehler entstehen bei einem Übergang von einem kontinuierlichen auf ein 

diskretes System. Ein Intergral wird beispielsweise numerisch durch Summation 

durchgeführt. Hierbei entsteht gegenüber der tatsächlichen Lösung des Integrals ein 

Fehler. 

21


Verfahrensfehler lassen sich durch erhöhten Aufwand oft beliebig verkleinern, da aber 

jedes Verfahren nach einer bestimmten Zeit abgebrochen werden muss entstehen immer 

Abbruchfehler. Dieser ist im günstigsten Fall die Darstellungsgenauigkeit des internen 

Datentyps. 

45.4. Rundungsfehler: 

Punktzahlen können auf einem Computer bis zu einer bestimmten Genauigkeit dargestellt 

werden. Diese Genauigkeit ist vom Datentyp abhängig. Bei jeder Rechenoperation wird 

das Ergebnis auf einen darstellbaren Wert abgebildet – gerundet. Der Unterschied 

zwischen dem exakten Wert und dem gerundetem Wert ist der Rundungsfehler oder 

Rechenfehler. 

46. Wie kann der relative Fehler berechnet werden? 

Der absolute Fehler ergibt sich zu: 

Der relative Fehler einer numerischen Berechnung ergibt sich aus: 

Die Bezugsgröße ist meist der exakte Wert. Man erhält folgende Gleichung: 

47. Was sagt die Konditionszahl aus? Was ist die ideale 

Konditionszahl? 

Die Konditionszahl gibt Auskunft über die Empfindlichkeit eines Systems auf Änderungen 

der Eingangsdaten. 

Ein System mit kleiner Konditionszahl ist Änderungen gegenüber unempfindlicher als ein 

System mit großer Konditionszahl. 

Die ideale Konditionszahl ist: 

48. Was ist die kleinste mögliche Zahl? 

Die Header-Datei limits.h gibt Auskunft über Grenzen ganzzahliger Zahlentypen. Diese 

Grenzen sind in Konstanten gespeichert: 

22 

Blauensteiner



LONG_MAX: größte positive Zahl 

LONG_MIN: kleinste negative Zahl 

Die Header-Datei float.h gibt die Schranken für die Datentypen float, double und long 

double an: 

DBL_MAX: größte positive Zahl 

DBL_MIN: kleinste(normalisierte) positive Zahl >0 

DBL_EPSILON: Differenz zwischen 1 und der kleinsten Zahl größer als 1 

Die kleinste denormalisierte Zahl ergibt sich mit: 

Normalisiert heißt, dass eine 1 direkt hinter dem Komma steht. 

49. Was passiert bei der Summation von 2 Doubles? Welche Fehler 

können dabei auftreten? 

Bei der Summation von zwei Punktzahlen werden die beiden Mantissen addiert. Hierfür 

müssen allerdings die Exponenten gleich sein. Ist die Zahl um den Faktor größer, so wird 

0 addiert. In der Computerarithmetik gilt weder das Assoziativgesetz noch das 

Distributivgesetz. Der Exponent der kleineren Zahl wird auf den Exponenten der größeren 

gebracht. Dabei wird die Mantisse nach rechts verschoben, wobei gesetzte Bits rechts 

herausfallen können Datenverlust. 

Ein häufiger Fehler bei der Summation von Punktzahlen ist der Auslöschungseffekt. Dieser 

tritt auf, wenn zwei annähernd gleich große Zahlenwerte addiert oder subtrahiert werden. 

Unterscheiden sich zwei Werte fast ausschließlich durch ihre nicht signifikanten Stellen, so 

fallen bei einer Subtraktion hauptsächlich die signifikanten Stellen weg. Es bleiben nur die 

nicht aussagekräftigen Stellen übrig. Diese Störungen an den hinteren Stellen der Werte 

werden zu Störungen an vorderen Stellen des Ergebnisses. Daher ist der relative Fehler sehr 

hoch. 

Auslöschung ist die häufigste Ursache für schlechte Kondition und die numerische Instabilität 

von Algorithmen. 

50. Welche Fehlerarten gibt es? (Fehlerbehandlung) 

50.1. Modellfehler: 

Modellfehler können nur behandelt werden, wenn sie auch erkannt werden können. Sie 

entstehen oftmals auch durch bewusste Vernachlässigungen. 

50.2. Datenfehler: 

23



Datenfehler sind die häufigste Ursache für eine Fehlerbehandlung. Dazu zählen 

beispielsweise Messungenauigkeiten, syntaktisch Falsche oder unvollständige 

Eingabedaten oder fehlerhafte Dateiformate. 

50.3. Verletzte Vorbedingung: 

Diese Fehlerart zählt eigentlich zu den Datenfehlern. Die Korrektheit der Daten bezieht 

sich auf einen bestimmten Algorithmus. Die Daten können anhand einer definierten 

Bedingung (Vorbedingung) auf Korrektheit überprüft werden. 

50.4. Anwenderfehler: 

Anwenderfehler entstehen durch fehlerhafte Bedienung sowie fehlende oder inkorrekte 

Eingaben. Sie gehören auch zu den Datenfehlern und erfordern bei der Behandlung oft 

besondere Richtlinien für die Benutzerführung. 

50.5. Fehlerhafter Programmaufruf: 

Dies ist ein Fehler, welcher beim Programmaufruf passiert und dadurch eigentlich ein 

Anwenderfehler ist. Ein fehlerhafter Programmaufruf kann zu einem sofortigen Abbruch 

des Programms führen. 

50.6. Numerische Fehler: 

Numerische Methoden liefern nur mit einer Fehlerabschätzung eine sinnvolle 

Auswertung. Es ist notwendig bei der Implementierung auf die numerische Stabilität des 

Verfahrens zu achten. 

50.7. Speicherprobleme: 

Speichermangel ist ein leicht zu erkennendes Problem, welches oftmals nur sehr schwer 

korrigiert werden kann. Es kann dazu führen das der Algorithmus nicht mehr ausgeführt 

werden kann. 

Abhilfe: 

Neu starten des Programms 

Das Programm wartet bis der Speicher wieder verfügbar ist 

Nicht mehr benötigter Speicher wird freigegeben, wenn möglich. 

50.8. Fehlerhafter Speicherzugriff: 

Dies ist ein sehr kritischer Fehler, der entweder zum sofortigen Programmabbruch oder 

zum lesen falscher Daten und überschreiben von Daten, die nicht zum Programm 

gehören, führt. 

Abhilfe: Signalbehandlung 

50.9. Fehlerhafte Module: 

Bei der Softwareentwicklung wird sehr oft Fremd-Software verwendet. Dazu gehören 

auch Bibliotheken und Module, aber auch das Betriebssystem. Diese Fremd – Software 

kann auch Fehler enthalten. 

24


50.10. Dead – Lock: 

Bei parallelen Prozessen kann es vorkommen, dass ein Prozess auf Daten des anderen 

wartet und es daher zu einem Stoppen des Programmes kommt. Dieser Fehler kann 

während der Programmlaufzeit kaum behoben werden, da die Prozesse gestoppt sind. 

Am einfachsten ist es eine gewisse Zeit zu warten, dass der Programmablauf von selbst 

wieder beginnt. 

51. Welche Möglichkeiten bietet C zur Fehlerbehandlung und wie 

funktionieren diese? 

Verschiedene Programmiersprachen bieten verschiedene Möglichkeiten zur 

Fehlerbehandlung. In C++ gibt es beispielsweise „Ausnahmen“ (exceptions). In C haben sich 

die sogenannten Fehlercodes durchgesetzt. Es ist empfehlenswert Fehlercodes mit 

Aufzählungstypen (enum) zu realisieren. 


Der Präfix ERR deutet darauf hin, dass es sich um einen Fehler handelt. 

Des Weiteren bietet die Standardbibliothek in C einige Möglichkeiten zur Fehlererkennung 

und Fehlerbehandlung an. 

Die Fehlervariable errno ist vom Typ int und ist in der Standard-Headerdatei errno.h 

deklariert. Sie gibt viele Fehler von Betriebssystemen und C-Standardbibliotheksfunktionen 

durch einen Fehlercode bekannt. Beim Programmstart wird diese Variable auf 0 gesetzt und 

nur im Fehlerfall von Betriebssystem- und Bibliotheksfunktionen auf den Fehlercode gesetzt. 

errno kann dann wie jede andere Variable abgefragt und ausgewertet werden. 

Beispielsweise kann errno auf ENOET gesetzt werden. Dies ist eine Präprozessorkonstante. 

52. Was macht die Funktion exit() und wie wird sie verwendet? 

Diese Funktion ist Hilfreich für Testphase in der Programmentwicklung. Wird die Funktion 

exit() aufgerufen, wird das Programm sofort beendet, egal wo sich das Programm gerade 

befindet. Die Funktion ist der Headerdatei stdlib.h deklariert und erwartet als einzigen 

Parameter einen Fehlerwert. Der Funktionsaufruf erfolgt durch: 

exit(-1); 

53. Was macht die Funktion atexit() und wie wird sie verwendet? 

25



Mit der Funktion atexit() können mehrere Funktionen registriert werden, die beim 

regulären Programmende aufgerufen werden. Ein Programmende ist regulär, wenn aus der 

Funktion main() zurückgesprungen wird oder wenn exit(-1) aufgerufen wird. Diese 

Funktion ist genau auch wie exit() in der Headerdatei stdlib.h deklariert. Sind 

mehrere Funktion registriert, so werden diese in umgekehrter Reihenfolge ihrer 

Registrierung aufgerufen. Als Parameter wird ein Zeiger auf eine Funktion erwartet. 

atexit(&endfunction); 

exit(-1); //Die Funktion endfunction wird hier aufgerufen. 

54. Erklärung der Funktion abort(): 

Die Funktion abort() beendet das Programm nicht wie exit() regulär, sondern durch 

einen Abbruch – also ein außergewöhnliches Programmende. Dabei wird das Signal 

SIGABRT an den Prozessor gesendet, wodurch die Signalbehandlung für das Signal 

ausgelöst wird. Diese voreingestellte Signalbehandlung bricht das Programm ab. abort() 

ist in der Headerdatei stdlib.h deklariert und hat keine Argumente. 

55. Was macht die Funktion assert() und wie wird sie verwendet? 

Assert ist genaugenommen ein Präprozessormakro und ist in der Headerdatei assert.h 

deklariert. Assert erwartet einen Parameter, ist dieser Parameter gleich 0, so gibt assert() 

eine Fehlermeldung aus und beendet das Programm durch den Aufruf der Funktion abort(). 

datei =fopen(„bsp.txt“); 

assert(datei); 

Diese Funktion wird gerne in der Entwicklungsphase eines Programms zur Kontrolle des 

Zustandes einer Variablen verwendet. Der übergebene Ausdruck wird auf 0 abgefragt! 

56. Was sind Signale und wo kommen sie her? 

Signale sind nicht vorhersehbare Ereignisse, welche zu nicht vorhersehbaren Zeitpunkten 

auftreten können. Es sind also asynchrone Ereignisse. Ein Signal kann vom Betriebssystem, 

von externen Interrupts, von anderen Programmen oder Eingabegeräten initiiert werden und 

an einen Prozess gesendet werden. In Programmen können diese Signale abgefangen und 

behandelt werden. 

57. Wie Funktioniert in C die Signalbehandlung? 

In C enthält die Headerdatei signal.h eine vollständige Liste aller vorhandenen Signale. 

Empfängt ein Prozess ein Signal, wird der Programmablauf unterbrochen und eine Funktion 

zur Signalbehandlung aufgerufen. Diese Funktionen nennt man singalhandler. 

26



Die Funktion signal() ist in der Headerdatei signal.h deklariert und erwartet zwei 

Parameter. Der erste Parameter ist die Signalnummer und der zweite Parameter ein Zeiger 

auf die Funktion zur Signalbehandlung. Diese Funktion zur Signalbehandlung hat einen int – 

Parameter, die Signalnummer und hat keinen Rückgabewert. 

58. Welche Signale kennen Sie? 

Signal Bedeutung 

SIGINT „interrupt“ Wird beim Drücken der Tastenkombination Strg+C an den Prozessor 

gesandt. 

SIGABRT „abort“ Wird von den Funktionen assert() und abort() verwendet. 

SIGTERM „terminate“ Wird beispielsweise beim Herunterfahren des Systems gesandt. 

Behandlung ist empfohlen. 

SIGILL „illegal instruction“ Tritt auf wenn ein illegaler Maschinenbefehl geladen wird. 

SIGFPE „floating point exception“ Tritt bei ungültigen arithmetischen Operationen auf. 

Z.B.: Division durch 0. 

SIGSEGV „segmentation violation“ Wird vom Prozessor gesendet, wenn versucht wird auf 

einen Speicherbereich zuzugreifen, der nicht zum Prozessor gehört oder wenn 

eine illegale Speicheradresse auftritt. 

59. Statische und dynamische Felder: 

60. Wie findet man die Nullstelle einer Funktion? 

Als erstes setzt man eine obere und unter Grenze. Ist eine Grenze positiv und eine negativ, so 

befindet sich die Nullstelle noch im Bereich. Dann wird der Bereich halbiert. Ist wiederum 

eine Grenze positiv und eine negativ, so liegt die Nullstelle immer noch im Bereich. Sind 

beide Grenzen positiv oder negativ, so liegt der Bereich in dem gesucht wird oberhalb oder 

unterhalb der Nullstelle. Dieses Verfahren wird solange wiederholt, bis die Annäherung an 

die Nullstelle ausreichend genau ist. 

61. Wie kann man in C numerisch integrieren? 

Das Integral einer (stückweise stetigen und beschränkten) Funktion kann als Summe von 

Teilintegralen berechnet werden. Die einzelnen Summanden entsprechen jeweils der 

Integration über Teilintervalle. Es gibt verschiedene Methoden das Integral über diese 

Teilintervalle anzunähern. 

Eine relativ einfache und anschauliche Methode ist die Trapezmethode, welche die Fläche 

unter der Funktionskurve durch Trapeze approximiert. 

27 

( ( ) ( )) 

Eine Methode um die Fläche unter der Kurve genauer zu approximieren ist die 

Simpsonmethode:



( ( ) ( 

Außerdem gibt es noch die Newtonmethode: 

Referenzbeispiel 4! 

( ( ) ( 

28 

) ( 

) ( )) 

) ( ))

1. Was ist eine Header – Datei? Was darf in einer Header-Datei ...

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