Grundlagen der C-Programmierung

Seminarziel

Am Ende des Seminars sind die Teilnehmenden in der Lage, grundlegende C-Programme zu schreiben, die grundlegende Kontrollstrukturen, Funktionen, Arrays und einfache objektorientierte Konzepte nutzen. Sie lernen, wie sie einfache Programme erstellen und grundlegende Speicherverwaltungs- und Dateioperationen durchführen können.

Inhalt

• Einführung in C
  • Überblick und Geschichte: Was ist C und warum ist es wichtig? Historische Entwicklung und Hauptmerkmale der Sprache.
  • Anwendungsbereiche: Diskussion der typischen Anwendungsbereiche von C in verschiedenen Branchen wie Systemprogrammierung, eingebettete Systeme und wissenschaftliches Rechnen.
• Grundlegende Syntax und Struktur
  • Grundlegende Programmstruktur: Aufbau eines einfachen C-Programms, einschließlich Header-Dateien, main-Funktion und grundlegenden Ein-/Ausgabe-Operationen.
  • Datentypen und Variablen: Einführung in grundlegende Datentypen, Deklaration und Initialisierung von Variablen.
• Kontrollstrukturen und Schleifen
  • Bedingte Anweisungen: Nutzung von if, else-if und else zur Steuerung des Programmflusses.
  • Schleifen: Einführung in for-, while- und do-while-Schleifen zur Wiederholung von Anweisungen.
  • Switch-Statements: Verwendung von switch zur Auswahl zwischen mehreren Alternativen.
• Operatoren und Ausdrücke
  • Arithmetische Operatoren: Einführung in grundlegende arithmetische Operationen.
  • Vergleichs- und logische Operatoren: Nutzung von Vergleichs- und logischen Operatoren zur Bedingungsprüfung.
  • Zuweisungsoperatoren: Erklärung der Zuweisungsoperatoren und ihre Verwendung.
• Fallstudie 1: Erstellung eines einfachen Taschenrechners
  • Problemstellung: Bedarf an einem Programm zur Durchführung grundlegender arithmetischer Operationen.
  • Lösung: Entwicklung eines Taschenrechners unter Verwendung der erlernten C-Grundlagen.
  • Ergebnis: Ein funktionsfähiger Taschenrechner, der Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division durchführt.
• Funktionen und Modularisierung
  • Funktionen: Definition und Aufruf von Funktionen, Parameterübergabe und Rückgabewerte.
  • Modularisierung: Nutzung von Header- und Quellcodedateien zur Strukturierung von Programmen und zur Wiederverwendung von Code.
• Arrays und Strings
  • Arrays: Deklaration, Initialisierung und Nutzung von Arrays zur Speicherung mehrerer Werte.
  • Strings: Verwendung von C-Strings und grundlegende String-Operationen wie Verkettung und Vergleich.
• Ein- und Ausgabe
  • Grundlegende Ein-/Ausgabe: Nutzung von scanf und printf zur Benutzereingabe und Programmausgabe.
  • Dateieingabe und -ausgabe: Einführung in die Arbeit mit Dateien, einschließlich Lesen und Schreiben von Dateien.
• Zeiger und Speicherverwaltung
  • Zeiger: Einführung in Zeiger, Nutzung von Zeigern zur Manipulation von Speicheradressen und Datenstrukturen.
  • Dynamische Speicherverwaltung: Verwendung von malloc und free zur dynamischen Speicherallokation und -freigabe.
• Fallstudie 2: Erstellung eines Notensystems
  • Problemstellung: Bedarf an einem Programm zur Verwaltung von Schülernoten.
  • Lösung: Entwicklung eines Notensystems unter Verwendung von Arrays, Funktionen und grundlegenden Zeigern.
  • Ergebnis: Ein funktionales Notensystem, das Eingabe, Speicherung und Berechnung von Schülernoten ermöglicht.
• Strukturen und Verbunde
  • Strukturen: Einführung in Strukturen zur Gruppierung verwandter Daten.
  • Verbunde: Verwendung von Verbunden zur effizienten Speicherung unterschiedlicher Datentypen an derselben Speicheradresse.
• Fehlerbehandlung und Debugging
  • Fehlerarten: Übersicht über typische Fehlerarten in C-Programmen (Syntax-, Laufzeit- und logische Fehler).
  • Debugging-Techniken: Nutzung von Debugging-Tools und Techniken zur Fehlersuche und -behebung in C-Programmen.
  • Fehlerbehandlung: Einführung in grundlegende Methoden zur Fehlerbehandlung.
• Bibliotheken und Header-Dateien
  • Standardbibliotheken: Nutzung der C-Standardbibliotheken zur Erweiterung der Funktionalität von Programmen.
  • Eigene Header-Dateien: Erstellung und Nutzung eigener Header-Dateien zur Modularisierung und Wiederverwendung von Code.
• Best Practices in der C-Programmierung
  • Code-Qualität: Techniken zur Verbesserung der Code-Qualität, einschließlich Kommentare, Namenskonventionen und Code-Reviews.
  • Effizienz und Optimierung: Strategien zur Optimierung der Laufzeit und Speichernutzung von C-Programmen.
• Fallstudie 3: Entwicklung eines einfachen Spiels
  • Problemstellung: Bedarf an einem einfachen Spiel zur Demonstration der Nutzung von C in der Spieleentwicklung.
  • Lösung: Entwicklung des Spiels unter Verwendung der erlernten C-Grundlagen, Strukturen und Zeiger.
  • Ergebnis: Ein interaktives Spiel, das grundlegende Spielmechaniken und Benutzerinteraktionen unterstützt.