Manipulacija pomnilnika (sprotna naloga)

V sklopu te naloge demonstrirajte uporabo kazalcev in struktur za interpretacijo in manipulacijo podatkov neobičajnih oblik. Pripravite 3 rešitve (2 programa in eno implementacijo funkcije) v nadaljevanju opisanih nalog. Pripravite tudi Makefile, ki bo vašo kodo prevedel v izvedljive programe.

Posamezni naslovi podnalog v nadaljevanu so sestavljeni iz pričakovanega imena programa in pričakovanega imena izvorne zbirke. Na sistem oddajte .zip paket z Makefile skripto in izvornimi zbirkami. Bodite pozorni na poimenovanja. Pred oddajo preverite delovanje z avtomatskim preizkusom.
naloga_1 (naloga_1.c)

Program naj s standardnega vhoda bere racionalna števila (ulomke) v nadaljevanju opisani obliki. Na standardni izhod naj izpisuje ulomke v berljivi obliki <števec>/<imenovalec>. Primer izpisa programa:

3/4 -1/2 6/14

Racionalna števila bodo zapisana v posameznih zlogih/bajtih. Vsak zlog bo razdeljen na dva dela. Pomembnejši štirje biti (vrednosti 128, 64, 32 in 16) bodo vsebovali števec ulomka, zapisan kot predznačeno celo število (vrednosti med -8 in 7). Manj pomembni štirje biti (vrednosti 8, 4, 2 in 1) bodo vsebovali imenovalec ulomka, zapisan kot nepredznačeno celo število (vrednosti med 0 in 15).

Biti v enem zlogu predstavljajo posamezne vrednost. Naslednja tabela prikazuje nekaj primerov:
vrednost 	bitna predstava
  	a 	b 	c 	d 	e 	f 	g 	h
128 	1 	0 	0 	0 	0 	0 	0 	0
64 	0 	1 	0 	0 	0 	0 	0 	0
32 	0 	0 	1 	0 	0 	0 	0 	0
16 	0 	0 	0 	1 	0 	0 	0 	0
8 	0 	0 	0 	0 	1 	0 	0 	0
4 	0 	0 	0 	0 	0 	1 	0 	0
2 	0 	0 	0 	0 	0 	0 	1 	0
1 	0 	0 	0 	0 	0 	0 	0 	1
71=64+4+2+1 	0 	1 	0 	0 	0 	1 	1 	1
255=... 	1 	1 	1 	1 	1 	1 	1 	1

Vrednost 128 je v enem zlogu predstavljena z zadnjim bitom a, ki ga smatramo tudi kot najpomemnejši ker predstavlja največjo vrednost. Vrednost 2 pa je predstavljena z 2 bitom g. Ostala nepredznačena cela števila so predstavljena s kombinacijo bitov oziroma seštevkom njihovih vrednosti. Število 71 je tako predstavljeno z zlogom 01000111, oziroma seštevkom 64+4+2+1. Število 255 je kombinacija vseh bitov.

Po zgornjem opisu želimo v bite a b c d zapisati števec, v bite e f g h pa imenovalec.

Iz standardnega vhoda mora prebrati vse podane zloge.
naloga_2 (naloga_2.c)

Program naj iz standardnega vhoda bere pare vrednosti - števce in imenovalce ulomkov. Na standardni izhod naj izpiše racionalna števila v obliki opisani za naloga_1. Program naj bo kompatibilen z naloga_1.

Za branje lahko uporabite funkcijo scanf. Z njo lahko preberete posamezno število s klicem:

int v;
scanf("%d", &v);

Primer zagona (v kombinaciji z naloga_1):

$ echo -n 3 4 -1 2 6 14 | ./naloga_2 | ./naloga_1
3/4 -1/2 6/14

Velikost izhoda mora biti kot predpisana. V zgornjem primeru, kjer so podani 3 pari imenovalcev in števcev mora izhod biti velik 3 zloge/bajte.
naloga_3.h

V tej nalogi implementirajte funkcijo v zaglavju naloga_3.h.

Implementirajte funkcijo split, ki C niz razreže na podnize ločene z izbranim znakom. Funkcija naj ima naslednji podpis:

char** split(const char* str, char delim, int *n);

Kjer je str niz, ki ga želimo razrezati, delim je znak s katerim nize razrežemo, n pa je kazalec na celo število, kamor bomo zapisali število najdenih nizov. Funkcija vrne kazalec na tabelo razrezanih podnizov. Vrnjena tabela je dinamično alocirana in jo sprostimo z enim klicem free. Vaša implementacija bo preizkušena z naslednjim programom, drugačnimi parametri:

#include <stdio.h>
#include "naloga_3.h"

int main(){
    int n=0;
    char *str="hello world !!!";
    char delim=' ';
    printf("vhodni niz: %s\n", str);
    printf("separator: %c\n", delim);

    char **besede = split(str, delim, &n);
    printf("besede:\n");
    for(int i=0; i<n; i+=1){
        printf("%s\n", besede[i]);
    }
    free(besede);
}

Primer bi naj izpisal:

vhodni niz: hello world !!!
separator:  
besede:
hello
world
!!!

Predlagamo naslednjo implementacijo (možne so razlike v implementaciji, dokler je izpolnjen zgoraj opisan način uporabe).

Najprej preštejte število ponovitev simbola delim v podanem nizu str. To število povečate za 1 in shranite na lokacijo kazalca n (število podnizov je 1 več kot število pojavitev simbola).

Nato alocirajte pomnilnik, ki bo lahko vseboval tabelo n-tih kazalcev char* in celotno dolžino podanega niza (to morate opraviti z enkratnim klicem malloc za katerega uporabnik nato kliče free). Na začetek tega pomnilnika shranite tabelo kazalcev char* (tabela je tipa char**). Na konec te tabele pa shranite kopijo niza.

Prvi kazalec v tabeli incializirate tako, da kaže na začetek kopije niza. Nato se sprehodite skozi znake kopije. Kjer najdete simbol delim ga zamenjate z simbolom '0' (tako zaključite prejšnji odsek kopije). Naslednji kazalec v tabeli nastavite na naslov za zamenjanim elementom.

Primer zapisa v pomnilniku na sistemu, kjer je kazalec velik 1 zlog/bajt in malloc vrne dinamično alociran pomnilnik na naslovu 10:
naslov 	10 	11 	12 	13 	14 	15 	16 	17 	18 	19 	20 	21 	22 	23 	24 	25 	26 	27 	28
znak 	  	  	  	h 	e 	l 	l 	o 	  	w 	o 	r 	l 	d 	  	! 	! 	! 	 
vrednost 	13 	19 	25 	  	  	  	  	  	0 	  	  	  	  	  	0 	  	  	  	0

V prvi vrstici so zapisani naslovi v pomnilniku v desetiški obliki. Ti se pričnejo z 10, potrebujemo jih 19.

V drugi vrstici so zapisani znaki zapisanih vrednosti, če jih interpretiramo kot tip char. Ti so zapisani samo na mestih, kjer jih želimo interpretirati kot znake.

V tretji vrstici so zapisane številske vrednosti zapisanih bajtov v desetiški obliki.

Kjer so v 2 vrstici zapisani znaki, v 3 vrstici niso zapisane njihove številske vrednost. Znaki imajo številske vrednosti, ampak ker nas v tem primeru ne zanimajo, so iz jasnosti izpuščene.

Za ta primer bi funkcija vrnila naslov 10 kot tip char**.