UNIVERSITÄT SIEGEN Fachbereich 12, Elektrotechnik und Informatik Fachgruppe Betriebssysteme / verteilte Systeme

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1 UNIVERSITÄT SIEGEN Fachbereich 12, Elektrotechnik und Informatik Fachgruppe Betriebssysteme / verteilte Systeme Musterklausur zur Einführung in die Informatik II 2. Teilklausur, Bitte lesen Sie sich diese Hinweise vollständig und aufmerksam durch, bevor Sie mit der Klausur beginnen: Die Klausurdauer beträgt 75 Minuten. Prüfen Sie die Vollständigkeit der Aufgabenblätter (16 Seiten, inkl. Deckblatt) Schreiben Sie lesbar! Nicht lesbare Antworten können nicht gewertet werden. Bevor Sie mit der Bearbeitung der Klausur beginnen, füllen Sie bitte das Deckblatt mit Ihrem Namen und Ihrer Matrikelnummer aus. Bevor Sie eine Aufgabe bearbeiten, lesen Sie sie bitte erst sorgfältig durch! Geben Sie zum Schluß die Aufgabenstellung wieder vollständig ab! Öffnen Sie auf keinen Fall die Klammerung! Name: Vorname: Hörsaal: Platz: Matrikelnummer: Fachbereich: Studiengang Erklärung: Mit meiner Unterschrift erkläre ich mich einverstanden, dass das Ergebnis meiner Klausur in einer anonymen Liste mit Matrikelnummer und Punktezahl im WWW bekannt gegeben wird. Siegen, Unterschrift Vom Studenten nicht auszufüllen! Aufgabe Note mögl. Punktzahl Korrekturen 1 2 3

2 Aufgabe 1: Java Collections (15 Punkte) 1. Kreuzen Sie bei den folgenden Aussagen über Collections an, ob diese richtig bzw. falsch sind! (5 Punkte) Eine Collection kann Objekte unterschiedlicher Klassen aufnehmen Das Einfügen und Suchen von Elementen in einem Hash- Set geht in der Regel langsamer als in einem TreeSet Bei einem TreeSet muss beim Erzeugen immer ein Comparator-Objekt übergeben werden. Beim Durchlaufen eines TreeSets mit Hilfe eines Iterators werden - im Unterschied zu HashSets - die Elemente immer in aufsteigender Reihenfolge (gemäß der gewählten Ordnung) bearbeitet. Die maximale Anzahl der Elemente einer ArrayList ist zur Übersetzungszeit festgelegt. richtig falsch 2. Es soll eine Klasse Student und eine Klasse StudentTree implementiert werden, wobei ein Student über einen Namen und eine Matrikelnummer verfügt. Die Klasse StudentTree erzeugt die Studenten, fügt sie in einen TreeSet ein und gibt die Studenten in aufsteigender Reihenfolge der Matrikelnummern sortiert aus. Ergänzen Sie die folgenden Klassendefinitionen. Sie brauchen keine Fehlerbehandlung durchzuführen! (10 Punkte) import java.util.*; class Student //Attribute für Name und Matrikelnummer public String name; public int matrikel; Student (String n, int m) name = n; matrikel = m; public int compareto(object o) 2

3 class StudentTree public static void main(string[] args) //Neues TreeSet Objekt studi erzeugen studi.add(new Student ("Paul Schmidt",562312)); studi.add(new Student ("Anna Müller",761232)); studi.add(new Student ("Heidi Unger",752312)); studi.add(new Student ("Peter Paffay",642312)); //TreeSet Objekt studi durchlaufen und für jeden Studenten //Name und Matrikelnummer ausgeben Student tmp = System.out.println(tmp.name + " " + tmp.matrikel); 3

4 Aufgabe 2: Java Swing (15 Punkte) Vervollständigen Sie den folgenden Java-Quellcode so, dass die Funktionalität des Programms der dargestellten Ausgabe entspricht. Nach dem Start des Applets ist das Textfeld leer. Durch Drücken des Buttons erscheint der dargestellte Text ("Danke fürs drücken!") im Textfeld: import java.awt.*; import java.awt.event.*; import javax.swing.*; public class Liebhab extends JApplet JTextField feld; JButton knopf; public void init() //Panel zur Aufnahme der GUI-Elemente JPanel panel = new JPanel(); getcontentpane().add(panel); //"Bitte drück mich" Button und Textfeld erzeugen und zum //Panel hinzufügen //ActionListener für den "Bitte drück mich" Button registrie //ren. Realisieren Sie den ActionListener mit Hilfe einer //anonymen Klasse! 4

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6 Aufgabe 3: Java Threads (10 Punkte) Betrachten Sie folgende Klasse MinMax, die wahlweise das Minimum und das Maximum eines Arrays berechnet. class MinMax int[] data; boolean computemin; public int result = 0; public MinMax(int[] f, boolean min) data = f; computemin = min; public void compute() result = data[0]; for (int i = 1; i < data.length; i++) if (computemin) if (data[i] < result) result = data[i]; else if (data[i] > result) result = data[i]; public class MyProg public static void main(string[] args) int[] a = 23,10,3,49,7,5,123,32,92,17; MinMax a1 = new MinMax(a, true); MinMax a2 = new MinMax(a, false); a1.compute(); //Berechnung 1 a2.compute(); //Berechnung 2 System.out.println("Min: " + a1.result + ", Max: " + a2.result); 6

7 Verändern Sie den Quellcode so, dass das Programm mit Hilfe von zwei Threads die beiden markierten Berechnungen nebenläufig ausführt. Füllen Sie dazu die gekennzeichneten Bereiche aus, bzw. streichen Sie evtl. nicht mehr benötigte Anweisungen durch! Hinweis: Sie brauchen kein Exception-Handling zu programmieren (obwohl dies eigentlich erforderlich wäre)! 7

8 Aufgabe 4: Entwurfsmuster (15 Punkte) 1. Bewerten Sie folgende Aussagen mit richtig oder falsch (6 Punkte): Klassenbasierte Muster beschreiben Beziehungen zwischen Objekten, die sich zur Laufzeit ändern können. Das Singleton-Muster erlaubt eine höhere Flexibilität als die Verwendung von Klassenoperationen. Die Einteilung von Entwurfsmustern erfolgt ausschließlich nach dem Zweck des Musters. richtig falsch Entwurfsmuster sind abstrakter als Frameworks. Das Kompositum-Muster ist ein objektorientiertes Verhaltensmuster. Die Swing-Klassen JComponent, JPanel und JButton sind ein Beispiel für die Verwendung des Kompositum- Musters. 2. Ergänzen Sie die Lücken der folgenden Aussagen: (3 Punkte) Das -Muster bietet eine Schnittstelle zum Erzeugen eines Objektes an, wobei die Unterklassen entscheiden, von welcher Klasse das zu erzeugende Objekt ist. Das -Muster kann dazu verwendet werden verschiedene graphische Darstellungen der Daten eines Objektes konsistent zu halten. Das -Muster wird verwendet um Teil/ Ganzes-Hierarchien darzustellen. 8

9 3. Welche Muster werden in den folgenden UML-Diagrammen verwendet? (6 Punkte) Grafik #koordinate #istsichtbar +zeigen() +loeschen() +verschieben() #Radius Kreis +zeigen() +loeschen() +vergroessern() +verkleinern() public void verschieben(... )... loeschen(); koordinate = neuekoord; zeigen();... 9

10 Aufgabe 5: SML: Werte und Typen von Ausdrücken und Funktionen (14 Punkte) 5.1 Geben Sie für die folgenden Ausdrücke ihren Wert und ihren Typ an! (10 Punkte) Alle Ausdrücke sind syntaktisch korrekt und ohne Typfehler! Ausdruck Typ Wert ("x"^"y", "x"="y", 3-2) abs 4-5 ( ~ 2) #2 (1,(2,3),4) #2 (hd [(1,2),(3,4)]) #1 (#2 (2,3), "Test") hd [3,4,5,6] tl [3,4,5,6] tl [[3,4,5],[6,7]] (fn (x,y) => (y,x)) (7,"Test") 5.2 Welchen Typ haben die folgenden Funktionen? (4 Punkte) a) fun f1 (x,y) = (x:real, x + y); b) fun f2 x y = x + y + 1; 10

11 Aufgabe 6: SML: Auswertung von Funktionen (8 Punkte) Betrachten Sie die in der linken Spalte gegebenen Funktionen. Geben Sie jeweils für die Funktionsanwendungen in der mittleren Spalte den berechneten Wert an! Funktion Funktionsanwendung Wert fun f3 (a,b) = a :: [b]; f3 (1,2) fun f4 [] = [] f4 (x::r) = r; f4 [1] f4 [4,5,6] fun f5 x = (f4 o f3) x; f5 (3,4) fun f7 0 = 10 f7 n = f7 (n-1) + 5; fun f6 (0,_) = 1 f6 (x,y) = y * f6 ((x-1),y); f7 1 f7 2 f6 (1,3) f6 (2,3) 11

12 Aufgabe 7: SML: Erstellen einfacher Funktionen (13 Punkte) 7.1 Erstellen Sie eine Funktion max, die das Maximum zweier ganzer Zahlen berechnet! (4 Punkte) 7.2 Erstellen Sie eine Funktion sum, die die Summe aller Elemente einer Liste ganzer Zahlen berechnet! (5 Punkte) 7.3 Der größte gemeinsame Teiler ggt(m,n) zweier ganzer Zahlen m und n ist mathematisch wie folgt definiert: ggt ( m, n) = n ggt ( n mod m, m), falls m = 0, falls m 0 Implementieren Sie die Funktion ggt in SML mit Hilfe von Pattern Matching! (4 Punkte) 12

13 Aufgabe 8: SML: Funktionen höherer Ordnung (4 Punkte) Gegeben sind die folgenden SML-Funktionen: fun f8 f x y = f x + f y; fun f9 x y = x * y; a) Welchen Typ hat der Ausdruck f9 2? b) Welchen Wert hat der Ausdruck f8 (f9 2) 3 5? 13

14 Aufgabe 9: SML: Grundlagen (6 Punkte) Kreuzen Sie bei den folgenden Aussagen die richtigen (und nur die richtigen!) an. Achtung! Innerhalb einer Teilfrage erfolgt Punktabzug bei falschen Antworten! a) Eine Funktion ist eine Funktion höherer Ordnung, genau dann wenn sie mehrere Argumente und/oder Ergebnisse besitzt sie Funktionen als Argumente erhält und/oder als Ergebnis liefert sie auf rekursiven Datenstrukturen arbeitet ihre Definition sich auf andere Funktionen abstützt ihr Typ mindestens zweimal den Typkonstruktor -> enthält ihr Typ mindestens einmal den Typkonstruktor * enthält b) Der Wert einer freien Variablen in einer Funktion wird bestimmt durch die Umgebung zum Zeitpunkt der Definition der Funktion die Umgebung zum Zeitpunkt der Anwendung der Funktion c) Für einen Datentyp-Konstruktor muß in SML immer eine Implementierung angegeben werden wird in SML nie eine Implementierung angegeben d) In einer Liste können die Elemente verschiedene Typen haben müssen alle Elemente denselben Typ haben e) In einem Tupel können die Elemente verschiedene Typen haben müssen alle Elemente denselben Typ haben 14

15 Kurzreferenz für die benötigten Java Klassen Mengen-Implementierung TreeSet() Erstellt eine neues, leeres TreeSet. E- lemente sortiert in 'natürlicher Ordnung'. TreeSet(Comparator c) Erstellt eine neues, leeres TreeSet. E- lemente sortiert entsprechend zum Comparator c class TreeSet interface Collection boolean add(object o) Iterator iterator() interface Iterator boolean hasnext() Object next() class Container Component add(component comp) Component add(component comp, int index) class JButton JButton() JButton(String text) void addactionlistener(actionlistener l) class JTextField JTextField() void settext(string t) interface ActionListener void actionperformed(actionevent e) class Thread Thread() void run() void start() void join() Schnittstelle für Sammlungen Fügt Objekt in Collection hinzu. Gibt einen Iterator der Elemente dieser Collection zurück Schnittstelle für Iteratoren Gibt true zurück falls die Iteration weitere Elemente besitzt. Liefert das nächste Element der Iteration. Oberklasse für SWING/AWT- Komponenten Fügt die Komponente comp am Ende des Containers an. Fügt die Komponente comp an bestimmter Position des Containers ein. Drückknopf Erstellt einen JButton ohne Beschriftung Erstellt einen JButton mit Beschriftung Fügt einen ActionListener hinzu. Textfeld Erstellt ein neues Textfeld. Setzt einen Text in das Textfeld. Schnittstelle für ActionListener Wird aufgerufen wenn Ereignis auftritt. Thread-Klasse Konstruktor. Erstellt ein neues Thread Objekt Enthält die Anweisungen, die im Thread ausgeführt werden sollen. Startet die Ausführung des Threads Wartet bis der Thread beendet ist. 15