Technische Universität Braunschweig

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1 Technische Universität Braunschweig Institut für Programmierung und Reaktive Systeme Programmieren II Dr. Werner Struckmann 28. August 2015 Name: Vorname: Matrikelnummer: Kennnummer: Anrede: Frau Herr Studiengang: Bachelor Master Diplom Frühstudium Erasmus Fachrichtung: Informatik Wirtschaftsinformatik Mathematik Physik Mobilität und Verkehr Psychologie Maschinenbau ( Mechatronik) Elektrotechnik Wirtschaftsingenieurwesen ( Bauing E-Technik Maschbau) Finanz- und Wirtschaftsmathematik IST Sonstige: Versuch der Notenverbesserung: Die Bearbeitungszeit beträgt 120 Minuten. Die Klausur besteht aus 6 Aufgaben. Sie haben die Klausur bestanden, wenn Sie mindestens 35 von 70 möglichen Punkten erreicht haben. Aufgabe Σ max. Punkte Punkte Note: Bitte prägen Sie sich Ihre Kennnummer gut ein. Aus Datenschutzgründen wird das Klausurergebnis nur unter dieser Kennnummer bekannt gegeben. Aus den gleichen Gründen können Ergebnisse weder telefonisch noch per mitgeteilt werden. Die Ergebnisse der Klausur erfahren Sie voraussichtlich ab dem 9. September 2015 auf der Web-Seite dieser Veranstaltung. Ihre Klausur können Sie am Donnerstag, den 24. September 2015, von 09:00 bis 11:00 Uhr und von 14:00 bis 16:00 Uhr im Raum 251 des Informatikzentrums einsehen.

2 Aufgabe 1: (Programmverständnis) Das folgende Programm benutzt eine zirkuläre Liste. class Node { int val; Node next; Node (int val, Node next) { this.val = val; this.next = next; class Josephus { public static void main(string[] args) { Node x = new Node(4,null); Node t = x; for (int i=19; i>0; i=i-3) { x.next = new Node(i,null); x = x.next; x = x.next = t.next.next; // (*) while (x!= x.next) { for (int i = 1; i <= 3; i++) { x = x.next; System.out.print(";"+x.next.val+";"); x = x.next = x.next.next; System.out.println(); System.out.println("Schlusslicht ist Nr. "+x.val); a) Welche Elemente besitzt die zirkuläre Liste nach Ausführung der Zeile //(*)? Geben Sie diese Listenelemente in der Reihenfolge an, wie sie eingefügt wurden. b) Was gibt das Programm aus? Lösung: 10 Punkte 2

3 Aufgabe 2: (Enumeration, packages, Annotationen, Datenstrukturen, Parallelität) Bitte kreuzen Sie die wahren Aussagen an. Für jede vollständige richtige Antwort erhalten Sie einen Punkt. Alle Fragen dieser Aufgabe beziehen sich auf Java. Enum-Klassen: Alle Enum-Klassen implementieren die Schnittstelle Comparable. Enum-Klassen können als Marken in switch-anweisungen verwendet werden. Enum-Klassen besitzen sogenannte Konstruktoren. packages: Die Klassen des packages java.math werden automatisch importiert. Die Klassen des packages java.lang werden automatisch importiert. Die Klassen des packages java.util werden automatisch importiert. Annotationen: Annotationen können annotiert werden. Parameter können annotiert werden. Lokale Variable können annotiert werden. Datenstrukturen: Serialisierung Klassenvariable werden nicht serialisiert. Der Modifikator transient serialisiert Instanzvariable. Datenstrukturen: stack and queue Die Funktionsweise von queue nennt man FIFO. Die Funktionsweise von stack nennt man FIFO. Parallelität: Die Klasse Object enthält die Methoden notify()und notifyall(). Die Klasse Object enthält drei wait-methoden. 6 Punkte Aufgabe 3: (Collection, Grafik) Beschreiben Sie auf einer Zeile die Aufgabe der jeweiligen Klasse(n) bzw. Schnittstelle(n) (Beispiele: Collection, JLabel). Collection: Iterator: Stack<E>: Zusammenfassung von endlich vielen Elementen zu einer Einheit JLabel: Darstellung von Texten und Bildern Layout-Manager: Scrollbar: 8 Punkte 3

4 Aufgabe 4: (Generizität) Gegeben seien die Methode 01 public static void othersort(int[] a, boolean b) { 02 int n = a.length-1; 03 if (b) { 04 for (int j=0; j<n; j++) 05 if (a[j]>a[j+1]) assert false; 06 else { 07 for (int j=0; j<n; j++) 08 if (a[j]<a[j+1]) assert false; for (int i=n; i>0; i--) { 11 int y=a[0]; 12 for (int j=0; j<i; j++) 13 a[j]=a[j+1]; 14 a[i]=y; und die Anweisungen 17 int[] x = {2,4,6,6,8,10,12; 18 othersort(x,true); 19 char[] a = { a, f, r, t, x, x ; 20 othersort(a,true); a) Beschreiben Sie die Methode othersort in Abhängigkeit der Parameter, wenn das Programm durch java -ea ausgeführt wird. b) Schreiben Sie diese Methode als generische Methode, die als Parameter a ein Feld von Elementen eines Typs T erhält. Stellen Sie sicher, dass T die benötigten Operationen besitzt, so dass beim Übersetzen keine Fehlermeldungen oder Warnungen entstehen. c) Wie müssen die Zeilen 17 bis 20 für die generische Methode lauten? Geben Sie für b) und c) nur die Zeilen an, die sich geändert haben. Lösung: 12 Punkte 4

5 Aufgabe 5: (Programmzuverlässigkeit) Gegeben sei die folgende Java-Methode: public static int f(int t) { int i,s,x,y; assert t>=0; // Vorbedingung P x=0; i=0; y=0; assert... // Schleifeninvariante Q while (i<t) { x=x+i; i=i+1; y=y+i; assert... // Schleifeninvariante Q s=x+y; assert... // Nachbedingung R return s; a) Welchen Wert berechnet diese Methode? Formulieren Sie eine entsprechende Nachbedingung R. b) Geben Sie eine geeignete Schleifeninvariante Q an, mit deren Hilfe die partielle Korrektheit der Methode bezüglich P und R nachgewiesen werden kann. Sie brauchen den Nachweis nicht zu führen. c) Formulieren Sie Q und R als Java-Ausdrücke, sodass diese in den obigen assert-anweisungen verwendet werden können. Lösung: 10 Punkte 5

6 Aufgabe 6: (Datenstrukturen, Programmerstellung) Gegeben seien die folgenden Klassen Knoten und Tree zur Implementierung binärer Suchbäume: public class Knoten { public int wert; public Tree links, rechts; public Knoten(int wert) { this.wert = wert; this.links = new Tree(); this.rechts = new Tree(); public class Tree { private Knoten wurzel = null; public boolean isempty() { return wurzel == null; public void insert(int x) { if (isempty()) wurzel = new Knoten(x); else if (x < wurzel.wert) wurzel.links.insert(x); else wurzel.rechts.insert(x); Betrachten Sie den folgenden binären Suchbaum: public String tostring() { if (isempty()) return ""; else { String s = ";"+wurzel.wert+" "; return ""+wurzel.rechts+wurzel.links+s; a) Was gibt das folgende Programmfragment aus? Tree r = new Tree(); r.insert(8); r.insert(2); r.insert(4); r.insert(0); r.insert(8); System.out.println(r); b) Zeichnen Sie den Graphen des Baumes aus a) wie im obigen Beispiel. 6

7 c) Schreiben Sie eine Methode int[] asarray() {... für die Klasse Tree, die ein int-array liefert, das die Werte des aktuellen Objekts aufsteigend sortiert enthält. Beispiel: Für den Baum der vorigen Seite sollte also das gelieferte int-array die Werte (2, 4, 4, 8, 8, 10, 10, 12, 14) in dieser Reihenfolge enthalten. d) Schreiben Sie eine Methode boolean einmalig() für die Klasse Tree, die genau dann true liefert, falls das aktuelle Objekt keine int-werte mehrfach enthält. Beispiel: Der Baum der vorigen Seite enthält die int-werte 4, 8 und 10 doppelt. Die Methode einmalig() muss für dieses Objekt also false liefern. Beschreiben Sie Ihre Algorithmen für c) und d). Schreiben Sie Ihren Programmcode auf die nächste Seite. Sie dürfen eigene Hilfsmethoden schreiben und verwenden, aber weder Klassen noch Methoden importieren. Für Syntaxfehler werden Punkte abgezogen. Lösung: 24 Punkte 7

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