Programmiervorkurs SS 2011 Technische Universität Darmstadt Jan Hendrik Burdinski, Felix Kerger

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1 Programmiervorkurs SS 2011 Technische Universität Darmstadt Jan Hendrik Burdinski, Felix Kerger Aufgabenblatt 3 Du findest zur Bearbeitung dieses Aufgabenblatts zu einigen Aufgaben Code-Vorgaben auf der Materialseite! 1 Aufgabe: Turn-Right-Robot (Stufe 1) In der Vorlesung wurde dem Robot beigebracht sich unter Zuhilfenahme von turnright() rechtsherum zu drehen. Schreibe die entsprechende Klasse selbst indem Du TurnRightRobot implementierst und testest. Lösung: 0 public c l a s s TurnRightRobot extends Robot { 2 public TurnRightRobot ( i nt arg0, int arg1, int arg2, d i r e c t i o n arg3 ) { super ( arg0, arg1, arg2, arg3 ) ; 4 6 public void t u r n R i g h t ( ) { public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { TurnRightRobot r = new TurnRightRobot ( 1, 1, I n t e g e r.max VALUE, d i r e c t i o n. NORTH) ; 14 r. System. out. p r i n t l n ( Ich kann mich j e t z t r e c h t s herum drehen... ) ; 16 r. t u r n R i g h t ( ) ; 18 1

2 2 Aufgabe: Vektoren (Stufe 2) Schreibe eine Java-Klasse, die einen Vektor mit drei Elementen darstellt und Zugriff und Manipulation der Einträge zuläßt. Implementiere außerdem eine Methode public String tostring(), welche den Vektor als String in der Form [x1, x2, x3] zurückgibt wobei xi das i-te Element des Vektors bezeichnet. Implementiere weiterhin in einer Java-Klasse Methoden um zwei Vektoren mit einander zu addieren... zwei Vektoren von einander zu subtrahieren... ein Array von Vektoren aufzuaddieren. Lösung: 0 public c l a s s Vektor { private i nt x, y, z ; 2 public Vektor ( ) { x = 0 ; 4 y = 0 ; z = 0 ; 6 8 E i n t r a e g e s e t z e n public void s e t ( int x, i nt y, i nt z ) { 10 t h i s. x = x ; t h i s. y = y ; 12 t h i s. z = z ; 14 einen E i n t r a g l e s e n 16 public i nt g e t ( i nt e l t ) { i f ( e l t == 1) 18 return x ; i f ( e l t == 2) 20 return y ; return z ; t o S t r i n g g i b t den Vektor in der Form [ x1, x2, x3 ] z u r u e c k public S t r i n g t o S t r i n g ( ) { 26 return [ + g e t ( 1 ) +, + g e t ( 2 ) +, + g e t ( 3 ) + ] ; 28 2

3 0 public c l a s s V e k t o r C o n t r o l l e r { public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { 2 Vektor a = new Vektor ( ) ; a. s e t ( 1, 2, 3) ; 4 6 Vektor b = new Vektor ( ) ; b. s e t ( 9, 5, 1) ; 8 System. out. p r i n t l n ( a d d i e r e ( a, b ) ) ; 10 System. out. p r i n t l n ( s u b t r a h i e r e ( a, b ) ) ; 12 Vektor [ ] v a r r a y = {a, a, a ; System. out. p r i n t l n ( a d d i e r e A r r a y ( v a r r a y ) ) ; a d d i e r t z w e i Vektoren m i t e i n a n d e r und g i b t 18 das E r g e b n i s in Form e i n e s neuen Vektor z u r u e c k public s t a t i c Vektor a d d i e r e ( Vektor v1, Vektor v2 ) { 20 Vektor e r g e b n i s = new Vektor ( ) ; e r g e b n i s. s e t ( 22 v1. g e t ( 1 ) + v2. g e t ( 1 ), v1. g e t ( 2 ) + v2. g e t ( 2 ), 24 v1. g e t ( 3 ) + v2. g e t ( 3 ) ) ; return e r g e b n i s ; s u b t r a h i e r t v2 von v1 und g i b t das E r g e b n i s in Form e i n e s neuen Vektor z u r u e c k 30 public s t a t i c Vektor s u b t r a h i e r e ( Vektor v1, Vektor v2 ) { Vektor e r g e b n i s = new Vektor ( ) ; 32 e r g e b n i s. s e t ( v1. g e t ( 1 ) v2. g e t ( 1 ), 34 v1. g e t ( 2 ) v2. g e t ( 2 ), v1. g e t ( 3 ) v2. g e t ( 3 ) ) ; 36 return e r g e b n i s ; 38 a d d i e r t e i n Array von Vektoren auf 40 public s t a t i c Vektor a d d i e r e A r r a y ( Vektor [ ] array ) { Vektor e r g e b n i s = new Vektor ( ) ; 42 for ( i nt i = 0 ; i < array. l e n g t h ; i ++) e r g e b n i s = a d d i e r e ( e r g e b n i s, array [ i ] ) ; 44 return e r g e b n i s ; 46 3

4 3 Aufgabe: Klausuraufgabe GDI1: 2 Beeper einsammeln (Stufe 2) Auf der Karte liegen zwei Beeper, die vom Robot eingesammelt werden sollen. Einer genau nördlich und einer genau östlich jeweils im gleichen Abstand von der Startposition des Robots. Schreibe ein Programm, dass beide Beeper aufsammelt. Dabei dürfen aber keine Variablen zum Abspeichern von Informationen verwendet werden. Formuliere das Programm auf zwei unterschiedliche Arten: einmal mit Rekursion (nur mit Rekursion, keine while/for-schleifen) einmal ohne Rekursion (nur mit while) Funktioniert Dein Algorithmus auch, wenn die Beeper unterschiedlich weit von der Startposition des Roboters entfernt sind? Schreibe Deinen Algorithmus gegebenenfalls so um, dass auch dieser Fall korrekt bearbeitet wird. Du kannst die Position der Beeper in der vorgegebenen Datei ändern, der Befehlt dazu heißt World.placeBeepers(y koordinate, x koordinate, anzahl). Hinweis: Zu dieser Aufgabe findest Du den Basiscode in der zu dieser Übung gehöhrenden Zip-Datei auf der Vorkursseite! 4

5 Lösung: 0 public c l a s s BeeperRobotRekursiv extends TurnRightRobot { 2 public BeeperRobotRekursiv ( i nt arg0, int arg1, int arg2, d i r e c t i o n arg3 ) { super ( arg0, arg1, arg2, arg3 ) ; 4 6 b e e p e r s e t z e n und r o b o t e r s t a r t e n public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { 8 i nt n = 4 ; World. p l a c e B e e p e r s (n, 1, 1) ; 10 World. p l a c e B e e p e r s ( 1, n, 1) ; 12 BeeperRobotRekursiv r = new BeeperRobotRekursiv (1, 1, 0, d i r e c t i o n.north) ; r. searchbeeper ( ) ; s u c h t d i e b e i d e n b e e p e r mit einem r e k u r s i v e n a u f r u f nach norden 18 und einem nach o s t e n public void searchbeeper ( ) { 20 nach norden suchen s e a r c h B e e p e r R e k u r s i v ( ) ; 22 nach westen drehen ( r o b o t e r s t e h t f a l s c h r u m nachdem er wieder runtergekommen i s t ) 24 z w e i t e n b e e p e r aufsammeln 26 s e a r c h B e e p e r R e k u r s i v ( ) ; t u r n R i g h t ( ) ; private void s e a r c h B e e p e r R e k u r s i v ( ) { ( r e k u r s i v ) nach vorne l a u f e n b i s der b e e p e r gefunden wurde b e e p e r aufsammeln und umdrehen i f ( nexttoabeeper ( ) ) { 36 t h i s. p i c k B e e p e r ( ) ; 38 e l s e r e k u r s i o n 40 s e a r c h B e e p e r R e k u r s i v ( ) ; 42 w i e der z u r u e c k l a u f e n 44 5

6 0 public c l a s s BeeperRobotWhile extends TurnRightRobot { 2 public BeeperRobotWhile ( int arg0, int arg1, int arg2, d i r e c t i o n arg3 ) { super ( arg0, arg1, arg2, arg3 ) ; 4 6 b e e p e r s e t z e n und r o b o t e r s t a r t e n public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { 8 i nt n = 3 ; World. p l a c e B e e p e r s (n, 1, 1) ; 10 World. p l a c e B e e p e r s ( 1, n, 1) ; 12 BeeperRobotWhile r = new BeeperRobotWhile ( 1, 1, 0, d i r e c t i o n.north) ; r. searchbeeper ( ) ; s u c h t d i e b e i d e n b e e p e r mit einem r e k u r s i v e n a u f r u f nach norden 18 und einem nach o s t e n public void searchbeeper ( ) { 20 searchbeeperwhile ( ) ; 22 searchbeeperwhile ( ) ; t u r n R i g h t ( ) ; s u c h t einen b e e p e r und sammelt ihn auf private void searchbeeperwhile ( ) { 28 nach vorne l a u f e n b i s e i n b e e p e r gefunden wurde while (! nexttoabeeper ( ) ) 30 b e e p e r aufsammeln 32 p i c k B e e p e r ( ) ; umdrehen und z u r u e c k l a u f e n s o l a n g e b i s man vor e i n e r mauer s t e h t 36 while ( f r o n t I s C l e a r ( ) ) 38 6

7 4 Aufgabe: Haus des Nikolaus (Stufe 2) Schreibe ein Programm, dass einen Robot das Haus des Nikolaus mit Beepern zeichnen läßt. Überlege Dir, wie Du Aufgaben wie eine Reihe aus Beeper legen oder eine Diagonale aus Beepern legen in Methoden auslagern kannst. Lösung: 0 public c l a s s NikolausHausRobot extends TurnRightRobot { public NikolausHausRobot ( i nt arg0, int arg1, int arg2, d i r e c t i o n arg3 ) { 2 super ( arg0, arg1, arg2, arg3 ) ; 4 public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { 6 World. s e t S i z e (15, 15) ; NikolausHausRobot r = new NikolausHausRobot ( 1, 1, , d i r e c t i o n.north) ; 8 r. machhaus ( ) ; 10 public void machhaus ( ) { 12 l i n k e Wand l e g e R e i h e ( 5 ) ; 14 t u r n R i g h t ( ) ; Boden 16 l e g e R e i h e ( 5 ) ; move ( 4 ) ; 18 r e c h t e Wand 20 l e g e R e i h e ( 5 ) ; move ( 4 ) ; 22 o b e r e Gerade 24 l e g e R e i h e ( 5 ) ; move ( 4 ) ; 26 Q u e s r t r e b e von l i n k s oben nach r e c h t s unten 28 l e g e D i a g o n a l e ( 5 ) ; 30 move ( 4 ) ; 32 Q u e r s t r e b e von r e c h t s oben nach l i n k s unten l e g e D i a g o n a l e ( 5 ) ; 34 t u r n R i g h t ( ) ; das Dach 36 l e g e D i a g o n a l e ( 3 ) ; move ( 2 ) ; 38 move ( 2 ) ; 40 l e g e D i a g o n a l e ( 3 ) ; auch machhaus ( ) s o l l 42 Z u s t a n d s e r h a l t e n d s e i n > z u r u e c k zur S t a r t p o s i t i o n 44 move ( 2 ) ; 7

8 46 move ( 6 ) ; l e g t e i n e d i a g o n a l e nach l i n k s oben vom r o b o t e r aus gesehen private void l e g e D i a g o n a l e ( i nt l a e n g e ) { 52 b e e p e r h i n l e g e n f a l l s noch k e i n e r d o r t l i e g t for ( i nt i = 1 ; i < l a e n g e ; i ++) { 54 i f (! nexttoabeeper ( ) ) putbeeper ( ) ; 56 d i a g o n a l l a u f e n t u r n R i g h t ( ) ; 62 am l e t z t e n p l a t z auch einen h i n l e g e n i f (! nexttoabeeper ( ) ) 64 putbeeper ( ) ; umdrehen 66 und d i a g o n a l z u r u e c k l a u f e n 68 for ( i nt i = 1 ; i < l a e n g e ; i ++) { t u r n R i g h t ( ) ; l a e n g e mal nach vorne l a u f e n 80 private void move ( i nt l a e n g e ) { for ( i nt i = 1 ; i <= l a e n g e ; i ++) l e g t e i n e Reihe aus beepern 86 private void l e g e R e i h e ( i nt l a e n g e ) { nach vorne l a u f e n und d a b e i immer b e e p e r f a l l e n 88 l a s s e n f a l l s noch k e i n e r da l i e g t for ( i nt i = 1 ; i < l a e n g e ; i ++) { 90 i f (! nexttoabeeper ( ) ) putbeeper ( ) ; am l e t z t e n Punkt auch einen f a l l e n l a s s e n i f (! nexttoabeeper ( ) ) 96 putbeeper ( ) ; 98 umdrehen und z u r u e c k l a u f e n 100 for ( i nt i = 1 ; i < l a e n g e ; i ++) { 102 8

9 104 5 Aufgabe: Alle Beeper einsammeln (Stufe 2) Schreibe ein Programm, dass den Robot alle Beeper auf den ersten n mal n Feldern einsammeln läßt, wobei n ein Parameter der Aufsammel-Methode ist. Versuche Aufgaben des Robots in Methoden auszulagern, um Codezeilen zu sparen. Denke daran, dass man alle Methoden zustandserhalten implementieren sollte. Hinweis: Zu dieser Aufgabe findest Du den Basiscode in der zu dieser Übung gehöhrenden Zip-Datei auf der Vorkursseite! Lösung: 0 public c l a s s C o l l e c t o r extends TurnRightRobot { public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { 2 new C o l l e c t o r ( 1, 1, 0, d i r e c t i o n.north, 5) ; 4 public C o l l e c t o r ( i nt arg0, i nt arg1, int arg2, d i r e c t i o n arg3, int n ) { 6 super ( arg0, arg1, arg2, arg3 ) ; for ( i nt i = 1 ; i <= n ; i ++) { 8 for ( i nt j = 1 ; j <= n ; j ++) { World. p l a c e B e e p e r s ( i, j, 1) ; n r e i h e n a n b e e p e r einsammeln 14 for ( i nt i = 1 ; i <= n ; i ++) { sammelereihe ( n ) ; 16 n i c h t v e r g e s s e n in d i e n a e c h s t e r e i h e zu gehen umdrehen und z u r u e c k l a u f e n for ( i nt i = 1 ; i <= n ; i ++) { am ende umdrehen um w i e d e r nach norden zu sehen e i n e r e i h e der l a e n g e n 34 von beepern einsammeln public void sammelereihe ( i nt n ) { 36 r e c h t s um t u r n R i g h t ( ) ; 9

10 38 n b e e p e r einsammeln for ( i nt i = 1 ; i <= n ; i ++) { 40 i f ( nexttoabeeper ( ) ) p i c k B e e p e r ( ) ; umdrehen, z u r u e c k l a u f e n, und for ( i nt i = 1 ; i <= n ; i ++) 48 nochmal drehen um z u s t a n d s e r h a l t e n zu s e i n 50 t u r n R i g h t ( ) ; 52 10

11 6 Aufgabe: Labyrinth (Stufe 3) Lade Dir die Datei-Vorlage von der Vorkurs-Seite herunter und bringe dem kleinen Fluchtboter bei, aus dem Labyrinth zu fliehen ohne die Länge der Wände abzuzählen. Der Ausgang ist mit einem Beeper markiert. Implementiere dazu die Methode FREIHEEEEEIIIIT(). Tipp: Man findet den Ausgang aus einem Labyrinth, indem mal immer rechts (oder links) an der Wand entlangläuft, also nicht willkürlich mal links, mal rechts, mal gerade aus an Kreuzungen läuft. Hinweis: Zu dieser Aufgabe findest Du den Basiscode in der zu dieser Übung gehöhrenden Zip-Datei auf der Vorkursseite! Lösung: 0 public c l a s s F l u c h t B o t e r extends TurnRightRobot { 2 UNINTERESANNT! public F l u c h t B o t e r ( i nt arg0, int arg1, 4 i nt arg2, d i r e c t i o n arg3 ) { super ( arg0, arg1, arg2, arg3 ) ; 6 public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] a r g s ) { 8 World. setavenues ( 1 3 ) ; World. s e t S t r e e t s ( 1 3 ) ; 10 h ( 1, 11, 11) ; 12 v (11, 2, 11) ; h ( 2, 1 0, 1 0 ) ; 14 v ( 2, 1, 1 0 ) ; v ( 3, 2, 9 ) ; 16 h ( 3, 9, 7 ) ; h ( 8, 9, 1 1 ) ; 18 v ( 4, 1, 4 ) ; v ( 4, 5, 8 ) ; 20 h ( 4, 8, 1 1 ) ; v ( 5, 5, 7 ) ; 22 h ( 5, 7, 1 0 ) ; h ( 5, 5, 1 0 ) ; 24 v ( 1 0, 4, 7 ) ; h ( 4, 4, 1 0 ) ; 26 v ( 1, 1, 1 1 ) ; h ( 1, 1, 1 1 ) ; 28 World. p l a c e B e e p e r s ( 2, 11, 1) ; (new F l u c h t B o t e r ( 2, 2, 0, d i r e c t i o n.north) ). 30 FREIHEEEEEIIIIT ( ) ; public s t a t i c void h ( i nt x, i nt y, int endx ) { World. placeewwall ( y, x +1, endx x ) ; public s t a t i c void v ( i nt x, i nt y, int endy ) { 40 World. placenswall ( y+1, x, endy y ) ; 11

12 42 t a k t i k : immer der r e c t s s e i t i g e n wand 44 f o l g e n public void FREIHEEEEEIIIIT ( ) { 46 t u r n R i g h t ( ) ; while (! nexttoabeeper ( ) ) { 48 i f ( f r o n t I s C l e a r ( ) ) { zwar einen w e i t e r g e h e n aaaber im n a e c h s t e n s c h r i t t w i eder d i e r e c h t e wand p r u e f e n 52 t u r n R i g h t ( ) ; 54 e l s e { es g i b t s i t u a t i o n e n in denen das h i e r 56 nur mit e r n e u t e n c l e a r ( ) check k l a p p t z. b. b e i der 2. l i n k s k u r v e l i n k s oben 58 i f ( f r o n t I s C l e a r ( ) ) 60 e l s e 62 t u r n R i g h t ( ) ;