VORDIPLOMSPRÜFUNG FÜR ELEKTROINGENIEURE. Einführung in die Informatik III

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1 Universität Stuttgart Institut für Automatisierungs- und Softwaretechnik Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. P. Göhner VORDIPLOMSPRÜFUNG FÜR ELEKTROINGENIEURE Einführung in die Informatik III Name: Matrikelnummer: Note: Prüfungstag: Prüfungsdauer: 90 Minuten Prüfungsumfang: 3 Aufgaben (10 Seiten) Hilfsmittel: alle, außer programmierbare elektronische Hilfsmittel und Kommunikationsgeräte Hinweise: 1.) Verlangt sind alle Aufgaben. 2.) Bitte verwenden Sie keinen Rotstift / Bleistift. 3.) Bitte tragen Sie in den Kasten Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer ein. 4.) Verwenden Sie für jede Teilaufgabe ein separates Lösungsblatt. 5.) Geben Sie dieses Deckblatt zusammen mit Ihren Lösungsblättern ab. 6.) Schreiben Sie auf alle Lösungsblätter unbedingt Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer Nicht vom Studierenden auszufüllen

2 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 2

3 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 3 Aufgabe 1 Objektorientierte Analyse (ca. 50 min) Aufgabenbeschreibung: Wischanlage Sie haben die Aufgabe, eine Steuerungssoftware für eine Wischanlage eines Kraftfahrzeugs zu entwickeln. In der folgenden Abbildung sehen Sie die wesentlichen Hardwarekomponenten einer solchen Wischanlage: Frontscheibe Regensensor Endschalter Taster für Regensensor Lenkstockhebel Scheibenwischermotor M Steuer gerät Waschpumpe mit Düsen Abbildung 1: Aufbau der Wischanlage Die Wischanlage besteht aus einem Steuergerät, einem Scheibenwischermotor, einem Regensensor, einer Waschpumpe und einem Lenkstockhebel (siehe Abbildung 1). Mit dem Lenkstockhebel kann der Fahrer die Betriebsmodi Einmal-Wischen", Langsam Wischen", Schnell Wischen", Frontscheibe reinigen und "Aus" auswählen. Das Steuergerät verwendet den Lenkstockhebel zum Einlesen des Betriebsmodus. Es steuert den Scheibenwischermotor in Abhängigkeit des Betriebsmodus. Der Scheibenwischermotor besitzt einen Endschalter. Der Endschalter kann sich in der Position "Ruhelage" oder "Wischen" befinden. Das Steuergerät braucht den Endschalter zum Sicherstellen, dass die Wischer sich nach dem Ausschalten in der Ruheposition befinden. Dazu wird die Position des Scheibenwischermotors zyklisch abgefragt, wenn der Motor eingeschaltet ist. Der Scheibenwischermotor kann in den zwei Geschwindigkeiten "Langsam" und "Schnell" betrieben werden. Der Betriebsmodus Frontscheibe reinigen wird durch ein kurzes Heranziehen des Lenkstockhebels ausgelöst. In diesem Betriebsmodus wird Waschflüssigkeit an die Frontscheibe gesprüht und die Wischer werden kurzfristig eingeschaltet (10 Sekunden langsam Wischen), wenn sie noch nicht eingeschaltet waren. Das Steuergerät steuert die Waschpumpe zum Sprühen der Waschflüssigkeit. Mit dem Regensensor wird der Wischbetrieb in Abhängigkeit von der Regenintensität automatisch gesteuert, d. h. dieser erkennt die Wassermenge auf der Windschutzscheibe. Die erkannte Wassermenge wird an das Steuergerät übermittelt, welches den Scheibenwischer bei Bedarf auf "Langsam Wischen" oder "Schnell Wischen" schaltet. Ist kein Wasser mehr auf der Windschutzscheibe, wird der Scheibenwischer ausgeschaltet. Der Regensensor wird durch einmal Drücken des Tasters für den Regensensor aktiviert und durch erneutes Drücken des Tasters deaktiviert, dabei wird das Steuergerät über die Aktivierung informiert und schaltet den Regensensor ein und aus.

4 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 4 Aufgabe 1.1 Anwendungsfälle modellieren a) Geben Sie für obige Aufgabenbeschreibung die externen Akteure an. b) Nennen Sie die Anwendungsfälle, die beim Einsatz des Systems vorkommen können. c) Stellen Sie die externen Akteure, die Anwendungsfälle und die Beziehungen zwischen diesen mithilfe eines UML-Anwendungsfalldiagramms grafisch dar. Aufgabe 1.2: Klassendiagramm erstellen a) Erstellen Sie das vollständige Klassendiagramm für das System der Wischanlage. Tragen Sie alle benötigten Attribute (ohne Typ) und Operationen ein. Geben Sie den Attributen und Operationen aussagekräftige Bezeichnungen. Spezifizieren Sie keine Sichtbarkeit, Anfangswerte, Parameter oder Rückgabewerte. Tragen Sie alle benötigten Beziehungen mit Kardinalitäten ein (ohne Richtung). Wenn Sie Assoziationen eintragen, bezeichnen Sie diese mit einem Assoziationsnamen. b) Geben Sie außerhalb vom Klassendiagramm den Typ für jedes identifizierte Attribut an. Verwenden Sie Aufzählungstypen für diejenigen Attribute, die aufgrund der Anforderungen einen eng begrenzten Wertebereich haben. Geben Sie Wertebereich, Selektionsart und Erweiterbarkeit an. Aufgabe 1.3: Sequenzdiagramm erstellen a) Zeichnen Sie ein Sequenzdiagramm für den Anwendungsfall "Frontscheibe reinigen" auf das beiliegende Lösungsblatt. Betrachten Sie nur den Standardfall und keine alternativen Abläufe. Nehmen Sie an, dass die Wischer zu Beginn des Szenarios nicht eingeschaltet sind. Zeichnen Sie bitte auch Bedingungen und die Rückgaben des Kontrollflusses ein. Aufgabe 1.4: Zustandsdiagramm erstellen Erstellen Sie ein Zustandsdiagramm für das Objekt Scheibenwischermotor. Benennen Sie alle Zustände. Bezeichnen Sie die Ereignisse und gegebenenfalls Aktionen und Bedingungen der Zustandsübergänge. Bitte geben Sie alle Lösungsblätter mit ab (Name + Matrikelnummer eintragen)!

5 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 5 Lösungsblatt zu Aufgabe 1.4) Sequenzdiagramm erstellen

6 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 6 Aufgabe 2 Bewertung von Modellen (ca. 30 min.) Lösungsblatt a) Gegeben sind die nachfolgenden UML-Diagramme. Beurteilen Sie, ob diese Diagramme richtig sind. Bei fehlerhaften Diagrammen bitte kurze, stichwortartige Begründung angeben. Korrigieren Sie die fehlerhaften Diagramme. Punktevergabe: Je richtiges Kreuz gibt es Punkte. Für jedes falsche Kreuz wird die erreichbare Punktzahl abgezogen. Bei fehlerhaften Diagrammen gibt es für richtige Begründungen und richtig gezeichnete Diagramme zusätzliche Punkte. 1.) Klassendiagramm richtig falsch Richtiges Klassendiagramm Wenn falsch, warum? Fortbewegungs-Mittel -Geschwindigkeit:double -Richtung:double +beschleunigen():void +abbremsen():void +RichtungÄndern():void Auto +RichtungÄndern():void Flugzeug -Höhe:double +beschleunigen():void +abbremsen():void Schiff +beschleunigen():void +abbremsen():void 2.) Klassendiagramm richtig falsch Richtiges Klassendiagramm Wenn falsch, warum? Fahrzeug Landfahrzeug Wasserfahrzeug Amphibienfahrzeug

7 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 7 Lösungsblatt zu Aufgabe 2a) Bewertung von Modellen 3.) Objektdiagramm für gegebenes Klassendiagramm Pferd Zustand des Pferds richtig falsch Richtiges Objektdiagramm Wenn falsch, warum? Fohlen Stute Reitpferd Hinweis: Das Klassendiagramm kann als richtig angenommen werden. :Pferd :Zustand des Pferds :Stute :Reitpferd 4.) Objektdiagramm für gegebenes Klassendiagramm Person -Name:string -Adresse:string Firma -Name:string -Adresse:string richtig falsch Richtiges Objektdiagramm Wenn falsch, warum? Arbeisverhältnis -Gehalt:double Hinweis: Das Klassendiagramm kann als richtig angenommen werden. :Arbeisverhältnis :Firma :Person :Arbeitsverhätnis :Arbeitsverhältnis

8 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 8 Lösungsblatt zu Aufgabe 2b) Bewertung von Modellen b) Begründen Sie, warum die nachfolgenden UML-Diagramme falsch sind. Zeichnen Sie jeweils ein richtiges Diagramm. 5.) Klassendiagramm Was ist falsch? Richtiges Klassendiagramm Directory * Datei Dateiname -Dateiname:String 6.) Zustandsdiagramm Was ist falsch? Richtiges Klassendiagramm Ohne Reservierung stornieren [reservierteplätze=1] Teiweise reserviert entry/reservieren stornieren [reservierteplätze>1] reservieren [freieplätze=1] Ausgebucht entry/stornieren

9 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 9 Lösungsblatt zu Aufgabe 2b) Bewertung von Modellen 7.) Klassendiagramm für gegebenes Objektdiagramm Was ist falsch? Richtiges Klassendiagramm c1:angestellter ma1:angestellter c2:angestellter ma2:angestellter... ma30:angestellter Hinweis: Das Objektdiagramm kann als richtig angenommen werden. Das Klassendiagramm soll dieses Objektdiagramm erlauben und zusätzlich die Anforderung erfüllen, dass ein Chef Mitarbeiter haben muss. Angestellter + Chef 2 + Mitarbeiter * 8.) Kollaborationsdiagramm für gegebenes Klassendiagramm Was ist falsch? Richtiges Kollaborationsdiagramm Versicherungsverwaltung * Versicherter +neuervertrag():void * Vertrag +erstellen():void Hinweis: Das Klassendiagramm kann als richtig angenommen werden. :Versicherungsverwaltung 1: erstellen() :Vertrag {new}

10 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 10 Aufgabe 3 Verständnisfragen (Multiple-Choice) (ca. 10 min.) Lösungsblatt Punktevergabe: Je richtiges Kreuz gibt es Punkte. Für jedes falsche Kreuz wird die erreichbare Punktzahl abgezogen. Die Gesamtpunktzahl für jede Teilaufgabe kann jedoch nicht kleiner 0 werden. Hinweis: Mehrere richtige Antworten sind möglich. 1.) Welche der folgenden Aussagen zum Überschreiben von Operationen sind richtig? Eine Operation überschreibt die Operationen einer Oberklasse, wenn die Operation der Unterklasse den gleichen Namen, jedoch andere Parametertypen besitzt. Die Anzahl der Parameter einer Operation ändert sich nicht beim Überschreiben. Die Implementierung der Operationen ändert sich beim Überschreiben. Die Semantik der Operationen ändert sich beim Überschreiben. Operationen können in der Oberklasse überschrieben, aber nicht eliminiert werden. 2.) Welche der folgenden Aussagen zu abstrakten Klassen sind richtig? Von einer abstrakten Klasse können keine Objekte erzeugt werden. Eine abstrakte Klasse muss mindestens eine abstrakte Operation besitzen. Abstrakte Operationen müssen in der Unterklasse implementiert werden. Eine abstrakte Klasse definiert nur Operationen für Unterklassen.

11 Prüfung Einführung in die Informatik III SS 08 Seite 11 Lösungsblatt zu Aufgabe 3) Verständnisfragen 3.) A sei die Oberklasse und B die davon abgeleitete Unterklasse. Welche Aussagen sind richtig: A besitzt mehr Methoden und weniger Attribute als B. A besitzt meistens weniger Methoden und dafür aber mehr Attribute als B. Im UML-Diagramm zeigt die Spitze des Pfeils zwischen A und B auf A. Im UML-Diagramm muss am Ende der Verbindungslinie zwischen A und B eine Raute sein. Objekt von A kann überall verwendet werden, wo ein Objekt von B erlaubt ist. 4.) Welche Aussagen über das Model-View-Control Architekturkonzept sind richtig? Jedem View-Objekt ist genau ein Control-Objekt zugeordnet. Den Daten der Fachkonzept-Klasse ist genau ein View-Objekt zugeordnet. Der Begriff Subject bei Beobachter-Muster entspricht einem Control in der MVC- Architektur. Es gibt keinen direkten Zugriff auf die Benutzungsoberfläche durch andere Schichten. Das View-Objekt ist für die Reaktion auf Benutzereingaben zuständig.