MATURAPRÜFUNG EF INFORMATIK 2014

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1 GYMNASIUM ST.ANTONIUS APPENZELL MATURAPRÜFUNG EF INFORMATIK 2014 Datum: 6. Juni 2014 Ort: Klassenzimmer 6A Aufsicht: Christian Fitze Ablauf: Teil 1 Schriftliche Prüfung ohne Computer 7:45 Uhr 9:15 Uhr Abgabe der Antworten um 9:15 Uhr auf Papier Teil 2 Programmieraufgaben mit Computer 9:15 Uhr 10:45 Uhr Abgabe der Programmcodes in elektronischer Form auf einem zur Verfügung gestellten USB Stick. Hilfsmittel: Im ersten Teil sind weder schriftliche Unterlagen noch elektronische Hilfsmittel erlaubt. Die Aufgaben sind direkt auf den Frageblättern zu beantworten. Notizpapier wird in der Form von leeren A4-Blätter zur Verfügung gestellt. Werden solche Blätter zusätzlich für die Beantwortung von Fragen benutzt, sind diese mit dem vollständigen Namen, Datum und der Nummer der Aufgabe zu kennzeichnen. Die Aufgabenstellungen beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf das Hauptprogramm. Die Teilaufgaben sind jedoch unabhängig voneinander. Im zweiten Teil sind sämtliche Unterlagen aus dem Unterricht als Hilfsmittel erlaubt. Die Aufgaben sind auf dem eigenen Laptop zu lösen, welcher Zugriff auf das Internet haben muss. Auf diesem Laptop sind Eclipse (inklusive LeJOS-Plugin) und Processing installiert. Die Kandidatin ist verantwortlich für einen voll geladenen Akku des Lego Mindstorm NXT, der ihr als Vorbereitung zur Verfügung steht. Schriftliche Kommentare dürfen auf zusätzlichen Blättern zur Bewertung abgegeben werden. Für jede Aufgabe sind in diesem Fall separate, mit Namen, Datum und Nummer der Aufgabe bezeichnete Blätter zu verwenden.

2 1. Variablen, Datentypen, Verzweigungen Der folgende fehlerfreie Code ist Teil einer Applikation zur Bestellung von Generalabonnementen (GA) import java.util.scanner; public class aufgabe1 { public static void main(string[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); int anzahl; int klasse; int preis; System.out.println("Für welche Klasse wollen Sie GA kaufen?"); klasse = scanner.nextint(); System.out.println("Wie viele GA möchten Sie kaufen?"); anzahl = scanner.nextint(); System.out.println("Sie möchten " + anzahl + " GA der " + klasse + "ten Klasse kaufen"); // Aufgabe 1.3 und 1.4 preis = anzahl * 3550; System.out.println("Der Preis beläuft sich auf " + preis + " Fr"); System.out.println("Sie können diesen Preis in 12 Raten a " + preis/12 + " Fr zahlen"); } } 1.1 Gib an, ob die Aussagen zutreffen oder nicht. Ohne kurze Begründung werden keine Punkte vergeben. Der vorgestellte Code läuft für die SBB zufriedenstellend. (4) Die Variablen klasse, preis und anzahl könnten auch vom Typ double sein. (4) Der Kommentar in Zeile 14 könnte auch geschrieben werden als: (4) /* Aufgabe 1.3 und 1.4 Seite 2

3 1.2 Schreibe die komplette Anweisung, welche anstelle der Zeile 16 folgende Ausgabe erzeugt, wenn eine Benutzerin 12 Abonnemente bestellt. (6) Der Preis beläuft sich auf 12*3550=42600 CHF 1.3 Ergänze den Code so, dass die Eingabe der gewünschten Klasse auch in der Preisberechnung zur Anwendung kommt. Ein GA der 1. Klasse kostet 5800 Fr. (8) 1.4 Ab fünf gekauften Erstklass-GA bekommt man 10% Rabatt, für Zweitklass-GA ab acht Stück. Ergänze den Code derart, dass diese Rabatte berücksichtigt werden. (6) Seite 3

4 2. Kontrollstrukturen 2.1 Schreibe eine for-schlaufe, welche folgende Ausgabe produziert: (9) Stufe 1: Sie haben noch 10 Sekunden Stufe 2: Sie haben noch 9 Sekunden Stufe 3: Sie haben noch 8 Sekunden Stufe 4: Sie haben noch 7 Sekunden Stufe 5: Sie haben noch 6 Sekunden Stufe 6: Sie haben noch 5 Sekunden Stufe 7: Sie haben noch 4 Sekunden Stufe 8: Sie haben noch 3 Sekunden Stufe 9: Sie haben noch 2 Sekunden Stufe 10: Sie haben noch 1 Sekunden Stufe 11: Sie haben noch 0 Sekunden Passe den Code so an, dass die Ausgabe für eine vom Benutzer eingegebene Anzahl Sekunden (gespeichert in der Variablen anzahl) erzeugt wird. (4) 2.2 Eine Auktion wird abgebrochen, wenn einer der zwei Bietenden -1 eingibt. Liegen die Gebote unter 1000 Franken, soll das nächste Gebot um 10 Franken höher eingefordert werden. Bei Geboten über 1000 Franken soll um 100 Franken erhöht werden. Man geht davon aus, dass immer mindestens einer ein Gebot abgibt. a) Ergänze den Code (auf der nächsten Seite) so, dass die oben gezeigten Beispielausgaben in der Konsole erzeugt werden können. (10) Seite 4

5 import java.util.scanner; public class Auktion { public static void main(string[] args) { Scanner scanner= new Scanner(System.in); int bieter1, bieter2; int gebot=90; // Mindestgebot do { // Aufforderung zum Eingeben der Gebote System.out.println("Bieter1 wieviel möchten Sie bieten?"); bieter1=scanner.nextint(); // Aufgabe b System.out.println("Bieter2 wieviel möchten Sie bieten?"); bieter2=scanner.nextint(); // Speichern des höheren Gebots in der Variablen gebot (keine -1) } while ( ); System.out.println("Die Auktion ist fertig!"); System.out.println("Das Objekt wurde für 2" + gebot + " Franken ersteigert."); } } b) Bei der Eingabe der Gebote soll deren Gültigkeit geprüft werden. Neue Gebote sind gültig, wenn sie gleich hoch oder über dem angesagten neuen Preis liegen. Schreibe eine while-schlaufe, welche den Bieter1 so lange auffordert einen neuen Betrag einzugeben, bis er zulässig ist. (6) Seite 5

6 3. Arrays Das folgende Programm simuliert das Spiel Memory wobei paarweise Karten mit gleichen Zahlen gefunden werden müssen. Gegeben ist folgender fehlerfreie Code. Es dürfen zusätzliche Variablen deklariert werden. Die in den Kommentaren beschriebenen Implementationen dürfen als fehlerfrei angenommen werden import java.util.scanner; public class Memory { public static void main(string[] args) { Scanner eingabe=new Scanner(System.in); int[][] memory; boolean fertig=false; System.out.println("Wie gross soll das Memoryspiel sein?"); int laenge=eingabe.nextint(); int breite=eingabe.nextint(); // Aufgabe 3.1: Erstellen des Arrays // Aufgabe 3.4: Verteilen von Werten im Array while(!fertig){ System.out.println("Welche Karten möchten Sie aufdecken?"); int x1= eingabe.nextint(); int y1= eingabe.nextint(); int x2= eingabe.nextint(); int y2= eingabe.nextint(); // Aufgabe 3.2: Wurde ein Paar gefunden? // Aufgabe 3.3: Ist das Spiel fertig } } } 3.1 Schreibe den Code, der in Zeile 10 stehen muss, damit das Memoryspiel die vom Benutzer angegebene Grösse besitzt. (2) 3.2 Schreibe den Code, der in Zeile 18 kontrolliert, ob die Karten an den Positionen (x1 y1) und (x2 y2) den gleichen Wert haben und wenn sie noch auf dem Tisch liegen, von diesem entfernt werden, das heisst, deren Werte auf -1 setzt. (6) Seite 6

7 3.3 Schreibe Code, welcher die Variable fertig auf true setzt, wenn das Spiel fertig ist (Zeile19). (10) 3.4 Die Karten sollen nach dem abgebildeten Muster verteilt werden. Schreibe den Code, welcher dies erledigt (Zeile 11) und das Resultat in der Konsole ausgibt. Die wenig charmante Darstellung in der Konsole entsprechend der Abb. rechts genügt. (12) Wie gross soll das Memoryspiel sein? Seite 7

8 4. Processing 4.1 Beschreibe das «Produkt» dieses fehlerfreien Codes beim Ausführen möglichst präzis. Formuliere einen treffenden Titel für das Produkt. Skizziere ein Frame des Outputs im vorbereiteten Quadrat. (6) Seite 8

9 4.2 Ergänze den fehlenden Code so, dass folgender Output generiert wird. (8) Seite 9

10 5. Internet Multimedia 5.1 Beschreibe das Document Object Model. (4) 5.2 Wozu wird das DOM verwendet? (2) 5.3 Welche Arten von Beziehungen existieren im DOM? (4) 5.4 Skizziere und beschreibe ein einfaches Beispiel. (4) Seite 10

11 6. Internet Multimedia 6.1 Beschreibe in Stichworten vier Techniken, welche für die Programmierung moderner Webauftritte eingesetzt werden. (8) Technik 1 Technik 2 Technik 3 Technik Welche Komponenten gehören zu einem CMS? Wie spielen diese zusammen? (4) Seite 11

12 1. Processing Code-Interpretation Ergänze den Code der Datei matura2_1.pde mit Kommentaren an den sechs vorbereiteten Stellen. Die Kommentare sollen beschreiben, welche Bedeutung die Programmzeilen bis zur nächsten Leerzeile haben. (3) 2. Processing Korrigieren von fehlerhaftem Code 2.1 Der Processingsketch matura2_2.pde sollte Goethes Lieblings wörter ent sprechend der Häufigkeit ihrer Verwendung in einem Text durch Rechtecke verschiedener Grösse darstellen, meldet aber einen Fehler beim Start. Bring das Programm zum Laufen. (8) 2.2 Ändere den Sketch matura2_2.pde derart, dass direkt nach dem Starten des Programms der abgebildete Output im Displayfenster generiert wird. (4) 2.3 Ergänze den Code derart, dass eine PDF-Datei des gewählten Outputs mit dem Dateinamen AlineAbler.pdf erzeugt werden kann. Schreibe die Bedienungsanleitung für dieses Verhalten als Kommentar an den Beginn des Programmcodes. (4) Seite 12

13 Maturaprüfung Ergänzungsfach Informatik 6. Juni Robotik Lego Mindstorm NXT im Hindernisparcours Ein Roboter weicht während seiner Fahrt, in einer zufälligen Richtung gestartet, Hindernissen aus. Er unterschreitet eine gegebene Minimaldistanz zu Hindernissen nicht. Im Fall einer Kollision setzt der Roboter zurück und sucht einen neuen Weg. 3.1 Schreibe ein Javaprogramm (Eclipse mit LeJOS Plugin), welches diese Aufgaben mit einem Lego NXT löst. Es stehen zwei Motoren sowie je ein Ultraschall und Touchsensor zur Verfügung. (8) 3.2 Erweitere das Javaprogramm mit der Möglichkeit, dieses durch das Drücken der ESCAPE Taste auf dem NXT zu stoppen. (4) 3.3 Implementiere eine möglichst klare Bedienerführung über den LCD-Screen des NXT für Personen, welche lediglich die Funktionen der Tasten des NXT kennen. (4) 4. Sudoku In der Datei SudokuStart.java findest du das folgende Programmgerüst. 1 import java.util.scanner; 2 public class Sudoku { 3 public static void main(string[] args) { 4 Scanner s=new Scanner(System.in); 5 int[][] sudoku={ 6 {0,8,2,7,0,0,0,0,9}, 7 {0,0,0,0,2,1,0,6,0}, 8 {1,0,0,9,0,0,0,2,0}, 9 {0,7,0,6,5,0,9,0,0}, 10 {0,0,0,0,4,0,0,0,0}, 11 {0,0,6,0,8,7,0,4,0}, 12 {0,2,0,0,0,4,0,0,3}, 13 {0,9,0,5,7,0,0,0,0}, 14 {5,0,0,0,0,3,6,7,0}}; 15 printsudoku(sudoku); 16 while (!isfinished(sudoku)) { 17 int number=s.nextint(); 18 int x=s.nextint(); 19 int y=s.nextint(); 20 if (!testvalue(x,y,number,sudoku)) { 21 System.out.println("Diese Eingabe ist nicht korrekt"); 22 } 23 printsudoku(sudoku); 24 } 25 } 26 } Schreibe die Methode printsudoku, welche das Sudoku in der Konsole von Eclipse folgendermassen ausgibt: (14) Seite 13

14 4.2 Schreibe die Methode isfinished, welche true zurückgibt, wenn alle Zahlen (1 9) neun Mal im Feld gesetzt wurden, ist dies nicht der Fall, gibt sie false zurück. (14) 4.3 Die Methode testvalue soll prüfen, ob an der gewählten Stelle die eingegebene Zahl gesetzt werden kann. Zur Erinnerung: in der gleichen Spalte und Zeile darf diese Zahl nicht bereits gesetzt sein. Auch in den neun Quadraten darf jede Zahl nur einmal vorkommen. (14) Iteration Rekursion Ein mathematisches Wachstumsmodell kann folgendermassen definiert werden: 0 < a 0 < 1 a n = k. a n-1. (1 a n-1 ) für n=1,2,3, 5.1 Untersuche die Folge für einen Startwert a 0 = 0.2 und verschiedene Werte für k=2, 3.2, 3.5, 3.56 und 4, indem du die ersten 100 Glieder der Folge berechnest. Erstelle eine iterative und eine rekursive Variante. (6) Beschreibe eine Möglichkeit, das Verhalten dieser Folgen grafisch darzustellen. (4) 5.2 Schreibe ein Programm, welches die Zahlen des Pascal'schen Dreiecks rekursiv berechnet und ausdruckt. (14) Seite 14