Fortgeschrittene Programmiertechnik Klausur SS 2015 Angewandte Informatik Bachelor

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1 Fortgeschrittene Programmiertechnik Klausur SS 2015 Angewandte Informatik Bachelor Name Matrikelnummer Aufgabe Punkte Aufgabe Punkte Zwischensumme Summe 120 Note Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

2 Aufgabe 1 (6 Punkte) Beschreiben Sie mit einem Speicherbelegungsbild, was durch die main()-methode geleistet wird. Es genügt das Speicherbelegungsbild anzugeben, nachdem alle Anweisungen der main()-methode ausgeführt worden sind. class Node { Node next; int data; Node(int x, Node p) { data = x; next = p; public static void main(string[] a) { Node p = new Node(3, null); p.next = new Node(5, p.next); Node q = p.next; q.next = new Node(7, q.next); q = new Node(1, null); Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

3 Aufgabe 2 (8 Punkte) Die Knoten eines Binärbaums sind durch folgende Klasse definiert: class Node { int data; Node left; Node right; // Referenz auf linkes Kind // Referenz auf rechtes Kind Node(int x, Node l, Node r) { data = x; left = l; right = r a) Der Binärbaum (2) entsteht aus dem Binärbaum (1), indem die Zahl 6 durch 66 ersetzt und ein neuer Knoten mit der Zahl 2 eingefügt wird. Schreiben Sie genau 2 Java-Anweisungen, die das leisten. b) Der Binärbaum (3) entsteht aus dem Binärbaum (2), indem der linke Teilbaum der Wurzel root an den Knoten 3 als linkes Kind eingehängt und dann die Wurzel gelöscht wird. Schreiben Sie genau 2 Java-Anweisungen, die das leisten. Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

4 Aufgabe 3 QuickSort mit 3-Median-Strategie (12 Punkte) Das 11-elementige Feld a = {5, 4, 13, 11, 3, 10, 2, 8, 6, 9, 12 wird mit Quicksort mit 3-Median- Strategie sortiert. Beschreiben Sie, wie sich dabei das Feld a ändert. Benutzen Sie eine tabellenartige Darstellung wie in der Vorlesung. Geben Sie außerdem die Aufrufstruktur von Quicksort an Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

5 Aufgabe 4 Java-Collection Map (18 Punkte) Für einen Text läßt sich die Häufigkeitsverteilung der vorkommenden Wörter durch eine Map darstellen: Map<String,Integer> hauefigkeit; Kommt z.b. das Wort und im Text 35-mal vor, dann enthält die Map einen Eintrag mit dem Schlüssel und und dem Wert 35. a) Schreiben Sie eine Funktion merge, die aus der Häufigkeitsverteilung h1 für einen Text t1 und der Häufigkeitsverteilung h2 für einen Text t2 eine Häufigkeitsverteilung für beide Texte zusammen berechnet und zurückliefert. Hinweis: Die Häufigkeiten müssen dazu lediglich addiert werden. b) Welche Komplexität hat die Laufzeit Ihrer Funktion (O-Notation), wenn Sie davon ausgehen, dass Ihre beiden Häufigkeitsverteilungen etwa n Wörter umfassen? Geben Sie eine kurze Begründung Ihrer Antwort. c) Um welchen Faktor wächst die Laufzeit, wenn die Eingabegröße n = 1000 um den Faktor 10 wächst? a) static Map<String,Integer> merge(map<string,integer> h1, Map<String,Integer> h2) { b) c) Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

6 Aufgabe 5 Sortierte, verkettete Liste mit Hilfskopfknoten (20 Punkte) Die Klasse LinkedListSet speichert int-zahlen in einer linear verketteten Liste mit Hilfskopfknoten in einer absteigend sortierten Reihenfolge. Elemente dürfen höchstens einfach vorkommen. Ergänzen Sie die Klasse um die folgenden Methoden. Achten Sie dabei auf die Effizienz der Methoden, indem die Sortierung der Liste ausgenutzt wird. Ausdrücke sollten nicht unnötig kompliziert geschrieben werden. a) Parameterloser Konstruktor. b) contains(x) prüft, ob das Element x vorkommt. c) add(x) fügt das Element x ein. d) remove(x) löscht das Element x. public class LinkedListSet { static private class Node { private int data; private Node next; private Node(Node p, int x) {data = x; next = p; private Node head; public LinkedListSet() { public boolean contains(int x) { public void add(int x) { public void remove(int x) { Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

7 Aufgabe 6 Arrays.Sort (9 Punkte) Die Java Klasse Arrays bietet eine Methode zum Sortieren eines Felds an: static <T> void sort(t[] a, Comparator<? super T> c); Ergänzen Sie folgenden Programm-Code so, dass ein Feld von Punkten aufsteigend sortiert wird. Ein Punkt p ist kleiner als ein Punkt q, falls die x-koordinate von p kleiner als die x-koordinate von q ist oder die x-koordinaten gleich sind, aber dafür die y-koordinate von p kleiner als die y- Koordinate von q ist. class Point { public double x; public double y; public Point (double x, double y) { this.x = x; this.y = y; public static void main(string[] args) { Point[] a = new Point[4]; a[0] = new Point(2,3); a[1] = new Point(2,1); a[2] = new Point(1,3); a[3] = new Point(4,1); Arrays.sort(a, Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

8 Aufgabe 7 Java-Collection List (17 Punkte) a) Schreiben Sie eine generische Methode disjoint(l1,l2), die prüft ob die Listen l1 und l2 disjunkt sind. Die Methode liefert true zurück, falls l1 und l2 keine gemeinsamen Elemente enthalten, sonst false. Die Methode darf auf die Listen nur über Iteratoren zugreifen. b) Welche Komplexität hat die Methode disjoint(l1,l2) (O-Notation), wenn Sie davon ausgehen, dass die beiden Listen n Elemente enthalten? c) Schreiben Sie eine generische Methode issorted(l), die prüft, ob die Liste l aufsteigend sortiert ist. Die Methode darf auf die Liste nur über Iteratoren zugreifen. Ergänzen Sie die Typbeschränkung für T. a) static <T> boolean disjoint(list<t> l1, List<T> l2) { b) c) static <T extends > boolean issorted(list<t> l) { Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

9 Aufgabe 8 Bäume (18 Punkte) Ein Baum besteht aus einem Bezeichner (String) und einer (evtl. leeren) Liste mit Teilbäumen. a) Ergänzen Sie die gegebene Klasse (siehe nächste Seite) um geeignete Instanzvariablen und vervollständigen Sie den Konstruktor. b) Definieren Sie eine Methode add(baum b), die den Baum b zur Liste mit Teilbäumen dazufügt. c) Schreiben Sie ein kleines Hauptprogramm, das den oben gezeigten Baum zusammenbaut. d) Schreiben Sie eine Methode height(), die die maximale Höhe des Baums zurückgibt. Der oben gezeigte Baum hat die Höhe 2. e) Schreiben Sie eine Methode search(string s) die zurückgibt, wie oft der Bezeichner s im Baum vorkommt. Im oben gezeigten Baum kommt der Bezeichner aa dreimal vor. Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

10 class Baum { public Baum(String bez) { // Neuer Baum mit Bezeichner bez public void add(baum b){ public int height() { public int search(string bez) { public static void main(string[] args) { Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11

11 Aufgabe 9 Subtyping (12 Punkte) a) Die Methode copy(dest, src) aus der Klasse Collections kopiert alle Elemente aus der Liste src in die Liste dest. static <T> void copy(list<? super T> dest, List<? extends T> src) Von welchem Typ dürfen die Parameter sein? Geben Sie dazu in folgender Tabelle an, ob die angegebene Parametertypen korrekt ( + ) oder nicht korrekt ( - ) sind. dest src Korrekt? List<Integer> LinkedList<Integer> ArrayList<Integer> List<Integer> LinkedList<Object> ArrayList<Double> ArrayList<Double> ArrayList<Integer> LinkedList<Number> List<Integer> Set<Object> List<Integer> List<Integer> LinkedList<Number> b) Die Klassen Vektor, 2DVektor und 3DVektor seien wie folgt definiert: class Vektor {... class Vektor2D extends Vektor implements Comparable<Vektor2D> {... class Vektor3D extends Vektor implements Comparable<Vektor3D> {... Geben Sie für diese drei Typen alle Untertypbeziehungen an. Berücksichtigen Sie dabei die Klasse Object. c) Welche Parametertypen sind beim Aufruf der Methode sort aus der Klasse Collections erlaubt? static <T extends Comparable<? super T>> void sort(list<t> l); Parametertyp Korrekt ( + oder - )? LinkedList<Vektor2D> ArrayList<Vektor3D> List<Object> ArrayList<Vektor> ArrayDeque<Vektor2D> List<? extends Vektor2D> Prof. Dr. O. Bittel, HTWG Konstanz SS /11