Übungsklausur Programmieren / Algorithmen und Datenstrukturen 2

Transkript

1 Programmieren / Algorithmen und Datenstrukturen 2 Autor: Prof. Dr. Bernhard Humm, FB Informatik, Hochschule Darmstadt Datum: Übungsklausur Programmieren / Algorithmen und Datenstrukturen 2 1 Spielregeln zur Klausur Allgemeines Die Bearbeitungszeit beträgt 3h. Bitte halten Sie Ihren Studenten- und Personalausweis bereit Erfüllen Sie die Aufgabenstellung genau: machen Sie nicht weniger, aber auch nicht mehr! Arbeiten Sie zügig in der Reihenfolge der Aufgaben Implementieren Sie in kleinen Schritten und sorgen Sie dafür, dass Sie jederzeit ein lauffähiges Anwendungssystem haben Speichern Sie regelmäßig Als Ergebnis der Klausur sind abzugeben alle zum System gehörigen Dateien durch Kopieren auf den Server (genauere Informationen zu Beginn der Klausur). Zugelassene Hilfsmittel Ausgedruckte Vorlesungsunterlagen und Bücher Persönliche Notizen auf Papier C++ Referenz (auf Klausurrechner) Vorlesungsfolien (auf Klausurrechner) Seite 1

2 Verboten ist Die Benutzung eigener Datenträger (Diskette, USB-Stick etc.); insbesondere dürfen keine Programme oder sonstige Daten auf Datenträger mitgebracht werden. Die Benutzung eines anderen Rechners (Smartphone, Notebook,...) als des zur Verfügung gestellten Jegliche Kommunikation (mündlich, schriftlich, elektronisch, per Mobiltelefon, über das Netz, wie auch immer...) mit anderen Personen, ausgenommen die Aufsichtführenden Login unter einem anderen Account als dem für die Klausur angegebenen Zugriff auf andere Verzeichnisse eines Servers, als die ausdrücklich zugelassenen. Beurteilungskriterien (in Reihenfolge der Wichtigkeit) 1. Funktion des Systems: das Programm soll fehler- und warnungsfrei kompilieren und alle Tests erfolgreich durchlaufen 2. Qualität des Programmcodes: Übersichtlichkeit, gute Schnittstellen, gute Klassen-, Methoden- und Variablennamen, Einhaltung der Programmierrichtlinien, sinnvolle Ausnahmebehandlung etc. 3. Qualität der Dokumentation: knapp, aber verständlich und vollständig 2 Vorbereitung 1. Legen Sie ein neues NetBeans Projekt benannt nach Ihrem Nachnamen an. Tipp: File New Project C/C++ C/C++ Application 2. Kopieren Sie die Dateien File1.txt und File2.txt in das NetBeans Projektverzeichnis. Seite 2

3 3 Übersicht Anwendung: Zahlenanalysen In dieser Klausur sollen Zahlenreihen analysiert werden: Anzahl der Zahlen, Sortierung, doppelte Einträge, Primzahlen, etc.. Für die Tests werden die Dateien File1.txt und File2.txt verwendet. Gehen Sie bei der Entwicklung schrittweise in der angegebenen Reihenfolge vor. Die Testfälle (Abschnitt 14) entsprechen derselben Reihenfolge. Möglicherweise möchten Sie nach Implementierung einer Aufgabe gleich zur Sicherheit die dazugehörigen Testfälle implementieren. Insgesamt gibt es 100 Punkte für die Klausur (+ 10 Bonuspunkte). Sie benötigen 50 Punkte zum Bestehen. 4 Klasse und Variablen (10 Punkte) Entwerfen und implementieren Sie für die Analyseanwendung eine Klasse (bzw. mehrere Klassen) mit ihren Variablen. Die Anzahl und Benennung der Klasse und Methoden obliegt Ihnen. Achten Sie auf eine sinnvolle Außensicht mit sinnvollen Klassen-, Variablen- und Methodennamen. Sie können Bezeichner und Kommentare in Ihrem Programm in deutscher oder englischer Sprache verfassen aber bitte einheitlich. Verwenden Sie, wo sinnvoll, Container und Algorithmen der C++ STL. Achten Sie auch auf die Namenskonventionen (Klassennamen groß, Variablen- und Methodennamen klein). Tipp: NetBeans Kontextmenü (rechte Maustaste) -> New -> C++ Class 5 Datei einlesen (10 Punkte) Es soll eine Eingabedatei eingelesen werden können, z.b. File1.txt Die Eingabedateien enthält ausschließlich Ganzzahlen (int), jeweils eine Zahl pro Zeile. Beispiel: In der Datei File1.txt sind das die folgenden Zahlen: Tipps: Speichern Sie die eingelesenen Zahlen in einem passenden Container. Der Konstruktorparameter für einen fstream ist vom Typ char*. Mittels der String- Methode c_str können Sie einen string in char* umwandeln Seite 3

4 Der Stream-Operator >> trennt Eingaben u. A. nach Leerzeichen, Tabulatoren und Zeilenumbrüchen. 6 Anzahl der Zahlen (5 Punkte) Entwickeln Sie eine Methode zur Berechnung der Anzahl der eingelesenen Zahlen. Beispiel File1.txt: 10 7 Summe der Zahlen (5 Punkte) Entwickeln Sie eine Methode zur Berechnung der Summe aller eingelesenen Zahlen. Beispiel File1.txt: Mittelwert der Zahlen (5 Punkte) Entwickeln Sie eine Methode zur Berechnung des Mittelwerts aller eingelesenen Zahlen. Der Mittelwert ist die Summe aller Zahlen geteilt durch die Anzahl der Zahlen. Der Mittelwert kann auf die nächstkleinere ganze Zahl abgerundet werden, d.h. Sie können die Division von zwei int Zahlen mittels / verwenden. Beispiel File1.txt: Sortieren (10 Punkte) Sortieren Sie alle eingelesenen Zahlen aufsteigend. Tipp: Verwenden Sie den entsprechenden C++ Standardalgorithmus. Beispiel : Die Zahlen aus File1.txt sehen nach der Sortierung wie folgt aus: Entwickeln Sie eine Methode, welche die n-te Zahl der Sortierung ermittelt (die erste Zahl wird mit Index 0 gekennzeichnet usw.). Beispiel: sechstkleinste Zahl (Index 5) in den Zahlen aus File1.txt: Häufigkeit (10 Punkte) Ermitteln Sie, wie häufig jede eingelesene Zahl vorkommt. Seite 4

5 Tipp: verwenden Sie einen passenden C++ Container. Beispiel : Die Zahlen aus File1.txt weisen folgende Häufigkeitsverteilung auf: 0->1 9->1 11->3 23->1 32->1 39-> >2 z.b. die Zahl 11 kommt dreimal vor. Entwickeln Sie eine Methode, welche das häufigste Auftreten einer Zahl ermittelt. Beispiel File1.txt: 3 da die Zahl 11 dreimal vorkommt keine andere Zahl kommt häufiger vor. 11 Verschiedene Zahlen (5 Punkte) Entwickeln Sie eine Methode, welche die verschiedenen Zahlen zählt, d.h. doppelt auftretende Zahlen ignoriert. Beispiel: die verschiedenen Zahlen aus File1.txt sind d.h. die Anzahl der verschiedenen Zahlen ist Primzahlen (10 Punkte) Entwickeln Sie eine Methode, prüft, ob eine Zahl prim ist. Eine Primzahl ist eine Zahl, welche nur durch 1 und sich selbst teilbar ist. Alle Zahlen < 2 (also auch 0 und 1) sind nicht prim. Beispiele für Primzahlen: Tipp: Zur Überprüfung der Teilbarkeit können Sie den Modulo-Operator % (Rest der ganzzahligen Division) verwenden, z.b. 3 % 2!= 0 // 3 ist nicht durch 2 teilbar 4 % 2 == 0 // 4 ist durch 2 teilbar -> nicht prim Entwickeln Sie eine Methode, welche die Anzahl der verschiedenen Primzahlen ermittelt. Beispiel File1.txt Verschiedene Zahlen: Davon Primzahlen: Anzahl: 2 Seite 5

6 13 Quersumme (10 Punkte) Entwickeln Sie eine Methode, welche die Quersumme einer Zahl errechnet. Die Quersumme ist die Summe der Ziffern einer Zahl. Beispiel: die Quersumme von 2332 ist = 10 Entwickeln Sie eine Methode, welche die Quersummen aller eingelesenen Zahlen (auch der doppelten) addiert. Beispiel File1.txt Alle Zahlen: Quersumme: (3+9) ( ) + (2+3) + (1+1) + ( ) + (1+1) + (3+2) (1+1) = Test (10 Punkte) Testen Sie alle Methoden mittels CppUnit-Tests anhand der Testdaten aus File1.txt und File2.txt. Hinweis: Sie bekommen auch Punkte für programmierte Testfälle, selbst wenn die Tests nicht erfolgreich laufen. Tipp: in NetBeans legen Sie einen CppUnit-Test an durch das Kontextmenü (rechte Maustaste) auf der zu testenden Klasse -> Create Test -> New CppUnit Test -> zu testende Methoden selektieren -> Test Name etc. anpassen -> Finish Die folgenden Ergebnisse werden erwartet und müssen mittels CPPUNIT_ASSERT_EQUAL geprüft werden: Berechnung File1.txt File2.txt Anzahl Summe Mittelwert (als int) Aufsteigend sortiert, Index 5 (sechstkleinste Zahl) Häufigstes Vorkommen 3 3 Verschiedene Zahlen 7 47 Verschiedene Primzahlen 2 6 Quersumme gesamt Verschiedene Palindrome (optionale Bonusaufgabe) 4 7 Seite 6

7 15 Dokumentation (10 Punkte) Dokumentieren Sie die Außensicht Ihrer Komponente, also alle öffentlichen Methoden in den *.h-dateien der Klassen in deutscher oder englischer Sprache. Triviale Methoden, z.b. get- und set-methoden zum Zugriff auf Variablen müssen nicht dokumentiert werden. Tipp: Mit /** <Enter> legt NetBeans strukturierte Kommentare an. Dokumentieren Sie den Nutzen der Operation, Eingabeparameter und Return-Werte. Der Kommentar wird vor der Operation angefügt. 16 Optionale Aufgabe: Palindrom (10 Bonuspunkte) (Diese Aufgabe ist nicht zum Erreichen einer 1,0 notwendig. Sie können damit aber Fehler in anderen Aufgaben ausgleichen) Entwickeln Sie eine Methode, ermittelt, ob eine Zahl ein Palindrom ist. Ein Palindrom ist von vorne und von hinten gelesen gleich. Beispiele für Palindrome: Gegenbeispiele: Entwickeln Sie eine Methode, welche die Anzahl der verschiedenen Palindrome ermittelt. Testen und dokumentieren Sie diese. Beispiel File1.txt Verschiedene Zahlen: Davon Palindrome: Anzahl: 4 Viel Erfolg! Seite 7