Aufgabe 1: Programmieren in Java mit Greenfoot Ballonabschießen

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1 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 1 Aufgabe 1: Programmieren in Java mit Greenfoot Ballonabschießen (48 Punkte) In dieser Aufgabe sollen Teile eines kleinen Spiels analysiert und implementiert werden. Gegeben sei dazu das folgende Szenario auf einer Welt mit den Ausmaßen 600 mal 400 Pixel: Hinweis: Die Dokumentationen der Klassen Animal, Actor und Greenfoot finden Sie in der Anlage a) Erläutern und begründen Sie die gewählte Klassenstruktur. b) Gegeben ist der folgende Auszug aus dem Programm zur Klasse Ballon: ( 4 Punkte ) private GreenfootImage bild1 = new GreenfootImage("balloon1.png"); private GreenfootImage bild2 = new GreenfootImage("balloon2.png"); private int bildnummer = 1;... public void wastueich() if (bildnummer == 1) setimage(bild2); bildnummer = 2; else setimage(bild1); bildnummer = 1; Erläutern Sie die dargestellten Programmzeilen und beschreiben Sie den Zweck der Methode wastueich. ( 6 Punkte )

2 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 2 c) Der Ballon soll sich am oberen Bildschirmrand mit der Geschwindigkeit von 3 Pixel/Zeiteinheit hin und her bewegen. Jeweils am Rand angekommen soll er seine Laufrichtung umdrehen. Hinweis: Es stellt kein Problem dar, dass sich bei der Drehung der Laufrichtung auch das Bild des Luftballons auf den Kopf stellt. Implementieren Sie eine Methode public void bewegen() welche in der act()-methode aufgerufen werden kann. Hinweis: Die in der Dokumentation der Klasse Animal angegebenen Methoden dürfen Sie als gegeben voraussetzen und in Ihrer Implementierung nutzen. ( 5 Punkte ) d) Der Benutzer des Spiels soll per Tastatur die Geschwindigkeit des Luftballons ändern können. Je nach Zifferntaste 1 bis 3 soll die Geschwindigkeit auf den Wert 1 bis 3 [gemessen in Pixel/Zeiteinheit] gestellt werden. Hinweis: Der Benutzer muss die Taste nicht festhalten müssen! Erläutern Sie, weshalb Sie für die Aufgaben eine globale Variable (nennen wir sie ab jetzt geschwindigkeit) benötigen. Implementieren Sie eine Methode public void tastaturabfrage() welche in der act()-methode aufgerufen werden kann. ( 7 Punkte ) e) Die Rakete soll per Tastatur gesteuert werden. Drückt der Anwender die Pfeiltasten rechts bzw. links, so verschiebt sich die Rakete entsprechend der Pfeiltaste um 10 Pixel nach rechts oder links. Hinweis: Die Ausrichtung der Rakete soll dabei unverändert bleiben! Implementieren Sie eine Methode public void mittastaturbewegen() welche in der act()-methode der Klasse Rakete aufgerufen werden kann. ( 6 Punkte ) f) Wenn der Spieler die Leertaste drückt, so soll die Rakete abgeschossen werden. Ab diesem Zeitpunkt soll der Spieler die Rakete auch nicht mehr mit den Pfeiltasten steuern können. Erst, wenn die Rakete am oberen Bildschirmrand angekommen ist, wird sie wieder am unteren Rand positioniert und hört auf, nach oben zu fliegen. Implementieren Sie die vollständige Klasse Rakete, so dass die oben angegebene Funktionalität gewährleistet ist. Geben Sie für die Methode mittastaturbewegen lediglich die Änderungen an. ( 8 Punkte )

3 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 3 g) Das Spiel soll erkennen, wenn die Rakete einen Ballon trifft. Ist dies der Fall, soll folgendes passieren: Die Anzahl der abgeschossenen Luftballons soll um eins erhöht werden und das Spiel soll stoppen, wenn der 10. Luftballon abgeschossen wurde. Die Rakete soll nach einem Treffer nach unten gesetzt werden. Die vertikale Position soll dabei zufällig im Bereich 100 bis 500 gewählt werden. Erläutern Sie, in welchen Klassen welche Änderungen durchzuführen sind. Geben Sie die fehlenden Programmzeilen an. ( 7 Punkte ) h) Der Spieler soll cheaten können. Drückt er die Taste c, so soll sich die Rakete immer in Richtung des Ballons schauen. Erläutern Sie, wie Sie diese Funktionalität erreichen können. ( 5 Punkte ) Aufgabe 2: Programmieren in Java mit BlueJ Algorithmen (20 Punkte) In dieser Aufgabe sollen Sie Methoden der Klasse Teiler analysieren und teilweise implementieren. a) Implementieren Sie die Methode public int ggt(int a, int b, int c), welche den größten gemeinsamen Teiler dreier Zahlen berechnet und zurückgibt. ( 8 Punkte ) b) Gegeben ist die folgende Methode: public String wasberechneich(int x) String s = "1"; for (int i = 2; i <= x; i++) if (x % i == 0) s = s + ", " + i; return s; (i) Erstellen Sie auf Ihrem Klausurbogen eine Variablenbelegungtabelle, welche den Ablauf der Methode für die Zahl x = 24 veranschaulicht. x 24? i...? s "1"...? ( 8 Punkte ) (ii) Analysieren Sie diese Methode und erläutern Sie den Zweck. ( 4 Punkte )

4 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 4 ANLAGE Die Klasse Animal: Die Klasse Animal ist die Basisklasse für alle Tiere wie die Krabbe, Hummer oder Sandwürmer. Objekte der Klasse Animal können sich in der Welt bewegen. Auszug aus der Dokumentation der Klasse Animal: public boolean atworldedge() Die Methode prüft, ob das Tier am Rand des Bildschirms angekommen ist. Die Methode liefert true wenn das Tier am Rand ist, andernfalls false public boolean cansee(java.lang.class clss) Die Methode prüft, ob ein Objekt in der Nähe des Tiers ist. Die Methode liefert true wenn das Objekt ein anderes Objekt der Klasse 'clss' sehen kann, andernfalls false public void eat(java.lang.class clss) Die Methode versucht, ein Objekt der Klasse clss zu fressen, welches in direkter Nachbarschaft liegt. Ist kein Objekt der Klasse vorhanden, so passiert nichts. Die Klasse Actor: Die Klasse Actor ist die Basisklasse für alle Objekte, die auf die Welt gesetzt werden können. Auszug aus der Dokumentation der Klasse Actor: public int getrotation() Die Methode liefert die Gradzahl der aktuellen Blickrichtung des Objekts public World getworld() Die Methode liefert die Welt, auf die das Objekt gesetzt wurde. public int getx() Die Methode liefert die aktuelle x-position des Objekts. public int gety() Die Methode liefert die aktuelle y-position des Objekts. public void move(int distance) Die Methode bewirkt eine Bewegung um distance Pixel in die aktuelle Richtung. Ist der Wert von distance negativ, so wird eine Rückwärtsbewegung ausgeführt. public void setimage(string filename) Die Methode setzt das Bild auf die angegebene Bilddatei..

5 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 5 public void setlocation(int x, int y) Die Methode setzt die Position des Objekts auf die Koordinaten (x y). public void setrotation(int angle) Die Methode setzt die Gradzahl der aktuellen Blickrichtung des Objekts auf den Wert von angle. public void turn(int angle) Die Methode bewirkt eine Drehung um einen Winkel mit dem Uhrzeigersinn. Ist der Wert von angle negativ, so wird eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn durchgeführt. public void turntowards(int x, int y) Die Methode setzt die Gradzahl der aktuellen Blickrichtung des Objekts so, dass es in die Richtung der Koordinate (x y) schaut. Die Klasse Greenfoot: Die Klasse Greenfoot bietet verschiedene Methoden an: Auszug aus der Dokumentation der Klasse Greenfoot: public boolean iskeydown(string keyname) Die Methode liefert den Wert true, falls die Taste mit dem Namen keyname gedrückt wurde, andernfalls liefert die Methode false. Für die Pfeiltasten werden die Namen "left", "right", "up", "down" verwendet. Für die Leertaste wird der Name "space" verwendet. Alle anderen Tasten haben den Namen der Taste (also z. B. "c" für die Taste c). public int getrandomnumber(int limit) Die Methode liefert eine Zufallszahl zwischen 0 und limit-1. public void stop() Die Methode unterbricht die Ausführung des Programms.

6 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 6 LÖSUNG: Aufgabe 1: Programmieren in Java mit Greenfoot Ballonabschießen a) Sowohl die Rakete als auch der Luftballon sollen sich auf dem Bildschirm bewegen können. Die Klasse Animal stellt hierfür sinnvolle Methoden zur Verfügung, deshalb sind die beiden Klassen Unterklassen der Klasse Animal. Die Klasse Animal hingegen ist eine Unterklasse der Klasse Actor. b) In Zeilen 1 und 2 werden neue Bilder erzeugt, welche später für die Darstellung des Ballons verwendet werden. In der Variablen bildnummer wird festgehalten, welches Bild gerade angezeigt wird. Die Methode wastueich führt einen Bildwechsel durch. War zuvor das erste Bild das aktuelle Bild, so wechselt es zum zweiten Bild (Zeile 6-8), andernfalls wechselt es zum ersten Bild (Zeile 9-11). c) public void bewegen() move(3); if (atworldedge() == true) turn(180); d) Die Variable geschwindigkeit wird benötigt, da über die Methode tastaturabfrage methodenübergreifend die Geschwindigkeit gesetzt werden soll. So muss z. B. in der Methode bewegen der move(3)-befehl durch den Befehl move(geschwindigkeit) ersetzt werden. public void tastaturabfrage() if (Greenfoot.isKeyDown("1")) geschwindigkeit = 1; else if (Greenfoot.isKeyDown("2")) geschwindigkeit = 2; else if (Greenfoot.isKeyDown("3")) geschwindigkeit = 3; e) public void mittastaturbewegen() // Rakete links/rechts bewegen if (Greenfoot.isKeyDown("left")) setlocation(getx()-10,gety()); if (Greenfoot.isKeyDown("right")) setlocation(getx()+10,gety());

7 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 7 f) private boolean inbewegung = false; public void act() if (inbewegung == false) mittastaturbewegen(); else fliegenachoben(); public void mittastaturbewegen () // Rakete abschiessen if (Greenfoot.isKeyDown("space")) inbewegung = true; // Rakete links/rechts bewegen public void fliegenachoben() move(5); if (atworldedge() == true ) inbewegung = false; setlocation(getx(),350); g) private int anzahltreffer = 0; public void fliegenachoben()... else if (cansee(ballon.class) == true) inbewegung = false; setlocation(greenfoot.getrandomnumber(400)+100,350); anzahltreffer++; if (anzahltreffer == 10) Greenfoot.stop(); h) Man könnte z. B. die in der Methode mittastaturbewegen die Taste "c" abfragen und dann die Rotation der Rakete mit dem Befehl turntowards auf den Luftballon setzen. Problematisch ist, dass man das Luftballonobjekt nicht kennt. Deshalb müsste es bei der Erstellung der Rakete kennen gelernt werden. Z. B. so: private Ballon zielobjekt;

8 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 8 public void lerneballonkennen(ballon b) zielobjekt = b; public void mittastaturbewegen ()... // Cheatmodus if (Greenfoot.isKeyDown("c")) turntowards(zielobjekt.getx(),zielobjekt.gety()); Aufgabe 2: Programmieren in Java mit BlueJ Algorithmen a) b) (i) public int ggt(int a, int b, int c) int ggt; if (a > b && a > c) ggt = a; else if (b > c) ggt = b; else ggt = c; while (a % ggt!= 0 b % ggt!= 0 c % ggt!= 0) ggt--; return ggt; x 24 i s "1" "1,2" "1,2,3" "1,2,3,4" "1,2,3,4,6" "1,2,3,4,6,8" x i s "1,2,3,4,6,8,12" "1,2,3,4,6,8,12,24" (ii) Die Methode berechnet die Teilermenge einer Zahl. Dazu wird zunächst der sichere Teiler "1" in den Ergebnis-String geschrieben. Danach werden alle Zahlen von 2 bis zur Zahl selbst getestet, ob sie ein Teiler der ursprünglichen Zahl sind. Ist dies der Fall, so wird der Teiler dem Ergebnis-String angefügt.

9 IF1-Informatik Eph GK (GA) Bearbeitungszeit: 90 min. Seite 9 Bewertungsbogen für Aufgabe 1: Programmieren in Java mit Greenfoot - Ballonabschießen: Die Schülerin/der Schüler... max. Pkt. erreichte Pkt. a) erläutert und begründet die Klassenstruktur. 4 b) erläutert die Programmzeilen. 4 beschreibt den Zweck der Methode. 2 c) implementiert die Methode bewegen. 5 d) erläutert die Notwendigkeit der globalen Variablen. 2 implementiert die Methode tastaturabfrage. 5 e) implementiert die Methode mittastaturbewegen. 6 f) implementiert die Klasse vollständig. 8 g) erläutert die Änderungen. 3 gibt die Programmzeilen an. 4 h) erläutert, wie die Funktionalität erreicht werden kann. 5 Summe 48 Aufgabe 2: Programmieren in Java mit BlueJ Algorithmen Die Schülerin/der Schüler... max. Pkt. erreichte Pkt. a) implementiert die Methode ggt. 8 b) erstellt die Variablenbelegungstabelle. 8 analysiert die Methode und erläutert den Zweck. 4 Summe 20 Gesamtsumme 68 in Prozent 100% abschließende Bewertung: