Allgemeine Hinweise:

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1 TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN FAKULTÄT FÜR INFORMATIK Lehrstuhl für Sprachen und Beschreibungsstrukturen SS 2011 Einführung in die Informatik I Endtermklausur Prof. Dr. Helmut Seidl, A. Lehmann, A. Herz, Dr. M. Petter Name Vorname Studiengang Matrikelnummer Hörsaal Reihe Sitzplatz Unterschrift Allgemeine Hinweise: Bitte füllen Sie die oben angegebenen Felder vollständig aus und unterschreiben Sie! Schreiben Sie nicht mit Bleistift oder in roter/grüner Farbe! Die Arbeitszeit beträgt 120 Minuten. Prüfen Sie, ob Sie alle 7 Seiten erhalten haben. In dieser Klausur können Sie insgesamt 75 Punkte erreichen. Zum Bestehen werden in Midterm und Endterm zusammen 40 Punkte benötigt. Es sind keine Hilfsmittel zugelassen.

2 2 Aufgabe 1 [20 Punkte] Javas Typsystem Gegeben seien die folgenden Klassen-Definitionen: class A { public static void p ( Object o ) { System. out. p r i n t l n ( o. t o S t r i n g ( ) ) ; public void m1 (A a ) { p ( m1(a) in A ) ; public void m1 ( ) { m1(new B( ) ) ; private static void m2 (A a ) { p ( m2(a) in A ) ; public void m2 ( ) { m2( this ) ; class B extends A { public void m1 (B b ) { p ( m1(b) in B ) ; public void m2 (A a ) { p ( m2(a) in B ) ; public void m3 ( ) { super.m1( this ) ; class C<T> extends A { public void m1 (C<T> c ) { p ( m(c<t>) in C ) ; a) Welche der folgenden Anweisungen werden vom Java-Compiler ohne Fehler übersetzt? Hinweis: Richtige Antworten bringen 2 Punkte, falsche Antworten kosten 2 Punkte, Enthaltungen bringen 0 Punkte. Für diese Teilaufgabe erhalten Sie als Gesamtpunktzahl keine negativen Punkte. i) A a = new B(); a.m1(new B()); Richtig Falsch ii) A a = new A(); B.m2(a); Richtig Falsch iii) A a = new A(); B b = new B(); ((A)b).m2(a); Richtig Falsch iv) class D extends B { public static void m1(b b){. Richtig Falsch v) A a = new A(); ((B)a).p(a); Richtig Falsch vi) C<A> ca = new C<B>(); Richtig Falsch b) (Bonus) Welche der folgenden Anweisungen werden vom Java-Compiler ohne Fehler übersetzt? Hinweis: Richtige Antworten bringen 2 Punkte, falsche Antworten kosten 2 Punkte, Enthaltungen bringen 0 Punkte. Für diese Teilaufgabe erhalten Sie als Gesamtpunktzahl keine negativen Punkte. i) C<A> ca = new C<A>(); ca.m1(new C<A>()); Richtig Falsch ii) C<A> ca = new C<A>(); ca.m1(new C<B>()); Richtig Falsch iii) C<B> ca = new C<B>(); ca.m1(new C<A>()); Richtig Falsch

3 3 c) Welche Ausgaben und/oder Exceptions produzieren die folgenden Anweisungen? Hinweis: Sie finden die verwendeten Klassen nochmals im Anhang zum Abtrennen. i) B b=new B(); A a =b; a.m1(b); ii) iii) iv) B b=new B(); B a =b; b.m1(a); C<A> ca = new C<A>(); ((A)ca).m1(ca); B b = new B(); b.m1(); v) B b = new B(); b.m2(); vi) B b = new B(); b.m3();

4 4 Aufgabe 2 [15 Punkte] Modellierung An der Nicht-technischen Universität Garchinsk soll eine Klausur im Fach Diabolische Mathematik geschrieben werden. Professor Hellmuth Seidel hat sich das folgende effiziente Verfahren zur Korrektur und Bewertung der Klausur überlegt: Hörer einer Vorlesung verfügen über unterschiedliche Wissensstände, die durch einen ganzzahligen Wert von 1 bis 5 dargestellt und durch die Methode getwissen zurückgegeben werden. Die Klausurnote jedes Hörers, die als reelle Zahl durch die Methode eval zurückgegeben werden soll, ergibt sich dann als Mittelwert aus einer gewürfelten Zahl von 1 bis 5 sowie dem jeweiligen Wissensstand. Studenten und Studentinnen sind spezielle Hörer, die sich jeweils durch einen festen Wert an Wissen auszeichnen. Studenten haben einen Wissenswert von konstant 3, Studentinnen haben einen Wissenswert von konstant 1. Implementieren Sie entsprechend dieser Vorgaben die Klassen Hoerer, Student und Studentin. Die Klasse Hoerer soll nicht instantiiert werden können und die Objektmethode getwissen in dieser Klasse prototypisch deklariert werden. Eine Zufallszahl im Intervall [0, 1) können Sie mit Hilfe von Math.random() ermitteln.

5 5 Aufgabe 3 [20 Punkte] Binärer Suchbaum Ein Binärbaum ist ein Baum, in dem alle Knoten einen Wert und 2 Teilbäume haben. Bei einem binären Suchbaum (BSB) gilt für jeden Knoten des Baumes, dass sein Wert: grösser ist als die Werte aller Knoten in seinem linken Teilbaum; kleiner ist als die Werte aller Knoten in seinem rechten Teilbaum; maximal einmal im ganzen BSB vorkommt. Beispiel: In der obigen Zeichnung finden Sie einen BSB für die Zahlen 1, 3, 6, 7, 8, 10, 13, 14. Die Knoten innerhalb des BSBs sind mit Objekten der Klasse BSB dargestellt: public class BSB { private BSB l e f t ; private BSB r i g h t ; private int value ; public BSB( int v ) { value = v ; Ergänzen Sie die Klasse BSB um folgende Objekt-Methoden: a) int min() und int max(), die die kleinste bzw. größte Zahl dieses BSBs ausgeben b) BSB removemax(), die den aktuellen BSB zurückgibt, in dem die größte Zahl entfernt wurde. Der ursprüngliche BSB darf dabei modifiziert werden. Beispiel: Die folgende Zeichnung illustriert einen Aufruf von removemax(): removemax() c) boolean issearchtree(), die überprüft, ob in dieser BSB-Instanz tatsächlich die Bedingungen für einen binären Suchbaum eingehalten werden. Beispiel: Die folgenden Zeichnungen illustrieren Bäume, die die Bedingungen für binäre Suchbäume verletzen:

6 6 Aufgabe 4 [20 Punkte] Threads Die Fähre Ferry transportiert immer genau 6 Passagiere vom linken zum rechten Ufer. Falls die Fähre bereits voll ist oder sich nicht am linken Flussufer befindet, müssen neue Passagiere am Ufer warten. Sobald der 6. Passagier die Fähre betreten hat, soll die Fähre ablegen und den Fluss mit den 6 Passagieren überqueren. Sobald der 6. Passagier die Fähre verlassen hat, soll die Fähre wieder zum linken Flussufer zurückkehren. 1. 6x Jeder Passagier ist ein eigener Thread, eine Fähre ist gegeben durch: class Ferry { boolean l e f t R i v e r S i d e = true ; int occupation = 0 ; // counts p a s s e n g e r s on board // passenger boards int occupy ( ) { occupation++; return occupation ; // passenger debarks int deoccupy ( ) { occupation ; return occupation ; void t r a v e r s e R i v e r ( ) { try { // do important s a i l i n g and anchoring b u s i n e s s.... Thread. s l e e p (5000) ; catch ( InterruptedException ex ) { l e f t R i v e r S i d e =! l e f t R i v e r S i d e ; boolean isfullyoccupied ( ) { // i s number o f p a s sengers exhausted? return occupation == 6 ; boolean i s A t L e f t R i v e r S i d e ( ) { return l e f t R i v e r S i d e ; Ergänzen Sie die Klasse Ferry um die Objekt-Methoden a) triggerreturn(), die einen neuen Thread startet, in dessen run-methode die Fähre vom rechten zum linken Ufer gefahren wird. b) embarkanddisembark(), die von jedem Passagier genau einmal aufgerufen wird, sobald er die Fähre zum Überqueren des Flusses vom linken zum rechten Ufer benutzen will. Sobald der 6. Passagier einen Platz auf der Fähre bekommen hat, soll traverseriver() aufgerufen werden. Achten Sie darauf, dass Aufrufe von embarkanddisembark() die überquerenden Passagiere solange zum Warten zwingen, bis traverseriver() terminiert ist. Der letzte Passagier sollte, bevor sein embarkanddisembark() terminiert, die Rückkehr der Fähre über triggerreturn() veranlassen. Falls die Fähre bereits voll ist oder sich nicht am linken Flussufer befindet, sollen weitere neue Passagiere zum Warten gezwungen werden, bis die Fähre wieder leer am linken Flussufer eintrifft. Hinweis: Schützen Sie kritische Bereiche und vermeiden Sie Busy Waiting!

7 7 Anhang Die Klassen auf dieser Seite entsprechen denen in Aufgabe 1. Diese Seite darf abgetrennt werden. class A { public static void p ( Object o ) { System. out. p r i n t l n ( o. t o S t r i n g ( ) ) ; public void m1 (A a ) { p ( m1(a) in A ) ; public void m1 ( ) { m1(new B( ) ) ; private static void m2 (A a ) { p ( m2(a) in A ) ; public void m2 ( ) { m2( this ) ; class B extends A { public void m1 (B b ) { p ( m1(b) in B ) ; public void m2 (A a ) { p ( m2(a) in B ) ; public void m3 ( ) { super.m1( this ) ; class C<T> extends A { public void m1 (C<T> c ) { p ( m(c<t>) in C ) ;