Informatik II - Übung 04. Christian Beckel Besprechung Übungsblatt 3

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1 Informatik II - Übung 04 Christian Beckel beckel@inf.ethz.ch Besprechung Übungsblatt 3 Christian Beckel 20/03/14 2

2 U3.A1! Unterschied zwischen! String! StringBuffer! Aufgabenstellung: "KEIN Garbage-Collector"! Objekte bleiben im Speicher!! Debugger zeigt nur die definierten Referenzen! Funktionsaufruf: addstring(s1, s2)! Die Referenzen s1 und s2 sind nur innerhalb addstring definiert! Die Objekte von s1 und s2 sind aber noch im Speicher (keine Garbage Collection!) Christian Beckel 20/03/14 3 Lösung U3.A1 Markierung 1 public static void main(string[] args) { StringObject ref = new StringObject(); String mystring = "Give "; StringBuffer mybuffer = new StringBuffer("Give "); (0, StringObject, -) (ref, 0) (1, String, Give ) (mystring, 1) (2, StringBuffer, Give ) (mybuffer, 2) Each string literal is a reference to an instance of class String. ( ) Literal strings within the same class in the same package represent references to the same Christian Beckel 20/03/14 4 String object. [Java Language Reference Abschnitt ]

3 Lösung U3.A1 Markierung 2 mystring = mystring + "me six "; mybuffer.append("me six "); (0, StringObject, -) (ref, 0) (1, String, Give ) (mystring, 4) (2, StringBuffer, Give me six ) (mybuffer, 2) (3, String, me six ) (4, String, Give me six ) Häufiger Fehler! Christian Beckel 20/03/14 5 Lösung U3.A1 Markierung 3 ref.addstring(mystring, "lines"); void addstring(string s1, String s2){ s1 = s1 + s2; (0, StringObject, -) (ref, 0) (1, String, Give ) (mystring, 4) (2, StringBuffer, Give me six ) (mybuffer, 2) (3, String, me six ) (s1, 6) (s2, 5) (4, String, Give me six ) (5, String, lines ) (6, String, Give me six lines ) Christian Beckel 20/03/14 6

4 Lösung U3.A1 Markierung 4 mybuffer.append("lines"); (0, StringObject, -) (ref, 0) (1, String, Give ) (mystring, 4) (2, StringBuffer, Give me six lines ) (mybuffer, 2) (3, String, me six ) (4, String, Give me six ) s1 und s2 lokale Variablen, existieren nicht mehr! (5, String, lines ) (6, String, Give me six lines ) Christian Beckel 20/03/14 7 Demo String vs. String Buffer Christian Beckel 20/03/14 8

5 Lösung U3.A2 Syntaxanalyse X2 " ( X1) " (X1 OR X2) " (X2) OR ( X1 ORX2) " (X1 ORX2) AND ( X1) " (X1) AND ( X1 OR X2) AND (X2) " Christian Beckel 20/03/14 9 Lösung U3.A3 - Syntaxdiagramme Christian Beckel 20/03/14 10

6 Lösung U3.A3 - Syntaxchecker Baum Unterbaum Nachfolger Baum, Unterbaum Knoten Knoten A ( Nachfolger ) B Z Christian Beckel 20/03/14 11 Lösung U3.A3 - Syntaxchecker parseemptyorsubtree() parsechildren() Baum Unterbaum Nachfolger Baum, parsesubtree() parsenode() Unterbaum Knoten Knoten A ( Nachfolger ) B Lösungsansatz: int parsexy(lkd, offset) Z! XY an Position offset im String lkd abarbeiten! Rückgabewert: Position im String nach abgearbeitetem XY! Falls der String lkd nicht korrekt ist, wird während dem Abarbeiten eine ParseException geworfen Christian Beckel 20/03/14 12

7 Lösung U3.A3 - Syntaxchecker public class LKD { // string parsing public static void parse(string lkd) throws ParseException; // parse helpers (entity parsing) private static int parseemptyorsubtree(string lkd, int position) throws ParseException; private static int parsesubtree(string lkd, int position) throws ParseException; private static int parsechildren(string lkd, int position) throws ParseException; private static int parsenode(string lkd, int position) throws ParseException; // atomic helpers (single character parsing) private static boolean ischarat(string lkd,int position,char expected); private static int parsechar(string lkd,int position,char expected) throws ParseException; Christian Beckel 20/03/14 13 LKD.parseEmptyOrSubTree(String) parseemptyorsubtree() Baum Unterbaum int parseemptyorsubtree( String lkd, int position ) throws ParseException { if( ischarat( lkd, position, - ) ) return parsechar( lkd, position, - ); return parsesubtree( lkd, position ); Christian Beckel 20/03/14 14

8 LKD.parseSubTree() parsesubtree() Unterbaum Knoten ( Nachfolger ) int parsesubtree( String lkd, int position ) throws ParseException { position = parsenode( lkd, position ); if( ischarat( lkd, position, ( ) ){ position = parsechar( lkd, position, ( ); position = parsechildren( lkd, position); position = parsechar( lkd, position, ) ); return position; Christian Beckel 20/03/14 15 LKD.parseChildren() parsechildren() Nachfolger Baum, int parsechildren(string lkd, int position) throws ParseException { for( position = parseemptyorsubtree( lkd, position ); ischarat( lkd, position,, ); position = parseemptyorsubtree( lkd, position ) ) { position = parsechar( lkd, position,, ); return position; Christian Beckel 20/03/14 16

9 LKD.parseNode() parsenode() Knoten A B Z int parsenode( String lkd, int position ) throws ParseException { if( position >= lkd.length() ) throw new ParseException( "expected a node", position ); char ch = lkd.charat( position ); if(!character.isuppercase( ch ) ) throw new ParseException( "invalid character " + ch, position ); return position + 1; Christian Beckel 20/03/14 17 Ausblick: Übungsblatt 4 Christian Beckel 20/03/14 18

10 Überblick Übungsblatt 4 1) Ein wachsender Stack! Eine mögliche Implementierung durch Arrays! Interface ist gegeben, Funktionsweise muss implementiert werden 2) Ackermann-Funktion! Rekursion explodiert wird für Compiler-Benchmark-Tests verwendet; außerdem wichtig in der theoretischen Informatik 3) Java Bytecode Christian Beckel 20/03/14 19 U4.A1 - Stack! Datenstruktur: Nur oberstes Element zugreifbar! Last-in-first-out! Anwendungen! Parameterübergabe bei Programmiersprachen! Postfixnotation Christian Beckel 20/03/14 20

11 Hinweise U4.A1 a-c! Konstruktor! internes Array initialisieren! Kapazität ist ein Konstruktorargument! tostring() mit StringBuffer! erwartete Ausgabe: "[e0, e1, e2, ]"! Konkatenation! String: str += "bar";! StringBuffer: buf.append("bar");! grow()! Kapazität verdoppeln, alte Werte kopieren Christian Beckel 20/03/14 21 Hinweise U4.A1 d! push(), pop(), peek(), empty()! Standard Stackfunktionalität! Argumente sind vom Typ int! Wenn nötig, rufe grow() auf! size()! Anzahl der Elementen momentan auf dem Stack! capacity()! Gesamtzahl von Elementen welche auf den aktuellen Stack passen bis zum nächsten grow Christian Beckel 20/03/14 22

12 U4.A2 - Ackermannfunktion! Bedeutende Funktion in der theoretischen Informatik! Wächst extrem schnell! Wilhelm Ackermann ( , Deutchland) A(3,3) = 61 Schätzung: A(4,2)??? Dezimalstellen Christian Beckel 20/03/14 23 U4.A2 a&b! A(2,1) von Hand berechnen! A(2,1) = A(1+1, 0+1) = A(1, A(2,0))...! Alle Schritte aufschreiben!! Interessant: Geben Sie den Algorithmus unter Verwendung der üblichen zwei Stack-Operationen an! push(x)! x = pop()! Pseudocode erlaubt! Was bedeutet das? Die Funktion hat die Eigenschaft, dass man vorher nicht sagen kann, wie tief die Rekursion wird " anstatt for-loop benutze while! Christian Beckel 20/03/14 24

13 Was ist Pseudocode?! Keine sprachspezifische Syntax! Oft: einfache, englische Sprache! Selbsterklärend! Vorteil??? " Fokus auf das Wesentliche!! Beispiel: nächste Folie Christian Beckel 20/03/14 25 Beispiel Pseudocode Christian Beckel 20/03/14 26

14 Hinweise U4.A2c Iterativer Ansatz! Ackermann-Formel benötig immer (genau) zwei Werte! Die gerade benötigten sollen also oben auf dem Stack liegen! Was bedeutet es, wenn nur noch ein Wert auf dem Stack liegt? Stack stack = new Stack(); stack.push(4); stack.push(7); while(stack.size()!= 1) { stack Christian Beckel 20/03/14 27 Hinweise U4.A2c Iterativer Ansatz stack.push(m) stack.push(n) m n stack m = stack.pop() n = stack.pop() if n == 0 " result = m+1 else if m == 0 " push(n-1), push(1) else push(n-1), push(n), push(m-1) Christian Beckel 20/03/14 28

15 Hinweise U4.A2c Iterativer Ansatz! Stack! nutzt dazu euren Stack aus Aufgabe 1! die Schnittstelle soll NICHT manipuliert werden! Schaut euch Schnappschüsse an! mit der tostring() Methode des Stacks! Was, wenn Ihr Aufgabe 1 nicht gelöst habt?! Ihr braucht nur push(), pop(), size und tostring()! Zur Not: Nutzt java.util.stack<integer> Christian Beckel 20/03/14 29 U4.A3 Java Bytecode Christian Beckel 20/03/14 30

16 U4.A3 Java Bytecode Method int f(int, int, int) 0 iload_0 1 iload_1 2 iadd 3 iload_2 4 idiv 5 ireturn Method int g(int, int) 0 iload_0 1 iload_1 2 iconst_3 3 invokestatic #f 6 ireturn Christian Beckel 20/03/14 31 Hinweise U4.A3 Java Bytecode Method int f(int, int, int) 0 iload_0 a 0 1 iload_1 a 1 2 iadd a 0 + a 1 3 iload_2 a 2 4 idiv (a 0 + a 1 ) / a 2 5 ireturn Christian Beckel 20/03/14 32

17 Was ist das? load_0 iconst_1 if_icmpne 6 iconst_1 ireturn iload_0 iload_0 iconst_1 isub invokestatic #29 imul ireturn Christian Beckel 20/03/14 33 Hinweise U4.A3 Java Bytecode D:\Projects\DisassemblerDemo> javac JavaTip.java //compiler java JavaTip //run javap c private JavaTip //disassembler Häufiger Fehler: javap is not recognized as an internal or external command, operable program or batch file Grund: java binaries sind nicht im Systemvariable PATH definiert Lösung: Rechtsclick auf Computer " Properties " Advanced System Settings " Environment Variables " PATH " folgendes hinzufügen (je nach dem, wo euer Java installiert ist): ;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_31\bin Christian Beckel 20/03/14 34

18 viel Spass! Informatik II - Übung