Kurs 1793 Software Engineering I Nachklausur am

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1 Seite: 5 Aufgabe 1 (18 Punkte) Klausurbeaufsichtigung ER-Analyse Die Informatikklausuren der FernUni werden im Sommersemester 2000 an fünf verschiedenen Terminen und in zehn verschiedenen Städten geschrieben. In einem Hörsaal werden in der Regel mehrere Klausuren gleichzeitig geschrieben, beaufsichtigt von einem Mitarbeiter der Fernuniversität. Wenn die Zahl der Klausurteilnehmer so hoch ist, dass ein Hörsaal nicht ausreicht, werden zwei (oder mehr) Hörsäle angemietet, in diesem Fall sind dann auch zwei (oder mehr) Aufsichten erforderlich. Zu einem Kurs gibt es einen hauptverantwortlichen Kursbetreuer und maximal zwei Klausuren (eine Haupt- und eine Nachklausur). Ein Kursbetreuer kann auch mehrere Kurse betreuen, und er kann auch selbst Klausuren beaufsichtigen. Zur Vereinfachung der Koordination zwischen Kursbetreuern und Hörsaalaufsichten soll ein Softwaresystem entworfen werden, das folgende Anfragen beantworten kann: 1. Liefere zu jedem Klausurtermin die Kurse (KursNr, Titel) und die Kursbetreuer (Name, Tel.) der an diesem Termin geschriebenen Klausuren 2. Liefere zu jedem Klausurtermin die Hörsaalaufsichten (Name, Tel.) zusammen mit dem beaufsichtigten Hörsaal (Stadt, Adresse, Hörsaalbezeichnung) 3. Liefere für jede Klausuraufsicht eine Liste der zu beaufsichtigenden Klausuren (Datum, UhrzeitVon, UhrzeitBis, Klausurteilnehmeranzahl, Klausurort) Aufgabenstellung: Entwickeln sie ein (möglichst einfaches) ER-Modell, das für die Beantwortung dieser Anfragen ausreicht. Geben Sie zu allen Entitäten, die nicht Subentität sind, mindestens zwei Attribute an.

2 Seite: 6 Kurs 1793 Software Engineering I Aufgabe 2: ( = 20 Punkte) Lastenaufzug-Steuerung Ereignismodell In einem Betrieb gibt es einen Lastenaufzug, der in nur 2 Etagen (genannt oben und unten ) halten kann. Die Steuerungssoftware steuert die Auf- und Abwärtsbewegung des Aufzugs und das Öffnen und Schließen der Aufzugstür. Der Aufzug wird von außen mit den Knöpfen oben und unten gesteuert. Am Aufzug und an der Tür sind Sensoren angebracht, die Ereignisse auslösen, wenn der Aufzug oben oder unten ankommt und wenn die Tür vollständig geöffnet oder geschlossen ist. Abb. 2.1 zeigt das Ereignismodell des Aufzugs: Aufzug ist oben Tür ist offen Tür offen Türmotor aus Knopf unten gedrückt Tür schließen Aufzug ist oben Tür öffnet Aufzug fährt aufwärts Tür ist zu Aufzug oben Aufzugmotor aus, Tür öffnen Tür zu Türmotor aus, aufwärtsfahren Aufzug ist oben Tür schließt Aufzug ist unten Tür schließt Tür zu Türmotor aus, abwärtsfahren Aufzug fährt abwärts Tür ist zu Knopf oben gedrückt Tür schließen Aufzug unten Tür offen Aufzugmotor aus, Türmotor aus Tür öffnen Aufzug ist unten Tür öffnet Aufzug ist unten Tür ist offen Abb. 2.1: Ereignismodell des Aufzugs Nach einiger Zeit ärgert der Besitzer des Aufzugs sich über die Tatsache, dass der Aufzug bei Nichtbenutzung immer offen steht und verlangt von der Herstellerfirma, dass die Tür sich nach 10 Sekunden von alleine schließt. Bei Bedarf soll man sie durch Drücken des Knopfes nach oben (beim obenstehenden Aufzug) bzw. nach unten (beim untenstehenden Aufzug) wieder (für weitere 10 Sekunden) öffnen können.

3 Seite: 7 Aufgabenstellung: a) Modifizieren Sie das Ereignisdiagramm so, dass es die gestiegenen Anforderungen des Besitzers erfüllt. Hinweise: Für die Zeitsteuerung können Sie annehmen, dass es einen Timerbaustein gibt, der mit Timer starten gestartet wird und nach Ablauf von 10 Sekunden das Ereignis (die Bedingung) Timer abgelaufen auslöst. Die Knöpfe oben und unten sollen während des Türöffnens und während der Fahrt wie bisher keine Wirkung haben. Der Aufzug soll auch dann gerufen werden können, während er in der anderen Etage gerade zeitgesteuert seine Tür schließt. Das Zustandsdiagramm ist symmetrisch, sie dürfen beim Zeichnen die eine Hälfte weglassen. b) Bei der Übertragung des Ereignismodells in einen Entwurf gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten: 1. Die Zustände und Zustandsübergänge werden in Code hartverdrahtet implementiert. 2. Die Zustände und Zustandsübergänge werden in Form von Daten gespeichert und von einer universellen Zustandsmaschine interpretiert. Welche Möglichkeit würden Sie bevorzugen? Begründen Sie Ihre Auswahl kurz.

4 Seite: 8 Kurs 1793 Software Engineering I Aufgabe 3 ( = 21 Punkte) ADT Konto Modulspezifikation Abb. 3.1 zeigt die Schnittstellenspezifikation eines ADT-Moduls Datum, Abb. 3.2 zeigt eine vorläufige Modulspezifikation des ADT-Moduls Konto, der sich auf dem ADT Datum abstützt. Die Schnittstellenspezifikation des Moduls Konto ist bereits endgültig und fehlerfrei, die Rumpfspezifikation ist jedoch leider noch fehlerhaft und unvollständig. a) Beschreiben Sie alle Fehler in der Rumpfspezifikation von Konto und erläutern Sie jeweils kurz, warum es sich um einen Fehler handelt. b) Korrigieren Sie die Fehler in der Rumpfspezifikation von Konto. Sie dürfen die Korrekturen auch direkt in Abb. 3.2 eintragen. c) Ergänzen Sie die fehlende Rumpfspezifikation der Operation Auflösen. MODULSPEZIFIKATION ADT Datum; SCHNITTSTELLENSPEZIFIKATION EXPORTE DATENTYPEN TDatum; OPERATIONEN Create : TDatum, Dispose (INOUT Datum : TDatum), Duplicate(IN QuellDatum : TDatum) : TDatum, Equalize(INOUT ZielDatum : TDatum, IN QuellDatum : TDatum), IsEqual(IN Datum1, Datum2 : TDatum) : BOOLEAN, LiesTag : CARDINAL, SetzeTag(neuerTag : CARDINAL), LiesMonat : CARDINAL, SetzeMonat(neuerMonat : CARDINAL), LiesJahr : CARDINAL, SetzeJahr(neuesJahr : CARDINAL), SEMANTIK Create: Vorbed.: keine Erzeugt ein Datum, das mit dem aktuellen Datum initialisiert ist. Bezeichne Datum den Rückgabeparameter, so gilt Nachbed.: Datum.LiesTag = <aktueller Tag> AND Datum.LiesMonat = <aktueller Monat> AND Datum.LiesJahr = <aktuellesjahr> (* -- Die übrigen Operationen haben die übliche Semantik *) Abb. 3.1 Der ADT-Modul Datum

5 Seite: 9 MODULSPEZIFIKATION ADT Konto; SCHNITTSTELLENSPEZIFIKATION IMPORTE FROM Datum IMPORTIERE TDatum; EXPORTE DATENTYPEN TKonto; OPERATIONEN Create(IN Kontonummer : CARDINAL) : TKonto, Dispose (INOUT Konto : TKonto), Duplicate(IN QuellKonto : TKonto) : TKonto, Equalize(INOUT ZielKonto : TKonto, IN QuellKonto : TKonto), IsEqual(IN Konto1, Konto2 : TKonto) : BOOLEAN, LiesGuthaben(IN Konto : TKonto) : REAL, SetzeGuthaben(INOUT Konto : TKonto, IN neuesguthaben : REAL), LiesEröffnungsdatum(IN Konto : TKonto) : TDatum, SetzeEröffnungsdatum(INOUT Konto : TKonto, IN neuesdatum : TDatum), KontoAuflösen(INOUT Konto : TKonto, INOUT begünstigteskonto : TKonto): BOOLEAN; SEMANTIK Create: Vorbed.: keine Erzeugt ein Konto mit der gegebenen Kontonummer, dem aktuellen Datum als Eröffnungsdatum und einem leeren Guthaben. Bezeichne Konto den Rückgabeparameter, so gilt Nachbed.: Konto.Nr=Kontonummer AND Konto.Eröffnungsdatum = <heutiges Datum> und Konto.Guthaben = 0.00; (* Dispose, Duplicate, IsEqual sowie die Lies- und Setze-Operationen mit üblicher Semantik *) Auflösen:Vorbed.: keine Löst das Konto auf, wenn es nicht ein negatives Guthaben hat. Bezeichne exists den boolschen Rückgabeparameter, so gilt Nachbed.: (exists AND (Konto alt.guthaben >= 0.00) AND Konto neu existiert nicht AND begünstigteskonto neu.guthaben = begünstigteskonto alt.guthaben + Konto alt.guthaben) OR (NOT exists AND Konto alt.guthaben < 0.00) AND IsEqual(Konto neu, Konto alt ) AND IsEqual(begünstigtesKonto neu, begünstigteskonto alt ) (*********************************************************************************************************) RUMPFSPEZIFIKATION IMPORTE IMPORTIERE Datum; TKonto = RECORD Kontonummer : CARDINAL; Guthaben : REAL; Eröffnungsdatum : Datum.TDatum; END; Prozessspezifikation Create Parameter: Kontonummer : CARDINAL; (* -- IN *) lokale Variable: konto : TKonto, datum : Datum.TDatum, Allokiere Speicherplatz für konto; konto.kontonummer := Kontonummer; konto.guthaben := 0.00; Allokiere Speicherplatz für datum; konto.eröffnungsdatum := Datum.Create(); END Create;

6 Seite: 10 Kurs 1793 Software Engineering I Prozessspezifikation Dispose Parameter: konto: TKonto; (* -- INOUT *) Deallokiere Speicherplatz für konto; konto := nil END Dispose; Prozessspezifikation Duplicate Parameter: Quellkonto : TKonto; (* -- IN *) lokale Variable: duplikat: TKonto; Allokiere Speicherplatz für duplikat Equalize (duplikat, Quellkonto) RETURN duplikat END Duplicate; Prozessspezifikation Equalize Parameter: Zielkonto : TKonto; (* -- INOUT *) Quellkonto : TKonto (* -- IN *) Zielkonto.Kontonummer := Quellkonto.Kontonummer; Zielkonto.Guthaben := Quellkonto.Guthaben; Zielkonto.Eröffnungsdatum:= Quellkonto.Eröffnungsdatum END Equalize; Prozessspezifikation IsEqual Parameter: Konto1 : TKonto; (* -- IN *) Konto2 : TKonto; (* -- IN *) RETURN Konto1 = Konto2 END IsEqual; Prozessspezifikation LiesEröffnungsdatum Parameter: Konto : TKonto; (* -- IN *) RETURN Konto.Eröffnungsdatum END LiesEröffnungsdatum; Prozessspezifikation SetzeEröffnungsdatum Parameter: Konto : TKonto; (* -- INOUT *) neuesdatum : TDatum; (* -- IN *) Konto.Eröffnungsdatum := neuesdatum END SetzeEröffnungsdatum; Prozessspezifikation Auflösen (* -- soll in Aufgabenteil c) spezifiziert werden *) END Auflösen SPEZIFIKATIONSENDE MODUL Konto. Abb. 3.2 Der ADT-Modul Konto

7 Seite: 11 Aufgabe 4 ( = 31 Punkte) Enthaltenseinstest Datenflussanalyse Die Prozedur IstEnthalten soll testen, ob ein übergebener CARDINAL-Wert in einem ebenfalls übergebenen CARDINAL-ARRAY vorkommt: 1 PROCEDURE IstEnthalten(inFeld: ARRAY OF CARDINAL, inwert: CARDINAL): BOOLEAN; 2 (* Soll testen, ob inwert in infeld vorkommt *) 3 VAR 4 i : CARDINAL; 5 gefunden : BOOLEAN; 6 BEGIN 7 i := 0; 8 gefunden := FALSE; 9 WHILE i < HIGH(inFeld) AND NOT gefunden DO 10 IF infeld[i] = inwert THEN 11 gefunden := TRUE; 12 ELSE 13 i := i + 1; 14 END; 15 END; 16 RETURN gefunden; 17 END IstEnthalten; Die Prozedur IstEnthalten soll in dieser Aufgabe nach dem all-uses-kriterium getestet werden. Die Lösung zu dieser Aufgabe können Sie auf den folgenden Seiten eintragen.

8 Seite: 12 Kurs 1793 Software Engineering I Aufgabenstellung: a) Erstellen Sie für die Prozedur IstEnthalten einen kompaktifizierten Kontrollflussgraphen. Geben Sie zu jedem Kontrollflussknoten die Zeilennummern des zugehörigen Programmtextes an. Nummerieren Sie die Knoten bitte von oben nach unten durch.

9 Seite: 13 b) Geben Sie alle def- und c-uses der Knoten sowie sämtliche p-uses der Kanten der Prozedur IstEnthalten an, indem Sie die folgenden Tabellen ausfüllen. Hinweis: Der Ausdruck HIGH(inFeld) zählt nicht als Zugriff auf die Daten von infeld. Knoten n i def(n i) c-use(n i) Kante (n i,n j ) p-use((n i,n j ))

10 Seite: 14 Kurs 1793 Software Engineering I c) Geben Sie alle du-mengen für alle Variablen an und bestimmen Sie für jedes Element jeder du-menge einen definitionsfreien Teilpfad (Hinweis: es sind relativ viele). Vervollständigen Sie dazu bitte die folgende Tabelle. Um das Aufschreiben zu beschleunigen, dürfen Sie anstelle der Knotennamen Knotennummern schreiben, wie das (nicht korrekte) Beispiel in der ersten Tabellenzeile andeutet: du(variable, Variable, Knotennr. Knoten) infeld, 1 { 2, (4,5), (4,7) } (1,2) (1,2,3,4,5) (1,2,3,4,7) Definitionsfreie Teilpfade

11 Seite: 15 d) Gibt es von den Teilpfaden aus c) welche, die bei keiner Eingabe durchlaufen werden? Wenn ja, geben Sie diese Teilpfade an. e) Wie viele Testdaten sind mindestens notwendig, um alle durchlaufbaren Teilpfade aus Aufgabe c) abzudecken? Geben Sie eine solche minimale Menge von Testdaten und die dabei durchlaufenen Testpfade an. f) Die Prozedur IstEnthalten enthält einen Fehler. Welchen? Wie müßte er korrigiert werden?

12 Seite: 16 Kurs 1793 Software Engineering I g) Wird der Fehler mit Hilfe des Tests nach dem all-uses-kriterium 1. sicher entdeckt, 2. vielleicht entdeckt, oder 3. sicher nicht entdeckt? Im Fall 1 geben Sie bitte den Testpfad an, der stets zur Entdeckung des Fehlers führt. Im Fall 2 geben Sie bitte den Testpfad an, der zur Entdeckung des Fehlers führen kann. Geben Sie zu diesem Pfad außerdem zwei Testdaten an, eines das den Fehler aufdeckt, und eines, das den Fehler nicht aufdeckt. Im Fall 3 begründen Sie bitte, warum ein so gründlicher Test wie der Test nach dem all-uses-kriterium den Fehler in diesem Fall nicht findet.

13 Seite: 17 Aufgabe 5 (5 + 5 = 10 Punkte) Realisierung von Teilsystemen in Modula-2 a) Beschreiben Sie die zwei im Kurstext vorgestellten Alternativen, Teilsysteme in Modula-2 zu realisieren (max. 4 Sätze). b) Welche der beiden Alternativen ist für das aus dem Kurstext bekannte Teilsystem Konten (vgl. Titelbild des Kurstextes) zu bevorzugen? Begründen Sie Ihre Aussage.