Schlussendlich geben wir die Listen aus. Es kommt zu folgender Ausgabe:

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1 Musterlösung Übung 7 Aufgabe 1 Sehen wir uns zu allererst das gegebene Forth Programm an: 0 3 new - list constant list1 list1 5 new - list constant list2 list1 6 new - list constant list3 list2 2 new - list constant list4 5 2 list1 list - val! -4 list2 list - val! list1. list cr list2. list cr list3. list cr 10 list4. list cr Zuerst wird eine Liste list1 erstellt. In list1 befindet sich ein Element 3. Als nächstes wird list2 erstellt. Sie erweitert list1 und fügt das Element 5 hinzu. list2 besteht somit aus zwei Elementen, wobei 3 ein Element ist, welches auch von list1 verwendet wird (Referenz). Gleiches gilt für list3 (nur wird anstelle der 5, eine 6 eingefügt). Zuletzt wird eine Liste namens list4 erstellt. list4 verwendet die zwei Elemente aus list2 (3 und 5) wieder und erweitert diese Liste um das Element 2. Wiederum sind die Elemente 3 und 5 nur Referenzen, wobei 3 ursprünglich aus list1 stammt und 5 ursprünglich aus list2. In Zeile 5 wird das Element 3 der von list1 durch ein anderes Element 2 ausgetauscht. Das hat allerdings auch Auswirkungen auf alle anderen Listen, da jede auf das ursprüngliche Element 3 referenziert. In Zeile 6 tauschen wir das Element 5 von list2 durch ein neues Element: -4. Das wirkt sich - durch die Referenzen - auch auf list4 aus. Schlussendlich geben wir die Listen aus. Es kommt zu folgender Ausgabe: list1 : 2 list2 : -4 2 list3 : 6 2 list4 : Ziel der ersten Aufgabe war es, diesen Forth Code in Java zu entwickeln. Wichtig ist, dass wir das Konzept der Referenzen auch in Java beobachten wollen. Der 185.A02 Grundlagen der Programmkonstruktion Seite 1 von 8

2 folgende Code demonstriert dieses Verhalten: public class Example1 { public static void main ( String [] args ) { 10 5 // Create lists ListNode list1 = new ListNode (3, null ); ListNode list2 = new ListNode (5, list1 ); ListNode list3 = new ListNode (6, list1 ); ListNode list4 = new ListNode (2, list2 ); // Print lists ListNode. print ( list1 ); // 3 ListNode. print ( list2 ); // 5 3 ListNode. print ( list3 ); // ListNode. print ( list4 ); // // New element 2 instead of 3 in list1 // New element 4 instead of 5 in list2 list1. val = 2; 20 list2. val = -4; // Print lists ListNode. print ( list1 ); // 2 ListNode. print ( list2 ); // ListNode. print ( list3 ); // 6 2 ListNode. print ( list4 ); // Da insgesamt nur vier unterschiedliche Objekte von ListNode erzeugt werden, wirken sich die Änderungen von list1 bzw. list2 auch auf alle referenzierenden Objekte aus. Aufgabe 2 Um das Verhalten der Liste besser verstehen zu können, stellen wir die Listen grafisch dar. Folgende Grafik zeigt den Ausgangszustand nach dem Erzeugen der vier Listen: 185.A02 Grundlagen der Programmkonstruktion Seite 2 von 8

3 Abbildung 1: Ausgangszustand der vier Listen In den Grafiken sind Objekte der Klasse ListNode als Kreise dargestellt. Die unterschiedlichen Listen sind anhand der verschiedenen Farben zu erkennen. Wie man nun aus der Grafik schön erkennen kann, verweisen die Listen aufeinander. Abbildung 1 zeigt den ursprünglichen Zustand der vier Listen direkt nach ihrer Erzeugung. Verändert man beispielsweise das Element 3 von list1, dann hat dies auch eine Änderung aller anderen Listen zu folge, da diese nur auf dieses Element referenzieren. Die folgende Abbildung 2 verdeutlicht, wie die Liste nach der Durchführung der zwei Änderungen, aussieht: Abbildung 2: Endzustand der vier Listen Aufgabe 3 In diesem Beispiel ging es darum, eine neue Java-Klasse namens Arbeitgeber zu erstellen, welche eine Subklasse von Person ist. Durch das Ableiten der 185.A02 Grundlagen der Programmkonstruktion Seite 3 von 8

4 Klasse von Person, erbt Arbeitgeber automatisch das gesamte Verhalten und die Daten der Elternklasse. public class Arbeitnehmer extends Person { private String arbeitgeber ; 5 public Arbeitnehmer ( long svnum, String name, String arbeitgeber ) { super ( svnum, name ); this. arbeitgeber = arbeitgeber ; 10 public static void print ( Arbeitnehmer a) { a. print (); 15 public void print () { printperson (); // Von der Oberklasse System. out. print (" Arbeitgeber : "); System. out. print ( arbeitgeber ); 20 Im Konstruktor selbst brauchen wir nicht alle Variablen initialisieren, da wir diese Aufgabe an die Superklasse delegieren können. Nur das neue Attribut arbeitgeber muss innerhalb des Konstruktors gesetzt werden. Die Methode print gibt es in zwei unterschiedlichen Fassungen: einmal statisch und einmal nicht-statisch. Die statische print Methode ist nicht objektbezogen. Sie hat also keinen direkten Zugriff auf den String arbeiternehmer bzw. auf irgendwelche anderen vererbten Attribute oder Verhalten von Person. Aus diesem Grund benötigt die Methode print einen Parameter, welcher festlegt, welches Objekt ausgegeben werden soll. In der Methode selbst rufen wir einfach die nicht-statische Version der Methode print auf. Die nicht-statische print Methode bezieht sich auf ein spezifisches Objekt und benötigt daher keinen Parameter. Da sie sich innerhalb des Objekts befindet, hat sie direkten Zugriff auf alle Attribute dieses Objekts. Die Ausgabe der Daten der Person realisieren wir über die entsprechende Methode. Diese ist 185.A02 Grundlagen der Programmkonstruktion Seite 4 von 8

5 innerhalb der Klasse Arbeitnehmer verfügbar, da sie von Person geerbt wurde. Zusätzlich zur Ausgabe von printperson, geben wir den Arbeitgeber aus. 10 Um das Verhalten zu testen implementieren wir eine Klasse, welche eine main Methode beinhaltet: public class ArbeitnehmerTest { public static void main ( String [] args ) { // Create some test objects Arbeitnehmer a1 = 5 new Arbeitnehmer (1000, " Berta ", " Soft AG"); Arbeitnehmer a2 = new Arbeitnehmer (2000, " Bernd ", " Test AG"); Arbeitnehmer a3 = new Arbeitnehmer (3000, " Bruno ", " Soft AG"); // Test non static print methods System. out. println (" Printing employees " + " with non - static print : "); a1. print (); 15 a2. print (); 20 a3. print (); // Test static print methods System. out. println (" Printing employees " 25 + " with static print : "); Arbeitnehmer. print (a1 ); Arbeitnehmer. print (a2 ); Arbeitnehmer. print (a3 ); 185.A02 Grundlagen der Programmkonstruktion Seite 5 von 8

6 Aufgabe 4 Eine Liste (von Personen) besteht aus verketteten Instanzen der Klasse PListNode. Auf die Implementierung der eigentlichen Listenfunktionalität verzichten wir an dieser Stelle (siehe vorige Musterlösung). Dieses Beispiel geht auf die dynamischen Bindung ein. Die Nutzlast des Listenknoten ist eine Person. Im Konstruktor wird dieses Objekt gesetzt. Wichtig: Beim Aufruf des Konstruktors wird keine Kopie des übergebenen Objekts erstellt, sondern lediglich eine Referenz auf das originale Objekt übergeben. Daher wirken sich Änderungen am Objekt innerhalb der Klasse auch auf das übergebene (referenzierte) Objekt aus. public class PListNode { private Person person ; 5 public PListNode ( Person person ) { this. person = person ; static void print1 ( PListNode node ) { 10 Person. print ( node. person ); static void print2 ( PListNode node ) { node. person. print (); 15 Wie schon im letzten Beispiel gibt es zwei unterschiedliche print Methoden. Während print1 die statische print Methode von Person benutzt, bedient sich print2 der nicht-statischen Variante. Aufgrund der dynamischen Bindung erwarten wir vom Testprogramm einen Unterschied in der Funktionalität. In der Methode print1 verwenden wir stets die Methode print der Klasse Person. Das übergebene PListNode Objekt bzw. die darin gespeicherte Person hat auf die Auswahl der Methode keinen Einfluss. In der Methode print2 dagegen rufen wir stattdessen die Methode print des Personen-Objekts von node auf. An diesem Punkt findet die Auswahl der print Methode dynamisch statt. Angenommen man würde in diesem PListNode Objekt kein Objekt vom Typ Person, sondern ein Objekt vom Typ Arbeitnehmer speichern (was aufgrund des Ersetzbarkeitsprinzips möglich ist, welches besagt, 185.A02 Grundlagen der Programmkonstruktion Seite 6 von 8

7 dass Unterklassen an die Stelle ihrer Basisklasse treten dürfen). Dann würde es durch die dynamische Bindung zu einem Aufruf der print Methode der Klasse Arbeitnehmer, anstatt der Klasse Person kommen, obwohl im PlistNode Objekt ein Objekt der Klasse Person gespeichert ist. Wichtig: Der dynamische Typ eines Objekts, kann sich vom statischen Typ unterscheiden! Aufgabe 5 In dieser Aufgabe wollen wir uns nun das unterschiedliche Verhalten von print1 und print2, das aus der dynamischen Bindung entsteht, ansehen: public class ArbeitnehmerTest { public static void main ( String [] args ) { 5 // Create some test objects Arbeitnehmer a1 = new Arbeitnehmer (1000, " Berta ", " Soft AG"); Arbeitnehmer a2 = new Arbeitnehmer (2000, " Bernd ", " Test AG"); 10 Arbeitnehmer a3 = new Arbeitnehmer (3000, " Bruno ", " Soft AG"); Person p1 = new Person (4000, "Wall -E"); // Create some list nodes 15 PListNode node1 = new PListNode ( p1 ); PListNode node2 = new PListNode ( a1 ); PListNode node3 = new PListNode ( a2 ); // Test print1 20 System. out. println (" Printing nodes with print1 :"); PListNode. print1 ( node1 ); PListNode. print1 ( node2 ); 25 PListNode. print1 ( node3 ); // Test print2 System. out. println (" Printing nodes with print2 :"); 30 System. out. println ("( output of node2 and node3 " + " should differ from static method )"); 185.A02 Grundlagen der Programmkonstruktion Seite 7 von 8

8 PListNode. print2 ( node1 ); PListNode. print2 ( node2 ); 35 PListNode. print2 ( node3 ); 40 Führt man das Programm aus, dann sieht man, dass es durch die dynamische Bindung bei PListNode.print1(node2); zu einer unterschiedlichen Ausgabe als bei PListNode.print2(node2); kommt. Der Grund ist, wie schon in Beispiel 4 erklärt, dass in diesem Listenelemet ein Objekt vom Typ Arbeitnehmer und nicht vom Typ Person gespeichert ist. 185.A02 Grundlagen der Programmkonstruktion Seite 8 von 8