Aufgabenblatt 6. Vorbemerkungen. Programmiersprache Java Objektorientierte Programmierung II Sommersemester Mai 2009

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1 Fachbereich Informatik Prof. Dr. Peter Becker Programmiersprache Java Objektorientierte Programmierung II Sommersemester Mai 2009 Aufgabenblatt 6 Vorbemerkungen Mit diesem Aufgabenblatt können Sie Bonuspunkte für die Prüfung Programmiersprache bzw. Objektorientierte Programmierung II (GPS 2. Sem., bzw. GINF, 2. Sem.) erlangen. Wer kann Bonuspunkte erhalten? Jeder, dem die Prüfung Programmiersprache bzw. Objektorientierte Programmierung II fehlt. Die Teilnahme ist nicht auf das 2. Fachsemester beschränkt. Wann erhalte ich Bonuspunkte? Es wird insgesamt drei Aufgabenblätter geben, die bewertet werden. Für jedes Aufgabenblatt können Sie maximal 20 Punkte erhalten, also insgesamt maximal 60 Punkte. Wer insgesamt mindestens 36 Punkte (dies sind 60%) aus den drei Aufgabenblättern erreicht, erhält einen Bonus von 10% für die schriftliche Prüfung (Klausur). Wer die 36 Punkte nicht erreicht, erhält keinen Bonus. Welche Aufgabe muss ich bearbeiten? Jedes der drei Aufgabenblätter, die bewertet werden, enthält verschiedene Aufgaben. Sie müssen pro Aufgabenblatt genau eine dieser Aufgaben bearbeiten. Welche dies ist, wird für jedes Aufgabenblatt durch eine sogenannte Hashfunktion neu festgelegt. Für dieses Aufgabenblatt gilt: Auf gabe = M atrikelnummer mod 7 Beispiel: Die Matrikelnummer muss Aufgabe 5 bearbeiten, denn /7 = Rest 5 (oder als Java-Ausdruck: % 7 == 5). Abgabetermin? Die Abgabe der Lösung muss bis zum 24. Mai 2009, 24 Uhr, erfolgen. Verspätet eingereichte Lösungen werden nicht berücksichtigt.

2 Wie gebe ich meine Lösung ab? Schicken Sie die Quelltexte Ihrer Lösung als jar-datei an die folgende -Adresse: Geben Sie unbedingt Ihre Matrikelnummer, Ihren Namen sowie die Aufgabe, die Sie bearbeitet haben, an. Beachten Sie bitte, dass Ihre jar-datei die Quelltexte enthält und nicht nur die class-dateien. Achten Sie darüberhinaus auf das richtige Format. Abgaben, die keine jar-dateien sind, werden nicht akzeptiert (z.b. zip- oder rar-dateien). Hinweise zur Erzeugung von jar-dateien finden Sie auf der Homepage der Veranstaltung. Aufwand Sie haben zwar knapp zwei Wochen Zeit bis zum Abgabetermin, die Aufgabe ist vom Aufwand her aber auf eine Woche Bearbeitungszeit ausgelegt. Daher wird es nächste Woche ein kleines Übungsblatt ohne Bewertung zum Thema Vererbung geben. Allgemeine Anforderungen Bearbeiten Sie nur die Aufgabe, der Sie zugeordnet sind (ansonsten 0 Punkte). Setzen Sie die gelernten Konzepte der Objektorientierung (für die Bewertung relevant: bis zu Kapitel 3) sinnvoll ein. Achten Sie darauf, dass Ihre Implementierung robust ist. Vermeiden Sie nach Möglichkeit Einschränkungen, die laut Aufgabenstellung nicht vorgesehen sind. Gestalten Sie Ihren Quelltext sinnvoll und verwenden Sie Kommentare. Plagiate Die Korrekteure werden Lösungen, bei denen erheblicher Zweifel an der Eigenständigkeit besteht (z.b. weil sie eine mehr als zufällige Ähnlichkeit mit anderen Lösungen aufweisen), mit 0 Punkten bewerten.

3 Aufgabe 0 Das Nim-Spiel wird von zwei Spieler gespielt, die abwechselnd am Zug sind. Gestartet wird mit einem Haufen, der aus N Hölzern besteht. Wenn ein Spieler am Zug ist, muss er jeweils genau einen Haufen in zwei Teile teilen, so dass ein zusätzlicher Haufen besteht. Dabei gelten die folgende Einschränkungen: Ein Haufen darf nicht in gleichgroße Teile zerlegt werden. Haufen mit ein oder zwei Hölzern können nicht geteilt werden. Der Spieler, der am Zug ist und keinen Haufen mehr teilen kann, verliert. Beispiel: Unsere beiden Spieler heißen Hinz und Kunz. Der erste Haufen besteht aus fünf Hölzern. IIIII Spieler Hinz beginnt. Er teilt den Haufen in drei und zwei Hölzer auf. III II Jetzt ist Spieler Kunz am Zug. Er teilt den Haufen mit drei Hölzern in zwei und eins auf. II I II Nun ist wieder Spieler Hinz ist am Zug. Er kann aber keinen Haufen mehr teilen. Also hat Spieler Hinz das Spiel verloren. (a) Realisieren Sie eine Klasse, die einen Spielstand beim Nim-Spiel repräsentiert. Diese Klasse sollte die Namen der Spieler kapseln, eine Methode zum Teilen eines Haufens anbieten, weiterhin eine Methode zum Testen, ob das Spiel beendet ist, sowie eine Methode zur Ausgabe der Spielsituation. (b) Schreiben Sie ein Testprogramm, mit dem das Nim-Spiel von zwei Spielern gespielt werden kann.

4 Aufgabe 1 In einem Containerterminal werden Container in nebeneinander liegenden Stapeln verwaltet. Die Stapel haben eine maximale Höhe (dürfen Sie selbst definieren), die nicht überschritten werden darf. Ein Kran kann den obersten Container eines Stapels aufnehmen, sich nach rechts und links bewegen und einen Container auf einem Stapel ablegen, falls hierdurch die maximale Höhe nicht überschritten wird. Ein Kran kann gleichzeitig nicht mehr als einen Container aufnehmen. Beispiel: Wir haben die folgende Anfangsstellung: A B C DEFGH Jetzt nimmt der Kran den Container A auf: A B C DEFGH Der Kran bewegt sich um drei Stapel nach rechts: A B C DEFGH Und setzt nun den Container ab: A B C DEFGH (a) Schreiben Sie eine Klasse zur Repräsentation des Zustandes eines Containerterminals. Sie dürfen von einem festen Anfangszustand ausgehen (vorliegende Stapel, Stellung des Krans). Sehen Sie Methoden für die Bewegung des Krans (nach rechts und links), zur Aufnahme und Ablage von Containern und für eine anschauliche Ausgabe des aktuellen Zustandes vor. (b) Schreiben Sie ein Testprogramm, mit dem über ein Menü der Kran des Terminals gesteuert und der jeweilige Zustand anschaulich ausgegeben wird.

5 Aufgabe 2 Ein 3-mal-3-Schiebepuzzle besteht aus drei mal drei Feldern, die mit acht Plättchen belegt sind. Ein Feld bleibt leer. Beispiel: Durch das Verschieben eines Plättchens auf das benachbarte leere Feld können wir die Stellung des Schiebepuzzles ändern. Ziel des Spiels ist es, mit möglichst wenigen Verschiebungen die folgende Endstellung zu erreichen (a) Schreiben Sie eine Java-Klasse für solche 3-mal-3-Schiebepuzzle. Sehen Sie mindestens für die folgenden Operationen passende Instanzmethoden vor: Verschieben Ausgabe der aktuellen Stellung Prüfung, ob Zielzustand erreicht Ermittlung der Anzahl der durchgeführten Verschiebeoperationen (b) Schreiben Sie ein Testprogramm, mit dem Sie das Schiebepuzzle spielen können. Hinweise: Benutzen Sie einen geeigneten Datentyp zur Repräsentation einer Stellung beim Schiebepuzzle. Initialisieren Sie diese Datenstruktur bei der Objekterzeugung mit der Ausgangsstellung. Merken Sie sich die Position des leeren Feldes und passen Sie die Position bei einer Verschiebung an. Beachten Sie, dass je nach Stellung nur bestimmte Verschiebeoperationen möglich sind.

6 Aufgabe 3 Wir wollen uns virtuelle Aquarien bauen. Jedes Aquarium hat eine feste Tiefe und Breite. In den Aquarien leben Fische, wobei jeder Fisch in einer bestimmten Tiefe (abhängig vom Fisch) immer hin und her schwimmt. (a) Implementieren Sie eine Klasse zur Beschreibung des Zustandes in einem virtuellen Aquarium. Der Zustand beschreibt in erster Linie, wo sich die Fische zur Zeit befinden und in welche Richtung sie schwimmen. Sehen Sie die folgenden Methoden vor: eine Methode zur anschaulichen Ausgabe des Zustandes, z.b. so: <>< <>< ><> <>< eine Methode zur Berechnung des folgenden Zustandes. Die Fische bewegen sich jeweils um eine Einheit in die angegebene Richtung. Wenn sie am Ende des Aquariums angekommen sind, drehen sie sich herum und schwimmen in die andere Richtung. Anschauliche Ausgabe des folgenden Zustandes: <>< <>< ><> ><> (b) Schreiben Sie ein Testprogramm, mit dem Sie ein virtuelles Aquarium erzeugen und die Fische hin und her schwimmen lassen. Geben Sie die Zustände aus. Wenn Sie Ihr Ausgabefenster auf die Größe des Aquariums anpassen und mit Hilfe der Methode Thread.sleep(Millisekunden,Nanosekunden) kurze Pausen einbauen, dann können Sie sehen, wie Ihre Fische hin und her schwimmen. Hinweis: Die Methoden, die Thread.sleep() verwenden oder eine solche Methode aufrufen, müssen im Methodenkopf mit throws InterruptedException gekennzeichnet werden.

7 Aufgabe 4 Wir wollen Memory mit dem Computer oder Handy spielen. Acht Paare von verdeckten Symbolen (z.b. die Buchstaben A bis H) sind hierzu in einem 4-x-4-Spielfeld angeordnet. Ein Cursor (z.b. dargestellt durch das definiert, wo wir uns in dem 4-x-4-Spielfeld befinden. X@XX Wir können den Cursor steuern (ein Feld nach oben, unten, rechts oder links) und das Feld unter dem Cursor aufdecken. XAXX Ein Versuch besteht aus dem Aufdecken von zwei Feldern. Wenn wir in einem Versuch die gleichen Symbole aufdecken, haben wir ein Paar gefunden. Solch ein Paar bleibt aufgedeckt. XAXX XXAX X@XX Ansonsten werden die zwei aufgedeckten Felder wieder verdeckt. Wir wollen alle Paare mit möglichst wenigen Versuchen finden. (a) Erstellen Sie eine Klasse zur Repräsentation einer Spielsituation beim Memory-Spiel. Sehen Sie Methoden zum Bewegen des Cursors, zum Aufdecken von Feldern und zur Ausgabe der Spielsituation (siehe oben) vor. Sie dürfen von einer festen Lage der verdeckten Symbole ausgehen. (b) Schreiben Sie ein Testprogramm, mit dem Sie Memory spielen können.

8 Aufgabe 5 Zur diesjährigen Fussball-Europameisterschaft bricht wieder das Sammelfieber aus. Vor allem bei Kindern sind die Tüten der Firma Panini mit den Bildern der Fussballstars heiß begehrt. Jede Tüte, in der 5 Bilder enthalten sind, kostete 50 Cent und das Sammelalbum zur Fussball-EM umfasst 596 Bilder. Schreiben Sie ein Programm, mit dem das Sammeln und Tauschen simuliert werden kann. (a) Realisieren Sie eine Klasse, die ein Sammelalbum repräsentiert. Bilder werden dabei durch Zahlen zwischen 0 und 596 dargestellt. Implementieren Sie Methoden für: das Hinzufügen eines Bildes in ein Sammelalbum. Doppelte Bilder sollen dabei vermerkt werden, so dass sie später getauscht werden können; die Ermittlung wichtiger Kennzahlen (Anzahl Bilder im Album ohne Doppelte, Anzahl fehlender Bilder, Anzahl doppelter Bilder); das Tauschen mit einem anderen Sammelalbum. Überlegen Sie sich hierzu einen geeigneten Tauschalgorithmus. (b) Wie viele Bilder befinden sich in einem Album, wenn man N Tüten kauft? Realisieren Sie ein Testprogramm, mit dem das Kaufen und Sammeln simuliert wird. Die N Tüten sollen zufällig mit Bildern gefüllt und die Bilder einem Album zugeführt werden. Geben Sie die Kennzahlen vor und nach dem Tauschen aus, um zu sehen, was Tauschen bringt. Hinweis: Mit der Klasse java.util.random können Sie Zufallszahlen erzeugen. Beispiel: > java Sammeln 140 Nach dem Kauf von 140 Tueten haben wir Bilder in Album 1: 415, Doppelte: 285, Fehlende: 181 Bilder in Album 2: 410, Doppelte: 290, Fehlende: 186 Jetzt wird getauscht... fertig! Bilder in Album 1: 541, Doppelte: 159, Fehlende: 55 Bilder in Album 2: 536, Doppelte: 164, Fehlende: 60

9 Aufgabe 6 Wir wollen Schiffe versenken als Einpersonenspiel spielen. Wir haben eine Spielfläche von 10-mal-10 Kästchen, in der insgesamt vier Schiffe mit einer Länge von drei Kästchen versteckt sind Sie dürfen die Position der Schiffe beliebig festlegen, die Schiffe dürfen sich aber nicht berühren. In jeder Runde feuern wir auf ein Kästchen der Spielfläche, als Ergebnis erhalten wir Treffer oder Niete. Bei der Ausgabe des Spielzustandes sollen alle bisherigen Treffer angezeigt werden *** * * * * Wenn wir alle Kästchen zu einem Schiff getroffen haben, ist das Schiff versenkt (der Zustand oben zeigt zwei versenkte und ein getroffenes Schiff). Das Ziel des Spieles ist es, mit möglichst wenig Schüssen alle Schiffe zu versenken. (a) Erstellen Sie eine Klasse zur Repräsentation einer Spielsituation bei Schiffe versenken. Sehen Sie Methoden zum Feuern, zur Überprüfung, ob das Spiel zu Ende ist und zur Ausgabe der Spielsituation vor. (b) Schreiben Sie ein Testprogramm, mit dem Sie Schiffe versenken spielen können.