Betreutes Programmieren Vorlesung Informatik II, Blatt 11

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1 SS 2011 Fakultät für Angewandte Informatik Lehrprofessur für Informatik Prof. Dr. Robert Lorenz Betreutes Programmieren Vorlesung Informatik II, Blatt 11 Programmieraufwand für geübte Programmierer: max. 75 min Programmieraufwand für ungeübte Programmierer: 1,5 1,75 h Musterlösung: ca. 204 Codezeilen Beschreibung Die Programmierung graphischer Benutzeroberflächen läuft größtenteils über Ereignisbehandlung. Die hier beschriebene Anwendung benutzt Ereignisse, um ein einfaches Spiel zu kreieren. Solange sich der Mauszeiger innerhalb des Fensters bewegt, erhält der Spieler Punkte. Allerdings wird die Maus von einem orangefarbenen Kreis verfolgt und mit zunehmender Punktezahl erscheinen auch immer mehr nichtausgefüllte Kreise im Fenster. Verlässt der Spieler mit der Maus das Fenster oder wird der Mauszeiger von einem der Kreise berührt, so endet das Spiel und kann nur durch erneutes Betreten des Fensters wieder gestartet werden. Wird die Maus nicht bewegt, so bewegt sich auch nichts und es können keine Punkte erhalten werden. (a) Spielanfang. (b) Mitten im Spiel. (c) Spielende. Abbildung 1: CatchM(ous)eIfYouCan-Fenster. Aufgabenstellung Implementieren Sie das Fachkonzept des Fängerspiels nach dem Klassendiagramm aus Abbildung 2 und den untenstehenden Beschreibungen. Erstellen Sie die GUI-Schicht nach den Diagrammen aus Abbildung 4, 5 und 6 sowie den untenstehenden Beschreibungen und gestalten Sie die Oberfläche wie in Abbildung 1 zu sehen ist. Nicht gezählt: Leerzeilen, Kommentare, imports. In eigenen Zeilen: { und } (ca. 78x), jede Anweisung, außer bei Deklarationen gleichen Typs (z. B. int a, b, c = 0,... ) oder bei einer einzelnen Anweisung nach einem if oder einem else. Nicht benutzt:?:-operator. 1

2 + Catcher # radius: Integer # length: Integer + Catcher(center: Point, radius: Integer) + hascaught(p: Point): Boolean + MovingCatcher - step: Integer = 3 {final} + MovingCatcher(center: Point, radius:integer) + move(mouse: Point) + java.awt.point 0..* * - catcher - mover # center, corner + java.awt.graphics + java.util.observable + Game - running: Boolean - points: Integer + Game(width: Integer, height: Integer) + getpoints(): Integer + isgameover(): Boolean + start() + stop() + paintcatcher(g: Graphics) + movecatcher(mouse: Point) - signalchange() Abbildung 2: UML Klassendiagramm Fachkonzept. Bei den Methoden Game.getPoints() und Game.isGameOver() handelt es sich um Getter für die Attribute Game.points bzw. Game.running. Die Methode Game.signalChange() soll die beiden Aufrufe, die nötig sind, um alle Beobachter über Änderungen zu informieren setchanged() und notifyobservers(), bündeln. Ein Catcher wird durch zwei Eigenschaften beschrieben: Einen Punkt, der den Mittelpunkt darstellt und einen Radius. Für bestimmte Berechnungen ist es allerdings praktischer, einen Catcher durch seine linke obere Ecke und seine Kantenlänge zu beschreiben. Länge Radius Länge Radius Radius Radius Abbildung 3: Zusammenhang zwischen Ecke, Mittelpunkt, Kantenlänge und Radius. Abbildung 3 kann man entnehmen, wie die einen Eigenschaften mit den anderen zusammenhängen und wie man sie in einander umrechnen kann. Dem Konstruktor der Klasse Catcher werden der Mittelpunkt sowie der Radius übergeben, die in den passenden Attributen gespeichert werden. Im Konstruktor sollen dann linke obere Ecke und Kantenlänge berechnet und mit den Ergebnissen die entsprechenden Attribute corner und length initialisiert werden. Die Methode paint() der Klasse Catcher hat die Aufgabe, einen nicht ausgefüllten Kreis auf dem übergebenen Objekt g der Klasse Graphics auszugeben. Dazu benutzt man die Methode drawoval(). Die letzte Methode der Klasse Catcher hascaught() soll ermitteln, ob der übergebene Punkt p im inneren des Catchers liegt. Die Klasse Point besitzt eine Methode distance(), die hier hilfreich ist. Der Konstruktor der Klasse MovingCatcher tut nichts anderes als den Konstruktor seiner Elternklasse aufzurufen, wobei er die Parameter einfach durchreicht. Die paint()-methode der Klasse MovingCatcher hat die Aufgabe, einen orangefarbenen Kreis auf dem übergebenen Objekt g auszugeben. Dazu benutzt man die Methode filloval(), wobei man vorher die alte Farbe speichert, sie dann auf Orange setzt und hinterher die alte Farbe wieder herstellt. Hierzu benutzt man die Methoden getcolor() und die setcolor(). Die Methode move() der Klasse MovingCatcher hat die Aufgabe, die Position des MovingCatchers in die Richtung des übergebenen Punktes mouse zu verschieben. Für die Verschiebung eines Objekts der Klasse Point steht die Methode translate() zur Verfügung. Für die Berechnung der Verschiebung soll der 2

3 folgende Algorithmus benutzt werden. Dabei ist mit Abstand der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des MovingCatcher und dem Mauszeiger dem Punkt mouse gemeint. 1 Falls (Abstand in x-richtung) grö ß er als (Abstand in y-richtung) 2 Falls Mauszeiger weiter rechts 3 verschiebe Mittelpunkt und Ecke um step nach rechts 4 sonst 5 verschiebe Mittelpunkt und Ecke um step nach links 6 sonst 7 Falls Mauszeiger weiter unten 8 verschiebe Mittelpunkt und Ecke um step nach unten 9 sonst 10 verschiebe Mittelpunkt und Ecke um step nach oben Der Konstruktor der Klasse Game bekommt die Länge und Breite des Spielfelds übergeben, damit er den MovingCatcher mit einem Radius von 20 in der Mitte desselben platzieren kann. Des Weiteren wird eine Liste von Catchern vorbereitet, die als erstes Element gleich den eben erzeugten MovingCatcher aufnimmt. Das Attribut running wird mit true initialisiert und das Attribut points mit 0. Die Methode start() der Game-Klasse tut, falls running auf true gesetzt ist, nichts. Ansonsten setzt sie das Attribut points auf 0, running auf true, leert die Liste der Catcher, fügt den MovingCatcher der Liste wieder hinzu und benachrichtigt alle Beobachter. Die Methode stop() der Klasse Game tut, falls running bereits auf false gesetzt ist, nichts. Ansonsten setzt sie das Attribut running auf false und benachrichtigt alle Beobachter. Die Methode paintcatcher() der Klasse Game läuft lediglich durch die Liste aller Catcher und ruft bei jedem dessen paint()-methode auf, wobei sie den Parameter g mitübergibt. Die Methode movecatcher() der Klasse Game ist etwas umfangreicher. Zunächst geschieht nichts, wenn running nicht auf true gesetzt ist. Ansonsten werden folgende Dinge ausgeführt. Das Attribut points wird um eins hochgezählt, der MovingCatcher wird bewegt, je nach Anzahl der Punkte werden neue Catcher erzeugt, die in der Nähe der Maus plaziert werden 1, falls einer der Catcher den Mauszeiger gefangen hat, wird running auf false gesetzt und zum Schluss werden alle Beobachter benachrichtigt. Damit ist die Beschreibung der Fachkonzeptklassen abgeschlossen und es folgt die Beschreibung der GUI- Schicht. + java.awt.frame + «interface» java.util.observer + update(obs: Observable, o: Object) + java.awt.dialog + CatchMeIfYouCan + CatchMeIfYouCan() + update(game: Observable, o: Object) - game + Game + GameStatus + GameStatus(owner: Frame, game: Game) + update(game: Observable, o: Object) points, status + java.awt.label + java.awt.graphics + java.util.observable + java.lang.object Abbildung 4: UML Klassendiagramm GUI-Schicht. 1 Z. B. können alle 50, 100, 200 und 400 Punkte neue Catcher erzeugt werden, deren Kantenlänge noch vom Punktestand abhängt. 3

4 Die Klasse GameStatus stellt das kleinere Fenster aus Abbildung 1 dar, das den aktuellen Punktestand anzeigt sowie darüber informiert, ob das Spiel vorbei ist oder noch läuft. Der Konstruktor der Klasse GameStatus ist durch das Sequenzdiagramm aus Abbildung 5 gegeben. : GameStatus super(owner) new Label("Points: 0") add("north", points) points: Label new Label() status: Label add("south", status) owner: Frame getlocation().x x pack() getwidth() w getlocation().y y game: Game addobserver(this) setlocation(x + w, y) setvisible(true) Abbildung 5: Sequenzdiagramm des Konstruktors GameStatus(). In der update()-methode der GameStatus-Klasse werden die Texte der beiden Labels gesetzt. Das Attribut points wird mit der Zeichenkette "Points: #", wobei der Gartenzaun durch die aktuelle Punktezahl zu ersetzen ist, ausgestattet und das Attribut status zeigt entweder "Game Over" oder nichts an. In der Methode paint() der Klasse CatchMeIfYouCan sollen alle Catcher gezeichnet werden. Zu diesem Zweck bietet die Klasse Game bereits eine Methode paintcatcher() an, sodass nur diese Methode aufgerufen wird. Die Methode update() der CatchMeIfYouCan-Klasse wird immer dann aufgerufen, wenn sich an den Daten des Spiels etwas verändert hat. Als Reaktion darauf soll der Inhalt des Fensters neu gezeichnet werden wozu die Methode repaint() benutzt wird. Der Konstruktor der Klasse CatchMeIfYouCan stellt den längsten Teil des Codes dar, weswegen er zuletzt behandelt wird. Der einfache Teil wird nocheinmal als Sequenzdiagramm dargestellt, das Abbildung 6 auf der nächsten Seite zu entnehmen ist. Der etwas schwierigere Teil wird mit Worten beschrieben. Das Fenster soll schließbar sein, wozu Sie den WindowAdapter benutzen können, bei dem Sie die Methode windowclosing() neu implementieren. Das Fenster soll auf Mausbewegungen reagieren, wozu Sie den MouseAdapter benutzen können, bei dem Sie die Methode mousemoved() neu implementieren, sodass sie game.movecatcher() aufruft. Melden Sie diesen MouseAdapter als MouseMotionListener beim Fenster an. 4

5 Das Fenster soll darauf reagieren, wenn die Maus den Bereich des Fensters betritt oder verlässt, wozu Sie wieder den MouseAdapter benutzen können, bei dem Sie diesmal die beiden Methoden mouseentered() sowie mouseexited() neu implementieren, sodass game.start() bzw. game.stop() aufgerufen wird. Melden Sie diesen MouseAdapter als MouseListener beim Fenster an. : CatchMeIfYouCan super("catchm(ous)eifyoucan") new Game(400, 400) addobserver(this) game: Game setsize(400, 400) new GameStatus(this, game) : GameStatus setvisible(true) Abbildung 6: Sequenzdiagramm eines Teils des Konstruktors CatchMeIfYouCan(). 5