Lesen Sie zuerst die Hinweise auf der folgenden Seite! Musterlösung. Klausurort: Aufgabe Summe

Transkript

1 Kurs 1618 SS 2009 (Name, Vorname) (Straße, Nr.) (PLZ) (Wohnort) (Land, falls außerhalb Deutschlands) Einführung in die objektorientierte Programmierung Nachklausur am Dauer: 3 Std., Uhr Lesen Sie zuerst die Hinweise auf der folgenden Seite! Matrikelnummer: Geburtsdatum:.. Klausurort: Aufgabe Summe habe bearbeitet maximal erreicht Korrektur Herzlichen Glückwunsch, Sie haben die Klausur bestanden. Note:... Sie haben die Klausur leider nicht bestanden. Für den nächsten Versuch wünschen wir Ihnen viel Erfolg. Die nächste Klausur findet im SS 2010 statt. Hagen, den Im Auftrag 2009 / 2010 FernUniversität in Hagen

2 Hinweise zur Bearbeitung 1. Prüfen Sie die Vollständigkeit Ihrer Unterlagen. Die Klausur umfasst auf insgesamt 18 Seiten : 1 Deckblatt Diese Hinweise zur Bearbeitung 10 Aufgaben auf Seite 3-16 Zwei zusätzliche Seiten für weitere Lösungen 2. Füllen Sie jetzt bitte zuerst das Deckblatt aus: Name, Vorname und Adresse, Matrikelnummer, Geburtsdatum und Klausurort. 3. Schreiben Sie Ihre Lösungen mit Kugelschreiber oder Füllfederhalter (kein Bleistift) direkt in den bei den jeweiligen Aufgaben gegebenen, umrahmten Leerraum. Benutzen Sie auf keinem Fall die Rückseiten der Aufgabenblätter. Versuchen Sie, mit dem vorhandenen Platz auszukommen, sie dürfen auch stichwortartig antworten. Sollten Sie wider Erwarten nicht mit dem vorgegebenen Platz auskommen, benutzen Sie bitte die beiden an dieser Klausur anhängenden Leerseiten. Es werden nur Aufgaben gewertet, die sich auf dem offiziellen Klausurpapier befinden. Eigenes Papier ist nur für Ihre persönlichen Notizen erlaubt. 4. Kreuzen Sie die bearbeiteten Aufgaben auf dem Deckblatt an. Schreiben Sie unbedingt auf jedes Blatt Ihrer Klausur Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer, auf die Zusatzblätter auch die Nummer der Aufgabe. 5. Geben Sie die gesamte Klausur ab. Lösen Sie die Blätter nicht voneinander. 6. Es sind keine Hilfsmittel zugelassen. 7. Lesen Sie vor der Bearbeitung einer Aufgabe den gesamten Aufgabentext sorgfältig durch. 8. Es sind maximal 100 Punkte erreichbar. Wenn Sie mindestens 40 Punkte erreichen, haben Sie die Klausur bestanden. 9. Sie erhalten die korrigierte Klausur zurück zusammen mit einer Bescheinigung für das Finanzamt und ggf. dem Übungsschein. 10. Legen Sie jetzt noch Ihren Studentenausweis und einen amtlichen Lichtbildausweis bereit, dann kann die Arbeit beginnen. Viel Erfolg! Seite 2 von 18

3 Aufgabe 1: Begriffe der Objektorientierung Gegeben sei folgendes Programmfragment. public class MyClass { static String m(){ b = false; return ""; public int i = 1; { i = 2; static boolean b; class C extends MyClass{ C(int i){ Object a = m(); void n(){ m(); int x; Zählen Sie auf: Alle Konstanten: 1, 2, false, "" Alle lokale Variablen: Alle Objektattribute: Alle Klassenattribute: Alle Konstruktoren: Alle Objektmethoden: Alle Klassenmethoden: a im Konstruktor von C int i, int x static boolean b C(int i){ void n(){ static string m(){ Alle Initialisierungsblöcke: { i = 2; Alle Überladungen: Jedes Subtyping: keine vorhanden Object a = m(); (String auf Object) Seite 3 von 18

4 Aufgabe 2: Ausnahmebehandlung Es soll eine Klasse in Java implementiert werden, welche ein Warenlager repräsentiert. Um ein Entnehmen von Waren aus einem leeren Lager zu verhindern, soll gegebenenfalls eine Ausnahme in Form einer LagerIstLeerException ausgelöst werden, sobald dieser Fall eintritt. Ergänzen Sie das folgende Programm an den vorgesehenen Stellen um solch eine Ausnahmebehandlung. class Lager { int lagerstand = 0; public void lagere(int anzahl) { lagerstand = lagerstand + anzahl; public void entnehme(int anzahl) throws LagerIstLeerException { (1 Punkt) if (lagerstand - anzahl < 0) throw new LagerIstLeerException(); (3 Punkte) lagerstand = lagerstand - anzahl; class LagerIstLeerException extends Exception { public class LagerTest { public static void main(string[] args) { Lager lager = new Lager(); lager.lagere(3); try { (1 Punkt) lager.entnehme(2); catch (LagerIstLeerException e) { // Hier ggf. weitere Ausnahmebehandlung e.printstacktrace(); (3 Punkte) Seite 4 von 18

5 Aufgabe 3: Abstrakte Klassen, Typen, Sichtbarkeit Zu folgendem Programmfragment meldet der Java-Compiler fünf Compilerfehler. abstract class SuperTest { protected Object o = f("42"); private String f(string s) { return s; abstract void a(); class Test extends SuperTest { String[] args = {"d", null; abstract void m(); void l() { main(args); Integer s = o; f("abc"); public static void main(string[] args) { System.out.println(this.args[0]); Finden und begründen Sie die 5 Compilerfehler anhand der Hinweise: Compilerfehler zu Sichtbarkeiten: Die Methode f ist in l() in Test nicht sichtbar. Compilerfehler im Zusammenhang mit statischen Deklarationen: In der statischen main-methode in Test darf sich nicht auf das nicht statische Attribut this.args bezogen werden Compilerfehler im Zusammenhang mit dem Erben von abstrakten Klassen: Compilerfehler im Zusammenhang mit Subtyping: Test muss die abstrakte Methode a() aus SuperTest implementieren oder selbst abstrakt sein. In l() darf der Integer-Variable kein Object o zugewiesen werden. (Object ist kein Subtyp von Integer) Compilerfehler im Zusammenhang mit der Deklaration abstrakter Methoden: Es darf keine abstrakte Methode m() in der nicht abstrakten Klasse Test deklariert werden. (jeweils 2 Punkte) Seite 5 von 18

6 Aufgabe 4: Überschreiben und Überladen Gegeben sei folgendes Java-Programm: public class Zoohandlung { public static void main(string[] args) { Fisch fisch = new Goldfisch(); Vogel vogel1 = new Vogel(); Vogel vogel2 = new Rabe(); Amsel amsel = new Amsel(); Goldfisch goldfisch = new Goldfisch(); Super sup1 = new Super(); Super sup2 = new Sub(); sup2.m(vogel1, fisch); sup1.m(vogel2, fisch); sup1.m(vogel1, goldfisch); sup2.m(vogel1, goldfisch); sup1.m(amsel, vogel2); class Super { public void m(tier t1, Tier t2) { System.out.println("1"); public void m(tier t, Fisch f) { System.out.println("2"); class Sub extends Super { public void m(tier t1, Fisch t2) { System.out.println("3"); public void m(vogel v, Fisch f) { System.out.println("4"); class Tier { class Fisch extends Tier { class Goldfisch extends Fisch { class Vogel extends Tier { class Amsel extends Vogel { class Rabe extends Vogel { (Fortsetzung der Aufgabe auf folgender Seite) Seite 6 von 18

7 Begründen Sie, warum folgende Anweisungen zu welcher Ausgabe führen: (Fortsetzung von Aufgabe 4) sup2.m(vogel1, fisch); Ausgabe: 3 Begründung: Von beiden überladenen Methoden m in Super ist 2 die speziellere, weswegen der Compiler an diese bindet. Diese wird in Sub von der Methode 3 (nicht der Methode 4!) überschrieben, weswegen die Ausgabe 3 lautet. sup1.m(vogel2, fisch); Ausgabe: 2 Begründung: Von beiden überladenen Methoden m in Super ist 2 die speziellere, weswegen der Compiler an diese bindet. Da auch der Laufzeittyp von sup1 Super ist, wird 2 ausgegeben. sup1.m(vogel1, goldfisch); Ausgabe: 2 Begründung: Von beiden überladenen Methoden m in Super ist 2 die speziellere, weswegen der Compiler an diese bindet. Da auch der Laufzeittyp von sup1 Super ist, wird 2 ausgegeben. sup2.m(vogel1, goldfisch); Ausgabe: 3 Begründung: Von beiden überladenen Methoden m in Super ist 2 die speziellere, weswegen der Compiler an diese bindet. Zur Laufzeit wird dann aber 2 von 3 überschrieben. sup1.m(amsel, vogel2); Ausgabe: 1 Begründung: Von beiden überladenen Methoden m in Super ist 1 die einzige mit überhaupt passender Signatur. (jeweils 2 Punkte; ohne Begründung keine Punkte) Seite 7 von 18

8 Aufgabe 5: Generische Typen / Objektgeflechte Es soll in Java ein Stack implementiert werden, welcher die beiden Methoden push und pop bereitstellt. Folgendes Programm zeigt eine Verwendung des Stacks. public class StackUser { public static void main(string[] args){ Stack<String> mystack = new Stack<String>(); mystack.push("erstens"); mystack.push("zweitens"); System.out.println(myStack.pop() + " " + mystack.pop()); Die erwartete Ausgabe lautet: Zweitens Erstens Geben Sie eine Implementierung des Stacks an! Die unten stehende Klasse StackElement kann Ihnen dabei hilfreich sein. Sie brauchen keine Ausnahmebehandlungen, z.b. für den Fall, dass von einem leeren Stack ein Element entfernt werden soll, implementieren. public class Stack<T> { private StackElement<T> top = null; public void push(t element) { top = new StackElement<T>(top, element); public T pop() { T removedelement = top.getelement(); top = top.getnext(); return removedelement; public class StackElement<T> { private T element; private StackElement<T> next; public StackElement(StackElement<T> next, T element) { this.next = next; this.element = element; public T getelement() { return element; public StackElement<T> getnext() { return next; Seite 8 von 18

9 Aufgabe 6: this Für das Schlüsselwort this gibt es in Java mehrere Verwendungen. Was bezeichnet this im Rumpf einer Methode? this bezeichnet im Rumpf einer Methode das Objekt, dem die Nachricht geschickt wurde, die zur Ausführung der Methode führte, auch als "impliziter Parameter" des Methodenaufrufs bezeichnet. Was bezeichnet this innerhalb eines Konstruktors? In einem Konstruktor bezeichnet this das Objekt, das gerade initialisiert wird. Warum führt die Verwendung von this innerhalb des Rumpfs einer statischen Methode (mit Ausnahme von Konstruktoren) zu einem Compilerfehler? this bezeichnet im Rumpf einer Methode das Objekt, dem die Nachricht geschickt wurde. Statische Methoden werden aber nicht auf einem konkreten Objekt, sondern nur auf einem Typ aufgerufen, weswegen die Verwendung von this hier keinen Sinn ergibt. (Fortsetzung der Aufgabe auf folgender Seite) Seite 9 von 18

10 Gegeben sei folgendes Codebeispiel: public class Test { private int bla; private String blubb; (Fortsetzung von Aufgabe 6) public Test(int bla, String blubb) { this.bla = bla; this.blubb = blubb; Warum sind hier die this notwendig? Die Attribute bla und blubb sind durch eine gleichnamige lokale Variablen verdeckt, man will aber die Attribute ansprechen. Es liegt der typische Fall einer Attributinitialisierung im Konstruktor durch übergebene Parameter vor. Die this sind also nötig, damit klar ist, dass bla bzw. blubb auf der linken Seite der Zuweisung das Attribut meint und nicht die gleichnamige lokale Variable. Gegeben sei das folgende weitere Beispiel: public class Test { private int x; public Test(int bla) { x = bla; dosomething(); public Test() { this(42); Wozu wird hier das this gebraucht? Hier wird mittels this ein anderer Konstruktor der gleichen Klasse aufgerufen. Der Vorteil solcher - häufig vorkommenden - Konstrukte ist z.b., dass man Initialisierungen, die allen Konstruktoren gemeinsam sind, nur einmal in dem einen Konstruktor schreiben muss, den alle anderen verwenden. Seite 10 von 18

11 Aufgabe 7: AWT Schreiben Sie ein Programm, das ein Hauptfenster auf dem Bildschirm erzeugt. Dabei soll Ihr Programm aus der Klasse BaseFrame und der Klasse BaseFrameTest bestehen. Die Klasse BaseFrameTest enthält die main-methode. Sie erzeugt ein Fenster vom Typ BaseFrame und macht es sichtbar. Die Klasse BaseFrame ist Unterklasse von Frame. Sie definiert ein Fenster der Größe 300 x 400 an der Position 100, 100. Das Fenster kann durch Mausklick auf das Schließen-Symbol in der Titelleiste des Fensters geschlossen werden. import java.awt.frame; import java.awt.event.windowadapter; import java.awt.event.windowevent; class BaseFrame extends Frame { public BaseFrame() { class ClosingBeobachter extends WindowAdapter { public void windowclosing(windowevent e) { System.exit(0); addwindowlistener(new ClosingBeobachter()); setsize(300, 400); setlocation(100, 100); public class BaseFrameTest { public static void main(string argv[]) { Frame f = new BaseFrame(); f.setvisible(true); Da der WindowAdapter nur innerhalb von BaseFrame verwendet wird, kann er auch als anonyme Klasse realisiert werden: class BaseFrame extends Frame { BaseFrame() { addwindowlistener(new WindowAdapter() { public void windowclosing(windowevent e) { System.exit(0); ); setsize(300, 400); setlocation(100, 100); Seite 11 von 18

12 Aufgabe 8: Polymorphie Gegeben ist folgendes Programmfragment: LinkedList ls = new LinkedList(); ls.addlast("letztes Element"); ((String) ls.getlast()).indexof("elem"); ls.addlast(new Object()); ((String) ls.getlast()).indexof("elem"); Welche Art von Polymorphie kommt hier zur Anwendung? An welcher Stelle im Programm tritt dabei was für eine Art von Fehler auf? Es handelt sich um Subtyp-Polymorphie. Es kommt in der letzten Zeile zu einer java.lang.classcastexception. Das zuletzt (in Zeile 4) der Liste angehängte Objekt ist vom Typ Object. Bei Entnahme dieses Objekts in Zeile 5 wird es auf den Typ String gecastet, was zu einem Fehler führt, da Object kein Subtyp von String ist. Gegeben ist folgende, leichte Änderung des obigen Programmfragments: LinkedList<String> ls = new LinkedList<String>(); ls.addlast("letztes Element"); ls.getlast().indexof("elem"); ls.addlast(new Object()); ls.getlast().indexof("elem"); (1 + 2 Punkte) Welche Art der Polymorphie findet hier Anwendung? An welcher Stelle im Programm tritt was für eine Art von Fehler auf? Es handelt sich um Parametrische Polymorphie. Es kommt in der vorletzten Zeile zu einem Compilerfehler, da Object kein Subtyp von String ist und ein Object somit nicht in die mit String parametrisierte LinkedList eingefügt werden kann. (1 + 2 Punkte) (Fortsetzung der Aufgabe auf folgender Seite) Seite 12 von 18

13 (Fortsetzung von Aufgabe 8) Geben Sie ein Beispiel (Code oder in Worten) für beschränkt-parametrische Polymorphie! public class DocumentPool<T extends Druckbar> { public void adddocument(t document){ /*... */ void printall() { /*... */ In obigem Beispiel ist DocumentPool eine Datenstruktur zur Sammlung von Dokumenten, dessen Typparameter T durch Angabe des expliziten Supertyps Druckbar beschränkt ist. Diese Einschränkung ermöglicht die Implementierung der Methode printall, für welche nun sichergestellt ist, dass alle Dokumente im DocumentPool druckbar sind. (3 Punkte) Welchen Begriff verwendet man oft anstatt von ad-hoc-polymorphie? Ad-hoc-Polymorphie ist eine andere Bezeichnung für das Überladen von Operatoren bzw. Methodennamen. (1 Punkt) Seite 13 von 18

14 Aufgabe 9: Objektorientierte Modellierung Der Typ Kreis mit einer Methode setzeradius und der Typ Quadrat mit der Methode setze- Kantenlaenge sollen beide Subtypen von GeometrischeFigur sein, welche die Methode druckefigur zur Verfügung stellen soll. Darüber hinaus soll Quadrat auch Subtyp des Typen EckigesDing sein, welcher die Methode eckenanzahl bereitstellt. Ebenso soll auch der Typ Bierkasten mit der Methode restmenge ein Subtyp von EckigesDing sein. Unter keinen Umständen soll aber ein Bierkasten eine GeometrischeFigur sein. Geben Sie eine mögliche Implementierung für obige Typen und Methoden an, so dass genau die geforderten Subtypbeziehungen erfüllt sind. Geben Sie auch alle nötigen Methodendeklarationen und - implementierungen mit an, wobei Sie die erforderlichen Methodenrümpfe nicht mit Implementierungen füllen müssen (ein { reicht). Ebenso brauchen Sie keine Attribute deklarieren. class GeometrischeFigur { public void druckefigur(){ /*...*/ class Kreis extends GeometrischeFigur{ public void setzeradius(int radius){ /*...*/ interface EckigesDing { public int eckenanzahl(); class Quadrat extends GeometrischeFigur implements EckigesDing{ public void setzekantenlaenge(int laenge) { /*...*/ public int eckenanzahl() { /*...*/ class Bierkasten implements EckigesDing { public int restmenge() { /*...*/ public int eckenanzahl() { /*...*/ Es sind natürlich auch Lösungen möglich, in welchen z.b. GeometrischeFigur als Interface vorliegt und EckigesDing als Superklasse implementiert wird. Seite 14 von 18

15 Aufgabe 10: Threads Gegeben ist der folgende Codeauschnitt: 01 public class Warum { 02 public static void main(string[] argv) { 03 Test t = new Test(); 04 t.start(); 05 t.dotry(); 06 t.stop(); class Test extends Thread { 11 public void run() { 12 while (true) { 13 System.out.println("Hallo, ich komme."); 14 try { 15 Thread.sleep(500); 16 catch (InterruptedException e) { 17 e.printstacktrace(); // Zum Beenden Enter-Taste druecken 23 void dotry() { 24 try { 25 System.in.read(); 26 catch (Exception e) { 27 e.printstacktrace(); System.out.println("Ich gehe. Auf Wiedersehen!"); (Fortsetzung der Aufgabe auf folgender Seite) Seite 15 von 18

16 (Fortsetzung von Aufgabe 10) Während der Programmausführung werden zwei Threads erstellt. Welches ist der zuerst erstellte Thread? Der erste Thread T1 ist derjenige, der den Code der main-methode ausführt. Wo wird der zweite Thread gestartet? Mit t.start(); in Zeile 4 wird der zweite Thread T2 gestartet. Wo wird der erste Thread zum ersten Mal gestoppt? Die read()-anweisung in Zeile 25 innerhalb der Methode dotry funktioniert wie ein Stopp- Signal: T1 wartet so lange, bis eine Zeile von der Konsole gelesen werden kann, also Return gedrückt wurde. Wo wird der zweite Thread gestoppt? Bei t.stop(); in Zeile 6. Wann wird der erste Thread beendet? Nach Beendigung der main-methode. Seite 16 von 18

17 Zusätzlicher Platz für Ihre Lösungen Ergänzung zu Aufgabe Nr. Ergänzung zu Aufgabe Nr. Seite 17 von 18

18 Zusätzlicher Platz für Ihre Lösungen Ergänzung zu Aufgabe Nr. Ergänzung zu Aufgabe Nr. Seite 18 von 18