pue09 December 16, 2016

Transkript

1 pue09 December 16, Aufgabe 1: Zeichenprogramm revisited Betrachten Sie die folgende Implementierung des Zeichenprogramms aus PÜ8 (Anmerkung: Kommentare und Docstrings wurden hier bewusst weggelassen, damit Sie versuchen allein durch Lesen des Codes das Programm zu verstehen). class Shape: shape_type = "" def init (self, c='*'): self.color = c pass pass class Square(Shape): shape_type = "Quadrat" def init (self, w, *args, **kwargs): Shape. init (self, *args, **kwargs) return Square.shape_type + " mit Breite " + str(self.width) for i in range(self.width): 1

2 class Rectangle(Shape): shape_type = "Rechteck" def init (self, w, h, *args, **kwargs): Shape. init (self, *args, **kwargs) self.height = h return Rectangle.shape_type + " mit Breite " + str(self.width) + " und Höhe for i in range(self.height): self.height *= factor q1 = Square(4, c="#") r1 = Rectangle(3, 4) print(q1) q1.draw() print(r1) r1.draw() 1.1 a) Beantworten Sie die folgenden Fragen: 1. Warum hat q1 eine andere Farbe als r1? Welche Rolle spielen die Parameter *args und **kwargs hierbei? 2. Warum wird der Konstruktor von Shape in den Konstruktoren der Klassen Square und Rectangle aufgerufen? Was würde passieren, wenn nicht? 3. Warum ist es schlechter Stil, den Konstuktor von Shape explizit aufzurufen (Stichwort: DRY - Don t repeat yourself) und wie sollte man dies umgehen? 4. Wie könnten Sie den Ausdruck Square.shape_type (in Square. str ) umschreiben, sodass der Klassenname nicht explizit auftaucht, aber trotzdem das entsprechende Klassenattribut benutzt wird? 1.2 b) Zeichnen Sie das UML-Klassendiagramm der Implementierung. 2

3 2 Aufgabe 2: Vererbung erweitert 2.1 a) Überdenken Sie die Vererbungshierarchie aus 1a). Inwieweit könnte man sie noch verfeinern? Berücksichtigen Sie nicht nur die Hierarchie, sondern auch, welche Klasse welche Methoden implementiert. Macht es Sinn, Square von Rectangle erben zu lassen oder andersherum (Stichwort: is-a -Beziehung)? Zeichnen Sie ein UML-Klassendiagramm. ## b) Implementieren Sie Ihr Klassendiagramm aus Teilaufgabe a) indem Sie den Code in der Zelle unter Aufgabe 2e) verändern (Hinweis: Der Code ist nahezu identisch mit dem aus Aufgabe 1). Berücksichtigen Sie dabei Ihre Überlegungen aus Aufgabe 1a). ## c) Erweitern Sie den Code: 1. Die Methodescaleder KlasseSquaresollscaleder KlasseRectangleverwenden. 2. Die Methodestrder KlasseSquaresollstrder KlasseRectangleverwenden, welches wiederumstrder KlasseShape nutzen soll. 2.2 d) In der vorliegenden Implementierung muss das nachträgliche Verändern von Objektattributen direkt über die Attribute passieren, z.b.: q1 = Square(4) q1.width = 10 Überlegen Sie, welche Nachteile dies mit sich bringt. Wären die in der Vorlesung vorgestellten getter und setter eine geeignete Alternative? Implementieren Sie die Methoden getwidth(self), getheight(self), setwidth(self, w) und setheight(self, h). Was sind die Vor- und Nachteile? ## e) Angenommen, Sie haben keine getter und setter (wie in d)) implementiert. Stellen Sie sich vor, Ihr Code würde mittlerweile von sehr vielen Programmierern benutzt, von denen die meisten nicht darauf achten, dass Breite und Höhe von Square-Objekten immer gleich sind. In der Vorlesung haben Sie das Konzept der Properties kennengelernt. Implementieren Sie für die Attribute width und height je eine solche Property, sodass sichergestellt wird, dass die Werte der Attribute für Square-Ojekte immer gleich sind. Welche Konsequenzen hat dies für Code, der Ihre Klassen benutzt? In [4]: class Shape: def init (self,c='*'): self.color = c class Square(Shape): shape_type = "Quadrat" def init (self, w, *args, **kwargs): super(). init (self, *args, **kwargs) return Square.shape_type + " mit Breite " + str(self.width) 3

4 for i in range(self.width): class Rectangle(Shape): shape_type = "Rechteck" def init (self, w, h, *args, **kwargs): super(). init (self, *args, **kwargs) self.height = h return Rectangle.shape_type + " mit Breite " + str(self.width) + " for i in range(self.height): self.height *= factor 3 Aufgabe 3: Ausnahmebehandlung einfach In dieser Aufgabe sollen Sie ein Programm schreiben, das anhand von eingegebenen Daten eine Visitenkarte erstellt. Die Visitenkarte soll folgendermaßen aussehen: <vorname> <nachname> <telefonnummer> <alter> a) Erstellen Sie eine Klasse Visitenkarte, welche Methoden und Attribute (als Properties) bereitstellt, um die obige Visitenkarte zu erstellen. Die Visitenkarte soll mithilfe der bekannten Funktion print gedruckt werden können. 4

5 In [ ]: class Visitenkarte: # Your code here 3.2 b) Schreiben Sie nun ein Programm, welches den Benutzer auffordert, seine Daten einzugeben und dann daraus die entsprechende Visitenkarte generiert. Nutzen Sie dazu die Klasse Visitenkarte. Implementieren Sie dazu u.a. die folgenden drei Funktionen: - alter_eingeben(): Fordert den Benutzer auf, sein Alter einzugeben und liefert die Eingabe als Integer Wert zurück. - name_eingeben(): Fordert den Benutzer auf, seinen Vor- und Nachnamen einzugeben. - nummer_eingeben(): Fordert den Benutzer auf, seine Telefonnummer einzugeben. Die Nummer darf ein / als Trennzeichen enthalten und mit + (+ Ländercode) starten. Hinweis: Sie dürfen hier ausnahmsweise input() benutzen. In den Heimübungen verzichten Sie weiterhin auf diese Funktion! 3.3 c) Alle Funktionen sollen nun eine Ausnahme auslösen, wenn die jeweilige Eingabe nicht bestimmten Vorgaben entspricht. Überlegen Sie sich dazu zunächst für jede Funktion sinnvolle Checks (z.b. min/max Alter). 3.4 d) Implementieren Sie Ihre Checks aus Aufgabenteil c), sodass die Funktionen eine Ausnahme auslösen, wenn ein Check fehlschlägt. Schauen Sie dazu zunächst online, ob es eine passende, bestehende Exception-Klasse gibt, die Sie nutzen können (z.b. hier: Im Zweifel können Sie auch Ihre eigene Klasse erstellen, die von einer geeigneten Exception-Klasse ableitet, und diese auslösen. Ihre Exception sollte einen aussagekräftigen Grund enthalten. 3.5 e) Sie sollten die Ausnahmen natürlich auch im Hauptprogramm entsprechend behandeln. Klammern Sie die Aufrufe dazu in einem try-except-block und geben Sie den jeweiligen Grund für die Exception aus. Wenn eine Eingabe eine Exception auslöst, sollte die entsprechende Eingabe vom Benutzer wiederholt werden. 4 Aufgabe 4: Ausnahmebehandlung erweitert Das Öffnen und Lesen von Dateien ist ein fehleranfälliger Prozess. Zum Beispiel sind nicht immer die eigentlich erwarteten Dateinamen vorhanden (z.b. wenn Sie versuchen, im Code die Datei pue09.ipynb zu öffnen, diese aber nicht existiert). 5

6 4.1 a) Schreiben Sie eine Funktion lesen(filepath), die einen Dateinamen übergeben bekommt und den Inhalt der Datei zeilenweise ausliest. Sie soll die Zeilen der Datei als Liste von Strings zurückgeben, sofern sich die Datei öffnen lässt. Nutzen Sie dazu die eingebaute (built-in) Funktion open. Diese erwartet zwei Parameter: Den Namen der zu öffnenden Datei und ob die Datei zum Lesen oder schreiben geöffnet werden soll. Zum Lesen wird der Buchstabe r als zweiter Parameter übergeben. Als Rückgabewert erhalten Sie einen sogenannten file handle - ein Objekt, dass die Datei in Ihrem Programm repräsentiert. Wichtig: Eine offene Datei muss in jedem Fall wieder geschlossen werden, selbst wenn das Öffnen scheiterte. Das geschieht mit f.close(), wenn f der file handle ist, den open erzeugt hat. In [ ]: def lesen(filepath): #Your code here 4.2 b) Wirklich robust ist Ihre Funktion leider nicht, da open eine Exception auslöst, wenn das Öffnen der Datei fehlschlägt. Recherchieren Sie dazu zunächst, welche Art von Exception Sie behandeln müssen (z.b. hier. Implementieren Sie nun eine Funktion robust_lesen(filepath), die alle nötigen Exceptions behandelt, indem Sie den Code der Funktion lesen in einen try/except/else/finally Block integrieren. Überlegen Sie sich dazu, welcher Code in welchem Block sein muss (insbesondere das return und das Schließen der Datei, welches in jedem Fall passieren sollte). In [ ]: def robust_lesen(filepath): #Your robust code here 4.3 c) Lesen Sie nun die Datei pue09.ipynb unter Benutzung der Funktion robust_lesen ein und geben Sie den Inhalt aus. Wenn dies funktioniert, testen Sie Ihre Fehlerbehandlung, indem Sie z.b. versuchen, die Datei pue9.ipynb zu öffnen. In [ ]: # Your code here 4.4 d) Ein typischer Fehler ist, die Endung der Datei im übergebenen Dateipfad zu vergessen (z.b. pue09 ). Implementieren Sie die Funktion wirklich_robust_lesen, die versucht mithilfe von robust_lesen eine Datei auszulesen. Wenn robust_lesen eine Datei nicht öffnen kann und folglich eine Exception auslöst, soll diese in wirklich_robust_lesen aufgefangen werden. Anschließend soll die Funktion versuchen eine gleichnamige Datei mit einer der folgenden Dateiendungen einzulesen:.txt,.json oder.ipynb. Wenn sich keine solche Datei findet, soll wirklich_robust_lesen die von robust_lesen ausgelöste Exception weiterleiten. In [ ]: def wirklich_robust_lesen(filepath): # Your more robust code here 6

7 4.5 e) Sorgen Sie nun dafür, dass sämtliche Exceptions, die von robust_lesen und wirklich_robust_lesen ausgelöst werden, im Hauptprogramm behandelt werden und das Programm sauber und mit einer verständlichen Fehlermeldung terminiert. In [ ]: # Your robust main program here 7