Tutoraufgabe 1 (Verikation): Programmierung WS12/13 Übungsblatt 3 (Abgabe ) M. Brockschmidt, F. Emmes, C. Otto, T.

Transkript

1 Prof. aa Dr. J. Giesl Programmierung WS12/13 M. Brockschmidt, F. Emmes, C. Otto, T. Ströder Allgemeine Hinweise: Am fallen die Tutorien wegen des Feiertags aus. Studenten aus diesen Tutorien dürfen stattdessen ausnahmsweise ein beliebiges Tutorium am Mittwoch, dem besuchen. Am ndet ein Workshop statt, der als Alternative zu den Programmieraufgaben auf diesem Blatt besucht werden kann. Wer an diesem Workshop teilnimmt, bekommt dafür bis zu 20 Punkte gutgeschrieben, aber keine Punkte für die Programmieraufgaben 4 und 6. Es ist also möglich, diese beiden Aufgaben nicht zu lösen, aber trotzdem volle Punktzahl zu bekommen. Die anderen Aufgaben (2 und 8) müssen auch bei Teilnahme am Workshop gelöst werden, um entsprechende Punkte zu bekommen! Die Hausaufgaben sollen in Gruppen von je 2 Studierenden aus der gleichen Kleingruppenübung (Tutorium) bearbeitet werden. Namen und Matrikelnummern der Studierenden sind auf jedes Blatt der Abgabe zu schreiben. Heften bzw. tackern Sie die Blätter! Die Nummer der Übungsgruppe muss links oben auf das erste Blatt der Abgabe geschrieben werden. Notieren Sie die Gruppennummer gut sichtbar, damit wir besser sortieren können. Die Lösungen müssen bis Freitag, um 8:00 Uhr in den entsprechenden Übungskasten eingeworfen werden. Sie nden die Kästen am Eingang Halifaxstr. des Informatikzentrums (Ahornstr. 55). Alternativ können Sie die Lösungen auch in Ihrem Tutorium vor der Abgabefrist direkt bei Ihrer Tutorin/Ihrem Tutor abgeben. In einigen Aufgaben müssen Sie in Java programmieren und.java-dateien anlegen. Drucken Sie diese aus und schicken Sie sie per vor Freitag, den um 8:00 Uhr an Ihre Tutorin/Ihren Tutor. Stellen Sie sicher, dass Ihr Programm von javac akzeptiert wird, ansonsten werden keine Punkte vergeben. Beachten Sie auch die Codekonventionen auf der Webseite zur Vorlesung (Verstöÿe gegen diese Konventionen können zu Punktabzügen führen). Aufgaben, die mit einem markiert sind, sind Sonderaufgaben mit erhöhtem Schwierigkeitsgrad. Sie tragen nicht zur Summe der erreichbaren Punkte bei, die für die Klausurzulassung relevant ist, jedoch werden Ihnen die in solchen Aufgaben erreichten Punkte ganz normal gutgeschrieben. Tutoraufgabe 1 (Verikation): Gegeben sei folgendes Java-Programm P : a.length > 0 (Vorbedingung) res = a[0]; i = 1; while (i < a.length) { if (a[i] > res) { res = a[i]; i = i + 1; res = max{ a[j] 0 j < a.length (Nachbedingung) a) Vervollständigen Sie die folgende Verikation des Algorithmus im Hoare-Kalkül, indem Sie die unterstrichenen Teile ergänzen. Hierbei dürfen zwei Zusicherungen nur dann direkt untereinander stehen, wenn die untere aus der oberen folgt. Hinter einer Programmanweisung darf nur eine Zusicherung stehen, wenn dies aus einer Regel des Hoare-Kalküls folgt. Beachten Sie bei der Anwendung der Bedingungsregel 1 mit Vorbedingung ϕ und Nachbedingung ψ, dass ϕ B = ψ gelten muss. D. h. die Nachbedingung der if-anweisung ψ muss aus der 1

2 Vorbedingung der if-anweisung ϕ und der Bedingung B selbst folgen. Geben Sie beim Verwenden der Regel einen entsprechenden Beweis an. Hinweise: Sie dürfen beliebig viele Zusicherungs-Zeilen ergänzen oder streichen. In der Musterlösung werden allerdings genau die angegebenen Zusicherungen benutzt. Bedenken Sie, dass die Regeln des Kalküls syntaktisch sind, weshalb Sie semantische Änderungen (beispielsweise von x+1 = y+1 zu x = y) nur unter Zuhilfenahme der Konsequenzregeln vornehmen dürfen. a.length > 0 res = a[0]; i = 1; while (i < a.length) { if (a[i] > res) { res = a[i]; i = i + 1; res = max{ a[j] 0 j < a.length 2

3 b) Untersuchen Sie den Algorithmus P auf seine Terminierung. Für einen Beweis der Terminierung muss eine Variante angegeben werden und unter Verwendung des Hoare-Kalküls die Terminierung unter der Voraussetzung a.length > 0 bewiesen werden. Geben Sie auch bei dieser Teilaufgabe einen Beweis für die Aussage ϕ B = ψ bei der Anwendung der Bedingungsregel 1 an. Aufgabe 2 (Verikation): Gegeben sei folgendes Java-Programm P : (7 + 2 = 9 Punkte) a.length > 0 (Vorbedingung) i = 0; res = 0; while (i < a.length) { res = res + 2 * a[i]; i = i + 1; a.length 1 res = 2 a[j] j=0 (Nachbedingung) a) Vervollständigen Sie die folgende Verikation des Algorithmus im Hoare-Kalkül, indem Sie die unterstrichenen Teile ergänzen. Hierbei dürfen zwei Zusicherungen nur dann direkt untereinander stehen, wenn die untere aus der oberen folgt. Hinter einer Programmanweisung darf nur eine Zusicherung stehen, wenn dies aus einer Regel des Hoare-Kalküls folgt. Hinweise: Sie dürfen beliebig viele Zusicherungs-Zeilen ergänzen oder streichen. In der Musterlösung werden allerdings genau die angegebenen Zusicherungen benutzt. Bedenken Sie, dass die Regeln des Kalküls syntaktisch sind, weshalb Sie semantische Änderungen (beispielsweise von x+1 = y+1 zu x = y) nur unter Zuhilfenahme der Konsequenzregeln vornehmen dürfen. n Für n < m und einen beliebigen mathematischen Term t gilt t = 0. i=m 3

4 a.length > 0 i = 0; res = 0; while (i < a.length) { res = res + 2 * a[i]; i = i + 1; a.length 1 res = 2 a[j] j=0 b) Untersuchen Sie den Algorithmus P auf seine Terminierung. Für einen Beweis der Terminierung muss eine Variante angegeben werden und unter Verwendung des Hoare-Kalküls die Terminierung unter der Voraussetzung a.length > 0 bewiesen werden. Tutoraufgabe 3 (Schie versenken): In dieser Tutoraufgabe und in der nachfolgenden Hausaufgabe soll das bekannte Spiel Schie versenken als Java-Programm implementiert werden. Dazu müssen Sie sich die Dateien Schiffe.java und SchiffeSecret.class von unserer Webseite herunterladen und im selben Verzeichnis ablegen. Schie versenken ist ein Spiel für zwei Spieler. Jeder Spieler zeichnet dazu verdeckt zwei Quadrate, welche jeweils 10x10 Kästchen enthalten. Die Zeilen dieser Quadrate sind mit den Buchstaben A bis J markiert, die Spalten mit den Ziern 0 bis 9. Dadurch ergeben sich also zwei einfache Koordinatensysteme pro Spieler. In einem dieser Koordinatensysteme trägt jeder Spieler vier Schie unterschiedlicher Länge ein, indem er so viele aneinander angrenzende Kästchen ausmalt, wie die jeweilige Länge des Schis angibt. Dabei müssen die Kästchen entweder in waagerechter oder senkrechter Folge aneinander grenzen (nicht diagonal oder mit Knicken). Darüber hinaus dürfen zwei verschiedene Schie nicht aneinander grenzen (auch nicht diagonal). 4

5 Die Längen der Schie betragen 5, 4, 3 und 2 Kästchen. Nachdem beide Spieler ihre Schie positioniert haben, nennen sie sich abwechselnd Koordinaten, auf die sie einen Schuss abgeben. Der jeweils andere Spieler antwortet mit Wasser, falls an den genannten Koordinaten kein Schi von ihm liegt. Liegt doch ein Schi von ihm dort, so antwortet er stattdessen mit Treer, falls das Schi noch nicht getroene Teile besitzt, und ansonsten mit versenkt (dadurch weiÿ der schieÿende Spieler, dass sich um die angrenzenden Treerfelder keine gegnerischen Schisteile mehr benden können und welches der gegnerischen Schie er versenkt hat). In dem Koordinatensystem, in welchem der jeweilige Spieler nicht seine eigenen Schie positioniert hat, kann er seine Schussversuche und Treer aufzeichnen, während er im Koordinatensystem mit seinen Schien die Schussversuche und Treer seines Gegners notieren kann. Das Spiel endet, sobald alle Schie eines Spielers versenkt wurden (dieser Spieler hat das Spiel verloren). Nachfolgend ist exemplarisch eine Ausgangssituation für einen Spieler nach Positionierung seiner Schie angegeben: A S S B S S C S S D S E S F G H I S J S S S S S A B C D E F G H I J In unserem Programm soll ein menschlicher Spieler gegen einen Computerspieler antreten. Auÿerdem verallgemeinern wir das Spiel auf eine durch den Spieler einzugebende Seitenlänge fieldsize der Quadrate (zwischen 10 und 26), der Länge biggestship des längsten Schis (zwischen 1 und der Hälfte von fieldsize) und der Länge smallestship des kürzesten Schis (zwischen 1 und biggestship). Es wird nach wie vor jeweils ein Schi aller Längen zwischen biggestship und smallestship positioniert. Die Datei Schiffe.java enthält bereits eine main Methode sowie einige Hilfsmethoden, von denen manche jedoch noch nicht implementiert sind. Die Datei SchiffeSecret.class stellt einige fertig implementierte Methoden zur Verfügung, welche einen Computerspieler realisieren. Für diese Tutoraufgabe lassen wir zuerst zwei Computerspieler gegeneinander spielen. a) Implementieren Sie die Methode boolean gewonnen(boolean[][] schiffe, boolean[][] schuesse) in der Datei Schiffe.java. Die Tabelle (das zweidimensionale Array) schiffe enthält die Schie eines Spielers und die Tabelle schuesse die Schüsse des Gegners, welche auf die Schie des Spielers abgegeben wurden. Diese Methode soll true zurück liefern, falls für alle Koordinaten (z,s), für welche schiffe[z][s] gilt, auch schuesse[z][s] gilt. Sonst soll sie false zurückgeben. b) Implementieren Sie die Methode void ausgabe ( boolean [][] schiffe, boolean [][] schuesse, boolean schiffesichtbar ) 5

6 in der Datei Schiffe.java. Diese Methode soll einen durch die beiden zweidimensionalen Arrays schiffe und schuesse spezizierten Spielzustand auf der Konsole ausgeben. Die Bedeutung dieser Arrays ist wie folgt: Wir betrachten die Koordinaten (z,s). Gilt schiffe[z][s], so ist im Kästchen in der Zeile z und in der Spalte s ein Schisteil ausgemalt (und sonst nicht). Gilt schuesse[z][s], so hat der Gegner auf das Kästchen in Zeile z und Spalte s geschossen (und sonst nicht). Die Methode soll nun ein von einem Spieler gezeichnetes Quadrat zeilenweise ausgeben. Falls Schie angezeigt werden sollen ( schiffesichtbar = true), soll ein S ausgegeben werden, falls an den aktuellen Koordinaten ein Schisteil liegt, der noch nicht getroen wurde. Sollen Schie nicht angezeigt werden (schiffesichtbar = false), soll in diesem Fall stattdessen ein Leerzeichen ausgegeben werden. Unabhängig vom Wert der schiffesichtbar Variablen soll ein X ausgegeben werden, falls sich an den aktuellen Koordinaten ein Schisteil bendet, das getroen wurde, und ein O, falls auf die aktuellen Koordinaten geschossen wurde, dort aber kein Schisteil liegt. In allen anderen Fällen soll ein Leerzeichen ausgegeben werden. Die Ausgabe kann dadurch verbessert werden, dass die einzelnen Koordinaten durch Trennsymbole ( ) und Trennzeilen auseinandergehalten werden. Auÿerdem kann eine Zeilen- und Spaltenbeschriftung hinzugefügt werden, wie die folgende Beispielausgabe zeigt: A O O O O O B O O O C O O O X D O O X O E O O O O O F O O O O G S O O X X X O H O S O O O O I O S O X X X X X J O S O O O O Aufgabe 4 (Schie versenken): ( = Punkte) Bitte beachten Sie den Hinweis zum Workshop vorne auf dem ersten Blatt! In dieser Aufgabe soll das Programm für das Schie versenken Spiel aus der vorherigen Tutoraufgabe so erweitert werden, dass ein menschlicher Spieler gegen den Computer spielen kann. Auÿerdem soll die künstliche Intelligenz des Computers verbessert werden. a) Der Computerspieler nutzt die Methode int nochfrei(boolean[][] schuesse) in der Datei Schiffe.java, um zu berechnen, wieviele Kästchen es gibt, auf die er noch nicht geschossen hat. In der vorgegebenen Implementierung ist diese Zahl konstant die Anzahl aller Kästchen, sodass die Berechnungen der künstlichen Intelligenz fehlerhaft sind. Schreiben Sie diese Methode so um, dass die Anzahl der Arrayeinträge im zweidimensionalen Array schuesse zurückgegeben wird, die false sind. Sie dürfen in dieser Teilaufgabe weder Rekursion noch irgendeine andere Schleife als foreach-schleifen nutzen. b) Nun soll der menschliche Spieler seine Schie positionieren können. Implementieren Sie dazu die Methode 6

7 boolean schiffeintragen ( boolean [][] schiffe, int zeile, int spalte, boolean senkrecht, int laenge ) in der Datei Schiffe.java, welche überprüfen soll, ob die geplante Positionierung des nächsten Schies gültig ist. Die Positionierung wird dabei durch die oberen linken Koordinaten (zeile, spalte) des Schies, die laenge des Schies und die Ausrichtung des Schies deniert (senkrecht = true bedeutet eine senkrechte Ausrichtung, senkrecht = false eine waagerechte). Die Positionierung ist gültig, wenn das Schi innerhalb des Spielfeldes liegt und nicht mit einem bereits vorhandenen Schi (solche Schie sind im schiffe Array eingetragen) kollidiert, wobei auch eine Berührung durch angrenzende Kästchen als Kollision gilt. Ist die Positionierung nicht gültig, soll eine entsprechende Fehlermeldung auf der Konsole ausgegeben werden (die Fehlermeldungen sind bereits in den Variablen fehlerpasstnicht und fehlerkollision vorgegeben) und die Methode soll false zurück liefern, ohne das schiffe Array zu modizieren. Ist die Positionierung gültig, sollen die entsprechenden Positionen im schiffe Array auf true gesetzt und true zurückgegeben werden. Schlieÿlich soll die Zeile SchiffeSecret.schiffeEintragen(schiffe1); in der main Methode durch einen entsprechenden Aufruf der Methode void schiffeeintragen ( boolean [][] schiffe, boolean [][] schuesse ) in der Datei Schiffe.java ersetzt werden. c) Als Letztes soll der menschliche Spieler nun auch die Schüsse selber eingeben können. Implementieren Sie dazu die Methode void schusseingeben(boolean[][] schiffe, boolean[][] schuesse) in der Datei Schiffe.java. Diese Methode soll den Benutzer so lange zur Eingabe einer Zeile als Buchstabe und einer Spalte als Zahl auordern und seine Eingaben einlesen, bis der Benutzer gültige Koordinaten eingibt (Koordinaten sind gültig, wenn sie sich innerhalb des Spielfelds benden). Zum Einlesen der Zeilenkoordinate sollen Sie den Aufruf System.console().readLine().toUpperCase().charAt(0) - 65; verwenden, welcher einen int Wert zurück liefert, der dem eingegebenen Buchstaben entspricht (A = 0, B = 1, usw.). Sobald gültige Koordinaten eingelesen wurden, soll der entsprechende Eintrag im schuesse Array auf true gesetzt und die Methode void zusaetzlichefelder ( boolean [][] schiffe, boolean [][] schuesse, int zeile, int spalte ) aus der Datei SchiffeSecret.class mit passenden Argumenten aufgerufen werden (der Kommentar in dieser Methode muss lediglich einkommentiert werden). Schlieÿlich soll die Zeile SchiffeSecret.schussEingeben(schiffe2, schuesse2); in der main Methode durch einen entsprechenden Aufruf der Methode void schusseingeben ( boolean [][] schiffe, boolean [][] schuesse ) in der Datei Schiffe.java ersetzt werden. d) Sie können auch selbst eine künstliche Intelligenz entwickeln, die gegen den menschlichen Spieler spielt. Dazu müssen Sie lediglich zwei Methoden void schiffeeintragencomputer(boolean[][] schiffe) und void schusseingebencomputer(boolean[][] schiffe, boolean[][] schuesse) implementieren und die Zeilen SchiffeSecret.schiffeEintragen(schiffe2); und SchiffeSecret.schussEingeben(schiffe1, schuesse1); in der main Methode durch entsprechende 7

8 Aufrufe Ihrer Methoden ersetzen. Die erste Methode nimmt dabei die Positionierung der Schie vor, während die zweite den Eintrag des nächsten Schusses übernimmt. Sie sollten natürlich nicht das sichtbare Wissen um die Position der gegnerischen Schie für Ihre künstliche Intelligenz nutzen. Um Zufallszahlen zu benutzen, können Sie den Aufruf SchiffeSecret.random.nextInt(limit) verwenden, welcher eine zufällige ganze Zahl zwischen 0 und limit - 1 zurück liefert. Tutoraufgabe 5 (Punkt): Schreiben Sie eine Klasse Punkt, welche zwei Attribute vom Typ double enthält. Ein Objekt vom Typ Punkt soll einen Punkt im zweidimensionalen Raum repräsentieren. a) Erweitern Sie die Klasse Punkt um eine Methode distanz, welche ein Argument vom Typ Punkt erhält und die euklidische Distanz zwischen dem aktuellen und dem übergebenen Punkt als double Wert zurück liefert. D.h. für zwei Objekte p und q vom Typ Punkt berechnet der Aufruf p.distanz(q) die euklidische Distanz zwischen p und q. Die euklidische Distanz d zweier Punkte (x 1, y 1 ) und (x 2, y 2 ) wird gemäÿ der folgenden Formel berechnet: d = (x 2 x 1 ) 2 + (y 2 y 1 ) 2 b) Erweitern Sie die Klasse Punkt um eine Methode eingabe, welche den Benutzer zur Eingabe zweier Koordinaten auordert, diese einliest und die Attribute des aktuellen Objekts mit diesen Koordinaten belegt. c) Schreiben Sie eine ausführbare main-methode, welche den Benutzer auordert, zwei (double-) Koordinaten für einen Punkt einzugeben. Anschlieÿend soll der Benutzer die Koordinaten eines weiteren Punktes eingeben. Danach soll das Programm die Distanz der beiden Punkte ausgeben. Benutzen Sie zur Lösung dieser Aufgabe Objekte vom Typ Punkt. Beispiel: Der Benutzer gibt als Koordinaten für den ersten Punkt 5.0 und 5.0 ein. Anschlieÿend gibt er die Koordinaten 3.0 und 1.0 für den zweiten Punkt ein. Das Programm gibt daraufhin aus, dass die Punkte eine Distanz von haben. Hinweise: Um einen double Wert einzulesen, können Sie die Methode Double.parseDouble() verwenden, die einen String als Argument erhält und den entsprechenden double Wert zurück liefert. Aufgabe 6 (Pilzverbrechen): ( = 8 Punkte) Bitte beachten Sie den Hinweis zum Workshop vorne auf dem ersten Blatt! In dieser Aufgabe beschäftigen wir uns mit dem berühmten Gaunerpärchen Bonnie und Clyde. Wenn die beiden nicht gerade Banken ausrauben, gehen sie gerne im Wald Pilze sammeln (bzw. klauen). Wir verwenden hier die Klassen Main, Mensch und Pilz, die Sie auf der Homepage herunterladen können. Jeder dieser (beiden) Menschen hat einen Korb, in den eine feste Anzahl von Pilzen passt. Weiterhin hat jeder Mensch einen Namen. Zusätzlich merken wir uns für jeden Menschen, wie viel Gewicht (in Gramm) er maximal tragen kann. Wie Sie in der Klasse Mensch sehen können, gibt es hierfür vier Attribute. Das Attribut anzahl gibt hierbei an, wie viele Pilze bereits im Korb enthalten sind. Zu jedem Pilz kennen wir den Namen und das Gewicht (in Gramm). 8

9 a) Vervollständigen Sie die Klasse Main wie folgt: Ergänzen Sie an den mit TODO a.1) markierten Stellen den Code so, dass die Variablen steinpilz, champignon, pfifferling auf Pilz-Objekte mit den folgenden Gewichten und passenden Namen verweisen. Ein soll 100g wiegen, ein wiegt 200g und ein Perling wiegt 150g. Hinweis: Diese Aufgabe wurde von einem Informatiker gestellt, der keine Ahnung von Biologie hat. Ergänzen Sie an den mit TODO a.2) markierten Stellen den Code so, dass die Variablen bonnie und clyde auf passende Mensch-Objekte zeigen. Setzen Sie hierfür jeweils den passenden Namen und sorgen Sie dafür, dass in Bonnies Korb maximal 3 Pilze Platz haben und sie maximal 400g tragen kann. Bei Clyde passen 4 Pilze in den Korb und sein Maximalgewicht ist 500g. b) Gehen Sie in dieser Teilaufgabe davon aus, dass die Attribute bereits alle auf vernünftige Werte gesetzt sind. Erweitern Sie die Klasse Mensch um eine Methode hatplatz(), die true genau dann zurückgibt, wenn im Korb Platz für einen weiteren Pilz ist. Anderenfalls wird false zurückgegeben. Erweitern Sie die Klasse Mensch nun um eine Methode gewicht(), die das Gesamtgewicht aller Pilze im Korb berechnet und zurückgibt. Beachten Sie hierbei, dass das Array auch null-einträge enthalten kann. Verwenden Sie die Methode gewicht() um eine Methode gewichtok(int zusatzgewicht) in der Klasse Mensch zu schreiben. Diese Methode gibt true zurück, genau dann wenn die Summe von zusatzgewicht und dem Gewicht der bereits im Korb vorhandenen Pilze das Maximalgewicht der Person nicht übersteigt. Schreiben Sie für die Klasse Mensch eine Methode ausgabe(). Diese gibt kein Ergebnis zurück, aber gibt den Namen und eine lesbare Übersicht der von der Person gesammelten Pilze aus. Geben Sie in der ersten Zeile den Namen der Person gefolgt von einem Doppelpunkt (:) aus. Schreiben Sie pro Pilz im Korb eine weitere Zeile, in der (nur) der Name des jeweiligen Pilzes steht. Eine Beispielausgabe von einem Menschen mit Namen Gustav und einem Korb, der einen Pilz mit Namen Morchel und einen Pilz mit Namen enthält: Gustav: Morchel c) In der Klasse Main sehen Sie eine Variable wald. Schreiben Sie an die mit TODO c) markierte Stelle eine Schleife, die die Pilze im wald-array nach und nach abarbeitet. Hierbei wird zuerst überprüft, ob Bonnie Platz für einen weiteren Pilz hat. Wenn dies der Fall ist, wird (mittels gewichtok) überprüft, ob Bonnie das zusätzliche Gewicht des aktuellen Pilzes tragen kann. Wenn beides der Fall ist, wird der Pilz in Bonnies Korb hinzugefügt. Benutzen Sie hierfür auch das Attribut anzahl und passen Sie dieses entsprechend an. Nur wenn der Pilz bei Bonnie nicht hinzugefügt werden konnte (weil eine oder beide der Bedingungen nicht erfüllt sind), probieren wir den Pilz bei Clyde hinzuzufügen. Überprüfen Sie also in diesem Fall beide Bedingungen für Clyde und den aktuellen Pilz und fügen Sie diesen ggf. hinzu. Wenn ein Pilz weder bei Bonnie noch bei Clyde hinzugefügt werden kann, ist das egal. Rufen Sie am Ende einer jeden Schleifeniteration die Methode ausgabe() zuerst für Bonnie und anschlieÿend für Clyde auf. Geben Sie anschlieÿend eine Zeile aus, in der nur (drei Bindestriche) steht. Damit sollte sich folgende Ausgabe ergeben: 9

10 Pfifferling Pfifferling Pfifferling Pfifferling Pfifferling Pfifferling Tutoraufgabe 7 (Lehrveranstaltung): In dieser Aufgabe soll ein Programm betrachtet werden, das bei der Organisation des Übungsbetriebs einer Lehrveranstaltung hilft. Zu einer Lehrveranstaltung gehören verschiedene Tutorien, wobei ein Tutorium aus mehreren Studenten zusammengesetzt ist. Jeder Student hat einen Namen und eine Matrikelnummer. 10

11 Der Einfachheit halber verwenden wir in dieser Aufgabe genau zwei Tutorien, die als Arrays von Studenten dargestellt sind. Diese Zusammenhänge erkennt man an den entsprechenden Teilen der Klassendeklarationen: public class Veranstaltung { Student [] tutoriumeins ; Student [] tutoriumzwei ;... public class Student { String name ; int matrikelnummer ;... Startet man die main-methode in der Klasse Veranstaltung, werden zu Beginn in der Methode init() die beiden Tutorien-Arrays vom Typ Student[] mit neuen Student-Objekten gefüllt. Jedem Studenten wird dabei ein Name und eine Matrikelnummer zugewiesen. Anschlieÿend wird die Methode tauschen() aufgerufen, mit der man die Tutorien zweier Studenten einfach tauschen kann. Hierfür wird der Benutzer pro Tutorium nach einem Studenten gefragt, der tauschen möchte. Tutorium 1: 1: Hans Wurst (356789) 2: Lisa Lachs (346879) Tutorium 2: 1: Simone Schnitzel (361030) 2: Peter Pute (357001) Welcher Student aus Tutorium 1 möchte tauschen? (0 zum Beenden) 2 Welcher Student aus Tutorium 2 möchte tauschen? 1 Sobald der Benutzer die letzte Eingabe (im Beispiel 1) bestätigt, werden die beiden Studierenden (im Beispiel Lisa Lachs aus Gruppe 1 und Simone Schnitzel aus Gruppe 2) getauscht und das Ergebnis ausgegeben. Anschlieÿend ist ein weiterer Tauschvorgang möglich. Sie nden die benötigten Dateien Veranstaltung.java und Student.java auf der Webseite zur Vorlesung. a) Wir betrachten den Zeitpunkt, zu dem das erste der beiden Tutorien initialisiert und mit Studenten gefüllt wurde. In der Klasse Veranstaltung ist in der Methode init() eine entsprechende Markierung als Kommentar vorhanden. Visualisieren Sie zu diesem Zeitpunkt den internen Zustand des Programms, bestehend aus beiden Arrays und allen Objekte der Klasse Student. b) Das Programm arbeitet fehlerhaft. Wir betrachten die Situation, in der der Benutzer zum Tauschen die beiden Studenten Lisa Lachs (aus Gruppe 1) und Simone Schnitzel (aus Gruppe 2) ausgewählt hat. Visualisieren Sie den internen Zustand des Programs, nachdem die entsprechende Tauschoperation durchgeführt wurde. In der Klasse Veranstaltung ist in der Methode tauschen() eine entsprechende Markierung als Kommentar vorhanden. Beschreiben Sie, warum das Programm fehlerhaft ist und wie der Fehler behoben werden könnte. Aufgabe 8 (Bank): (3 Punkte) Wir betrachten ein sehr kleines Programm Bank, das Bankkonten verwaltet. Ein Bankkonto hat für diese Aufgabe eine Kontonummer und einen Betrag. Diese Eigenschaften sind als Attribute in der Klasse Konto abgebildet. Der Einfachheit halber betrachten wir in dieser Aufgabe eine sehr kleine Bank, die nur zwei Konten hat. Diese Zusammenhänge erkennt man an den entsprechenden Teilen der Klassendeklarationen: public class Bank { Konto [] konten ;... public class Konto { int kontonummer ; int betrag ; 11

12 Startet man die main-methode in der Klasse Bank, werden zu Beginn die beiden Konten vom Typ Konto sowie ein Bank-Objekt erzeugt. Jedem Konto wird dabei eine Kontonummer und ein Betrag zugewiesen. Anschlieÿend wird im Bank-Objekt ein Array vom Typ Konto[] angelegt und mit den beiden Konto-Objekten gefüllt. Nach dieser Initialisierung erhält eines der Konten einen Bonuszins. Anschlieÿend wird die Methode zinsen() aufgerufen, mit der die Jahreszinsen für jedes Konto berechnet und eingezahlt werden. Sie nden die benötigten Dateien Bank.java und Konto.java auf der Webseite zur Vorlesung. a) Wir betrachten den Zeitpunkt, zu dem die beiden Konto-Objekte initialisiert wurden, aber das Konto[]- Array im Bank-Objekt noch nicht angelegt wurde. In der Klasse Bank existiert in der Methode main für diesen Zeitpunkt eine Markierung a). Visualisieren Sie zu diesem Zeitpunkt den internen Zustand des Programms. Diese Visualisierung soll alle Konto-Objekte zeigen und deutlich machen, worauf die Variablen k1 und k2 zeigen. b) Visualisieren Sie den internen Zustand des Programms zu dem Zeitpunkt nach Auszahlung der Sonderzinsen, aber vor Berechnung der Jahreszinsen (Markierung b)). Zeigen Sie hier zusätzlich zu den Konto-Objekten und den Variablen das Konto[]-Array. c) Nach Berechnung der Jahreszinsen schenkt der Besitzer des zweiten Kontos das Konto dem Besitzer des ersten Kontos. Der Programmierer der Bank hat hierfür die Zuweisung k1 = k2; programmiert. Visualisieren Sie den internen Zustand des Programms (wie in Aufgabenteil b) nach Ende aller Berechnungen (Markierung c)). 12