Übungen zu Computeranwendung und Programmierung WS 18/19. Quer durch den Krautgarten dieses Semesters...

Transkript

1 Übungen zu Computeranwendung und Programmierung WS 18/19 Übungseinheit Jänner 2019 Themen: Quer durch den Krautgarten dieses Semesters... Aufgabe 1 Schreiben Sie die Klasse KumulativeMaxima mit einem parameterlosen Konstruktor und implementieren Sie die folgenden Methoden: public double[] gibmaxima(double[] liste), gibt ein Array der Länge liste.length zurück, dessen Eintrag für Index i das größte der Elemente liste[0],...,liste[i] ist. public double[] gibmaximacsv(string filename) liest double-werte von einem CSV-file mit Bezeichnung filename ein, wobei die Werte in der ersten Spalte (keine Überschrift) des CSV-files stehen. Das zurückgegebene Array soll wieder die kumulativen Maxima wie in Methode gibmaxima(liste) enthalten. Aufgabe 2 Schreiben Sie die Klassen Wasserkraftwerk und Turbine. Das Wasserkraftwerk besteht aus mehreren Turbinen. Jede Turbine erzeugt Leistung in Abhängigkeit der Wassermenge, die durch die Turbine fließst. Die Klasse Turbine soll folgenden Konstruktor und folgende Methoden besitzen: public Turbine ( double maxleistung, double wasserzufluss ) erzeugt eine Turbine mit der angegebenen maximalen Nennleistung maxleistung in Kilowatt und der angegeben aktuellen Wassermenge die durch die Turbine fließst. Ein Wert von wasserzufluss=0.0 bedeutet, dass kein Wasser durch die Turbine fließst und keine Leistung erbracht wird (die Turbine ist abgeschaltet). Die angegebene maximale Nennleistung wird erreicht, wenn die maximale Menge an Wasser durch die Turbine fließst (wasserzufluss=1.0). Die aktuell erzeugte Leistung wird als wasserzufluss maxleistung berechnet. public double getmaxleistung () liefert die maximale Nennleistung der Turbine zurück. public void reglewasserzufluss ( double wasserzufluss ) regelt wieviel Wasser durch die Turbine fließst.

2 public double aktuelleleistung () liefert die erzeugte aktuelle Leistung der Turbine, welche abhängig ist vom aktuellen Wasserzufluss. Die Klasse Wasserkraftwerk soll folgenden Konstruktor und folgende Methode besitzen: public Wasserkraftwerk ( int anzahlturbinen, double maxleistung ) erzeugt ein Wasserkraftwerk mit der angegebenen Anzahl an Turbinen. Jede Turbine ist am Anfang abgeschaltet und hat die gleiche maximale Nennleistung maxleistung. public double berechneerzeugteleistung () liefert die aktuelle erzeugte Leistung des gesamten Kraftwerkes. public Turbine tauscheturbine ( int n, Turbine neuesmodell ) tauscht die Turbine mit dem Index n durch die neue Turbine neuesmodell aus und gibt die alte Turbine zurück. Gibt es keine Turbine mit dem Index n, dann liefert die Methode null zurück. Die Turbinen sind mit 0 bis anzahlturbinen-1 nummeriert. public boolean erzeugeleistung ( int leistung ) stellt alle Turbinen des Kraftwerkes so ein, sodass die benötigte Leistung leistung durch das Kraftwerk erzeugt wird. Ist die maximale Leistung des Kraftwerkes kleiner als die geforderte Leistung, dann liefert die Methode false zurück und lässt das Kraftwerk mit der maximalen Kraftwerksleistung Strom erzeugen. Im anderen Fall wird true zurückgeliefert. Anmerkungen zur Methode boolean erzeugeleistung(int leistung): 1. Beachten Sie, dass die Turbinen getauscht werden können, d.h. nicht alle Turbinen haben die selbe maximale Leistung. 2. Für das Einstellen der Turbinen, gibt es mehrere richtige Lösungen. Aufgabe 3 Schreiben Sie die Klassen Auftrag und Fabrik. Ein Auftrag hat eine Auftragsnummer aufnr und muss an einigen der Maschinen M 0,..., M k bearbeitet werden. Die Bearbeitungszeiten an den einzelnen Maschinen sind im Array zeiten festgehalten. Die Gesamtbearbeitungszeit eines Auftrags ist die Summe seiner Bearbeitungszeiten an allen Maschinen. Die Klasse Auftrag soll den Konstruktor public Auftrag ( String aufnr, double [] zeiten ) besitzen. Ergänzen Sie die Klasse Auftrag evt. um weitere Methoden und Attribute, falls Sie dies für hilfreich oder notwendig halten. Die Klasse Fabrik soll einen parameterlosen Konstruktor public Fabrik ()

3 besitzen, der eine Fabrik ohne Aufträge erzeugt. Implementieren Sie auch die folgenden Methoden: public boolean neuerauftrag ( Auftrag einauftrag ) fügt der Fabrik den Auftrag einauftrag hinzu, sofern noch kein Auftrag mit derselben Auftragsnummer vorhanden ist. Bei erfolgreichem Hinzufügen liefert die Methode true, ansonsten false. public double durchschnittslaenge () soll die durchschnittliche Gesamtbearbeitungszeit aller Aufträge zurückgeben. Hat die Fabrik keine Aufträge, so soll 1 zurückgegeben werden. public ArrayList < Auftrag > getkleineauftraege ( double minzeit ) liefert eine Liste aller Aufträge der Fabrik, deren Gesamtbearbeitungszeit kleiner als minzeit ist. public void entfernekleine ( double minzeit ) soll alle jene Aufträge aus der Auftragsliste entfernen, deren Gesamtbearbeitungszeit kleiner als kurz ist. Die Klasse Fabrik soll auch über einen Konstruktor public Fabrik(String filename) verfügen, der aus einem CSV-file mit der Bezeichnung filename die Daten von Aufträgen (aufnr, zeiten) einliest und diese der Fabrik hinzufügt. Dieses File enthält Spalten mit Überschriften. Die erste Spalte enthält die Auftragsnummer als String, ab Spalte zwei stehen die Bearbeitungszeiten an den Maschinen. Kommt eine Auftragsnummer in der CSV-Datei mehrfach vor, so ist die erste Zeile mit dieser Auftragsnummer gültig. Eine solche CSV-Datei finden Sie auf der Webpage der Lehrveranstaltung. Verwenden Sie zum Einlesen der CSV-Datei die Klasse CSVtable. Aufgabe 4 Schreiben Sie eine Klasse GrosseZahl, mit der beliebig große, positive ganze Zahlen verwaltet werden können, indem die einzelnen Ziffern der Zahl in einer ArrayList gespeichert werden. Am einfachsten geht das, wenn die ArrayList für den Index = 0 die Einerstelle, für den Index = 1 die Zehnerstelle usw. speichert. Die Klasse soll über einen Konstruktor public GrosseZahl() verfügen, der ein Objekt erzeugt, das den Wert 1 repräsentiert. Die Methode public int gibstelle(int i)

4 soll die i-te Stelle der Zahl zurückliefern, wobei die 0-te Stelle die Einerstelle ist. Wenn die Zahl keine i-te Stelle hat, soll die Methode 0 zurückliefern. Die Methode public int anzahlstellen() soll die Anzahl der Stellen eines GrosseZahl-Objektes zurückgeben (die Zahl 34 hat z.b. zwei Stellen), die Methode public void addeins() soll die Zahl um 1 erhöhen, und die Methode public void add(grossezahl anderezahl) addiert die anderezahl zur Zahl hinzu. Aufgabe 5 Materialeigenschaften sollen in einer Liste gespeichert und einfach zugreifbar sein. Schreiben Sie dazu eine Klasse Material mit dem Konstruktor public Material ( String bezeichnung, double gewicht, double festigkeit ), sowie die Methoden public String gibbezeichnung (), die die Bezeichnung zurückliefert und public boolean striktbesserals ( Material anderes ), die true zurück liefert, wenn das aktuelle Material (this) strikt besser als das Material anderes ist; ansonsten liefert die Methode false zurück. Ein Material m1 ist strikt besser als ein anderes Material m2, wenn das Gewicht von m1 kleiner und die Festigkeit zumindest gleich groß sind wie jene von m2 ist, oder die Festigleit von m1 größer und das Gewicht höchstens gleich groß wie jenes von m2 ist. Ergänzen Sie gegebenenfalls die Klasse Material um weitere benötigte Methoden. Schreiben Sie weiters die Klasse Materialliste mit einem parameterlosen Konstruktor public Materialliste (), der eine leere Materialliste erzeugt. Implementieren Sie auch die folgenden Methoden: public Material suche ( String bezeichnung ) liefert aus der Liste das Material mit der angegebenen Bezeichnung zurück. Gibt es in der Liste kein solches Material, so soll null zurückgeliefert werden.

5 public boolean add ( Material m) fügt das Material m zur Liste hinzu, wenn die Liste noch kein Material mit gleicher Bezeichnung enthält. In diesem Fall liefert die Methode true zurück. Enthält die Liste bereits ein Material mit gleicher Bezeichnung, so wird das Material m nicht hinzugefügt und die Methode liefert false zurück. public boolean remove ( String bezeichnung ) entfernt das Material mit der angegebenen Bezeichnung aus der Liste und liefert true zurück, sofern die Liste ein solches Material enthält. Ansonsten bleibt die Liste unverändert und die Methode liefert false zurück. public boolean istparetooptimal ( Material m) liefert true zurück, wenn das Material m Pareto-optimal ist, und ansonsten false. Das Material m ist Pareto-optimal, wenn es kein Material in der Liste gibt, das strikt besser als m ist. public ArrayList < Material > getpareto () liefert alle Pareto-optimalen Materialien aus der Liste zurück. Aufgabe 6 Mit Hilfe der Klassen in becker.robots soll ein Fangenspiel programmiert werden, bei dem ein Roboter Fänger ist und die anderen Roboter zu fangen sind. Gegeben sind die Klassen Faenger und RandomBot. Die Klasse Faenger stellt den Fänger dar, mit dem Konstruktor public Faenger ( City stadt ), der in der Stadt einen blauen RobotSE erstellt und mittels folgender Methoden steuert: public void verfolge ( RandomBot rbot ), public int getdistanzzu ( RandomBot rbot ). Die Methode verfolge(bot) läßt den Fänger einen Schritt in Richtung des RandomBot rbot machen. Die Methode getdistanzzu(rbot) gibt die Distanz vom Fänger zum RandomBot zurück. Die Klasse RandomBot stellt die zu fangenden Roboter dar, die sich zufällig bewegen. Der Konstruktor public RandomBot ( City stadt ) erstellt einen RobotSE an einer zufälligen Position in der Stadt und steuert diesen mittels folgender Methoden: public void machzufallsschritt (), public void setgefangen (), public int getzeile (), public int getspalte ().

6 Die Methode machzufallsschritt() läßt den Roboter einen Schritt in eine zufällige Richtung machen. Die Methode setgefangen() markiert den Roboter als gefangen und färbt ihn grün. Die Methoden getzeile() und getspalte() geben die Zeilen- bzw. Spaltennummer der aktuellen Position des Roboters zurück. Die Klassen Faenger und RandomBot sollen nicht verändert werden. Schreiben Sie die Klasse Fangenspiel mit dem Konstruktor public Fangenspiel ( int anzrandombots ), der eine Stadt erzeugt und in dieser Stadt einen Faenger und anzrandombots RandomBots erstellt. Zu Beginn sind alle diese erzeugten RandomBots aktiv. Die Klasse Fangenspiel soll weiters über folgende Methoden verfügen: public RandomBot [] getaktiverandombots (), public void machzufallsschritte (), public RandomBot getnaechsten (), public void setzegefangen (), public void spiele (). Die Methode getaktiverandombots gibt ein Array der aktiven RandomBots zurück, die Länge des Arrays entspricht der Anzahl der aktiven RandomBots. Die Methode machzufallsschritte() läßt alle aktiven RandomBots einen Schritt in eine zufällige Richtung machen. Die Methode getnaechsten() gibt den RandomBot zurück, zu dem die Distanz vom Fänger am geringsten ist. Haben mehrere aktive RandomBots die gleiche kleinste Distanz, dann kann ein beliebiger von diesen zurück gegeben werden. Die Methode setzegefangen() markiert alle RandomBots, die sich an der gleichen Position wie der Fänger befinden, als gefangen und macht sie inaktiv. Die Methode spiele() veranlasst wiederholt folgende Aktionen: alle aktiven RandomBots machen einen zufälligen Schritt, der Fänger macht einen Schritt in Richtung des ihm am nächsten liegenden aktiven RandomBots, alle aktiven RandomBots, die sich an der gleichen Position wie der Fänger befinden, werden als gefangen markiert und inaktiv gemacht. Die Methode spiele() wird beendet, wenn alle RandomBots inaktiv sind. Empfehlung: Arbeiten sie in der Klasse Fangenspiel mit einer ArrayList von RandomBots und kopieren Sie die aktiven RandomBots in der Methode getaktiverandombots in ein entsprechendes Array.