Programmcode muss in englischer Sprache verfasst sein. Achten Sie auf fehlerfrei kompilierenden Programmcode 1

Transkript

1 Programmieren Sommersemester 05 Software-Design und Qualität (SDQ) Prof. Dr. Ralf H. Reussner Philipp Merkle Kiana Rostami Übungsblatt Ausgabe: :00 Abgabe: :00 Bearbeitungshinweise Achten Sie darauf nicht zu lange Zeilen, Methoden und Dateien zu erstellen Programmcode muss in englischer Sprache verfasst sein Kommentieren Sie Ihren Code angemessen: So viel wie nötig, so wenig wie möglich Verwenden Sie keine Klassen der Java-Bibliotheken ausgenommen Klassen der Pakete java.lang und java.io, es sei denn die Aufgabenstellung erlaubt ausdrücklich weitere Pakete Achten Sie auf fehlerfrei kompilierenden Programmcode Halten Sie alle Whitespace-Regeln ein Halten Sie die Regeln zu Variablen-, Methoden und Paketbenennung ein und wählen Sie aussagekräftige Namen Abgabemodalitäten Die Praktomat-Abgabe wird am Montag, den. Mai, freigeschaltet. Geben Sie die Java-Klassen zu Aufgabe A als *.java-dateien ab. Geben Sie die Java-Klassen zu Aufgabe B als *.java-dateien ab. Geben Sie die Java-Klassen zu Aufgabe C als *.java-dateien ab, falls Sie die Bonusaufgabe bearbeiten. Achten Sie unbedingt darauf, diese Dateien bei der richtigen Aufgabe hochzuladen. Der Praktomat wird die Abgabe zurückweisen, falls diese Regel verletzt ist.

2 A Fibonacci-Folge (7 Punkte) Die Fibonacci-Folge ist eine Zahlenfolge mit groÿer Bedeutung, nicht nur in der Mathematik und der Informatik. Sie lässt sich häug in der Natur beobachten, und der Quotient zweier groÿer, aufeinanderfolgender Fibonacci-Zahlen entspricht ungefähr dem Goldenen Schnitteinem Verhältnis zweier Gröÿen zueinander, das aus ästhetischer Sicht als ideal betrachtet wird. Die ersten zehn Glieder der Fibonacci-Folge lauten folgendermaÿen:,,, 3, 5, 8, 3,, 34, 55 Man kann beobachten, dass jedes Folgeglied die Summe seiner beiden Vorgänger istmit Ausnahme der ersten beiden Glieder, die als Startwerte fest vorgegeben sind. Mathematisch kann die Fibonacci-Folge also wie folgt beschrieben werden: f i = f i + f i, mit f = und f = A. Aufgabenstellung Schreiben Sie ein Programm, das iterativ alle Fibonacci-Zahlen berechnet, die kleiner oder gleich einer gegebenen Zahl n sind. Die Zahl n wird dem Programm als Kommandozeilenargument übergeben. Der Aufruf java FibonacciSequence 00 3 setzt beispielsweise n auf den Wert 00. Legen Sie diese Fibonacci-Zahlen so in einem Array ab, dass die i-te Fibonacci-Zahl an der Position mit dem Index i steht. Wie wir wissen, lautet beispielsweise die siebte Fibonacci-Zahl 3 und wäre demnach an Position 7 = 6 abgelegt. Legen Sie die Gröÿe des Arrays so fest, dass das Array gerade groÿ genug ist, um alle Fibonacci-Zahlen mit dem Wert n aufzunehmen, aber nicht gröÿer. Abschnitt A. erklärt, wie Sie die ideale Gröÿe des Arrays bestimmen können, noch bevor Ihr Programm berechnet hat, wie viele der Zahlen zwischen und n tatsächlich Fibonacci-Zahlen sind. Der Zusatz iterativ in obigem Absatz bedeutet: beginnen Sie mit dem Wissen f = und f =, und berechnen Sie anschlieÿend f 3, dann f 4, und so weiter. Sie dürfen annehmen, dass n eine Integer-Zahl ist. A. Optimale Dimensionierung des Arrays Das Array soll gerade groÿ genug sein, um alle Fibonacci-Zahlen mit dem Wert n aufzunehmen, aber nicht gröÿer. Dazu muss berechnet werden, wie viele der Zahlen zwischen und n tatsächlich Fibonacci-Zahlen sind. Die nachfolgende Formel hilft dabei. Sie berechnet zu einer gegebenen Fibonacci-Zahl n = f i deren Index i. Anders ausgedrückt beantwortet die Formel die Frage, die wievielte Fibonacci-Zahl die Zahl n ist. Falls n keine Fibonacci-Zahl ist, liefert die Formel den Index der nächst-kleineren Fibonacci-Zahl. ( ) index(n) = log ϕ n 5 + Dabei ist ϕ = + 5. Sie dürfen ausdrücklich die Klasse java.lang.math nutzen. Das Kommandozeilenargument können Sie aus dem args-parameter der main-methode auslesen. 3 Der Klassenname FibonacciSequence ist nicht vorgeschrieben. Seite von 5

3 Hinweis: der Logarithmus zur Basis ϕ lässt sich mittels Basisumrechnung folgendermaÿen bestimmen: log ϕ (x) = log(x) log(ϕ) A.3 Programmausgabe Geben Sie jede Fibonacci-Zahl des Arrays in einer separaten Zeile auf die Konsole aus, indem Sie System.out.println(...) aufrufen. Die Fibonacci-Zahlen sollen zudem in aufsteigender Sortierung ausgegeben werden. Geben Sie als letzte Zeile zusätzlich die Gröÿe des Arrays auf die Konsole aus. Beispielausgabe für n = B Campus-Management-System (3 Punkte) Laden Sie von der Vorlesungshomepage 4 die Java-Quelltexte eines stark vereinfachten Campus-Management- Systems herunter. Das Programm kompiliert zwar, ist aber noch nicht lauähig. Es fehlen die Implementierung der main-methode, einige Methoden und einzelne Attribute. Versuchen Sie zunächst, das gegebene Programm zu verstehen. Dabei hilft die Javadoc-Dokumentation der einzelnen Klassen. Schreiben Sie dann das Programm gemäÿ folgender Beschreibung fertig. Benennen Sie bestehende Pakete, Klassen, Methoden, Attribute etc. nicht um. Verschieben Sie bestehende Klassen nicht in andere Pakete. Zur Vereinfachung brauchen Sie in diesem Übungsblatt nicht zu überprüfen, ob bei einem Methodenaufruf übergebene Argumente gültig sind. Nehmen Sie an, dass die Argumente gültig sind, also z.b. keine negativen Matrikelnummern verwendet werden. Weiterhin dürfen Sie annehmen, dass Matrikelnummern und Lehrveranstaltungsnummern eindeutig einem (einzigen) Studenten bzw. einer (einzigen) Lehrveranstaltung zugeordnet werden können. B. SimpleArrayList-Klasse Diese Klasse implementiert eine einfache Datenstruktur zur Verwaltung einer Liste von Objekte. Sie lässt sich gleichermaÿen für Objekte vom Typ Course als auch ExaminationResult einsetzen. Nach dem Auslesen eines Elements muss das zurückgelieferte Objekt daher einer Typumwandlung (cast) nach Course bzw. ExaminationResult unterzogen werden. Durch den Einsatz von Generics könnte die Typumwandlung zwar entfallen, Generics werden aber erst in späteren Übungsblättern eingesetzt und sollen für diese Klasse nicht verwendet werden. Implementieren Sie die Methoden add, remove sowie get. Nutzen Sie die vorbereitete Instanzvariable actualsize, um den Füllstand des elements-arrays zu verwalten. Achten Sie darauf, dass das Array 4 Seite 3 von 5

4 nicht überläuft: verdoppeln Sie z.b. die Arraygröÿe, sobald kein Platz mehr frei ist. Vergessen Sie nicht, den Inhalt des alten (kleineren) Arrays in das neue (gröÿere) Array zu übertragen. Hierzu bietet sich die arraycopy-methode 5 der System-Klasse an. B. Course-Klasse Schreiben Sie für die Course-Klasse getter- und setter-methoden, um auf die Attribute name, number, ects und type lesend bzw. schreibend zugreifen zu können. Sie brauchen für diese Methoden ausnahmsweise keine Javadoc-Dokumentation zu schreiben. B.3 StudyProgram-Klasse Implementieren Sie die beiden Methoden addcourse sowie removecourse. Entnehmen Sie die geforderte Funktionalität der Javadoc-Dokumentation. Nutzen Sie die vorbereitete Instanzvariable courses, um hinzugefügte Lehrveranstaltungen zu verwalten. B.4 ExaminationResult-Klasse Implementieren Sie die passed-methode. Entnehmen Sie die geforderte Funktionalität der Javadoc- Dokumentation. B.5 Student-Klasse Implementieren Sie die validmatriculationnumber-methode. Entnehmen Sie die geforderte Funktionalität der Javadoc-Dokumentation. Implementieren Sie die Methode addresult. Vergessen Sie nicht, der Klasse ein geeignetes Attribut hinzuzufügen, so dass hinzugefügte Prüfungsergebnisse gespeichert werden können. Entnehmen Sie die geforderte Funktionalität der Javadoc-Dokumentation. Die korrespondierende Methode removeresult ist nicht gefordert. Implementieren Sie beide averagegrade-methoden. Entnehmen Sie die geforderte Funktionalität jeweils der Javadoc-Dokumentation. Implementieren Sie die finishedstudies-methode. Entnehmen Sie die geforderte Funktionalität der Javadoc-Dokumentation. B.6 CampusManagement-Klasse Schreiben Sie eine sinnvolle main-methode und führen Sie das Programm aus. Bilden Sie z.b. den Studiengang Informatik oder Informationswirtschaft ab. Jede Klasse soll mindestens ein mal instanziiert werden. Weiterhin soll jede Methode (und jeder Konstruktor) mindestens ein mal aufgerufen werden, ausgenommen getter-methoden und setter-methoden. B.7 Klassenübergreifende Anforderungen Fügen Sie jeder Klasseausgenommen die Klasse CampusManagement sowie der CourseType-Enumeine tostring()-methode hinzu, falls diese nicht bereits vorhanden ist. Die tostring()-methode der Klasse ExaminationResult gibt den Namen der Lehrveranstaltung zurück, gefolgt von einem Doppelpunkt, gefolgt von der Note mit einem Punkt als Dezimaltrennzeichen und genau einer Nachkommastelle. Also beispielsweise Programmieren:.3. Für alle anderen tostring()-methoden ist das Ausgabeformat nicht vorgeschrieben: überlegen Sie sich jeweils eine geeignete Ausgabe. 5 Object,int,int) Seite 4 von 5

5 C Schaltjahre (3 Bonuspunkte) Der weltweit verbreitete Gregorianische Kalender nutzt Schalttage, um die durchschnittliche Länge eines Kalenderjahres an die Länge eines Sonnenjahres anzupassen. Denn während ein übliches Kalenderjahr aus 365 Tagen besteht, hat das Sonnenjahr eine Länge von 365,49 Tagen. Ein Jahr, das durch Einschaltung eines zusätzlichen Schalttages verlängert wird, bezeichnet man als Schaltjahr. C. Aufgabenstellung Ein Jahr, das sich ohne Rest durch 400 teilen lässt, ist ein Schaltjahr. Ein Jahr, das sich ohne Rest durch 4 teilen lässt, ist genau dann ein Schaltjahr, wenn das Jahr nicht durch 00 teilbar ist. Schreiben Sie ein Programm, das nach diesen Regeln alle Schaltjahre zwischen den Jahren 899 und 0 ausgibt. C. Programmausgabe Geben Sie jedes Schaltjahr in einer separaten Zeile auf der Konsole aus, indem Sie System.out.println(...) aufrufen. Geben Sie die Schaltjahre in aufsteigender Sortierung aus, d.h. beginnend mit dem kleinsten Jahr. Seite 5 von 5