Ausgabe: :00 Abgabe: :00. Sie müssen bei Ihren Lösungen eine maximale Zeilenbreite von 120 Zeichen einhalten.

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1 Programmieren Wintersemester 2015/16 Software-Design und Qualität (SDQ) Prof. Dr. Ralf H. Reussner Kiana Rostami Michael Langhammer Übungsblatt 2 Ausgabe: :00 Abgabe: :00 Sie müssen bei Ihren Lösungen eine maximale Zeilenbreite von 120 Zeichen einhalten. Programmcode muss in englischer Sprache verfasst sein. Kommentieren Sie Ihren Code angemessen: So viel wie nötig, so wenig wie möglich. Kommentare können sowohl in englischer Sprache, als auch in deutscher Sprache geschrieben werden. Die Sprache innerhalb eines Übungsblattes muss jedoch einheitlich bleiben. 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 1 Abgabemodalitäten Die Praktomat-Abgabe wird am Donnerstag, den 19. November 2015, um 13:00 Uhr, freigeschaltet. Geben Sie Ihre Antworten zu Aufgabe A als.java-dateien ab. Geben Sie Ihre Antworten zu Aufgabe B als.java-dateien ab. Geben Sie Ihre Antworten zu Aufgabe C als.java-dateien ab. Geben Sie Ihre Antworten zu Aufgabe D als.java-dateien ab. Geben Sie Ihre Antworten zu Aufgabe E als.java-dateien ab. Achten Sie unbedingt darauf, diese Dateien im Praktomat bei der richtigen Aufgabe hochzuladen. 1 Der Praktomat wird die Abgabe zurückweisen, falls diese Regel verletzt ist.

2 A Schleifen in Java (4 Punkte) In der Vorlesung haben Sie bereits verschiedene Schleifen kennengelernt, unter anderem auch die for-schleife, die while-schleife und die do-while-schleife. In dieser Aufgabe geht es darum zu entscheiden, bei welchem Fall welche der drei Schleifen am geeignetsten ist. Implementieren Sie die drei Unteraufgaben in jeweils einer separaten Methode. Schreiben Sie eine einzige main-methode, in der Sie das Ergebnis der Unteraufgaben jeweils in einer Zeile auf dem Terminal ausgeben. Somit besteht die Ausgabe Ihres Programms aus genau 3 Zeilen mit dem Ergebnis der jeweiligen Teilaufgabe. Dazu können Sie die Methode System.out.println() nutzen. Die Anzahl der Nachkommastellen Ihrer Programmausgabe ist für diese Aufgabe nicht relevant. A.1 Produkt Schreiben Sie eine Methode, in welcher das Produkt aller positiven Integer-Zahlen im abgeschlossenen Intervall [n 1, n 2 ] berechnet wird. Die Zahlen n 1 und n 2 sind auch zwei positive Integer-Zahlen, die Ihre Methode als Parameter entgegennimmt. Sie können davon ausgehen, dass n 1 und n 2 immer gültig sind und es stets gilt n 1 < n 2. Geben Sie schließlich in der main-methode beispielhaft das Ergebnis Ihrer Berechnung für n 1 = 6 und n 2 = 11 auf dem Terminal aus. A.2 Countdown Implementieren Sie einen Zähler, der ganze Zahlen von einer Integer-Zahl n 1 bis zur einer weiteren Integer- Zahl n 2 herunterzählt. Ihre Methode nimmt die Zahlen n 1 und n 2 als Parameter entgegen. Geben Sie bei jedem Zählschritt den aktuellen Wert des Zählers in einer einzigen Zeile separiert durch genau ein Leerzeichen auf dem Terminal aus. Sowohl die Zahl n 1, als auch die Zahl n 2 müssen in Ihrer Ausgabe vorhanden sein. Sie können davon ausgehen, dass n 1 und n 2 immer gültig sind und es stets gilt n 1 > n 2. Zudem brauchen Sie keine Randfälle, wie z.b. einen Unterlauf, zu berücksichtigen. Geben Sie schließlich in der main-methode beispielhaft das Ergebnis Ihrer Berechnung für n 1 = 5 und n 2 = 0 auf dem Terminal aus. A.3 Zahlenfolgen Implementieren Sie eine Methode, in welcher beginnend mit einer positiven Integer-Zahl n 1 alle positiven ungeraden Zahlen, die kleiner als oder gleich einer weiteren positiven Integer-Zahl n 2 sind, in einer einzigen Zeile separiert durch genau ein Leerzeichen auf dem Terminal aus. Sind die Zahlen n 1 und n 2 auch positive ungerade Zahlen, werden sie ebenfalls ausgegeben. Ihre Methode nimmt die Zahlen n 1 und n 2 als Parameter entgegen. Sie können davon ausgehen, dass n 1 und n 2 immer gültig sind und es stets gilt n 1 < n 2. Zudem brauchen Sie keine Randfälle, wie z.b. einen Übererlauf, zu berücksichtigen. Geben Sie schließlich in der main- Methode beispielhaft das Ergebnis Ihrer Berechnung für n 1 = 1 und n 2 = 14 auf dem Terminal aus. B Approximation der eulerschen Zahl e (3 Punkte) In dieser Aufgabe werden Sie die eulersche Zahl e approximieren 2. Die eulersche Zahl e ist die Basis der natürlichen Exponentialfunktion und des natürlichen Logarithmus. Folglich gehört sie zu den wichtigsten Konstanten in der Mathematik. Nach Leonhard Euler ist die nach ihm benannte Zahl e als der Grenzwert der folgenden unendlichen Reihe zu verstehen: e = = 1 0! + 1 1! + 1 2! + 1 3! + 1 4! + = k=0 1 k! 2 Seite 2 von 5

3 Für k N 0 ist dabei k! die Fakultät von k, also im Falle k > 0 das Produkt k! = k der natürlichen Zahlen von 1 bis k, während 0! = 1 definiert ist. Da Ihr Programm selbstverständlich nicht unendlich lange laufen soll, wird nur ein Näherungswert der eulerschen Zahl basierend auf einem n N mit folgender Formel berechnet: n k=0 1 k! Implementieren Sie ein kleines Programm, welches die oben genannte Formel für die positive Integer-Zahl n implementiert. Die Zahl n wird dem Programm als Kommandozeilenargument 3 übergeben. Der Aufruf java EulersNumber 6 4 setzt beispielsweise n auf den Wert 6. Geben Sie am Ende Ihrer Berechnung das Ergebnis, d.h. die Approximation der eulerschen Zahl für die Zahl n, auf dem Terminal aus. Dazu können Sie die Methode System.out.println() nutzen. Sie können annehmen, dass die Zahl n eine positive Integer-Zahl ist. C Primzahltest (3 Punkte) In dieser Aufgabe werden Sie eine einfache Formel zur Überprüfung von Primzahlen implementieren. Eine Primzahl ist eine natürliche Zahl größer als 1, welche nur durch sich selbst und durch 1 restlos teilbar ist. In der Praxis werden Primzahlen insbesondere bei asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren wie zum Beispiel RSA 5 eingesetzt. Der einfachste Primzahltest ist es zu überprüfen, ob die zu testende Zahl durch alle positiven Zahlen größer als 1, welche kleiner als die zu testende Zahl sind, nicht restlos Teilbar ist. Für größere Zahlen ist dieser Algorithmus allerdings sehr ineffizient. Sie können jedoch davon ausgehen, dass die Zahl n in dieser Aufgabe hinreichend klein ist. Implementieren Sie ein kleines Programm, das den oben genannten Algorithmus für eine gegebene positive Integer-Zahl n implementiert. Die Zahl n wird dem Programm als Kommandozeilenargument 6 übergeben. Der Aufruf java PrimalityTest 11 7 setzt beispielsweise n auf den Wert 11. Stellen Sie in Ihrem Programm fest, ob die gegebene Zahl eine Primzahl ist oder nicht. Geben Sie am Ende Ihrer Berechnung die Antwort auf das Terminal aus. Dies bedeutet, handelt es sich bei der Zahl n um eine Primzahl, wird true auf dem Terminal ausgegeben, andernfalls false. Dazu können Sie die Methode System.out.println() nutzen. In dieser Aufgabe können Sie davon ausgehen, dass alle Eingaben gültig sind. Somit dürfen Sie annehmen, dass die Zahl n eine positive Integer-Zahl größer als 1 ist. D Objektorientierte Modellierung: Bank (5 Punkte) In dieser Aufgabe werden wir vereinfacht eine Bank modellieren. Überlegen Sie sich bei dieser Aufgabe, ob es sich bei den jeweiligen Attributen um Klassen- oder Objektvariablen handelt. Erweitern Sie alle Klassen um geeignete getter- und/oder setter-methoden. Sind getter- und/oder setter-methoden für ein Attribut mit dem Namen Attributname sinnvoll vorhanden, nennen Sie die entsprechenden Methodennamen getattributname und/oder setattributname. Zum Beispiel lauten die getter- und setter-methoden für ein Attribut String name getname und setname. Schreiben Sie schließlich zu den folgenden Klassen eine separate Klasse Main mit einer main-methode. Diese Methode instanziiert mindestens ein beliebiges Konto (Account) mit einem Kontoinhaber (AccountHolder). Geben Sie den Zustand des Kontos, sowie des Kontoinhabers auf dem Terminal aus. Dazu können Sie die Methode System.out.println() nutzen. 3 Das Kommandozeilenargument können Sie aus dem args-parameter der main-methode auslesen. 4 Der Klassenname EulersNumber ist nicht vorgeschrieben Das Kommandozeilenargument können Sie aus dem args-parameter der main-methode auslesen. 7 Der Klassenname PrimalityTest ist nicht vorgeschrieben. Seite 3 von 5

4 D.1 Klasse Account Implementieren Sie eine Klasse Account, die ein Konto darstellt. Die Klasse Account besitzt folgende Attribute: int accountnumber für die Darstellung der Kontonummer, int bankcode für die Darstellung der Bankleitzahl und double balance für die Darstellung des Kontostandes. Implementieren Sie einen geeigneten Konstruktor, der die Bankleitzahl entgegennimmt und diese initialisiert. Der Kontostand ist beim Initialisieren eines Kontos stets 0. Die Kontonummer wird dem Konstruktor nicht als Parameter übergeben, sondern richtet sich nach der Anzahl der bereits instanziierten Kontos: Das erste Konto erhält die Kontonummer 0, das zweite Konto die Kontonummer 1 und das i-te Konto erhält die Kontonummer i-1. In dieser Aufgabe können Sie davon ausgehen, dass alle Eingaben gültig sind. Somit brauchen Sie keine Randfälle, wie z.b. einen Überlauf, zu berücksichtigen. Implementieren Sie zudem folgende Methoden für Kontos: boolean withdraw(double amount): Diese Methode repräsentiert das Auszahlen. Dabei wird der Kontostand um den übergebenen Betrag (amount) erniedrigt. Wird der Kontostand durch die Auszahlung negativ, findet die Auszahlung nicht statt, d.h. der Kontostand wird nicht geändert. In diesem Fall wird false ausgegeben. Andernfalls wird true ausgegeben. void deposite(double amount): Diese Methode repräsentiert das Einzahlen. Dabei wird der Kontostand um den übergebenen Betrag (amount) erhöht. void transfer(account account, double amount): Diese Methode repräsentiert das Überweisen. Dabei entspricht account dem Zielkonto und amount dem Betrag, der überwiesen werden soll. Der Kontostand des (Quell-)Kontos, von dem der Betrag überwiesen wird, wird um den übergebenen Betrag erniedrigt und der Kontostand des Zielkontos, worauf der Betrag überwiesen wird, wird um diesen Betrag erhöht. Sie können hier davon ausgehen, dass nur gültige Überweisungen durchgeführt werden (z.b. dass die Kontonummer des Zielkontos immer gültig ist oder dass der Kontostand des Quellkontos durch diese Überweisung nicht negativ wird). D.2 Klasse AccountHolder Implementieren Sie eine Klasse AccountHolder zur Darstellung der Kontoinhaber. Jeder Kontoinhaber besitzt nur ein einziges Konto - Account account. Jeder Kontoinhaber besitzt zudem folgende Attribute: String firstname und String lastname und int PersonnelNumber. Implementieren Sie einen geeigneten Konstruktor, der alle Attribute entgegennimmt und diese initialisiert. E Objektorientierte Modellierung: Spiel (5 Punkte) In dieser Aufgabe wollen wir vereinfacht ein Spiel modellieren. Schreiben Sie hierzu eine Klasse Board zur Darstellung eines Spielfeldes und eine Klasse Token zur Darstellung eines Spielsteins. Erweitern Sie alle Klassen um geeignete getter- und/oder setter-methoden. Sind getter- und/oder setter-methoden für ein Attribut mit dem Namen Attributname sinnvoll vorhanden, nennen Sie die entsprechenden Methodennamen getattributname und/oder setattributname. Zum Beispiel lauten die getter- und setter-methoden für ein Attribut String name getname und setname. Schreiben Sie schließlich zu den folgenden Klassen eine separate Klasse Main mit einer main-methode. Diese Methode instanziiert mindestens ein beliebiges Spielbrett (Board) mit mindestens einem Spielstein (Token). Geben Sie den Zustand des Spielfeldes, sowie des Spielsteins auf dem Terminal aus. Dazu können Sie die Methode System.out.println() nutzen. In dieser Aufgabe können Sie davon ausgehen, dass alle Eingaben gültig sind. Somit brauchen Sie keine Randfälle, wie z.b. einen Überlauf, zu berücksichtigen. Zudem können Sie auch davon ausgehen, dass die Spielsteine auch am Spielfeldrand (z.b. auf den Koordinaten (0,0)) stehen können. Außerdem können sich mehrere Spielsteine auf denselben Koordinaten befinden. Seite 4 von 5

5 E.1 Klasse Board Das Brett hat eine Länge und Breite (int length und int width), die beim Instanziieren des Bretts mittels eines Konstruktors gesetzt werden müssen. Das Spielbrett ist wie ein Rechteck mit Koordinaten (0,0), (width,0), (0,length) und (width, length) vorstellbar (siehe hierzu Abbildung 1). (0, length) (width, length) (0, 1) (0, 0) (1, 0) (2, 0) (width, 0) Abbildung 1: Illustration eines Spielbretts E.2 Klasse Token Implementieren Sie eine Klasse Token, die einen Spielstein darstellt. Der Spielstein hat zwei Koordinaten (int x und int y). Außerdem hat der Spielstein ein weiteres Attribut: double quadraticdistance, das die bisher vom Spielstein zurückgelegte Distanz im Quadrat beinhaltet. Implementieren Sie zwei geeignete Konstruktoren: 1) Der erste Konstruktor bekommt die 2 Koordinaten übergeben und initialisiert einen Spielstein auf diesen Koordinaten. Das Attribut quadraticdistance wird hierbei auf 0 gesetzt. 2) Der zweite Konstruktor hat keine Parameter und platziert einen Spielstein auf die Koordinaten x=0 und y=0. Das Attribut quadraticdistance wird hier auch auf 0 gesetzt. Der Spielstein hat außerdem zwei Methoden: double distance(int x, int y) berechnet das Quadrat der Distanz, wobei die übergebenen int x und int y den neuen Koordinaten x new und y new entsprechen. Die Methode distance berechnet also (x new x old ) 2 + (y new y old ) 2. Mit Hilfe der Methode boolean move(int x, int y) kann der Spielstein auf dem Spielbrett auf die neuen Koordinaten bewegt werden. Sind die neuen übergebenen Koordinaten negativ (x<0 und/oder y<0), darf der Spielstein nicht bewegt werden. In diesem Fall wird der Wert false zurückgegeben. Andernfalls werden die neuen Koordinaten gesetzt und es wird true ausgegeben. In diesem Fall, d.h. bei einer gültigen Bewegung, wird die distance-methode aufgerufen und somit die durch diese Bewegung zurückgelegte Distanz im Quadrat berechnet. Anschließend wird der Wert des Attributs quadraticdistance aktualisiert, indem die berechnete Distanz im Quadrat mit der bisher zurückgelegten quadratischen Distanz, also mit dem bisherigen Wert von quadraticdistance addiert wird. Sie können hier davon ausgehen, dass die neuen Koordinaten sonst immer gültig sind (z.b. sind die neuen Koordinaten positiv, sind sie stets innerhalb des Spielbretts). Seite 5 von 5