FAKULTÄT FÜR INFORMATIK

Transkript

1 TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN FAKULTÄT FÜR INFORMATIK Lehrstuhl für Sprachen und Beschreibungsstrukturen WS 2006/2007 Praktikum Grundlagen der Programmierung Lösungsvorschläge zu Blatt 11 F. Forster, M. Petter 22. Januar 2007 Übungen zu Praktikum Grundlagen der Programmierung Aufgabe 46 Fraktale import java. applet.*; import java. awt.*; /** * Applet zum Zeichnen von "Kochschen Schneeflocken" Übungsleitung 1.0 */ public class Fraktal extends Applet implements Runnable { final static int START_WIDTH = 600; final static int BORDER_MARGIN = 10; static int currentiteration = 0; // Monitor zur Synchronisation private Object monitor = new Object (); public void init () { setbackground ( Color. white ); (new Thread(this)). start (); public void paint( Graphics g) { // verschiebt urspruenglichem Koordinatensystem g. translate ( BORDER_MARGIN, BORDER_MARGIN ); // Startwerte double width = START_WIDTH ; double height = ( Math. sqrt (3) * width / 2); synchronized( monitor ){ /* erste Linie: / */ zeichneverbindung (( width / 2), 0, Math. toradians (120), width, currentiteration, g); /* zweite Linie: \ */ zeichneverbindung ( width, height, Math. toradians (240), width, currentiteration, g); /* dritte Linie: _ */ zeichneverbindung (0, height, 0, width, currentiteration, g); public void run (){ // schlafe fuer 2 Sekunden while( currentiteration < 7){ Thread. sleep (2000); catch ( InterruptedException ex) { // zeichnen der naechsten Iteration repaint (); synchronized( monitor ){ currentiteration ++;

2 Lösung 11/ Seite 2 /** * zeichne eine Iteration des Fraktals x horizontale Position des Startpunktes y vertikale Position des Startpunktes winkel Winkel der Verbindungslinie l Länge der Linie iter Iterationschritt g Graphikkontext */ private void zeichneverbindung (double x, double y, double winkel, double l,int iter, Graphics g) { double cos = Math. cos( winkel ); double sin = Math. sin( winkel ); if (iter == 0) { g. drawline ((int) x, (int) y, (int) (x + l * cos), (int) (y + l * sin )); else { // rekurisves Zeichnen der neuen Fraktale // neue Laenge entspricht ein Drittel der urspruenglichen Laenge l = l / 3; // zeichne erste Verbindungslinie zeichneverbindung (x, y, winkel, l, iter -1, g); // zeichne zweite Verbindungslinie double x2 = x + l * cos; double y2 = y + l * sin; double winkel2 = winkel + Math. PI / 3; // Drehung um 60 Grad nach rechts zeichneverbindung (x2, y2, winkel2, l, iter -1, g); // zeichne dritte Verbindungslinie double x3 = x2 + l * Math. cos( winkel2 ); double y3 = y2 + l * Math. sin( winkel2 ); double winkel3 = winkel - Math. PI / 3; // Drehung um 60 Grad nach links zeichneverbindung (x3, y3, winkel3, l, iter -1, g); //zeichne vierte Verbindungslinie double x4 = x + 2 * l * cos; double y4 = y + 2 * l * sin; zeichneverbindung (x4, y4, winkel, l, iter -1, g); Aufgabe 47 Javadoc Klassen, Attribute, Konstruktoren und Methoden. Nicht: Blöcke. Aufbau eines Javadoc-Kommentars: /** [Nur Kommentare, die mit /** beginnen, werden als Javadoc-Kommentar erkannt * [Textuelle Beschreibung der Klasse / des Attributs / der Methode. * Der erste Satz gilt als Überschrift, es sind aber mehrere Sätze möglich.] * * [Es folgen die Tags (siehe nächste Teilaufgabe] *... * **/ [Ende des Kommentars] Erlaube Tags: (unbedingt notwendige Tags sind mit @deprecated

3 Lösung 11/ Seite 3 Die Dokumentation für eine Klasse A generiert man mit javadoc A.java Den Einstieg in die Dokumentation gibt dann die neu erzeugte Datei index.html. Aufgabe 48 Simulation (Lösungsvorschlag) Hier gibt es mehrere Lösungsmöglichkeiten. Die erste Lösung mit Java-API-sleep(): import java. util.*; public class Kasse extends Thread { private int nummer; private int zeitproprodukt ; private Laden laden; private Object monitor; private List <Kunde > schlange = new LinkedList <Kunde >(); private List <Long > zeiten = new LinkedList <Long >(); public Kasse( Laden laden, int nummer, int zeitproprodukt ) { this. laden = laden; this. nummer = nummer; this. zeitproprodukt = zeitproprodukt ; while (true) { // Kunden aus der Schlange nehmen Kunde k; synchronized(this) { if ( schlange. isempty ()) wait (); catch ( InterruptedException ex) { // Wenn der aus dem wait rauskommt ist garantiert etwas in der Schlange, // da hier die einzige Stelle ist an der etwas entnommen wird. k = schlange. remove (0); System. out. println( this + " bediene " + k + ", der " + ( System. currenttimemillis () - zeiten. remove (0)) + " ms in der Schlange verweilte."); // Kunde bedienen int zeit = k. getanzahlprodukte () * zeitproprodukt ; Thread. currentthread (). sleep( zeit ); catch ( InterruptedException ex) { System. out. println(this + " bediene " + k + " // ENDE"); laden. verlassen (); // --Kunde bedienen public synchronized void anstellen ( Kunde k) { schlange. add(k); zeiten. add( System. currenttimemillis ()); notify (); public synchronized int getschlangenlaenge () { return schlange. size (); public String tostring () { return "Kasse(" + nummer + ")"; public class KuerzesteSchlangeTaktik implements Taktik { public int auswahl(int[] schlangenlaengen ) {

4 Lösung 11/ Seite 4 int min = 0; for (int i = 0; i < schlangenlaengen. length; i++) if ( schlangenlaengen [i] < schlangenlaengen [ min ]) min = i; return min; public class Kunde extends Thread { private final Taktik taktik; private final Laden laden; private int nummer; private static int nnummer; private int anzahlprodukte ; public Kunde( Laden laden, Taktik taktik) { this. laden = laden; this. taktik = taktik; nummer = nnummer ++; anzahlprodukte = Ran. ran(1, 100); public Taktik gettaktik () { return taktik; // Laden wird betreten int zeit = anzahlprodukte * Ran. ran (10, 15); Thread. currentthread (). sleep( zeit ); catch ( InterruptedException ex) { laden. anstellen (this); public String tostring () { return " Kunde(" + nummer + "," + anzahlprodukte + ")"; public int getanzahlprodukte () { return anzahlprodukte ; public class Laden { private final Taktik taktik; private final Kasse [] kassen; private int anzahl; public Laden( Taktik taktik, int[] zeitenproprodukt ) { this. taktik = taktik; int len = zeitenproprodukt. length; kassen = new Kasse[ len ]; for (int i = 0; i < len; i++) { Kasse kasse = new Kasse(this, i, zeitenproprodukt [i]); kassen[i] = kasse; kasse.start (); public void verlassen () { if (--anzahl == 0) System. exit (0); public void anstellen ( Kunde k) { int[] schlangenlaengen = new int[ kassen. length ]; for (int i = 0; i < kassen. length; i++) schlangenlaengen [i] = kassen[i]. getschlangenlaenge (); int auswahl = k. gettaktik (). auswahl( schlangenlaengen ); kassen[ auswahl ]. anstellen (k); public void startesimulation (int anzahlkunden ) { anzahl = anzahlkunden ; for (int i = 0; i < anzahlkunden ; i++) {

5 Lösung 11/ Seite 5 if (i!= 0) Thread. currentthread (). sleep( Ran. ran (50, 100)); catch ( InterruptedException ex) { // Neuen Kunden erzeugen Kunde k = new Kunde(this, taktik ); System. out. println(k + " betritt den Laden"); k.start (); // -- Neuen Kunden erzeugen import java. util.*; public class Ran { private static Random r = new Random (10); public static int ran(int a, int b) { return r. nextint(b - a + 1) + a; public class Sim { public static void main( String [] args) { Taktik taktik; if ("k".equals(args [0])) taktik = new KuerzesteSchlangeTaktik (); else taktik = new WuerfelTaktik (); Laden l = new Laden( taktik, new int[]{2,3,4); l. startesimulation ( Integer. parseint ( args [1])); public interface Taktik { public int auswahl(int[] schlangenlaengen ); public class WuerfelTaktik implements Taktik { public int auswahl(int[] schlangenlaengen ) { return Ran. ran(0, schlangenlaengen. length - 1); Die zweite Lösung wartet nie über sleep() sondern implementiert über eine Priority-Queue einen eigenen Scheduler... import java. util.*; public class Kasse extends Proc { private int nummer; private int zeitproprodukt ; private Laden laden; private Queue <Paar <Kunde, Integer >> schlange = Proc. createqueue (); public Kasse( Laden laden, int nummer, int zeitproprodukt ) { super(0); this. laden = laden; this. nummer = nummer; this. zeitproprodukt = zeitproprodukt ; while (true) { // Kunden aus der Schlange nehmen Proc. out(this + " bereit"); Paar <Kunde, Integer > paar = schlange. pop (); Kunde k = paar. getfirst (); Proc. out( this + " bediene " + k + ", der " + ( Proc. currenttime () - paar. getsecond ()) + " sec in der Schlange verweilte."); // Kunde bedienen int zeit = k. getanzahlprodukte () * zeitproprodukt ;

6 Lösung 11/ Seite 6 sleep( zeit ); Proc. out(this + " bediene " + k + " // ENDE"); laden. verlassen (); // --Kunde bedienen public void anstellen ( Kunde k) { schlange. push(new Paar <Kunde, Integer >(k, currenttime ())); public int getschlangenlaenge () { return schlange. size (); public String tostring () { return "Kasse(" + nummer + ")"; public class KuerzesteSchlangeTaktik implements Taktik { public int auswahl(int[] schlangenlaengen ) { int min = 0; for (int i = 0; i < schlangenlaengen. length; i++) if ( schlangenlaengen [i] < schlangenlaengen [ min ]) min = i; return min; public class Kunde extends Proc { private final Taktik taktik; private final Laden laden; private int nummer; private static int nnummer; private int anzahlprodukte ; public Kunde( Laden laden, Taktik taktik) { super(0); this. laden = laden; this. taktik = taktik; nummer = nnummer ++; anzahlprodukte = Ran. ran(1, 100); public Taktik gettaktik () { return taktik; sleep( anzahlprodukte * Ran. ran (10, 15)); Proc. out(this + " stellt sich an der Kasse an."); laden. anstellen (this); public String tostring () { return " Kunde(" + nummer + "," + anzahlprodukte + ")"; public int getanzahlprodukte () { return anzahlprodukte ; public class Laden extends Proc { private final Taktik taktik; private final Kasse [] kassen; private int anzahl; public Laden(int anzahl, Taktik taktik, int[] zeitenproprodukt ) { super(0); this. anzahl = anzahl; this. taktik = taktik; int len = zeitenproprodukt. length; kassen = new Kasse[ len ]; for (int i = 0; i < len; i++) { Kasse kasse = new Kasse(this, i, zeitenproprodukt [i]);

7 Lösung 11/ Seite 7 kassen[i] = kasse; public void verlassen () { // if (--anzahl == 0) // System.exit(0); public void anstellen ( Kunde k) { int[] schlangenlaengen = new int[ kassen. length ]; for (int i = 0; i < kassen. length; i++) schlangenlaengen [i] = kassen[i]. getschlangenlaenge (); int auswahl = k. gettaktik (). auswahl( schlangenlaengen ); kassen[ auswahl ]. anstellen (k); for (int i = 0; i < anzahl; i++) { if (i!= 0) sleep( Ran. ran (50, 100)); // Neuen Kunden erzeugen Kunde k = new Kunde(this, taktik ); Proc. out(k + " betritt den Laden"); // -- Neuen Kunden erzeugen public class Paar <T1,T2 > { private final T1 t1; private final T2 t2; public Paar( T1 t1, T2 t2) { this. t1 = t1; this. t2 = t2; public T1 getfirst () { return t1; public T2 getsecond () { return t2; import java. util.*; public abstract class Proc implements Comparable <Proc > { private static PriorityQueue <Proc > ps = new PriorityQueue <Proc >(); private static int currenttime = 0; private int wakeup = 0; private Thread thread; static class PThread extends Thread { Proc proc; PThread( Proc proc) { this. proc = proc; // Ausfuehren des Prozesses proc.run (); // naechsten Prozess in der Schlange starten startesimulation (); public Proc(int delta) { thread = new PThread(this); wakeup = currenttime + delta; ps. add(this); public void weiter () { if (thread.isalive ())

8 Lösung 11/ Seite 8 notify (); else thread.start (); public void sleep(int delta) { // Zeit setzen und in die PriorityQueue hinzufuegen wakeup = currenttime + delta; ps. add(this); // zu startender Prozess Proc p = ps. poll (); currenttime = p. wakeup; if (p!= this) { // Wenn es sich um einen anderen Prozess handelt, dann wechseln. synchronized(this) { synchronized (p) { p.weiter (); wait (); catch ( InterruptedException ex) { public static void startesimulation () { if (ps.isempty ()) return; Proc p = ps. poll (); currenttime = p. wakeup; synchronized (p) { p.weiter (); public static int currenttime () { return currenttime ; public int compareto ( Proc p) { return wakeup - p. wakeup; public abstract void run (); // Producer-Consumer Schlangen private static class ProcQueue <E> implements Queue <E> { LinkedList <E> l = new LinkedList <E >(); LinkedList <Proc > waiting = new LinkedList <Proc >(); public void push(e e) { l.add(e); // Zeit setzen und in die PriorityQueue hinzufuegen if (! waiting.isempty ()) { Proc proc = waiting. poll (); proc. wakeup = currenttime ; ps.add(proc ); public E pop () { while (l.isempty ()) { Proc proc = (( PThread) Thread. currentthread ()). proc; waiting. add( proc ); if (ps.isempty ()) System. exit (0); Proc p = ps. poll (); currenttime = p. wakeup;

9 Lösung 11/ Seite 9 // Ein Prozess der laeuft darf nicht gleichzeitig in der Priority-Queue sein. assert( proc!= p); synchronized( proc) { synchronized (p) { p.weiter (); proc.wait (); catch( InterruptedException ex) { return l.poll (); public int size () { return l.size (); public static <E> Queue <E> createqueue () { return new ProcQueue <E >(); public static void out( String s) { System. out. println(" time = " + currenttime + " : " + s); public interface Queue <E> { public void push(e e); public E pop (); public int size (); import java. util.*; public class Ran { private static Random r = new Random (10); public static int ran(int a, int b) { return r. nextint(b - a + 1) + a; public class Sim { public static void main( String [] args) { Taktik taktik; if ("k".equals(args [0])) taktik = new KuerzesteSchlangeTaktik (); else taktik = new WuerfelTaktik (); Laden l = new Laden( Integer. parseint ( args [1]), taktik, new int[]{2,3,4); Proc. startesimulation (); public interface Taktik { public int auswahl(int[] schlangenlaengen ); public class TestProc extends Proc { static Queue <String > q = Proc. createqueue (); private final String name; public TestProc ( String name, int d) { super(d); this. name = name; while(true) { if ("1" == name) { System. out. println(" try to consume / time : " + Proc. currenttime ()); String s = q. pop ();

10 Lösung 11/ Seite 10 System. out. println(" consume " + s + " / time : " + Proc. currenttime ()); sleep (1); else { System. out. println(" produce" + " / time : " + Proc. currenttime ()); q.push("" + Proc.currentTime ()); sleep (100); public static void main( String [] args) { new TestProc ("1", 1); new TestProc ("2", 2); Proc. startesimulation (); public class WuerfelTaktik implements Taktik { public int auswahl(int[] schlangenlaengen ) { return Ran. ran(0, schlangenlaengen. length - 1);