: Einführung in die Programmierung Übungsblatt 10

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1 : Einführung in die Programmierung Übungsblatt 10 Abgabe: 5. Dezember 2017, 13:00 Checken Sie mit Eclipse wie bisher die neue Übungs-Vorlage aus. Vergessen Sie nicht, Tests zu schreiben! Auch Ausnahmefälle (Exceptions) können mit JUnit getestet werden, z.b. so: boolean thrown = false; try { // code catch (SomeException e) { thrown = true; if(!thrown) fail("expected some exception"); Aufgabe 1: Klassen (Bonus!) Achtung: Diese Aufgabe gibt Bonuspunkte (siehe Leistungskontrolle im Die Aufgabe muss eigenhändig und alleine gelöst werden. Die Abgabe erfolgt wie gewohnt per Commit in Ihrem SVN Zweidimensional Koordinate Repository. Verbindlich ist der letzte Commit vor dem Abgabetermin. In dieser Aufgabe sollen Sie zeigen, dass Sie mit Klassen Punkt Form und Vererbung umgehen können. Im Anhang A fin- Kreis Rechteck den Sie ein Programm, welches Instanzen von Klassen erstellt und Methoden aufruft. Die Ausgabe des Programms soll am Ende aussehen, wie im Anhang B gezeigt. Dazu müssen Sie die folgenden Klassen implementieren: Koordinate, Zweidimensional, Punkt, Form, Kreis, Quadrat Rechteck, und Quadrat. Jede dieser Klassen muss in einer Abbildung 1: Vererbungshierarchie eigenen gleichnamigen Datei stehen, also beispielsweise Kreis.java für die Klasse Kreis. In Abbildung 1 sehen Sie die Vererbungshierarchie dieser Klassen. Beispielsweise erbt Quadrat von Rechteck, Rechteck von Form und Form von Zweidimensional. Dabei werden teilweise auch von der Superklasse (Oberklasse) geerbte Methoden überschrieben. Alle Klassen haben einen 1

2 Konstruktor, der ein Argument für jedes Attribut entgegen nimmt, welches initialisiert werden soll. Um eine lesbare Textdarstellung von Objekten zu erhalten, überschreiben Koordinate, Punkt, Rechteck, Quadrat und Kreis die tostring-methode (Format wie in Anhang B). Weiter definieren die Klassen unterschiedliche Methoden und Attribute wie hier beschrieben: Koordinate definiert die zwei int-attribute x und y, welche eine Position im zweidimensionalen Raum beschreiben. Zweidimensional definiert ein Attribut koordinate vom Typ Koordinate. Punkt ist eine direkte Subklasse von Zweidimensional und definiert keine eigenen Attribute. Form definiert eine Methode flaeche(), die die Fläche einer 2d-Form als int zurückgeben soll. Da dies aber in der Form-Klasse nicht allgemein berechenbar ist, soll flaeche() im Rumpf einfach die folgende Zeile enthalten: 1 throw new RuntimeException( flaeche() wurde nicht überschrieben! ); Rechteck definiert zwei int-attribute breite und hoehe. Damit kann die von Form geerbte flaeche-methode überschrieben und richtig implementiert werden. Zusätzlich definiert Rechteck die Methode diagonale(), welche die Länge der Diagonale des Rechtecks berechnet und (zu int gecastet) zurückgibt. Quadrat ist eine Subklasse von Rechteck, die keine eigenen Attribute definiert. Sie definiert aber einen eigenen Konstruktor, welcher (nebst der Koordinate) nur die Seitenlänge des Quadrats entgegen nimmt, anstatt wie in der Superklasse die Breite und die Höhe separat. Kreis hat ein eigenes int-attribut radius, mit dessen Hilfe die flaeche-methode der Superklasse Form überschrieben wird (Fläche = π radius 2, zu int gecastet). Implementieren Sie die Klassen wie beschrieben. Sie können versuchen, das Programm von Anhang A stückweise zum Laufen zu bringen. Wenn Sie alles implementiert haben, sollte dieses Programm kompilieren und auf der Konsole das Gleiche ausgeben, wie in Anhang B gezeigt. Achtung: Um Teilpunkte erhalten zu können, auch wenn Sie die Aufgabe nicht vollständig gelöst haben, müssen Sie sicher stellen, dass die Dateien mit den oben genannte Klassen zum Abgabezeitpunkt ohne Fehler kompilieren. Aufgabe 2: Interfaces In dieser Aufgabe üben Sie den Umgang mit Java-Interfaces. Das Besondere an Interfaces ist, dass eine Klasse nicht nur eines, sondern beliebig viele davon implementieren kann. In der Übungsvorlage finden Sie eine neue Version der Window-Klasse und eine Component.java - Datei, welche einige Interfaces enthält. Diese Interfaces erlauben es, gui-programme modularer zu schreiben: Während Sie bisher alle Zeichenbefehle und Interaktionen in der while(window.isopen())- Schleife durchführen mussten, können Sie mit diesen Interfaces verschiedene Komponenten erstellen, welche sich selbstständig zeichnen und auf Benutzereingaben reagieren. Ihre Aufgabe ist es, die interaktive Karte vom letzten Übungsblatt mit solchen Komponenten zu implementieren und zusätzlich eine Taste, welche in den Nachtmodus wechselt, hinzuzufügen: 1 Java bietet für diesen Fall abstract-klassen an. Für diese Bonusaufgabe sollen Sie diese aber nicht benutzen. 2

3 In der Vorlagen finden Sie weiter die SwissMap- und die verschiedenen poi-klassen. Wie in der letzten Übung wird in der Vorlage nur der Kartenhintergrund gezeichnet. Allerdings geschieht dies nun mithilfe des Drawable-Interfaces, welches von SwissMap implementiert wird. Dies bedeutet, dass die SwissMap-Deklaration den Teil implements Drawable enthält und dass SwissMap die Drawable.draw()-Methode implementiert. Um das SwissMap-Objekt im Fenster anzuzeigen, wird es in der show()-methode als Komponente dem Fenster hinzugefügt (window.addcomponent(this);). Für alle so hinzugefügten Drawable-Komponenten wird in Window.refresh...() die draw()-methode aufgerufen. Ihre Aufgabe ist es, das ganze Programm mit solchen Komponenten zu implementieren, so dass in der while(window.isopen())-schleife nur window.refresh...() aufgerufen werden muss. a) Ändern Sie die PointOfInterest-Klasse so ab, dass sie ebenfalls Drawable implementiert. Sie können die draw()-methode direkt in PointOfInterest implementieren, oder in jeder der Subklassen City, Mountain und Lake separat 2. Im zweiten Fall müssen Sie aber eine (leere) draw()-implementierung in PointOfInterest erstellen, um den Compiler zufriedenzustellen 3. Die draw()-methode soll den entsprechenden poi auf das übergebene window zeichnen. Wenn Sie wollen, können Sie dafür drawimagecentered() und die png-bilder in Ihrem Projektordner verwenden. Um den poi an der richtigen Position darzustellen, brauchen Sie die toguix()- und toguiy()-methoden von SwissMap. Erstellen Sie deshalb in der PointOfInterest-Klasse ein Feld, wo eine Referenz zur SwissMap-Instanz gespeichert werden kann, und ändern Sie alle nötigen Konstruktoren und Konstruktoren-Aufrufe so ab, dass die Instanz übergeben wird. In der SwissMap.show()-Methode könnten die Instanzierungen der poi-klassen z.b. so aussehen: new City(this, Zürich, , , , 91.88) Damit die pois gezeichnet werden, müssen sie (gleich wie die SwissMap) als Komponenten zur Window-Instanz hinzugefügt werden. Starten Sie das Programm und stellen Sie sicher, dass alles richtig angezeigt wird, bevor Sie weiterfahren. b) Erweitern Sie PointOfInterest jetzt so, dass der Benutzer (wie in der letzten Übung) mit der Maus auf ein poi zeigen kann um dessen Beschreibung anzuzeigen. Dazu muss die 2 Sie können auch Teile davon in PointOfInterest und den Rest in den Subklassen implementieren, was vor allem später, wenn Sie auch die Beschreibung anzeigen, Sinn macht. 3 Hier könnte man wiederum abstract-klassen verwenden. 3

4 Klasse zusätzlich das Hoverable-Interface implementieren, welches die beiden Methoden onmouseenter() und onmouseexit() und zusätzlich getboundingbox() deklariert. Mit letzterer Methode kann eine Komponente ihren interaktiven Bereich mithilfe eines Rectangle- Objekts angeben 4. Wenn der Benutzer dann seine Maus in diesen Bereich hinein oder aus dem Bereich hinaus bewegt, wird onmouseenter() bzw. onmouseexit() aufgerufen. Implementieren Sie onmouseenter() und -Exit() also so, dass sich der poi merkt, ob im Moment gerade auf ihn gezeigt wird, und verwenden Sie diese Information dann beim Zeichnen in draw(), um die Beschreibung entweder anzuzeigen oder nicht. c) Erstellen Sie als letztes eine neue Klasse NightModeButton, welche nicht nur Drawable und Hoverable, sondern auch Clickable implementiert und als Taste auf der Karte angezeigt wird. Wenn der Benutzer auf diese Taste klickt, soll die Karte in den Nachtmodus wechseln, welcher alle Komponenten in einer dunkleren Version anzeigt (und bei erneutem Klick zurück). Clickable deklariert die Methode onleftclick(). Implementieren Sie sie so, dass sie ein Feld nightmode in der SwissMap-Instanz verändert (welche Sie wieder via Konstruktor dem NightModeButton übergeben sollten). Ändern Sie danach alle draw()-methoden so ab, dass die Komponenten hell oder dunkel gezeichnet werden, abhängig vom nightmode-feld der SwissMap. Erstellen Sie schliesslich in SwissMap.show() eine NightModeButton-Instanz und fügen Sie sie als Komponente dem Fenster hinzu. Beachten Sie, dass Clickable auch onrightclick() deklariert. Der Compiler zwingt Sie, diese Methode ebenfalls zu implementieren, aber Sie können sie leer lassen. Aufgabe 3: Exceptions Das Programm BmiChecker kennen Sie bereits von Übungsblatt 6. Es liest Daten über Personen ein und gibt eine Liste der ungesunden Personen aus (gemäss Body Mass Index und WHO). Leider ist der Datensatz dieses Mal nicht ganz fehlerfrei. Es ist nun Ihre Aufgabe, das Programm so zu verbessern, dass Fehler in den Daten erkannt und behandelt werden. a) Vergewissern Sie sich, dass das Programm, wenn Sie es unverändert ausführen, mit einem Fehler abbricht (FileNotFoundException). Eine solche Fehlermeldung zu verstehen ist für den Benutzer des Programms nicht einfach. Deshalb wollen wir diesen Fehler abfangen und stattdessen eine einfachere Fehlermeldung ausgeben, z.b. Error: The file body1.dat.txt could not be found. Aus der Vorlesung wissen Sie, wie Sie mit try-catch diese Exception direkt in der main()- Methode behandeln können. Ändern Sie nun die Methode so ab, dass die obige Meldung erscheint (vergessen Sie nicht, die throws-deklaration zu entfernen) und beheben Sie dann den eigentlichen Fehler, sodass die Datei gefunden wird. b) Bei erneutem Ausführen des Programms sehen Sie den nächsten Fehler (InputMismatchException). Diese Exception wird von Scanner.nextInt() im Konstruktor der Klasse Person geworfen und bedeutet, dass der Scanner keinen int als nächstes Token finden konnte. Anscheinend 4 Die Rectangle-Klasse ist in Component.java vorgegen und nicht zu verwechseln mit der Rechteck-Klasse der Bonusübung. 4

5 enthielt eine Zeile (Parameter datarow) in der Datei body.dat.txt fehlerhafte Daten. Nun können wir uns leicht weitere Fehler in den Daten vorstellen: Einerseits wirft nextint() noch die weitere wichtige Exception NoSuchElementException (zu wenig Daten in der Zeile) und andererseits können auch die eingelesenen Werte sinnlos sein (z.b. eine negative Körpergrösse). Wir möchten alle diese Fehler unter einer Exception IllegalPersonFormatException (schon im Projekt vorgegeben) zusammenfassen. Das Zusammenfassen aller Fehler unter einer Exception ist insofern sinnvoll, dass der Klient der Klasse Person nur mit einer Art Fehler umgehen muss. Wir teilen dem Klienten mit, dass etwas beim Erstellen der Person schief gelaufen ist. Ausserdem enthält die IllegalPersonFormatException noch eine Nachricht, die den Fehler genauer beschreibt und vom Klienten über die Methode getmessage() von der IllegalPersonFormatException- Instanz erfragt werden kann. Fangen Sie nun mithilfe von try-catch die oben genannten Exceptions ab, die von nextint() und next() geworfen werden können, und werfen Sie dann selbst eine Exception: throw new IllegalPersonFormatException("Fehlerbeschreibung"); Hinweis: Die IllegalPersonFormatException ist ein Untertyp der Klasse Exception und somit eine checked Exception. Das Werfen dieser Exception muss deshalb vom Konstruktor Person() per throws-deklaration angekündigt werden. c) Überlegen Sie sich nun, welche Bedingungen für age, weight, height und ismale sinnvoll sind. Fügen Sie entsprechende Checks ein und werfen Sie eine IllegalPersonFormatException, falls eine Bedingung nicht erfüllt ist. d) Da IllegalPersonFormatException eine checked Exception ist, muss sie nun auch vom Klienten der Klasse Person behandelt werden. Der Klient ist die Methode readpersons() der Klasse BmiChecker. Schreiben Sie diese Methode so um, dass sie illegale Datensätze überspringt und dabei eine Fehlermeldung für jeden solchen Datensatz ausgibt. Verwenden Sie dabei die Methode getmessage() der IllegalPersonFormatException. Ihr Programm sollte nun wieder ohne Probleme alle ungesunden Personen ausgeben. xkcd: Bonding by Randall Munroe (CC BY-NC 2.5) 5

6 Anhang A: Testprogramm Bonusaufgabe Koordinate koordinate = new Koordinate(1, 2); Punkt punkt = new Punkt(koordinate); Rechteck rechteck = new Rechteck(koordinate, 10, 20); Quadrat quadrat = new Quadrat(koordinate, 42); Kreis kreis = new Kreis(koordinate, 55); Zweidimensional[] objekte = new Zweidimensional[] { punkt, rechteck, quadrat, kreis ; Form[] formen = new Form[] { rechteck, quadrat, kreis ; Rechteck[] rechtecke = new Rechteck[] { rechteck, quadrat ; System.out.println(koordinate); for (Zweidimensional obj : objekte) { System.out.println(obj); System.out.println("--"); for (Form f : formen) { System.out.println(f + ", Flaeche: " + f.flaeche()); System.out.println("--"); for (Rechteck r : rechtecke) { System.out.println(r + ", Flaeche: " + r.flaeche() + ", Diagonale: " + r.diagonale()); Anhang B: Ausgabe Bonusaufgabe [1, 2] Punkt([1, 2]) Rechteck([1, 2], 10, 20) Quadrat([1, 2], 42) Kreis([1, 2], 55) -- Rechteck([1, 2], 10, 20), Flaeche: 200 Quadrat([1, 2], 42), Flaeche: 1764 Kreis([1, 2], 55), Flaeche: Rechteck([1, 2], 10, 20), Flaeche: 200, Diagonale: 22 Quadrat([1, 2], 42), Flaeche: 1764, Diagonale: 59 6