Det Matematisk-naturvitenskapelege fakultet UNIVERSITETET I BERGEN Eksamen i emnet INF101/INF101F Programmering II Mandag 11. juni 2012, kl

Transkript

1 Bokmål Det Matematisk-naturvitenskapelege fakultet UNIVERSITETET I BERGEN Eksamen i emnet INF101/INF101F Programmering II Mandag 11. juni 2012, kl Tillatte hjelpemidler: alle skrevne og trykte. Antall sider: (+ 4 sider vedlegg, bakerst). Det vil lønne seg å skaffe seg oversikt over hele eksamenssettet før du begynner å løse det. Du har lov å bruke resultatene fra andre oppgaver og punkt, selv om du ikke har løst disse når du trenger resultatene. Alle spørsmål skal besvares, og alle svar skal begrunnes. Prosentsatsene angir omtrentlig vekt ved sensur. Oppgave 1 Teori [10%] a) (/10) Studér programmet under. Hva blir resultatet? Forklar kort. 1 import java.util.arraylist; 2 import java.util.arrays; 3 import java.util.list; 4 6 public class Test { 7 public static void main(string[] args) { 8 int x = 1; 9 int[] y = {1,2,3}; 10 List<Integer> z = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1, 2, 3)); 11 foo(x); 12 bar(y); 13 baz(z); 14 System.out.printf("%d, %d, %d\n", x, y[0], z.get(0)); 1 } static void foo(int a) { 18 a = ; 19 } static void bar(int[] a) { 22 a[0] = ; 23 } 24 2 static void baz(list<integer> a) { 26 a.set(0, ); 27 } 28 } b) (/10) Metoden equals kan autogenereres av Eclipse. Du får da en metode som sammenlikner alle (eller et utvalg av) feltvariablene. Er det tilfeller hvor dette ikke er tilstrekkelig? Forklar og gi eksempler. Bonus: Spesifisér sammenhengen mellom hashcode og equals i Java. 1

2 Oppgave 2 Ordspill [60%] Det Scrabble-liknende spillet Wordfeud har blitt ganske populært i det siste. I denne oppgaven skal vi lage deler av spillmekanikken. Spillet foregår på et rektangulært brett, der spillerne plasserer ut bokstavbrikker. Reglene er slik: Hver spiller plasserer en eller flere brikker i hvert trekk, vertikalt eller horisontalt etter hverandre. Brikkene må plasseres slik at alle horisontale og vertikale sekvenser av bokstaver danner gyldige ord. Alle ord er på minst to bokstaver. Vi skal ikke ta hensyn til poengberegning, eller til at nye ord skal være sammenkoblet med ord som allerede er på brettet. Vi skal benytte følgende begreper i utviklingen. Studér dem nøye, så du unngår forvirring senere: Brett: (interface IBoard). Et brett med felter fra (0, 0) (øverste venstre hjørne) til (W, H) (nederste høyre hjørne), og med en tilhørende ordliste. Feltene er enten tomme eller fylt med bokstavbrikker som er plassert i henhold til reglene. Bokstavbrikke: (char eller egen klasse). Posisjon: (class Position). En (x, y) plassering på brettet, der (0, 0) er i øverste venstre hjørne. Retning: (enum Direction). Enten HORIZONTAL (venstre til høyre) eller VERTICAL (nedover). Bokstavsekvens: en horisontal eller vertikal sekvens av bokstaver på brettet. En horisontal sekvens har stigende x-verdi, en vertikal sekvens har stigende y-verdi. Sekvensen identifiseres unikt med startposisjon, retning, lengde. Full bokstavsekvens: en bokstavsekvens som begynner og slutter med tomme felter eller brettkanten. Sekvensen kan identifiseres av et posisjon,retning par, med posisjonen til en vilkårlig brikke i sekvensen. Trekk: (String eller egen klasse). Et trekk oppgis som en streng av bokstaver, en posisjon og en retning. Strengen kan ha «hull» (markert med «.» som skal passe med bokstaver som allerede ligger på brettet. Ord: en full bokstavsekvens som er et gyldig ord i henhold til ordlisten. Ordliste: (interface IDictionary) for å sjekke om et ord er gyldig. Du skal lage klassen Board implements IBoard. Du kan bruke den vedlagte IArray2D<T> i datastrukturen. Anta at det finnes en klasse og konstruktør new Array2D<T>(bredde, høyde), som lager et brett fylt med null. a) (/60) Konstruktøren skal ta imot høyde, bredde, og en ordbok (IDictionary). Deklarer feltvariablene, og skriv konstruktøren. Hvordan vil du representere tomme felter? b) (/60) Skriv (med ord eller pseudokode) en datainvariant som spesifiserer hva som er et gyldig brett. c) (10/60) Implementér metoden String getword(position, Direction), som finner den fulle bokstavsekvensen identifisert av posisjonen og retningen, eller returnerer null hvis det ikke er noe ord der. Tips: Lag tre hjelpemetoder findstart, findlength, og getletters. Disse vil du ha god nytte av senere også. 2

3 d) (10/60) Vi skal nå lage metoden putword(position, Direction, String) som plasserer et nytt ord på brettet etter først å ha sjekket reglene. Vi begynner med en hjelpemetode: 1 private void putletters(position pos, Direction dir, String str) Denne skal starte på posisjonen pos, og plassere bokstavene i strengen en etter en, i retningen dir (bruk Position.stepForward). Dersom man prøver å plassere en bokstav på et ikke-tomt felt eller utenfor brettet, skal metoden kaste en InvalidPlacementException. Punktum-tegnet («.») brukes for «hull» i strengen, der det skal være bokstaver på brettet allerede. e) (10/60) Lag deretter hjelpemetoden private Set<String> getxwords(position start, Direction dir, int len) som starter på posisjonen start, går steg-for-steg len felter, og finner alle ordene (bruk getword) som går i den andre retningen (dir.rotate()). f) (10/60) Lag til slutt metoden putword(position pos, Direction dir, String letters), som plasserer bokstavene på brettet, finner ordet som ble plassert på brettet (husk at det allerede kan være flere bokstaver foran/bak på brettet), finner alle ordene som går på tvers, sjekker at alle ordene som ble funnet finnes i ordboken. Ved ugyldige ord skal du kaste IllegalWordException. Jobb på en kopi av brett-arrayen, slik at du kan gjenopprette det gamle brettet hvis plasseringen er ugyldig. g) (/60) Forklar hvordan din implementasjon av putword oppfyller datainvarianten for Board. h) (/60) Skriv noen enkle JUnit-tester som sjekker de viktigste delene av funksjonaliteten. 1 Du kan justere deklarasjonen av hjelpemetodene om du vil. 3

4 Eksempler H E I A 1 K 2 S 3 H E I 4 O M J A V A 1 K 2 S 3 H E I 4 O M Vi antar at vi bruker en norsk ordliste. Fra venstre, resultatet av: Brett 1: board.putword(new Position(2, 3), Direction.HORIZONTAL, "HEI"); Brett 2: board.putword(new Position(4, 0), Direction.VERTICAL, "AKS.OM"); Brett 3: board.putword(new Position(1, 0), Direction.HORIZONTAL, "JAV."); Eksempler på feil: Brett 1: «HEI» vertikalt fra (2,3) kolliderer med H. («.EI» ville vært OK) Brett 2: «MAT» horisontalt fra (4,) utenfor brettet Brett 3: «.AN.» vertikalt fra (3,0) «VANE» er et ord, men «AK» og «NS» (på tvers) er ikke det. Ord som må sjekkes i putword: Brett 1: «HEI» Brett 2: «AKSIOM», og «HEI» på tvers Brett 3: «JAVA», og «AKSIOM» på tvers Ord fra getword: Brett 3: (4,2) vertikalt: «AKSIOM» Brett 3: (4,2) horisontalt: null Brett 3: (4,1) vertikalt: «AKSIOM» Brett 3: (4,0) horisontalt: «JAVA» Brett 3: (1,2) horisontalt: null 4

5 Oppgave 3 Spesifikasjon av API (20%) Studér koden for IVector (vedlegg, side iv), som inneholder et grensesnitt for (matematiske) vektorer, med elementvise operasjoner (dvs., slik at [a, b] + [c, d] = [a + c, b + d]). a) (7/20) Forkrav: For hver av metodene (size, get, add, sub, mul, div), skriv ned eventuelle krav du mener bør stilles til parametrene, og eventuelt om du mener det er krav som ikke er nødvendig å stille. b) (7/20) Aksiomtester: Skriv en parametrisert testmetode med et aksiom uttrykker sammenhengen mellom add og get (for vilkårlige, gyldige indekser). Kommer du på aksiomer som bør gjelde for selve regneoperasjonene? c) (6/20) Immutabilitet: IVector er tiltenkt å ha implementasjoner der dataene ikke kan endres. Dette ordner vi bl.a. ved å la regneoperasjonene returnere nye vektorverdier, og ved å ikke ha noen set-metoder. Kan noe likevel gå galt om vi bruker Vector-implementasjonen i vedlegget (side iv)? Hva bør man eventuelt gjøre annerledes for å kunne garantere immutabilitiet? Forklar. Ser du eventuelt flere problemer med kodesnutten? Oppgave 4 Palindromer (10%) Et palindrom er et ord som kan leses i begge retninger, slik som «radar» eller «returruter». a) (/10) Skriv en rekursiv metode som avgjør om en streng er et palindrom eller ikke. En tom streng regnes alltid som et palindrom. Husk at strenglengden kan være både et oddetall eller et liketall. Du kan få bruk for følgende metoder fra String-klassen: public char charat(int index) public String substring(int beginindex, int endindex) b) (/10) Den lille byen Herculaneum like ved Pompeii ble begravet da vulkanen Vesuv hadde utbrudd i år 79. I byen har man funnet en vegginskripsjon som utgjør et kvadratisk palindrom med setningen «SATOR AREPO TENET OPERA ROTAS», som betyr noe sånt som «bonden Arepo bruker plogen». Anta at du får inn en IArray2D eller et IBoard fylt med bokstaver. Hvordan vil du gå frem for å avgjøre om brettet utgjør et kvadratisk palindrom (dvs. kan leses ovenfra-og-ned, venstre-til-høyre, nedenfra-og-opp og høyre-til-venstre)? Skriv en metode som sjekker dette. Du kan bruke alle metoder fra resten av eksamen, og endre klassene / grensesnittene slik du vil S A T O R 1 A R E P O 2 T E N E T 3 O P E R A 4 R O T A S Lykke til! Anya Helene Bagge

6 Vedlegg IArray2D.java 1 /** 2 * Grensesnitt for en 2D-tabell. 3 * 4 * Du kan anta at det finnes en * class Array2D<E> implements IArray2D<E> 6 * og at du kan lage en ny tabell, initialisert med null, med 7 * new Array2D<E>(width, height) 8 * 9 <E> Elementtypen 10 */ 11 public interface IArray2D<E> { 12 /** 13 pos En posisjon 14 Elementet på posisjonen pos, eller null 1 isvalid(pos) 16 */ 17 E get(position pos); /** 20 pos En posisjon 21 e Nytt element på posisjonen pos, eller null 22 isvalid(pos) 23 */ 24 void set(position pos, E e); 2 26 /** 27 Høyden 28 */ 29 int getheight(); /** 32 Bredden 33 */ 34 int getwidth(); 3 36 /** 37 pos En posisjon 38 true hvis posisjonen er gyldig i tabellen 39 */ 40 boolean isvalid(position pos); /** 43 en kopi av tabellen 44 */ 4 IArray2D<E> copy(); 46 } i

7 IDictionary.java 1 /** Ordliste som holder rede på gyldig ord */ 2 public interface IDictionary { 3 true hvis word er et gyldig ord */ 4 boolean isvalidword(string word); } IBoard.java 1 /** 2 * Brett til ordspillet. 3 */ 4 public interface IBoard { Bredden til brettet */ 6 int getwidth(); 7 8 Høyden til brettet */ 9 int getheight(); /** 12 pos Posisjon til en av bokstavene i ordet 13 dir Retningen 14 Ordet i retning dir og som har en bokstav i posisjon pos 1 */ 16 String getword(position pos, Direction dir); /** 19 pos Startposisjon for bokstavene som skal legges til 20 dir Retningen 21 letters Bokstavene som skal legges til, med. i 22 * eventuelle plasseringer som allerede er fylt på brettet 23 */ 24 void putword(position pos, Direction dir, String letters); 2 } Direction.java 1 /** Retning, horisontal eller vertikal */ 2 public enum Direction { 3 /** Skriveretning venstre-til-høyre */ 4 HORIZONTAL, 6 /** Skriveretning ovenfra-og-ned */ 7 VERTICAL; 8 9 /** 10 VERTICAL hvis this er HORIZONTAL, ellers HORIZONTAL. 11 */ 12 public Direction rotate() { 13 if(this == HORIZONTAL) return VERTICAL; 14 else return HORIZONTAL; 1 } 16 } ii

8 Position.java 1 /** Koordinater */ 2 public class Position { 3 /** X- og Y-Verdiene */ 4 private final int x, y; 6 /** 7 * Konstruer en ny posisjon 8 */ 9 public Position(int x, int y) { 10 this.x = x; 11 this.y = y; 12 } X-koordinaten */ 1 public int getx() { 16 return x; 17 } Y-koordinaten */ 20 public int gety() { 21 return y; 22 } /** 2 * Gå ett skritt fremover (i leseretningen) 26 * 27 dir Horisontal eller vertikal retning 28 Ny posisjon 29 */ 30 public Position stepforward(direction dir) { 31 if(dir == Direction.HORIZONTAL) 32 return new Position(x+1, y); 33 else 34 return new Position(x, y+1); 3 } /** 38 * Gå ett skritt bakover (i leseretningen) 39 * 40 dir Horisontal eller vertikal retning 41 Ny posisjon 42 */ 43 Position stepbackward(direction dir) { 44 if(dir == Direction.HORIZONTAL) 4 return new Position(x-1, y); 46 else 47 return new Position(x, y-1); 48 } 49 } iii

9 IVector.java 1 public interface IVector { 2 /** 3 Antall elementer i vektoren. 4 */ int size(); 6 7 /** 8 index 9 Elementet som ligger på posisjon index 10 IndexOutOfBoundsException ved ugyldig index 11 */ 12 double get(int index); /** 1 * Elementvis addisjon/subtraksjon/multiplikasjon/division 16 * av denne vektoren med en annen vektor med like mange elementer. 17 * 18 * E.g., [0,1,2,3] + [2,3,4,] = [2,4,6,8] 19 * 20 En ny IVector med resultatet 21 */ 22 IVector add(ivector addend); 23 IVector sub(ivector subtrahend); 24 IVector mul(ivector factor); 2 IVector div(ivector divisor); 26 } Vector.java 1 public class Vector implements IVector { 2 /** Vektor-data, ikke null */ 3 private double[] data; 4 /** Konstruer ny vektor med oppgitte elementer */ 6 public Vector(double[] elements) { 7 data = elements; 8 } 9 11 public int size() { 12 return data.length; 13 } public double get(int index) { 17 if(index < 0 index >= data.length) 18 throw new IndexOutOfBoundsException(String.valueOf(index)); 19 return data[index]; 20 } public IVector add(ivector addend) { 24 //... iv