13 (fordi p.move() returnerer en ny posisjon, og endrer ikke p.x fra opprinnelig 13)

Transkript

1 1. Anta at du har følgende klasse i Java: public class Pos { int x; public Pos(int x) { this.x = x; public Pos move(int dx) { return new Pos(x+dx); og følgende kode: Pos p = new Pos(13); p.move(5); Hva er verdien av p.x? 13 (fordi p.move() returnerer en ny posisjon, og endrer ikke p.x fra opprinnelig 13) 2. Anta at følgende grensesnitt og klasser finnes med passende konstruktører: interface IGrid2D<T> class MyGrid2D<T> implements IGrid2D<T> class Tetronimo extends MyGrid2D<TetrisCell> implements IGrid2D<TetrisCell> Hvilke av de følgende variabeldeklarasjonene er da lovlige i Java (dvs. fører ikke til typefeil ved kompilering)? Velg en eller flere. Velg et eller flere alternativer (1, 2, 4, 6)

2 3. Anta at du har følgende klasser og grensesnitt: interface IActor interface IFlyer class Dyr implements IActor class Kanin extends Dyr implements IFlyer class Ugle extends Dyr implements IFlyer class Hund implements IActor Hvilke av de følgende variabeldeklarasjonene er lovlige i Java? Velg en eller flere. Velg et eller flere alternativer (1, 2, 3, 6) 4. Anta at vi har følgende klasser og grensesnitt (med nødvendige metoder fylt inn): public interface I1 { public void m1(); public interface I2 extends I1 { public void m2(); public class K1 implements I1 {... public void m3() {...

3 public class K2 { public void m4() {... ; public class K3 extends K2 implements I2 {... Gitt variabeldeklarasjonene under, hvilke metoder kan vi kalle på hver variabel (dvs. hvilke metoder kommer opp på hjelpelisten når du trykker "." i Eclipse)? Skriv ned de mulige metodekallene (f.eks. " a.m1(); " osv...) for hver variabel. I1 a =...; I2 b =...; K1 c =...; K2 d =...; K3 e =...; (Du trenger ikke ta med standardmetodene som arves fra Object, slik som tostring, equals, osv.) a) m1 b) m1, m2 c) m1, m3 d) m4 e) m1, m2, m4 2 for første feil svar, 1 til 2 for hver av resten

4 Tetris Det kjente spillet Tetris ble oppfunnet i 1984 av russeren Alexey Pajitnov. Spillet bruker såkalte tetronimoer, som er satt sammen av fire ortogonalt plasserte kvadrater. Etterhvert som brikkene faller nedover skjermen kan spilleren rotere dem eller flytte dem sideveis, i håp om å få dem til å passe med brikkene som allerede er plassert. Når en eller flere hele horisontale linjer er fylt, slettes de. Spillet er over når det ikke er plass til flere nye brikker. Vi skal lage en kopi av Tetris med utgangspunkt i rammeverket vi brukte i Semesteroppgave TetrisBoard (5 poeng) Vi skal først lage en klasse for å representere Tetris brettet. Brettet har en brede og en høyde, og har en mengde celler som enten er tomme, eller er fylt med fargete kvadrater restene av brikkene som har falt ned. Vi bruker todimensjonale grid som i Semesteroppgave 1 (se vedlagt grensesnitt IGrid2D). Du kan anta at det finnes en klasse MyGrid2D<T> implements IGrid2D<T>, og at du kan lage nye grid med new MyGrid2D<T>(bredde, høyde). Lag en klasse TetrisBoard med en konstruktør som tar imot bredde og høyde. Klassen skal lagre et grid med elementer av typen TetrisCell (dette er de farge kvadratene på skjermen i spillet). Du kan velge å ha et grid som feltvariabel, eller å lage TetrisBoard slik at den arver fra MyGrid2D. Metodene til TetrisBoard skal vi lage i de neste deloppgavene. Tips: Husk at grid datastrukturen kan lagre bredde og høyde, du trenger ikke egne feltvariabler for dette. Husk også at IGrid2D/MyGrid2D er generiske og trenger riktig typeparameter. Både å ha brettet som feltvariabel og TetrisBoard extends MyGrid2D<TetrisCell> er OK og like bra. 2 poeng for å bruke både arv og feltvariabel. 2 for feil bruk av generics 1 for manglende private Eksempel med arv: public class TetrisBoard extends MyGrid2D<TetrisCell> { public TetrisBoard( int width, int height ) {

5 super ( width, height, null ); // siste parameter ikke nødvendig // om man ikke bruker arv, blir det noe sånt som // this.grid = new MyGrid2D<TetrisCell>(width, height); 6. putpiece (10 poeng) Siden vi allerede har en fin grid datastruktur, vil vi bruke denne ikke bare til brettet, men også for å representere brikkene (tetronimoene). Siden brikkene har ujevn form kan vi representere hver brikke ved å fylle inn noen celler i et grid av tetris celler IGrid2D<TetrisCell> slik at de tomme delene er null. (Se øverste del av figuren.) Brikkene er typisk små f.eks. 2 bred og 3 høy for en klassisk L formet brikke, med fire celler fylt og resten tomme/ null. Lag en metode public void putpiece(iposition pos, IGrid2D<TetrisCell> piece) i TetrisBoard som tar imot en posisjon og en brikke, og fyller inn felter i brettet. Denne skal brukes når en brikke har "landet" nederst på brettet. Husk at (0,0) posisjonen er forskjellig på brettet og i brikken nedre venstre hjørnet (0,0) hos brikken skal korrespondere med ( pos.getx(), pos.gety() ) på brettet. For eksempel: det øvre høyre hjørnet på den gule brikken i figuren er på posisjon (1,2) relativt til brikken, og skal inn på (3+1,14+2) på brettet. Metoden move() i IPosition kan hjelpe deg med å oversette nullpunktene. Feltene som er null i brikken skal ikke fylles inn på brettet, bare de som inneholder en TetrisCell (er farget). Du kan anta at posisjonen er slik at hele brikken havner innenfor brettet. IGrid2D inneholder getwidth() og getheight() metoder som er kanskje nyttige. Du kan også iterere over alle lovlige grid posisjoner i en forenklet for løkke. Skriv ditt svar her public void putpiece(iposition pos, IGrid2D<TetrisCell> piece ) { for ( int i = 0; i < piece.getwidth(); i ++) { for ( int j = 0; j < piece.getheight(); j ++) { TetrisCell cell = piece.get( i, j, null ); IPosition piecepos = pos.move( i, j ); if ( cell!= null && contains( piecepos )) { set( piecepos, cell ); // antar arv...

6 2 for move() uten å bruke returverdi 2 for å ikke sjekke om fargen er null 1 for å fikle med (x,y) i stedet for IPosition, opptil 4 for unødvendig komplisert løsning som bruker (x,y) i stedet for metodene i IPosition OK å ikke sjekke contains() for(iposition pos : piece) er en annen mulighet 7. canputpiece (5 poeng) Vi skal nå se om en gitt posisjon på brettet vil være en gyldig plassering av en brikke. Vi skal bruke dette senere til å se om spilleren kan flytte fallende brikken til siden, og/eller om den kan flyttes lenger ned. Lag en metode public boolean canputpiece(iposition pos, IGrid2D<TetrisCell> piece) som returnerer true om piece kan plasseres på posisjon pos uten noen av dens fargede felter overlapper med fargede felter på brettet eller havner utenfor brettet. Metoden vil være ganske lik putpiece det kan lønne seg å ta utgangspunkt i denne. Vi er bare interessert i fargede felter, dvs. posisjonene i brikken og på brettet som ikke inneholder null. (Det er altså OK om en brikke er posisjonert slik at et av feltene som er null havner delvis utenfor brettet.) Du kan sjekke om en posisjon er innenfor et IGrid2D med metoden contains(). public boolean canputpiece(iposition pos, IGrid2D<TetrisCell> piece ) { for ( int i = 0; i < piece.getwidth(); i ++) { for ( int j = 0; j < piece.getheight(); j ++) { if ( piece.get( i, j )!= null ) { IPosition piecepos = pos.move( i, j ); if (! this.contains( piecepos )) return false ; if (get( piecepos, null )!= null ) return false ; return true ;

7 2 for move() uten å bruke returverdi 2 for å ikke sjekke om fargen er null 2 for å ikke sjekke om brettet contains posisjon 2 for å ikke sjekke om brettet er opptatt (!= null) opptil 2 for å fikle med (x,y) i stedet for IPosition for(iposition pos : piece) er en annen mulighet 8. Linjer (6 poeng) Når en rekke (rad/linje) er fylt opp, skal den fjernes slik at det blir ledig plass til flere brikker. En rekke er full når ingen av feltene på samme y koordinat er null. Lag en metode public boolean isfullrow(int row) i TetrisBoard som går gjennom alle felter på samme rekke, og returner true hvis ingen er null. Lag også en metode public void deleterow(int row) i TetrisBoard som fjerner en linje fra brettet dvs. flytter innholdet på alle rekkene over (med høyere y koordinat) ett hakk ned. public boolean isfullrow( int row ) { for ( int x = 0; x < getwidth(); x ++) { if (get( x, row ) == null ) return false ; return true ; public void removerow( int y ) { for ( int i = y ; i < getheight() 1; i ++) { for ( int j = 0; j < getwidth(); j ++) set ( j, i, get( j, i + 1)); for (int x = 0; x < getwidth(); ++x) { set(x, getheight() 1, null); Noen har en av disse med på neste oppgave (også OK) 1 for å ikke tømme den øverste raden / ikke håndtere sletting av øverste raden

8 9. checkrows (6 poeng) Lag en metode public int checkrows() i TetrisBoard som Går gjennom hver rekke på brettet, og teller og fjerner (dvs. flytter ned rekkene over) rekker som er fulle Metoden skal returnere antall fulle rekker som ble funnet og fjernet. Hint: Husk at når du fjerner en rekke, forskyves alle rekkene over ett hakk nedover pass på at dette ikke fører til at du hopper over rekker når du skal sjekke hele brettet. public int checkrows() { int lines = 0; for ( int y = 0; y < getheight(); y ++) { if (isfullrow( y )) { removerow( y ); y ; lines ++; return lines ; 4 for å ikke bruke metodene fra forrige oppgave 1 for å hoppe over linjer når man fjerner noen (potensielt problem om man begynner på bunnen)

9 10. Steg for steg (8 poeng) Vi skal nå se kort på hvordan mekanikken fra TetrisBoard kan syes sammen til et Tetris spill. Vi husker at Tetris består av spillbrettet (med en del fargete felter som vokser opp nedenfra), samt en fallende brikke som spilleren skal plassere. Deklarér feltvariabler for en klasse TetrisGame. Klassen trenger å holde rede på tre ting: brettet (TetrisBoard), samt grid og posisjon til den fallende brikken. Du trenger bare lage feltvariablene (vi antar at de blir fylt inn på fornuftig vis). Lag en metode step(), som utfører ett steg av Tetris, ved hjelp av metodene du har laget i de tidligere deloppgavene. Det vil si: Finner en mulig ny posisjon for den fallende brikken ( IPosition har en metode south() som kan hjelpe med det). Ser om den nye posisjonen er et lovlig sted å plassere brikken på brettet Hvis ja, skal brikkens posisjon endres og vi er ferdig med steget Hvis nei, kan brikken ikke falle lengre, og den skal legges til ( putpiece ) på brettet på den gamle posisjonen. Etter at en brikke er plassert på brettet må vi Sjekke om vi har fylt ut noen rader på brettet, slik at de kan fjernes Lage ny brikke med ny posisjon anta at du har en metode newpiece() som gjør dette private TetrisBoard board ; private IGrid2D<TetrisCell> piece; private IPosition piecepos ; public void step() { IPosition newpiecepos = piecepos.south(); if (! board.canputpiece( newpiecepos, piece )) { board.putpiece( piecepos, piece ); int linesdeleted = board.checkrows(); newpiece(); else { piecepos = newpiecepos ; Opptil 4 for å gjøre det mer komplisert enn nødvendig 2 for å ikke oppdatere posisjonen

10 11. MyFraction (5 poeng) Lag en klassedeklarasjon for MyFraction som skal implementere IFraction. Lag feltvariabler for teller og nevner (begge kan være av typen long lange heltall), og lag en konstruktør som tar imot teller og nevner. I likehet med f.eks. Position klassen tenker vi at brøk objektene ikke endres etter at de er opprettet. Husk å sjekke parameterverdiene til konstruktøren før du bruker dem, om nødvendig. public class MyFraction implements IFraction { private final long numerator ; private final long denominator ; public MyFraction( long num, long denom ) { if ( denom == 0) throw new IllegalArgumentException(); numerator = num ; denominator = denom ; 1 for ikke final 1 for ikke private 2 for å ikke sjekke denom!= 0 2 for trøbbel med implements IllegalArgumentException eller ArithmeticException er passende Selv om det står long i oppgaven, er int også OK. 12. Equals (5 poeng) En vanlig måte å lage equals metoden på er på bare sammenlikne feltvariablene parvis det er det Eclipse gjør hvis du ber den autogenerere equals. Kan du se for deg et mulig problem med å implementere equals for MyFraction med en slik direkte sammenlikning av feltvariabler? Forklar kort, gjerne med eksempler.

11 Ja, dette vil ikke virke, fordi f.eks. ½ skal være lik 2/4 selv om feltvariablene er parvis ulike. (Samme abstrakte verdi har flere mulige konkrete representasjoner.) (En mulig løsning er å kryssmultiplisere brøkene før sammenlikning) 13. Forenkling (5 poeng) Vi kjenner fra matematikken at hvis brøkens teller og nevner har en felles nevner (er delelig på samme tall), så kan den deles vekk og brøken forenkles. For eksempel, 4/8 = (2*2)/(2*2*2) som forenkles til 1/2; 9/9 forenkles til 1/1, og så videre. En annen forenkling er at å snu fortegnet over og under brøkstreken om dersom nevneren er negativ da ender man opp med å alltid ha positiv nevner (nevneren kan som kjent ikke være 0). For eksempel kan man forenkle ( 1)/( 2) til 1/2 og 1/( 2) til ( 1)/2. En enkel måte å finne felles nevnere på er Euclids algoritme, som finner den største felles nevneren til to heltall (dvs. det største heltallet som begge tallene kan deles på). Du kan anta at du har en implementasjon av denne i metoden long gcd(long a, long b) (gcd greatest common divisor). For eksempel: (Dette er bullshit gcd inkluderer alle mindre felles nevnere) long d = gcd(15, 75); // d = 5, dvs. 15/75 kan forenkles til (15/5)/(75/5) = 3/15 d = gcd(3, 15); // d = 3, dvs. 3/15 kan forenkles til 1/5 d = gcd(1, 5); // d = 1, dvs. 1/5 kan ikke forenkles mer Endre konstruktøren din for MyFraction slik at Nevneren i brøken alltid er et positivt tall Telleren og nevneren ikke har noen felles nevnere (unntatt 1, som man alltid kan dele på)

12 Husk at det kan være flere fellesnevnere mellom teller og nevner, og at du ikke kan forenkle mer når gcd gir 1 som svar. public MyFraction( long num, long denom ) { if ( denom == 0) throw new IllegalArgumentException (); else if ( denom < 0) { // normaliser fortegn num = num ; denom = denom ; long d = gcd ( num, denom ); // fellesnevner numerator = num / d ; denominator = denom / d ; Siden Anya har vært forvirret om matematikken her, er det også OK med: long d = gcd(num, denom); while(d!= 1) { num = num / d; denom = denom / d; d = gcd(num, denom; 2 for manglende forenkling av negativ nevner 2 for manglende forenkling av fellesnevner 1 for manglende sjekk for 0

13 14. Datainvariant (6 poeng) For et MyFraction objekt er det nå mange kombinasjoner av verdier for feltvariablene som aldri skal forekomme ( nevner=0 er et velkjent eksempel, forenkling av brøken i forrige deloppgave gjør enda flere kombinasjoner umulige). Skriv ned en datainvariant (med ord) som beskriver hva som er gyldige tellere/nevnere for en MyFraction (gitt representasjonen med forenklet brøk). Skriv også en metode checkstate som sjekker at kombinasjonen av teller og nevner er gyldig / i samsvar med datainvarianten, og kaster en IllegalStateException hvis ikke. Nevner må være > 0 Teller og nevner må ha ingen fellesnevnere public static void checkstate(myfraction frac ) { if ( frac. denominator == 0) throw new IllegalStateException( "Division by zero" ); if ( frac. denominator < 0) throw new IllegalStateException( "Not normalized sign" ); if ( gcd ( frac. numerator, frac. denominator )!= 1) throw new IllegalStateException( "Not normalized" ); Her er de trenet til å lage checkstate static, men det er ikke nødvendig så lenge den ellers er fornuftig Ikke nødvendig å skille == 0 og < 0 2 poeng for hver av ikke null, ikke negativ og ikke fellesnevnere (halvparten hvis forklaring eller checkstate mangler) 1 for manglende melding i exception

14 15. Equals igjen (4 poeng) Gitt at vi nå alltid har en forenklet brøk i MyFraction, blir problemene rundt equals metoden noe annerledes enn tidligere? Forklar kort. Dette løser problemet. Hver brøk har nå bare én mulig representasjon, og equals kan implementeres med å sammenlikne feltvariablene. 16. Egenskaper (6 poeng) Brøkregning / rasjonale tall har en mengde gode matematiske egenskaper, som du også kjenner fra regning med naturlige eller reelle tall. For eksempel, assosiativitet ( (a + b) + c = a + (b + c) ) og kommutativitet (a + b = b + a) for multiplikasjon og addisjon; og regler for regning med 0 og 1 (a + 0 = a, a * 1 = a, a * 0 = 0, a a = 0). Se gjennom metodene i IFraction grensesnittet, og tenk ut tre egenskaper for regneoperasjonene. Skriv disse som egenskapsmetoder som tar ett eller flere IFraction objekter, og tester egenskapene med f.eks. assertequals(). For eksempel: // a + (b + c) == (a + b) + c public static void plusassocproperty(ifraction a, IFraction b, IFraction c ) { assertequals ( a.plus( b.plus( c )), a.plus( b ).plus( c )); // a a == 0 public static void minusnullproperty (IFraction a ) { assertequals ( a.minus( a ), a.valueof(0)); // a * b == b * a public static void timescommutproperty(ifraction a, IFraction b ) { assertequals ( a.times( b ), b.times( a )); Mange muligheter for egenskaper. 2 poeng for hver 2 for å bruke MyFraction i stedet for IFraction 1 eller 2 for generell trøbbel med assertequals e.l. 1 hvis det mangler beskrivende navn og det heller ikke er forklarende kommentar OK om metodene ikke er public static void OK med boolske metoder om de brukes slik i oppgave 18

15 17. Generering av brøk (4 poeng) For å kunne utnytte egenskapsmetodene fra forrige oppgave til testing, må vi ha en god mengde testdata forskjellige brøker som vi kan sjekke at egenskapene virkelig holder for. I vedlegget finner du grensesnittet IGenerator<T> (som du kanskje kjenner igjen fra Lab 3). Du skal nå lage en klasse FractionGenerator som implementerer IGenerator for IFraction verdier. Skriv selve klassedeklarasjonen (første linjen; class... {) Implementer generate(random r) metoden. Den skal opprette nye MyFraction objekter basert på tilfeldighetsgeneratoren (bruk f.eks. nextint() ), og returnere disse. (Resten av klassen trenger du ikke implementere.) Husk at ikke alle tilfeldige verdier nødvendigvis passer som teller/nevner i en brøk... public class FractionGenerator implements public IFraction generate(random r ) { long num = r.nextlong(); long denom = r. nextlong (); if ( denom == 0) denom = 1; return new MyFraction( num, denom ); 2 for å trøbbel med implements eller generics 1 for å bruke MyFraction der det skal være IFraction eller omvendt 1 for å ikke håndtere null som nevner Spiller ingen rolle om det brukes long eller int

16 18. Test for MyFraction (5 poeng) Lag en JUnit testmetode som tester en av egenskapene du har laget med tilfeldig data fra brøk generatoren (du kan anta at du allerede har opprettet en generator i variabelen fracgen ). Lag testen slik at egenskapen blir sjekket N public void plusassoctest() { for ( int i = 0; i < N ; i ++) { plusassocproperty ( fracgen.generate(), fracgen.generate(), fracgen.generate()); IGenerator<IFraction> fracgen = new FractionGenerator(); int N = 100;