Tillatte hjelpemidler: alle skrevne og trykte. Antall sider: 2 (+ 1 side vedlegg, bakerst). Oppgave 1 [25%]

Transkript

1 Bokmål Det Matematisk-naturvitenskapelege fakultet UNIVERSITETET I BERGEN Eksamen i emnet INF101/INF101F Programmering II Tirsdag 28. september 2010, kl Tillatte hjelpemidler: alle skrevne og trykte. Antall sider: 2 (+ 1 side 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 [25%] a) [5%] Unntakshåndtering Forklar kort hva unntak (exceptions) er i Java og hvordan de brukes. b) [10%] Arv, polymorfisme og Liskovs substitusjonsprinsipp Gitt to klasser A og B, der B arver fra A (B extends A): 1. Hva slags effekt har arveforholdet mellom A og B på bruken av objekter av klassen B? Hva med objekter av klassen A? Forklar kort. 2. Har spesifikasjonen av A noen innvirkning på hvordan oppførselen til klasse B må være? Hvordan må evt. krav til metodeparametre og garantier om resultat være? Forklar kort. c) [10%] Overlasting og overstyring 1. Forklar kort hva overlasting (overloading) og overstyring (overriding) er. 2. Gi et lite eksempel som illustrerer forskjellen. Oppgave 2 [50%] Ordbok En ordbok (dictionary) er en ADT der data lagres og hentes ved hjelp av en nøkkel. Map/HashMap i Java er eksempler på denne ADT-en. Vi bruker et litt forenklet grensesnitt i forhold til Java (se vedlegg). Merk følgende: Å sette et element til null er det samme som å fjerne det. Metoden get returnerer null hvis nøkkelen ikke finnes. a) [5%] Spesifikasjon Uttrykk remove, contains og isempty ved hjelp av put, get og size. Går det an å gjøre det omvendte (put, get og size ved hjelp av remove, contains og isempty)? Er noen andre av metodene overflødige? Forklar. b) [5%] Spesifikasjon Skriv (med ord, formel eller kode) noen aksiomer som uttrykker: At get gir tilbake verdien man satte inn med put. At put med forskjellige nøkler ikke påvirker hverandre. Effekten put og remove har på size både når elementene finnes fra før, og når de ikke gjør det. Du kan benytte resultatet fra deloppgave a) om du vil. Se eksempler i vedlegget. 1

2 c) [5%] Datastruktur Vi skal først implementere ordboken ved hjelp av en assosiativ liste: en liste av par der første element er nøkkelen og andre element er den tilhørende verdien. For å søke i listen må man da lete gjennom listen til man finner paret der nøkkelen er lik (equals). Lag en generisk klasse AListOrdbok<K,V> implements IDict<K,V> for å representere ordbok som en liste av nøkkel, verdi. Definer datastrukturen og eventuelle hjelpeklasser du trenger for å representere par. Definer nødvendige konstruktører. Du kan benytte Javas List og implementasjoner av denne hvis du vil. d) [5%] Datainvariant Lag en datainvariant for klassen din, implementert som en boolsk metode som returnerer true for objekter med en gyldig representasjon. Pass på at du tar i betrakting hvordan du håndterer null-verdier og evt. lagring av antall elementer. e) [20%] Implementasjon Implementer alle metodene i grensesnittet. Benytt gjerne resultatet i deloppgave a) i implementasjonen. Du kan bruke Javas ListIterator i implementasjonen om du vil. f) [10%] Ekvivalens Kan forskjellige sekvenser av put og remove resultere i forskjellige konkrete AListOrdbok-representasjoner av samme abstrakte verdi (dvs at to ordbøker som inneholder samme nøkler med samme verdier har forskjellig representasjon)? Forklar. Implementer equals for AList, og ta hensyn til svaret over. Oppgave 3 [25%] Hashtabell Ordboken kan gjøres mer effektiv ved å dele den i N mindre lister på samme måte som man finner frem i en telefonkatalog der første bokstav er markert i margen. Javas HashMap er basert på denne ideen, slik at man slipper å søke gjennom alle elementene for hver operasjon. For at dette skal virke, må vi kunne finne riktig liste basert på nøkkelen. Hvis nøklene er strenger, kan vi gruppere elementene etter første tegnet i strengen. For andre typer nøkler er det ikke like enkelt. Heldigvis har Java en kjekk metode for å håndtere denne situasjonen: Metoden hashcode er definert i Object, og returnerer et vilkårlig heltall som er likt for like objekter. Dvs, hvis o1.equals(o2), så er o1.hashcode() == o2.hashcode(). Som regel er hashcode implementert slik at den gir en jevn fordeling, velegnet for å lage en effektiv oppslagsdatastruktur. a) [10%] Lag datastruktur og konstruktør for HashOrdbok. La konstruktøren ta imot N antall grupper elementene skal fordeles på (hvis N = 1 har vi i praksis en AListOrdbok). AListOrdbok kan gjenbrukes til å lagre data for hver gruppe. b) [10%] Implementer put og get for HashOrdbok. Husk at heltallet som returneres fra hashcode kan være stort, så det må tilpasses N. c) [5%] Ettersom Java er basert på referanser, kan vi risikere at andre deler av programmet har referanser til nøklene i hashtabellen vår. Hva skjer hvis et av nøkkelobjektene har blitt endret utenfor hashtabellen? Forklar. Lykke til! Anya Helene Bagge 2

3 Nynorsk Det Matematisk-naturvitenskapelege fakultet UNIVERSITETET I BERGEN Eksamen i emnet INF101/INF101F Programmering II Tirsdag 28. september 2010, kl Lovlege hjelpemiddel: alle skrevne og trykte. Sider: 2 (+ 1 side vedlegg, bakerst). Det vil løne seg å få oversikt over heile eksamenssettet før du byrjar å løyse det. Du har lov å bruke resultat frå andre oppgåver og punkt, sjølv om du ikkje har løyst dei innan du treng resultata. Alle spørsmål skal besvarast, og alle svar skal grunngjevast. Prosenttala gjev omlag vekt ved sensur. Oppgåve 1 [25%] a) [5%] Unntakshåndtering Forklar kort kva unntak (exceptions) er i Java og korleis dei blir brukt. b) [10%] Arv, polymorfisme og Liskovs substitusjonsprinsipp Gjeve to klassar A og B, der B arver frå A (B extends A): 1. Kva slags effekt har arveforholdet mellom A og B på nytta av objekt av klassa B? Kva med objekt av klassa A? Forklar kort. 2. Har spesifikasjonen av A nokon innverknad på korleis oppførselen til klasse B må vere? Korleis må evt krav til metodeparametre og garantiar om resultat vere? Forklar kort. c) [10%] Overlasting og overstyring 1. Forklar kort kva overlasting (overloading) og overstyring (overriding) er. 2. Gje eit døme som illustrerer skilnaden. Oppgåve 2 [50%] Ordbok Ei ordbok (dictionary) er ein ADT der data lagrast og blir henta ved hjelp av ein nøkkel. Map/HashMap i Java er døme på denne ADT-en. Vi brukar eit litt forenkla grensesnitt i tilhøve til Java (sjå vedlegg). Merk følgjende: Å setje eit element til null er det same som å fjerne det. Metoden get returnerer null viss nøkkelen ikkje finst. a) [5%] Spesifikasjon Uttrykk remove, contains og isempty ved hjelp av put, get og size. Går det an å gjøre det omvende (put, get og size ved hjelp av remove, contains og isempty)? Er nokre andre av metodane overflødige? Forklar. b) [5%] Spesifikasjon Skriv (med ord, formel eller kode) nokre aksiom som uttrykkjer: At get gjev tilbake verdet som vart satt inn med put. At put med ulike nøkler ikkje påvirkar kvarandre. Effekten av put og remove på size både når elementa finst frå før, og når de ikkje gjer det. Du kan nytte resultatet frå deloppgåve a) om du vil. Sjå døme i vedlegget. 1

4 c) [5%] Datastruktur Vi skal først implementere ordboka ved hjelp av en assosiativ liste: ei liste av par der første element er nøkkelen og andre element er det tilhøyrende verdet. For å søkja i lista må ein då leite gjennom lista til ein finn paret der nøkkelen er lik (equals). Lag ein generisk klasse AListOrdbok<K,V> implements IDict<K,V> for å representere ordbok som ei liste av nøkkel, verd. Definer datastrukturen og eventuelle hjelpeklasser du treng for å representere par. Definer naudsynte konstruktører. Du kan nytte Javas List og implementasjonar av denne om du vil. d) [5%] Datainvariant Lag ein datainvariant for klassa din, implementert som en boolsk metode som returnerer true for objekt med ein gyldig representasjon. Pass på at du tek omsyn til korleis du håndterer null-verd og evt lagring av antall element. e) [20%] Implementasjon Implementer alle metodane i grensesnittet. Nytt gjerne resultatet i deloppgåve a) i implementasjonen. Du kan bruke Javas ListIterator i implementasjonen om du vil. f) [10%] Ekvivalens Kan ulike sekvensar av put og remove resultere i ulike konkrete AListOrdbok-representasjonar av same abstrakte verdi (dvs at to ordbøker som inneheld same nøklar med same verd har ulik representasjon)? Forklar. Implementer equals for AList, og ta omsyn til svaret over. Oppgåve 3 [25%] Hashtabell Ordboka kan gjerast meir effektiv ved å gruppere elementa i N mindre lister på same måte som ein finn fram i ein telefonkatalog der første bokstaven er markert i margen. Javas HashMap er basert på denne ideen, slik at ein slepp å søkje gjennom alle elementa for kvar operasjon. For at dette skal virke, må vi kunne finne riktig liste basert på nøkkelen. Om nøklane er strenger, kan vi gruppere elementa etter første teiknet i strengen. For andre typar nøklar er det ikkje like enkelt. Heldigvis har Java en hendig metode for å handtere denne situasjonen: Metoden hashcode er definert i Object, og returnerer eit vilkårleg heiltal som er likt for like objekt. Dvs, om o1.equals(o2), så er o1.hashcode() == o2.hashcode(). Som regel er hashcode implementert slik at han gjev ein jamn fordeling, velegna for å lage ein effektiv oppslagsdatastruktur. a) [10%] Lag datastruktur og konstruktør for HashOrdbok. La konstruktøren ta imot N talet på grupper elementene skal fordelast i (viss N = 1 har vi i praksis ei AListOrdbok). AListOrdbok kan gjenbrukast til å lagre data for kvar gruppe. b) [10%] Implementer put og get for HashOrdbok. Husk at heiltalet som returneres frå hashcode kan vere stort, så det må tilpassast N. c) [5%] Sidan Java er basert på referansar, kan vi risikere at andre dele av programmet har referansar til nøklane i hashtabellen vår. Kva skjer om eit av nøkkelobjekta har vorte endra utanfor hashtabellen? Forklar. Lukke til! Anya Helene Bagge 2

5 Vedlegg IDict.java Følgende aksiomer gjelder for IDict: For alle IDict d, K nøkkel, V verdi: - Gitt to forskjellige nøkler k1 og k2: hvis d.get(k1) == verdi, så d.remove(k2); d.get(k1) == verdi - d.remove(nøkkel); d.get(nøkkel) == null - Hvis d.contains(verdi) så!d.isempty() - Oppg. <K> Typen til <V> Typen til elementene. public interface IDict<K,V> { Sett inn en verdi. public void put(k nøkkel, V verdi); } Returnerer verdien assosiert med nøkkelen. public V get(k nøkkel); Fjern verdien assosiert med nøkkelen, hvis den finnes. public void remove(k nøkkel); Returnerer true hvis en verdi er assosiert med nøkkelen. public boolean contains(k nøkkel); Returnerer true hvis ordboken er tom. public boolean isempty(); Returnerer antall elementer i ordboken. public int size(); i