Objektorientierte Programmierung
LVA 185.162, VL 2.0, 2006 W

5. Übungsaufgabe

NEU:

Wegen kleiner Fehler wurde die Aufgabenstellung im Nachhinein leicht verändert. Alle geänderten Stellen sind folgendermaßen markiert: gelöschter Text - nachträglich eingefügter Text. Durch die Änderungen sollte die Lösung im Wesentlichen unberührt bleiben.

Themen:

Pakete, Sichtbarkeit, Interfaces

Termine:

Ausgabe:	23.11.2006
reguläre Abgabe:	30.11.2006, 12:45 Uhr
nachträgliche Abgabe:	07.12.2006, 12:45 Uhr

Abgabeverzeichnis:

Aufgabe5

Programmaufruf:

java Test

Grundlage:

Skriptum bis Seite 91.

Aufgabe

Welche Aufgabe zu lösen ist:

Entwickeln Sie in Java ein Paket graphsammlung, welches Klassen und Interfaces für folgende Zwecke enthält:

• LeseSammlung dient als Schnittstelle zu verschiedenen Sammlungen von Zeichenketten (Strings) und unterstützt eine Methode zur Abfrage, ob eine bestimmte Zeichenkette in der Sammlung enthalten ist.
• SchreibeSammlung dient als Schnittstelle zu verschiedenen Sammlungen von Zeichenketten und unterstützt Methoden zum Einfügen und Löschen von Zeichenketten. Diese Methoden dürfen Exceptions werfen, wenn die eigentlichen Aufgaben nicht durchführbar sind.
• LeseGraph dient als Schnittstelle zu Graph (wie in Aufgabe 4) und unterstützt Methoden zum
  • Auflisten aller ausgehenden Kanten eines Knotens X, das ist die Liste aller Knoten Y, für die es eine Kante von X nach Y gibt;
  • Auflisten aller eingehenden Kanten eines Knotens Y, das ist die Liste aller Knoten X, für die es eine Kante von X nach Y gibt.
• SchreibeGraph dient als Schnittstelle zu Graph und unterstützt Methoden zum Einfügen und Löschen von Knoten und Kanten wie in Aufgabe 4. Diese Methoden dürfen Exceptions werfen, wenn die eigentlichen Aufgaben nicht durchführbar sind.
• LeseVerwandtschaft dient als Schnittstelle zu Graphen und unterstützt Methoden zum Auflisten
  • aller Nachfolger eines gegebenen Knotens X, das sind alle Knoten Y, für die es eine Kante von X nach Y gibt, und alle Nachfolger von Y;
  • aller Vorgänger eines gegebenen Knotens Y, das sind alle Knoten X, für die es eine Kante von X nach Y gibt, und alle Vorgänger von X.
  Dies entspricht den Methoden zum Auflisten der Vor- und Nachfahren in Stammbaum (aus Aufgabe 4).
• SchreibeVerwandschaft dient als Schnittstelle zu Graphen und unterstützt Methoden zum
  • gleichzeitigen Hinzufügen eines neuen Knotens und einer Kante von einem gegebenen bestehenden Knoten zum neuen Knoten (sofern Knoten und Kante noch nicht existieren);
  • gleichzeitigen Hinzufügen eines neuen Knotens und einer Kante vom neuen Knoten zu einem gegebenen bestehenden Knoten (sofern Knoten und Kante noch nicht existieren);
  • Löschen eines Knotens und aller Nachfolger dieses Knotens sowie aller Kanten, die zu einem dieser gelöschten Knoten zeigen;
  • Löschen aller Vorgänger eines Knotens (aber nicht des Knotens selbst) sowie aller Kanten, die von einem gelöschten Knoten ausgehen.
• Graph (wie in Aufgabe 4 beschrieben) soll zum Paket graphsammlung gehören und ein Untertyp von SchreibeGraph, LeseGraph, SchreibeSammlung und LeseSammlung sein. Die in SchreibeSammlung und LeseSammlung definierten Methoden fügen Knoten ein, löschen Knoten und fragen ab, ob Knoten existieren.
• DAG (eine übliche Abkürzung für directed acyclic graph) steht für eine eingeschränkte Variante von Graph, in der die durch die Kanten bebildeten Pfade keine Zyklen bilden dürfen. Neben den Methoden von Graph unterstützt DAG die Methoden von LeseVerwandtschaft.
• VerbundenerDAG steht für eine Variante von DAG, in der alle Knoten durch Pfade miteinander verbunden sind (das heißt, für jeden Knoten X im Graphen gilt: die Menge, die X sowie alle Vorgänger und Nachfolger von X enthält, ist auch die Menge aller Knoten von X des Graphen). Um diese Verbundenheit der Knoten zu gewährleisten, enthält jede neue Instanz von VerbundenerDAG genau einen Knoten und keine Kanten. Der Graph kann nur durch die Methoden von SchreibeVerwandtschaft verändert werden. Alle Methoden von LeseSammlung, LeseGraph und LeseVerwandtschaft sollen verwendbar sein.
• Baum steht für eine eingeschränkte Variante von VerbundenerDAG, die genau einen Wurzelknoten enthält, so dass es für jeden Knoten X (außer dem Wurzelknoten) genau eine Kante zu diesem Knoten X gibt. Alle Methoden von LeseSammlung, LeseGraph, LeseVerwandtschaft und SchreibeVerwandtschaft sollen unterstützt werden.

Entwickeln Sie auch ein Paket anwendung, welches die Klasse Stammbaum (wie in Aufgabe 4 beschrieben) enthält. Stammbaum soll zumindest die Methoden von EditGraph und Verwandtschaft LeseGraph, SchreibeGraph, LeseVerwandtschaft und SchreibeVerwandschaft unterstützen.

Entwickeln Sie weiters ein Paket test, das zum nicht interaktiven Testen der Klassen und Interfaces dieser Aufgabe dient. Die wichtigsten Normal- und Grenzfälle sollen überprüft werden, und die Testergebnisse sind in allgemein verständlicher Form in der Standardausgabe darzustellen.

Schreiben Sie eine Klasse Test im existierenden Ordner Aufgabe5. Ein Aufruf von java Test in Aufgabe5 soll die Tests im Paket test ausführen.

Wie die Aufgabe zu lösen ist:

Überlegen Sie genau, wo sie (abstrakte) Klassen und wo Interfaces verwenden. Achten Sie darauf, Pakete wie oben beschrieben einzusetzen, und sorgen Sie dafür, dass Methoden, Klassen und Interfaces nur dort sichtbar sind, wo sie gebraucht werden. Bei den Methoden, Klassen und Interfaces, die in dieser Aufgabenstellung (oder in Aufgabe 4) beschrieben sind, ist davon auszugehen, dass sie auch außerhalb der vorgegebenen Pakete verwendet werden sollen. Wie in den vorangegangenen Aufgabenstellungen sollen Sie Vererbung nur dort einsetzen, wo auch Untertypbeziehungen bestehen. Überall, wo Ersetzbarkeit ermöglicht werden kann, soll Ersetzbarkeit gegeben sein. Keine Methode darf so implementiert sein, dass sie unabhängig vom Objektzustand immer einen Fehler meldet oder eine Exception wirft. Erben Sie so viel Code wie möglich, und vermeiden Sie unnötigen Code. Vermeiden Sie Kommentare, die keine Zusicherungen darstellen, sowie mehrdeutig formulierte Zusicherungen. Wählen Sie stets jene Faktorisierung und jene Arten von Zusicherungen, durch welche die Abhängigkeiten zwischen unterschiedlichen Paketen am schwächsten sind.

Hinweise zur Beurteilung:

Der Schwerpunkt bei der Beurteilung liegt auf einem vernünftigen Einsatz von Interfaces und (abstrakten) Klassen, der korrekten Verwendung von Paketen und einer kontrollierten Verwendung von private, protected und public. Daneben spielen (wie in der vorhergehenden Aufgabe) die Themen Vererbung, Subtyping und Zusicherungen auch bei der Beurteilung der Lösung dieser Aufgabe eine wichtige Rolle.

Was im Hinblick auf die Abgabe zu beachten ist:

Schreiben Sie Ihre Lösung in den bereits existierenden Ordner Aufgabe5 in Ihrem Verzeichnis auf dem Übungsrechner b3. Das Programm soll von diesem Ordner aus durch java Test aufrufbar sein. Schreiben Sie nicht mehr als eine Klasse in jede Datei. Der Ordner soll zum Zeitpunkt der Abgabe (30.11.2006, 12:45 Uhr) und der nachträglichen Abgabe (7.12.2006, 12:45 Uhr) alle .java-Dateien enthalten, die Sie für Ihre Lösung benötigen. Bitte entfernen Sie alle .java-Dateien, die nicht zur Abgabe gehören. Dateien mit anderen Endungen werden bei der Beurteilung nicht berücksichtigt. Vermeiden Sie die Verwendung von Ordnern innerhalb des Abgabeordners Aufgabe5; ausgenommen davon sind nur Ordner (bitte keine Links) mit den Namen graphsammlung, anwendung und test.