Objektorientierte Programmiertechniken
LVA 185.A01, VU, 3 Ects, 2013/2014 W

4. Übungsaufgabe

Themen:

Untertypbeziehungen, Zusicherungen

Termine:

Ausgabe: 30.10.2013
Abgabe: 13.11.2013, 12:00 Uhr

Abgabeverzeichnis:

Aufgabe4

Programmaufruf:

java Test

Grundlage:

Skriptum, Schwerpunkt auf Kapitel 2

Aufgabe

Welche Aufgabe zu lösen ist:

Kranichkirchener sind jetzt schon für ihre hohe Software-Kompetenz bekannt. Dennoch finden sich auch dort immer wieder Programme, die wegen trivialer Ursachen schwer lesbar sind. Eine bessere Unterstützung für die Formatierung von Kommentaren könnte Abhilfe schaffen.

Folgendes Interface ist vorgegeben:

   public interface Prettifier {
      String pretty(String prog);
      /* Result corresponds to the Java program in prog,
       * but with more, less or prettier comments.
       * This method has no side-effects.
       */
   }
Es sollen folgende Untertypen von Prettifier als Klassen, abstrakte Klassen oder Interfaces erstellt werden:

Versehen Sie (abstrakte) Klassen und Interfaces mit allen notwendigen Zusicherungen und stellen Sie sicher, dass Sie nur dort eine Vererbungsbeziehung (extends oder implements) verwenden, wo tatsächlich eine Untertypbeziehung auch hinsichtlich der Zusicherungen besteht. Ermöglichen Sie Untertypbeziehungen zwischen allen diesen Typen, außer wenn Untertypbeziehungen den Beschreibungen der Typen widersprechen würden. Falls zwischen zwei Typen keine Untertypbeziehung besteht, geben Sie in einem Kommentar in der Datei Test.java eine Begründung dafür an. Bitte geben Sie eine textuelle Begründung; auskommentierte Programmzeilen reichen dafür nicht.

Sie können so viele zusätzliche (abstrakte) Klassen und Interfaces einführen, wie Sie als vorteilhaft erachten. Die Typstruktur soll trotzdem möglichst einfach und klein bleiben, wobei jedoch alle oben genannten Typen (mit den vorgegebenen Namen) vorkommen müssen, auch solche, die Sie vielleicht für nicht nötig erachten.

Schreiben Sie eine Klasse Test zum Testen Ihrer Lösung. Erzeugen Sie Instanzen der oben genannter Typen. Überprüfen Sie so gut Sie können mittels Testfällen, ob dort, wo Sie eine Untertypbeziehung annehmen, Ersetzbarkeit gegeben ist.

Daneben soll die Klasse Test.java als Kommentar eine kurze, aber verständliche Beschreibung der Aufteilung der Arbeiten auf die einzelnen Gruppenmitglieder enthalten – wer hat was gemacht.

Wie die Aufgabe zu lösen ist:

Die insgesamt 100 für diese Aufgabe erreichbaren Punkte sind folgendermaßen auf die zu erreichenden Ziele aufgeteilt:

Untertypbeziehungen richtig erkannt und eingesetzt, fehlende Untertypbeziehungen richtig beschrieben: 50 Punkte
Zusicherungen richtig und sinnvoll eingesetzt: 25 Punkte
Lösung sinnvoll getestet: 10 Punkte
Geforderte Funktionalität vorhanden (so wie in Aufgabenstellung beschrieben): 15 Punkte

Fehler in Untertypbeziehungen sowie ungeeignete Zusicherungen führen daher zu einem sehr hohen Punkteverlust. Obwohl für das Testen der Lösung nur 10 Punkte veranschlagt sind, kann unzureichendes Testen doch zu größerem Punkteverlust führen, wenn dadurch bestehende Mängel nicht rechtzeitig erkannt werden. Auch Mängel in der Funktionalität können einen Verlust von deutlich mehr als 15 Punkten bedeuten, weil diese sehr wahrscheinlich auch aus Fehlern in Untertypbeziehungen und Zusicherungen resultieren.

Die größte Schwierigkeit liegt darin, alle Untertypbeziehungen zu finden und Ersetzbarkeit sicherzustellen. Vererbungsbeziehungen, die nicht gleichzeitig auch Untertypbeziehungen sind, führen zu sehr hohem Punkteverlust. Ebenso gibt es hohe Punkteabzüge für nicht wahrgenommene Gelegenheiten, Untertypbeziehungen zwischen den Untertypen von Prettifier herzustellen, sowie für fehlende oder falsche Begründungen für nicht bestehende Untertypbeziehungen. Geeignete Begründungen wären etwa Gegenbeispiele, welche Verletzungen der Ersetzbarkeit aufzeigen.

Eine Grundlage für das Auffinden der Untertypbeziehungen sind gute Zusicherungen. Wesentliche (aber nicht alle) Zusicherungen kommen bereits in obigen Beschreibungen der benötigten Typen vor. Sie brauchen diese Beschreibungsteile nur mehr richtig zuzuordnen. Untertypbeziehungen ergeben sich aus den erlaubten Beziehungen zwischen Zusicherungen in Unter- und Obertypen. Es hat sich als günstig erwiesen, alle Zusicherungen, die in einem Obertyp gelten, im Untertyp direkt bei den betroffenen Methoden nochmals hinzuschreiben, da sie sonst leicht übersehen werden.

Vergewissern Sie sich der Korrektheit der Untertypbeziehungen zusätzlich über geeignete Testfälle. Die Anzahl der Testfälle ist nicht entscheidend, wohl aber deren Qualität: Es kommt darauf an, dass die Testfälle mögliche Verletzungen der Ersetzbarkeit aufdecken können. Umgekehrt sollen Sie sich auch vergewissern, dass Sie keine Gelegenheit für Untertypbeziehungen verpasst haben, indem Sie Beispiele dafür finden, wie angenommene Untertypbeziehungen das Ersetzbarkeitsprinzip verletzen würden.

Zusicherungen in Testklassen werden aus praktischen Überlegungen bei der Beurteilung nicht berücksichtigt. Sorgen Sie aber bitte dafür, dass ein Aufruf von java Test einigermaßen nachvollziehbaren Output generiert.

Zur Lösung dieser Aufgabe müssen Sie Untertypbeziehungen und vor allem den Einfluss von Zusicherungen auf Untertypbeziehungen im Detail verstehen. Holen Sie sich entsprechende Informationen aus Kapitel 2 des Skriptums. Folgende zusätzlichen Informationen könnten hilfreich sein:

Schalten Sie Warnungen des Compilers in keinem Fall aus. Sehr viele Warnungen haben mit möglichen Verletzungen der Ersetzbarkeit zu tun.

Lassen Sie sich von der Form der Beschreibung der benötigten Typen nicht täuschen. Daraus, dass die Beschreibung eines Typs die Beschreibung eines anderen Typs teilweise wiederholt, folgt noch keine Ersetzbarkeit. Generell sind Sie wahrscheinlich auf dem falschen Weg, wenn es den Anschein hat, A könne Untertyp von B und B gleichzeitig Untertyp von A sein – außer wenn A und B gleich sind.

Achten Sie auf richtige Sichtbarkeit. Alle oben beschriebenen Typen und Methoden sollen überall verwendbar sein. Die Sichtbarkeit von Implementierungsdetails und insbesondere von Variablen soll aber so stark wie möglich eingeschränkt werden. Bedenken Sie, dass sichtbare Implementierungsdetails die Ersetzbarkeit beeinflussen können.

Was man generell beachten sollte:

Es werden keinerlei Ausnahmen bezüglich des Abgabetermins gemacht. Was nicht rechtzeitig im Repository am Übungsrechner steht, wird bei der Beurteilung nicht berücksichtigt. Da es ab jetzt um 100 Punkte pro Aufgabe geht, wäre jede Ausnahme anderen Gruppen gegenüber ungerecht.

Schreiben Sie nicht mehr als eine Klasse in jede Datei (ausgenommen geschachtelte Klassen), halten Sie sich an übliche Namenskonventionen in Java (Großschreibung für Namen von Klassen und Interfaces, kleine Anfangsbuchstaben für Variablen und Methoden, etc.), und verwenden Sie die Namen, die in der Aufgabenstellung vorgegeben sind. Damit erhöhen Sie die Lesbarkeit Ihrer Programme ganz wesentlich, wodurch bestimmte Fehler in der Beurteilung deutlich unwahrscheinlicher werden.

Übernehmen Sie das vorgegebene Interface Prettifier bitte unverändert, einschließlich der Kommentare.

Warum die Aufgabe diese Form hat:

Im Gegensatz zu vielen anderen Aufgaben ist diese Aufgabe ziemlich klar spezifiziert. Der Grund liegt darin, dass die Beschreibungen der Typen nur wenig Interpretationsspielraum bezüglich der Ersetzbarkeit bieten sollen. Die Aufgabe ist so formuliert, dass Untertypbeziehungen (abgesehen von Typen, die Sie vielleicht zusätzlich einführen) eindeutig sind. Über Testfälle und Gegenbeispiele sollten Sie in der Lage sein, große Fehler in der Struktur der Lösung selbst zu finden. Eine Voraussetzung für das Erkennen der richtigen Lösung und deren Eindeutigkeit ist aber ein gutes Verständnis der Ersetzbarkeit. Wenn Ihnen mehrere Lösungsmöglichkeiten (hinsichtlich der Struktur ohne eigene Typen) als gleichermaßen richtig erscheinen, sollten Sie noch einmal ins Skriptum schauen.
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