Objektorientierte Programmiertechniken
LVA 185.A01, VU, 3 ECTS, 2016/2017 W

7. Übungsaufgabe

Themen:

kovariante Probleme, mehrfaches dynamisches Binden

Termine:

Ausgabe:	07.12.2016
Abgabe:	14.12.2016, 12:00 Uhr

Abgabeverzeichnis:

Aufgabe7

Programmaufruf:

java Test

Grundlage:

Skriptum, Schwerpunkt auf den Abschnitten 3.3.3 und 3.4

Aufgabe

Welche Aufgabe zu lösen ist:

Bei den Nagetieren der Felder und Wälder herrscht große Wohnungsnot. Deshalb haben die Nagetiere beschlossen, ein Wohnungsamt einzurichten, das die freien Wohnhöhlen verwaltet. Das Wohnungsamt unterscheidet vier Arten von Wohnhöhlen:

Baumhöhle groß
Baumhöhle klein
Erdhöhle groß
Erdhöhle klein

Von jeder Wohnhöhle ist das Volumen in cm³ (Gleitkommazahl) und die Monatsmiete in Cent (ganze Zahl) bekannt, bei Baumhöhlen weiters die Höhe über dem Boden (ganze Zahl) und bei Erdhöhlen der Durchmesser in cm (Gleitkommazahl). Kleine Baumhöhlen werden an Eichhörnchen vermietet, große Baumhöhlen an Grauhörnchen und falls keine kleinen Baumhöhlen mehr vorhanden sind, auch an Eichhörnchen. Kleine Erdhöhlen werden an Zwerghamster vermietet, große Erdhöhlen an Ziesel und falls keine kleinen Erdhöhlen mehr vorhanden sind, auch an Zwerghamster. Die Nagetiere wohnen in Kolonien. Von jedem Nagetier ist bekannt, welche Wohnung es gemietet hat.

Entwickeln Sie ein Programm zur Verwaltung der Wohnhöhlen des Wohnungsamts und der Nagetiere einer Kolonie. Zumindest folgende Methoden sind zu entwickeln:

frei gliedert eine freie Wohnhöhle in den Bestand des Wohnungsamts ein.
vermiete vermietet eine passende Wohnhöhle für ein bestimmtes Nagetier und entfernt diese aus dem Bestand des Wohnungsamts. Falls keine passende Wohnhöhle existiert, wird null zurückgeliefert.
gesamtvolumen zeigt die Summe aller Volumen der Wohnhöhlen im Bestand des Wohnungsamts auf dem Bildschirm an.
gesamtvolumen zeigt die Summe aller Volumen der Wohnhöhlen aller Nagetiere einer Kolonie auf dem Bildschirm an (beachten, worauf gesamtvolumen angewandt wird).
gesamtmiete zeigt die Summe aller Monatsmieten der Wohnhöhlen aller Nagetiere einer Kolonie auf dem Bildschirm an.

Die Klasse Test soll wie üblich die wichtigsten Normal- und Grenzfälle überprüfen und die Ergebnisse in allgemein verständlicher Form darstellen. Dabei sind Instanzen aller in der Lösung vorkommenden Typen zu erzeugen. Auch für das Wohnungsamt und Kolonien mit mehreren Nagetieren sind eigene Objekte zu erzeugen und mindestens 3 unterschiedliche Kolonien sind zu testen. Testfälle sind so zu gestalten, dass sich deklarierte Typen von Variablen im Allgemeinen von den dynamischen Typen ihrer Werte unterscheiden.

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

In der Lösung der Aufgabe dürfen Sie folgende Sprachkonzepte nicht verwenden:

dynamische Typabfragen getClass und instanceof sowie Typumwandlungen;
bedingte Anweisungen wie if- und switch-Anweisungen sowie bedingte Ausdrücke (also Ausdrücke der Form x?y:z), die Typabfragen emulieren (d.h., zusätzliche Felder eines Objekts, die einen Typ simulieren und abfragen sind nicht erlaubt; z.B. ein enum der Wohnhöhlenarten ist nicht sinnvoll, weil Abfragen darauf nicht erlaubt sind; bedingte Anweisungen, die einem anderen Zweck dienen, sind dagegen schon erlaubt);
Werfen und Abfangen von Ausnahmen.

Bauen Sie Ihre Lösung stattdessen auf (mehrfaches) dynamisches Binden auf.

Warum die Aufgabe diese Form hat:

Die Aufgabe lässt Ihnen viel Entscheidungsspielraum. Es gibt zahlreiche sinnvolle Lösungsvarianten. Die Form der Aufgabe legt die Verwendung kovarianter Eingangsparametertypen nahe, die aber tatsächlich nicht unterstützt werden. Daher wird mehrfaches dynamisches Binden (durch simulierte Multi-Methoden bzw. das Visitor-Pattern) bei der Lösung hilfreich sein. Alternative Techniken, die auf Typumwandlungen und dynamischen Typabfragen beruhen, sind ausdrücklich verboten. Durch dieses Verbot wird die Notwendigkeit für dynamisches Binden noch verstärkt. Sie sollen sehen, wie viel mit dynamischem Binden möglich ist, aber auch, wo ein übermäßiger Einsatz zu Problemen führen kann.

Was im Hinblick auf die Beurteilung zu beachten ist:

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

(mehrfaches) dynamisches Binden richtig verwendet, sinnvolle minimale Typhierarchie, möglichst geringe Anzahl an Methoden und gute Wiederverwendung	40 Punkte
Lösung wie vorgeschrieben und sinnvoll getestet	20 Punkte
Zusicherungen richtig und sinnvoll eingesetzt	15 Punkte
Geforderte Funktionalität vorhanden (so wie in Aufgabenstellung beschrieben)	15 Punkte
Sichtbarkeit auf so kleine Bereiche wie möglich beschränkt	10 Punkte

Schwerpunkte bei der Beurteilung liegen auf der selbständigen Entwicklung geeigneter Untertypbeziehungen und dem Einsatz (mehrfachen) dynamischen Bindens. Kräftige Punkteabzüge gibt es für

die Verwendung der verbotenen Sprachkonzepte,
die Verwechslung von statischem und dynamischem Binden (insbesondere die Verwechslung überladener Methoden mit Multimethoden),
Verletzungen des Ersetzbarkeitsprinzips (also Vererbungsbeziehungen, die keine Untertypbeziehungen sind)
und nicht der Aufgabenstellung entsprechende oder falsche Funktionalität des Programms.

Punkteabzüge gibt es unter anderem auch für mangelhafte Zusicherungen, schlecht gewählte Sichtbarkeit und unzureichendes Testen (z.B. wenn grundlegende Funktionalität nicht überprüft wird).

Wie die Aufgabe zu lösen ist:

Vermeiden Sie Typumwandlungen, dynamische Typabfragen und verbotene bedingte Anweisungen von Anfang an, da es schwierig ist, diese aus einem bestehenden Programm zu entfernen. Akzeptieren Sie in einem ersten Entwurf eher kovariante Eingangsparametertypen bzw. Multimethoden und lösen Sie diese dann so auf, dass Java damit umgehen kann (unbedingt vor der Abgabe, da sich sonst sehr schwere Fehler ergeben).

Halten Sie die Anzahl der Klassen, Interfaces und Methoden möglichst klein und überschaubar. Durch die Aufgabenstellung ist eine große Anzahl an Klassen und Methoden ohnehin kaum vermeidbar, und durch weitere unnötige Strukturierung oder Funktionalität könnten Sie leicht den Überblick verlieren.

Es gibt mehrere sinnvolle Lösungsansätze. Bleiben Sie bei dem ersten von Ihnen gewählten sinnvollen Ansatz und probieren Sie nicht zu viele Ansätze aus, damit Ihnen nicht die Zeit davonläuft. Unterschiedliche sinnvolle Ansätze führen alle zu etwa demselben hohen Implementierungsaufwand.

Was im Hinblick auf die Abgabe zu beachten ist:

Gerade für diese Aufgabe ist es besonders wichtig, dass Sie (abgesehen von geschachtelten Klassen) nicht mehr als eine Klasse in jede Datei geben und auf aussagekräftige Namen achten. Sonst ist es schwierig, sich einen Überblick über Ihre Klassen und Interfaces zu verschaffen. Verwenden Sie keine Umlaute in Dateinamen. Achten Sie darauf, dass Sie keine Java-Dateien abgeben, die nicht zu Ihrer Lösung gehören (alte Versionen, Reste aus früheren Versuchen, etc.).