Tentamen i Objektorienterad modellering och diskreta strukturer

Transkript

1 Lunds Tekniska Högskola Datavetenskap Tentamen EDAF , 08:00 13:00 Tentamen i Objektorienterad modellering och diskreta strukturer Vid bedömningen kommer hänsyn att tas till lösningens kvalitet. UML-diagram skall ritas i enlighet med UML-häftet. Man får förutsätta att det finns standardkonstruerare i alla klasser. De behöver ej redovisas i lösningar. I härledningar får endast de regler som ges på sidan Härledningsregler användas utan bevis. Hjälpmedel: Martin: Agile Software Development Andersson: Diskreta strukturer Andersson: UML syntax Holm: Java snabbreferens 1 Denna uppgift innehåller uppgifter med påståenden och anledningar. För varje uppgift svara med ett av följande alternativ: A Både påståendet och anledningen är korrekta uttalanden och anledningen förklarar påståendet på ett korrekt sätt. B Både påståendet och anledningen är korrekta uttalanden, men anledningen förklarar inte påståendet. C Påståendet är ett korrekt uttalande, men anledningen är falsk. D Påståendet är falskt, men anledningen är ett korrekt uttalande. E Både påståendet och anledningen är falska. Det går bra att svara direkt i formuläret. Glöm då inte att lämna in formuläret tillsammans med övriga lösningar. (4p) T1 T2 T3 T4 Påstående Strategy är ett bra mönster då man vill kunna ändra beteendet hos ett objekt under exekvering Figur 1 visar hur OCP-principen tillämpats. Figur 2 nedan visar hur ett cirkulärt beroende mellan två paket har tagits bort Ett stabilt paket är ett paket som inte så många andra paket har beroende till Anledning Det är lätt att skapa en ny strategi genom att skapa en klass som implementerar strategigränssnittet Figur 1 visar ett exempel på Factory-mönstret DIP kan användas för att ta bort cirkulärt beroende mellan två paket Ett paket som inte så många andra paket beror av, kan man ändra i utan att ändringarna får så stor spridning Svar A,B,C, D,E 1

2 Figur 1: Figur till T2 Figur 2: Figur till T3 2 Vilket mönster illustrerar nedanstående sekvensdiagram bäst (av de mönster vi gått igenom i kursen)? (1p) Figur 3: Sekvensdiagram 2

3 3 Ett klientprogram enligt nedan använder sig av en kommunikationskanal för att skicka och ta emot textsträngar. public class C l i e n t { ComChannel mycc = new FastComChannel ( ) ; private void send ( S t r i n g t e x t ) { mycc. send ( t e x t ) ; private S t r i n g r e c e i v e ( ) { return mycc. r e c e i v e ( ) ; public void s t a r t L o g g (DB loggdb ) { mycc = new LoggedComChannel ( loggdb, mycc) ; public void stoplogg ( ) { i f (mycc instanceof LoggedComChannel ) { mycc = ( ( LoggedComChannel )mycc). getorigcc ( ) ; public interface ComChannel { public void send ( S t r i n g t e x t ) ; public S t r i n g r e c e i v e ( ) ; public class FastComChannel implements ComChannel { public void send ( S t r i n g t e x t ) { // omissions public S t r i n g r e c e i v e ( ) { S t r i n g t e x t = null ; // omissions return t e x t ; public class LoggedComChannel implements ComChannel { ComChannel origcc ; DB loggdb ; public LoggedComChannel (DB db, ComChannel origcc ) { this. origcc = origcc ; this. loggdb = db ; public ComChannel getorigcc ( ) { return origcc ; public void send ( S t r i n g t e x t ) { loggdb. appendsent ( t e x t ) ; origcc. send ( t e x t ) ; public S t r i n g r e c e i v e ( ) { S t r i n g t e x t ; t e x t = origcc. r e c e i v e ( ) ; loggdb. appendreceived ( t e x t ) ; return t e x t ; a. De har gjort sin design sådan att de enkelt kan slå på och av loggning av trafiken. Vad heter det mönster de har använt för att uppnå detta? b. Rita ett klassdiagram för koden, där du får med all information du känner till. c. Rita ett sekvensdiagram för följande kodrader : myapp. send ( Jag ) ; myapp. s t a r t L o g g (mydb) ; myapp. send ( kan ) ; myapp. stoplogg ( ) ; myapp. send ( d e t t a ) ; 3

4 Du kan förutsätta att myapp och mydb är deklarerade enligt nedan och sedan skapade och initialiserade på rätt sätt. A p p l i c a t i o n myapp ; DB mydb; 4 Vi vill ha en klass Stock och en klass Portfolio, enligt beskrivningen nedan. Klassen Stock skall hålla reda på värdet av en given aktie, dess update -metod kommer att anropas av någon annan så snart aktiens värde ändras. Varje gång aktiens värde ändras skall den meddela sina observatörer att den ändrats (Stock skall vara en Observable). Klassen Portfolio skall hantera en aktieportfölj (dvs ett antal aktier), och hålla reda på hur värdet på portföljen har utvecklats sedan vi lade till aktierna (utvecklingen, current yield, är summan av aktuella kurser delat med summan av inköpskurserna). Portfolio skall vara en Observable, och meddela sina observatörer varje gång värdet på en ingående aktie ändras på ett sådant sätt att portföljens utveckling understiger en given gräns (yield limit i specifikationen nedan). Klasserna skall ha följande specifikationer: class Stock extends Observable { public void update ( double value ) //... din kod... public double value ( ) //... din kod... class P o r t f o l i o... din kod... { public P o r t f o l i o ( double y i e l d L i m i t ) //... din kod... public void add ( Stock s t o c k ) //... din kod... public double c u r r e n t Y i e l d ( ) //... din kod... a. Implementera Stock och Portfolio enligt beskrivningen ovan. b. Portfolio har nu två uppgifter, både att räkna samman, och att varna flytta ansvaret för att varna till en ny klass (observera att detta innebär att Portfolio nu bör meddela när dess värde ändrats, oavsett om dess värde är för lågt eller ej). Redovisa med Javakod för den nya klassen och förändringarna i Portfolio-klassen. 4

5 5 Vi har ett interface Drawing (se nedan), och vill kunna rita olika slags figurer i ett Drawingobjekt. interface Drawing { void c l e a r ( ) ; void useforegroundcolor ( ) ; void usebackgroundcolor ( ) ; void moveto( int x, int y ) ; void c i r c l e ( int r a d i u s ) ; void r e c t a n g l e ( int width, int h e i g h t ) ; I ett Drawing-objekt finns alltid en aktuell punkt, och vi flyttar den med moveto. Metoden circle ritar en cirkel med given radie runt den aktuella punkten, rectangle ritar en rektangel med given storlek med den aktuella punkten som mittpunkt. För att rita vill vi använda Command Pattern, och vi vill både kunna rita och ångra figurer (för att ångra en figur ritar vi den i bakgrundsfärg). Så vi har följande interface: interface DrawCommand { void draw ( Drawing d ) ; void undo ( ) ; a. Implementera klasserna DrawCircle och DrawSquare som ritar (och ångrar) cirklar och kvadrater. Man skall kunna skapa cirkel- och kvadratritningsobjekt genom att skriva: void example ( Drawing d ) { DrawCommand c = new DrawCircle ( 0, 0, 1 ) ; DrawCommand s = new DrawSquare ( 0, 0, 2 ) ; c. draw ( d ) ; //... woops, t a k e back : c. undo ( ) ; Parametrarna till konstruktorerna i DrawCircle och DrawSquare är i tur och ordning x- och y-koordinaterna för mittpunkten, och radie eller sidlängd. Använd lämpliga principer och mönster från kursen när du skriver din kod. b. Rita ett fullständigt klassdiagram med klasserna i din lösning. Attribut behöver dock inte vara med. 5

6 6 Vi vill nu koppla våra ritklasser i föregående problem till ett GUI, och vill ha ett antal Action-klasser, som beskriver användarens interaktion med programmet: interface Action { void e x e c u t e ( Drawing d, Stack<DrawCommand> h i s t o r y ) ; Här är history en stack med alla de ritkommandon som har utförts (vi behöver dem om vi skall kunna ångra dem). Klassen Stack har specifikationen class Stack<E> { public boolean isempty ( ) ; public void push (E value ) ; public E pop ( ) ; Vi kommer i uppgiften att hantera tre slags Action-klasser: DrawAction: ritar en figur man skickar med ett DrawCommand när man skapar en DrawAction, så konstrueraren har rubriken: public DrawAction (DrawCommand cmd) Undo: ångrar den senaste utritade figuren. Man skall kunna ångra hur många utritade figurer som helst, så efter att vi ångrat en figur räknas den figur vi ritade precis före den borttagna som senaste figur. Exit: avslutar programmet (med System.exit(0)). Vi har även ett interface GUI, med en metod next() som ligger och tolkar det användaren gör, och skickar tillbaka nästa action : interface GUI { Action next ( ) ; En kollega kommer att skriva en GUI-klass, och hon känner till hur våra Action-objekt skapas. a. Implementera de tre Action-subklasserna ovan. b. Skriv en metod med rubriken: void run (GUI gui, Drawing d ) { //... hä r s k a l l du f y l l a i din kod... Den skall hämta kommandon från GUI och uppdatera ritningen enligt användarens önskemål. 6

7 7 Vi har sett att relationer är mängder. Låt (< N3 ) och (= N3 ) vara relationerna är mindre än respektive är lika med på mängden N 3 = {0, 1, 2. a. Sammansättningsoperatorn ; för binära relationer definieras med följande uttryck: ρ a ; ρ b = {(x, z) A C y B. x ρa y y ρ b z Vilka element ingår i den sammansatta relationen (< N3 ) ; (= N3 ) på N 3? Svara med en mängd. b. Vi definierar A B = {x x A x B Vilka element ingår i (< N3 ) (= N3 )? Svara med en mängd. 8 I vetenskapliga resonemang talar man om nödvändiga och tillräckliga villkor. a. Ge ett satslogiskt uttryck för P är ett nödvändigt villkor för ( endast om P ) b. Ge ett satslogiskt uttryck för P är ett tillräckligt villkor för ( om P ) 9 a. Visa, med naturlig härledning, att ( P ) ( P ) Ledning: Använd (bland annat) motsägelsebevis och tänk på att det är en implikation du ska härleda. b. Visa att { x. (P (x) (x)) x. P (x) x. (x) Ledning: Du kan utgå från följande bevisträd: (2p) (1p) x. (P (x) (x)) x. (x) I (a) I E P (a) E Ange vilken härledningsregel som använts i varje steg i dina bevis. 7

8 10 I programspråk där en if-sats kan, men inte måste, innehålla en else-gren, och där grammatikens regler för if-satser ser ut som följer Stmt :=... IfStmt... IfStmt := "if" expr "then" Stmt Else? Else := "else" Stmt har man det så kallade dangling else problem, d v s att grammatiken inte är entydig för kapslade if-satser som i följande programfragment: (I språket är inte mellanrum signifikant, så låt dig inte luras av indenteringen.) i f ( a==1) then i f ( b==4) then proc1 ( ) else proc2 ( ) Enligt grammatiken kan detta programfragment ge följande härledningsträd: IfStmt expr IfStmt a==1 expr proc1() Else b==4 proc2() Figur 4: Härledningsträd för kapslade if-satser. Detaljer som inte rör if-satserna är utelämnade. a. Figur 4 visar en härledning av programfragmentet. Visa att grammatiken är tvetydig genom att göra en annan härledning av programfragmentet enligt grammatiken. Svara med ett härledningsträd. b. Ett sätt att göra grammatiken entydig är att lägga till ett endif för att avsluta if-satsen: Stmt :=... IfStmt... IfStmt := "if" expr "then" Stmt Else? "endif" Else := "else" Stmt Komplettera if-satserna i programfragmentet med endif så att det motsvarar härledningsträdet i Figur 4. Svara med hela programfragmentet (två kapslade if-satser). (3p) 11 Låt L = {ɛ, ab, aabb, aaabbb (där ɛ betecknar tomma strängen). Är det möjligt att beskriva språket L med ett reguljärt uttryck på alfabetet {a, b? Om ja, svara med ett sådant reguljärt uttryck, om nej motivera svaret. (1p) 8

9 Härledningsregler Regler för P [ I ] P P [ E1 ] P P [ E2 ] Regler för [ I ] P P P [ E ] Regler för P [ I1 ] P [ I2 ] P P R R [] R [ E ] Regler för R P R [ I ] R R [ I ] P P [ E ] P Regler för P x. P [ I ] x. P [ E ] P [x\t] Regler för P [x\t] [ I ] x. P x. P [P [x\y]] [ E ] i en regel betyder att man har gjort ett (hypotetiskt) antagande P för att härleda och att antagandet upphävs (strykes) när man använder regeln. Det hypotetiska antagandet får finnas noll eller flera gånger i beviset av. När man använder I så får beviset av P inte innehålla några icke upphävda antaganden om x. [P [x\y]] I E får y inte vara en fri variabel i eller förekomma i ett icke upphävt antagande i 9