1 Softwareentwicklung Kartei 2

Programmieren für Einsteiger

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Diese Lernkartei behandelt fortgeschrittene Konzepte der Softwareentwicklung an der Universität, mit einem Fokus auf Graphen, Sortierverfahren und Java-Konstrukte. Sie erklärt die Eigenschaften von Graphen wie Knoten, Kanten und deren Darstellung, sowie verschiedene Sortieralgorithmen wie Bubble-Sort, Selection-Sort und ihre Komplexitäten. Zudem werden objektorientierte Konzepte wie Klassen, Objekte und Sammlungen im Java Collections Framework behandelt. Diese Lernkartei eignet sich für Studierende der Informatik, die ihr Verständnis von Datenstrukturen und Algorithmen vertiefen möchten.

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Language

German

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Gegeben sei folgendes Hamster-Programm:

void hamstersFirstProgram()
{
    moveForward();
    pickOat();
    moveForward();
    turnLeft();
    moveForward();
    blabla();
    moveForward();
    dropOat();
    moveForward();
}
void blabla()
{
    tutu();
    turnLeft();
}
void tutu()
{
    turnLeft();
    turnLeft();
}

Zeichnen Sie den Zustand der Welt (d.h. die Position des Hamsters, seine Blickrichtung sowie die in der Welt herumliegenden Körner) nach Ausführung von hamstersFirstProgram in das Diagramm ein:

Siehe Bild.

Was sind die Vorteile von Arrays in Java?

Effizienzvorteil: Elementzugriff kann direkt auf einen Index - Zugriff abgebildet werden.

Ein Array, einmal erzeugt, hat keine feste Maximalkapazität

Auf einem Array gibt es außer dem indizierten Zugriff viele höherwertige Operationen (z.B. einfügen, entfernen, anfügen, testen auf Enthaltensein )

Effiziente Kopiervorgänge von Arrays

Arrays in Java haben gegenüber den dynamischen Sammlungen außerdem den Vorteil, dass sie auch elementare Typen als Elementtyp zulassen.

Was ist der Unterschied zwischen einer Klasse und einem Objekt in der OOP?

Klassen sind die Einheiten des statischen Programms.

Objekte sind die Einheiten des laufenden Programms.

Klassen sind die Einheiten des dynamischen Programms.

Objekte sind die Einheiten des statischen Programms.

Objekte sind die Einheiten des stehenden Programms.

Welche Aussagen sind wahr?

Klassenvariablen und Klassenmethoden werden mit dem Modifikator static deklariert.

dynamische Variablen und Methoden werden mit dem Modifikator static deklariert.

Die öffentlichen Klassenmethoden bilden die Operationen eines Klassenobjektes

Ein Klassenobjekt hat keine öffentlichen Operationen.

Die Operationen eines Klassenobjektes sind für Klienten in der Punktnotation aufrufbar.

Welche Aussagen sind wahr?

Es muss kein Exemplar einer Klasse erzeugt werden um dessen Dienstleistungen zu nutzen.

Ein Klassenobjekt steht unmittelbar zur Verfügung.

Klassenoperation main stellt den Einstiegspunkt für Java - Programme dar.

Methoden, die die Klassenoperation main tragen werden üblicherweise als letzte Exemplare erzeugt.

Die Klasse java.lang.System verfügt über eine öffentliche Klassenkonstante "out".

Welche Aussagen sind richtig?

Eine Klasse in Java definiert entweder kein Klassenobjekt oder gleich mehere.

Öffentliche Klassenkonstanten ( public static final ) werden verwendet um globale Konstanten zu definieren.

Eine Sammlung ist ein Objekt, das eine Gruppe von anderen Objekten zusammenfass

Sammlungen werden u.a. verwendet, um andere Objekte zu speichern und gemeinsam zu manipulieren.

Der Nachteil von Sammlungen ist, dass sie kein Operationen zum Einfügen oder Entfernen von Elementen bieten.

Welche Aussagen sind richtig?

Ein Klient einer Sammlung ist in erster Linie an ihrer Schnittstelle interessiert. Wie diese realisiert ist, ist meist zweitrangig.

In Sammlungen ist immer eine Reihenfolge definiert.

Die Reihenfolge kann u.a. benutzerdefiniert festgelegt sein.

Das Java Collections Framework (JCF) ist eine Sammlung.

Für keine Klasse ist es sinnvoll, eine eigeneDefinition von Gleichheit festzulegen.

Welche Aussagen sind richtig?

Für jeden primitiven Typ gibt es eine so genannte Wrapper Klasse.

Ein Wert eines primitiven Typs kann in einem Objekt des zugehörigen Wrapper Typs „verpackt“ werden (engl.: boxing )

Eine Menge modelliert zusammenhängende Speicherzellen.

Sammlungen von Objekten werfen bei größeren Programmieraufgaben die meisten Fehler auf und sind daher unpraktisch.

Welche Prinzipien von vergleichsbasierten Sortierverfahren gibt es?

Vertauschen: Vertausche Einträge, wenn sie wechselseitig falsch angeordnet sind (Bubble - Sort , Shaker - Sort ).

Einfügen: Stelle eine sortierte Teilfolge her und füge die verbleibenden Elemente an der richtigen Stelle ein (Insertion - Sort , Shell - Sort )

Auswahl: Suche das Element, das an Platz 1 gehört, an Platz 2 usw ( Selection - Sort , Heap - Sort )

Entfernen: Stelle eine sortierte Teilfolge her und entferne die verbleibenden Elemente, die nicht zugeordnet werden können ((Deletion - Sort , Beach - Sort )

Welche Aussagen beziehen sich auf Bubble-Sort?

Der Algorithmus besitzt eine quadratische Komplexität ( O(n 2 ) ) und ist daher langsamer als viele andere Sortieralgorithmen

Geringer Speicherbedarf (in - place - Verfahren )

Einfach und für kleine Elementmengen gut geeignet

Sortieralgorithmus nach dem Prinzip Teile und Herrsche ( engl. divide and conquer )

Das Verfahren ist linear in n , da der Aufwand für das Durchlaufen der Ausgangsliste und des Schlüssel - Arrays linear von der Zahl der Listenelemente abhängt

Welches Sortier verfahren ist auf dem Bild zu sehen?

Bucket-Sort

Merge-Sort

Quick-Sort

Bubble-Sort

Shell-Sort

Welche Sortierverfahren haben die Durchschnittskomplexität von O(n^2)?

Bubble -, Shaker - & Selection - Sort

Insertion - Sort

Bucket - Sort

Bubble -, Merge - & Quicksort

Shell - Sort

Welche Sortierverfahren haben die Durchschnittskomplexität von O(n log n)?

Bubble - Sort

Bubble -, Shaker - & Selection - Sort

Heap - , Merge - & Quicksort

Shell-Sort

Insertion - Sort

Welche Aussagen über Graphen sind richtig?

Ein (gerichteter) Graph G ist ein Paar G = (V, E)

V ist eine endliche Menge von Knoten und E ist eine von Kanten.

Bildliche Darstellung eines Knotens durch einen kleinen Kreis.

Bildliche Darstellung eines Knotens durch einen kleines Viereck.

Bildliche Darstellung eines Knotens durch einen kleines Dreieck.

Welche Art von Graph ist auf diesem Bild zu sehen?

Bewerteter Graph

Welche Art von Graph ist auf diesem Bild zu sehen?

Gerichteter Graph

Welche Art von Graph ist auf diesem Bild zu sehen?

Ungerichteter Graph

Welche Art von Graph ist auf diesem Bild zu sehen?

Vollständiger Graph

Wann ist ein Graph zyklisch?

Wenn es mindestens einen Pfad gibt, auf dem ein Knoten zweimal vorkommt.

Zwei Knoten u,v sind adjazent (=benachbart), wenn...

...sie durch eine Kante verbunden sind.

Welche Aussagen sind wahr?

Wenn jeder Knoten eine Menge seiner Nachbarknoten hält, ist ein gerichteter Graph automatisch realisierbar

Bei einem ungerichteten Graphen muss eine Verbindung zweier Knoten wechselseitig eingetragenen sein

Bei einem ungerichteten Graphen gibt es ausschließlich einseitige Verbindung zwischen den Knoten.

Der Tiefendurchlauf in einem Graphen ist rekursiv nicht implementierbar.

Graphendurchläufe besuchen jeden erreichbaren Knoten (mindestens ) einmal.

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