JAVA|JAVA面向对象编程|德国作业代写 外国作业代写
Prof. Dr.-Ing. Anne Koziolek
Architecture-driven Requirements Engineering (ARE)
programmieren-vorlesung@ipd.kit.edu
Programmieren – Wintersemester 2019/20
Abschlussaufgabe 1
Version 1.0
20 Punkte
Ausgabe: 10.02.2020, ca. 13:00 Uhr
Praktomat: 24.02.2020, 13:00 Uhr
Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Abgabehinweise
Bitte beachten Sie, dass das erfolgreiche Bestehen der öffentlichen Tests für eine erfolgreiche
Abgabe dieses Blattes notwendig ist. Der Praktomat wird Ihre Abgabe zurückweisen, falls eine
der nachfolgenden Regeln verletzt ist. Eine zurückgewiesene Abgabe wird automatisch mit null
Punkten bewertet. Planen Sie entsprechend Zeit für Ihren ersten Abgabeversuch ein.
• Achten Sie auf fehlerfrei kompilierenden Programmcode.
• Verwenden Sie keine Elemente der Java-Bibliotheken, ausgenommen Elemente der Pakete
java . lang, java . util, java . util . regex und java . util . function.
• Achten Sie darauf, nicht zu lange Zeilen, Methoden und Dateien zu erstellen. Sie müssen bei
Ihren Lösungen eine maximale Zeilenbreite von 120 Zeichen einhalten.
• Halten Sie alle Whitespace-Regeln ein.
• Halten Sie alle Regeln zu Variablen-, Methoden- und Paketbenennung ein.
• Wählen Sie geeignete Sichtbarkeiten für Ihre Klassen, Methoden und Attribute.
• Nutzen Sie nicht das default-Package.
• System . exit () und Runtime . exit () dürfen nicht verwendet werden.
• Halten Sie die Regeln zur Javadoc-Dokumentation ein.
• Halten Sie auch alle anderen Checkstyle-Regeln an.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Bearbeitungshinweise
Diese Bearbeitungshinweise sind relevant für die Bewertung Ihrer Abgabe, jedoch wird der Praktomat
Ihre Abgabe nicht zurückweisen, falls eine der nachfolgenden Regeln verletzt ist.
• Beachten Sie, dass Ihre Abgaben sowohl in Bezug auf objektorientierte Modellierung als auch
Funktionalität bewertet werden. Halten Sie die Hinweise zur Modellierung im ILIAS-Wiki ein.
• Programmcode muss in englischer Sprache verfasst sein.
• Kommentieren Sie Ihren Code angemessen: So viel wie nötig, so wenig wie möglich.
• Die Kommentare sollen einheitlich in englischer oder deutscher Sprache verfasst werden.
• Wählen Sie aussagekräftige Namen für alle Ihre Bezeichner.
< Plagiat
Es werden nur selbstständig erarbeitete Lösungen akzeptiert. Das Einreichen fremder Lösungen,
seien es auch nur teilweise Lösungen von Dritten, aus Büchern, dem Internet oder
anderen Quellen wie beispielsweise der Lösungsvorschläge des Übungsbetriebes, ist ein Täuschungsversuch
und führt zur Bewertung „nicht bestanden“. Ausdrücklich ausgenommen
hiervon sind Quelltextschnipsel von den Vorlesungsfolien. Alle benutzten Hilfsmittel müssen
vollständig und genau angegeben werden und alles was aus Arbeiten anderer unverändert
oder mit Abänderungen entnommen wurde, muss deutlich kenntlich gemacht werden. Für
weitere Ausführungen sei auf die Einverständniserklärung (Disclaimer) verwiesen.
Í Checkstyle
Der Praktomat überprüft Ihre Quelltexte während der Abgabe automatisiert auf die Einhaltung
der Checkstyle-Regeln. Es gibt speziell markierte Regeln, bei denen der Praktomat die
Abgabe zurückweist, da diese Regel verpflichtend einzuhalten ist. Andere Regelverletzungen
können zu Punktabzug führen. Sie können und sollten Ihre Quelltexte bereits während
der Entwicklung auf die Regeleinhaltung überprüfen. Das Programmieren-Wiki (ILIAS)
beschreibt, wie das funktioniert.
& Terminal-Klasse
Laden Sie für diese Aufgabe die Terminal-Klasse herunter und platzieren Sie diese
unbedingt im Paket edu . kit . informatik. Die Methode Terminal . readLine ()
liest eine Benutzereingabe von der Konsole und ersetzt System .in. Die Methode
Terminal . printLine () schreibt eine Ausgabe auf die Konsole und ersetzt
System .out. Verwenden Sie für jegliche Konsoleneingabe oder Konsolenausgabe die
Terminal-Klasse. Verwenden Sie in keinem Fall System .in oder System .out. Fehlermeldungen
werden ausschließlich über die Terminal-Klasse ausgegeben und müssen aus
technischen Gründen unbedingt mit Error, beginnen. Dies kann unter anderem bequem
über die Terminal.printError-Methode erfolgen. Laden Sie die Terminal-Klasse niemals
zusammen mit Ihrer Abgabe hoch.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Modelleisenbahnsimulation (20 Punkte)
In dieser Abschlussaufgabe sollen Sie einen Modelleisenbahnsimulator entwickeln. Die Abschlussaufgabe
besteht aus zwei voneinander abhängenden Teilaufgaben. Die erste Teilaufgabe ist die
Modellierung des Streckennetzes und des Rollmaterials (Wagen, Lokomotiven, Triebzüge). Die
zweite Teilaufgabe ist die Fahrsimulation.
. Information
Die grafische Repräsentation von dem Rollmaterial basiert teilweise auf dem sl-Programm a.
Für die Dateien gilt das Copyright von Toyoda Masashi. Zur einfacheren Verwendung stellen
wir zusätzlich die Textdatei mit den einzelnen Elementen zur Verfügung (representation.txt).
ahttps://github.com/mtoyoda/sl
Gleismaterial
Das Gleisnetz wird über Gleise dargestellt. Vereinfacht werden Gleise durch zwei bzw. drei Punkte
im zweidimensionalen Raum dargestellt. Ein Punkt ist ein Tupel aus zwei 32-Bit-Ganzzahlen und
repräsentiert eine Koordinate. Alle Gleise besitzen einen eindeutigen Identifikator beginnend bei 1.
Dieser Identifikator ist nur eindeutig für Gleise (siehe Beispielablauf). Der Identifikator ist eine
32-bit-Ganzzahl und wird aufsteigend vergeben.
Eine Strecke besteht aus mehreren Gleisen. Dabei gibt es zwei Gleistypen: normale Gleise und
Gleisweichen (Weichen). Normale Gleise werden durch zwei Punkte im Raum beschrieben, den
Start- und Endpunkt. Die Koordinaten können beliebig im Raum liegen, mit der Einschränkung,
dass Gleisteile immer waagerecht oder senkrecht sind. Dabei ist nur eine Veränderung in x-Richtung
waagerecht und eine Veränderung nur in y-Richtung senkrecht. Außerdem muss mit Ausnahme vom
ersten Gleis ein Start- oder Endpunk immer an einem Start- bzw. Endpunkt eines vorhanden Gleis
anliegen. An einem Punkt an einem Gleis kann immer nur ein anderes Gleis (normales Gleis oder
Gleisweiche) angeschlossen werden. Jedes Gleis besitzt eine Länge1, welche Abhängig von ihrer
Start- und Endkoordinate ist. Zur Vereinfachung wird die Länge immer als abgerundete positive
Ganzzahl2 angegeben.
Gleisweichen dienen dazu eine Strecke in zwei Teilstrecken aufzuspalten. Sie werden durch drei
Koordinaten beschrieben, einen Startpunkt und zwei Endpunkten. Gleisweichen besitzen zusätzlich
die Eigenschaft, die aktuelle Gleisweichenstellung zu speichern. Die aktuelle Gleisweichenstellung
entscheidet die Befahrbarkeit einer Gleisweiche. Die Länge einer Gleisweiche ergibt sich in
Abhängigkeit ihrer aktuellen Gleisweichenstellung.
Abbildung 0.1 illustriert ein mögliches Streckennetz. Die schwarzen Punkte zeigen jeweilige Startund
Endpunkte für Gleismaterial. Gleiseweichen sind durch das Label „Weiche X“ markiert, wobei
X ein Platzhalter für eine ganze positive Zahl ist. Die aktuelle Gleiseweichenstellung wird durch
die schwarze Linie angezeigt. Die rote Linie zeigt die alternative Auswahlmöglichkeit an. Ein Zug
1Hinweis: Betrag eines Vektors
2Wählen Sie hier einen passenden Datentyp, achten Sie dabei insbesondere auf die Abhängigkeit zu Koordinaten
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
(1,1)
(5,1) (8,1)
(5,3)
(10,1)
(10,3) (12,3)
(1,-3) (10,-3) (12,-3)
(14,3)
(14,-1)
Gleis 1
Weiche 1
Weiche 1 Gleis 2
Gleis 5 Gleis 6
Weiche 3
Weiche 3
Weiche 2
Weiche 2
Gleis 7
Gleis 3
Gleis 4
Abbildung 0.1: Beispiel einer einfachen Strecke mit Gleisweichen und Gleisen
kann nur auf der schwarzen Linie die Strecke befahren. Dies ist auch das Streckennetz, welches im
Beispielablauf verwendet wird.
Gleise können sich nicht kreuzen, d.h. wenn Gleise als Geraden gesehen werden, dürfen sie sich
nicht schneiden. Abbildung 0.2 zeigt eine verbotene Gleiskreuzung. Auch ist es nicht erlaubt Gleise
außerhalb von Start- und Endpunkten zu verbinden. Dies wäre in dieser Aufgabe auch ein Kreuzen
von Gleisen. Zudem kann einem Start- oder Endpunkt nur genau ein anderes Gleis anliegen.
(1,1) (5,1)
(3,0)
(3,2)
Abbildung 0.2: Nicht erlaubtes Kreuzen von Gleisen
Rollmaterial
Das Rollmaterial beschreibt im Allgemeinen alle auf Schienen fahrenden Gegenstände, z.B. einen
Eisenbahnwagen. Aus Gründen der Einfachheit nehmen wir an, dass es nur folgende Typen gibt:
Wagen, Lokomotiven, Triebzüge. Allen Typen gemeinsam ist, dass sie einen Namen und eine Länge
besitzen, z.B. könnte eine Lokomotive den Namen Emma und die Länge 1 haben.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
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(O) (O)
(a) Personenwagen
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(O) (O)
(b) Güterwagen
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(O) (O)
(c) Spezialwagen
Abbildung 0.3: Grafische Repräsentation von Wagen
Wagen
Zur Vereinfachung gibt es hier nur die Personen-, Güter-, Spezialwagen als Wagentyp. Der Personenwagen
dient zum Transport von Personen, der Güterwagen zum Transport von Gütern und
Spezialwagen sind z.B. ein Kranwagen oder ein Feuerwehrwagen. Die verschiedenen Wagentypen
werden wie in Abbildung 0.3 grafisch repräsentiert.
Alle Wagen besitzen einen eindeutigen 32-bit-ganzzahligen aufsteigenden Identifikator beginnend
bei 1. Dieser Identifikator ist nur eindeutig für Wagen (siehe Beispielablauf).
Jeder Wagen besitzt mindestens eine, aber maximal zwei Kupplungen. Diese befinden sich immer am
Anfang und Ende eines Wagens. Auch darf es auf einer Seite (Anfang, Ende) maximal eine Kupplung
geben. Diese Kupplungen ermöglichen die Komposition von Rollmaterial (siehe Komposition von
Rollmaterial)
Lokomotive
Es gibt drei verschiedene Untertypen von Lokomotiven: Elektrolokomotiven, Diesellokomotiven
und Dampflokomotiven. Alle Lokomotiven besitzen eine eindeutige ID. Diese ID setzt sich aus
der Baureihe und dem Namen der Lokomotive zusammen. Diese werden durch einen Bindestrich
getrennt, beispielsweise ergeben die Baureihe „103“ und der Name „118“ die ID „103-118“. Sowohl
der Name als auch die Baureihe können Buchstaben und Zahlen enthalten. Wobei die Baureihe
nicht die Zeichenkette „W“ sein darf. Jede Lokomotive besitzt mindestens eine, aber maximal zwei
Kupplungen. Diese befinden sich immer am Anfang und Ende einer Lokomotive. Auch darf es
auf einer Seite (Anfang, Ende) maximal eine Kupplung geben. Diese Kupplungen ermöglichen
die Komposition von Rollmaterial (siehe Komposition von Rollmaterial). Abbildung 0.4 zeigt die
grafische Repräsentation von Lokomotiven.
Triebzug
Alle Triebzüge besitzen eine Baureihe. Die Triebzug-ID setzt sich nach den gleichen Regeln, wie bei
den Lokomotiven zusammen. Aus diesem Grund teilen sich Lokomotiven und Triebzüge den gleichen
ID-Raum. Ein Triebzug besitzt eine spezielle Art von Kupplung und kann damit nur mit der gleichen
Baureihe von Triebzügen komponiert werden (siehe Komposition von Rollmaterial). Ansonsten
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
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(a) Dampflokomotive
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(O)(O) (O)(O)
(b) Elektrolokomotive
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(O)(O) (O)(O)
(c) Diesellokomotive
Abbildung 0.4: Grafische Repräsentation von Lokomotiven
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(O) (O)
Abbildung 0.5: Grafische Repräsentation von Triebzügen
gelten die gleichen Regeln wie bei Lokomotiven. Abbildung 0.5 zeigt die grafische Repräsentation
von Triebzügen.
Komposition von Rollmaterial
Rollmaterial kann zu einem Zug komponiert werden. Bei der Komposition gilt es folgende Einschränkungen
zu beachten:
• Am Anfang oder Ende eines validen Zug muss immer mindestens eine Lokomotive/Triebzug
sein.
• Bei der Komposition muss immer beachtet werden, ob das Rollmaterial an der gewünschten
Kompositionsstelle eine passende Kupplung besitzt.
• Das Rollmaterial, welches komponiert wird, ist noch nicht in einem anderen Zug eingesetzt.
Alle Züge besitzen eine eindeutige ID beginnend bei 1. Die ID ist eine 32-Bit-Ganzzahl und wird
aufsteigend vergeben. Diese ID ist nur eindeutig für Züge (siehe Beispielablauf). Ein Zug kann
auch grafisch auf der Konsole ausgegeben werden. Dabei werden die einzelnen Repräsentationen
des Rollmaterial entsprechen ihrer Position im Zug konkateniert. Die einzelnen Repräsentation
sind durch ein Leerzeichen getrennt. Abbildung 0.6 zeigt eine Ausgabe für einen Zug mit einer
Dampflokomotive und zwei Personenwagen. Abbildung 0.7 zeigt ein weiteres Zug-Beispiel mit einer
Elektrolokomotive und einem Personenwagen.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
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//// \_/ \_/ (O) (O) (O) (O)
Abbildung 0.6: Beispielrepräsentation von einem Zug mit Dampflokomotive
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_______________/__ ____________________
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(O)(O) (O)(O) (O) (O)
Abbildung 0.7: Beispielrepräsentation von einem Zug mit Elektrolokomotive
Fahrbetrieb
Um den Fahrbetrieb einer Modelleisenbahn zu simulieren, muss als erstes ein Zug auf ein Gleis
gesetzt werden. Dabei wird immer der ganze Zug komplett auf das Gleis gesetzt. Beim Aufsetzen
muss ein Richtungsvektor angegeben werden. Dieser gibt die initiale Fahrrichtung des Zuges an.
Der Richtungsvektor entspricht dem Richtungsvektor des Gleises oder ist genau der entgegensetze
Vektor. Beim Aufgleisen muss beachtet werden, dass die benutzten Gleise noch frei sind, d.h. kein
anderer Zug dort steht und es dort überhaupt ein Gleis gibt. Dabei spielt natürlich auch die Länge
eines Zuges eine Rolle. Züge können auf Strecken mit Gleiseweichen erst aufgesetzt werden, wenn
die Gleiseweichenstellung gesetzt wurde. Außerdem können Züge nur auf den Abschnitt gesetzt
werden, der die aktuelle Gleisweichenstellung ist. Falls Gleiseweichen auf denen ein Zug bereits
steht, geschaltet werden, entgleist der daraufstehende Zug.
Wenn Züge auf dem Gleis stehen können sie sich immer nur auf dem Gleis fortbewegen. Dabei
bewegen sie sich initial in Richtung des Richtungsvektors fort und folgen dem Schienenverlauf.
Bevor sich ein Zug bewegen kann, muss für alle Gleisweichen eine Gleisweichenstellung gesetzt
werden.
Wie auch bei kleinen Modelleisenbahnanlagen üblich fahren hier alle Züge, die auf der Anlage stehen.
Die Geschwindigkeit ist für alle Züge gleich. Im Allgemeinen gilt, dass der Zug bei waagerechten
Gleisen sich um n x-Einheiten bewegt und bei vertikalen Gleisen um n y-Einheiten bewegt. Die
Simulation hier wird in Schritten berechnet, dazu wird bei jedem Schritt n 2 Z16Bit übergeben. Zur
Verdeutlichung hier ein Beispiel in Abbildung 0.8. Die Punkte sind durch ein Tupel aus Ganzzahlen
angegeben. Der Kopf eines Zuges (roter Punkt) steht auf (2,0) auf dem Gleis von (1,0) nach (4,0)
und bewegt sich Richtung Punkt (4,0). Bei Punkt (4,0) ist eine Gleisweiche mit den Endpunkten
(4,2) und (6,0) angeschlossen. Die aktuelle Gleisweichenstellung ist auf (6,0). Nach einem Schritt
mit n = 1 würde der Zugkopf (blauer Punkt) bei (3,0) stehen (siehe Abbildung 0.8a). Nach einem
weiteren Schritt mit n = 2 würde der Zugkopf (gelber Punkt) bei (5,0) stehen. Im zweiten Beispiel
(siehe Abbildung 0.8b) steht der Kopf des Zuges (roter Punkt) auf (0,0) auf dem Gleis von (0,3)
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
nach (0,-1) und bewegt sich in Richtung Punkt (0,3). Nach einem Schritt mit n = 2 würde der
Zugkopf (blauer Punkt) bei (0,2) stehen. In einem weiteren Schritt mit n = 2 würde der Zugkopf
(gelber Punkt) bei (1,3) stehen.
(1,0)
(4,0)
(6,0)
(4,2)
(2,0) (3,0) (5,0)
(a) Fahrtsimulation mit Weiche
(0,-1)
(0,3) (3,3)
(0,0)
(0,2)
(1,3)
(b) Fahrtsimulation mit Kurve
Abbildung 0.8: Bewegungsrichtung Züge
Während der Simulation kann es zu Zusammenstößen von verschieden Zügen kommen. Ein Zusammenstoß
tritt hierbei auf, wenn zwei Züge auf dem gleichen Gleis oder Position stehen. Bei der
.berprüfung gehören die Start-/Endpunkte immer zu dem Gleis auf dem der der Rest des Zuges
steht. Zum Beispiel Gleis 1 (G1) von (10,1) nach (20,1) und Gleis 2 (G2) von (20,1) nach (30,1).
Wenn nun ein Zug mit Länge 4 auf (20,1) steht und Richtung (30,1) fährt, dann wäre G1 belegt
und G2 noch frei. Kommt es zu einem Zusammenstoß entgleisen die involvierten Züge.
Züge können über das Gleis hinaus fahren, d.h falls das Gleis endet und es kein Anschlussgleis gibt,
z.b. wie bei Abbildung 0.1 (Gleis 7) entgleist der Zug.
Wenn Züge entgleisen, werden Sie vom Gleis genommen. Sie bleiben jedoch in der Zugdatenbank
bestehen. Sie können danach wieder aufgesetzt werden.
Interaktive Benutzerschnittstelle
Nach dem Start nimmt Ihr Programm über die Konsole mittels Terminal.readLine() verschiedene
Arten von Befehlen entgegen, die im Folgenden näher spezifiziert werden. Nach Abarbeitung
eines Befehls wartet Ihr Programm auf weitere Befehle, bis das Programm irgendwann durch den
exit-Befehl beendet wird.
Achten Sie darauf, dass durch Ausführung der folgenden Befehle die zuvor definierten Grundlagen
und Bedingungen nicht verletzt werden und geben Sie in diesen Fällen immer eine aussagekräftige
Fehlermeldung aus. Entspricht eine Eingabe nicht dem vorgegebenen Format, dann ist immer
eine Fehlermeldung auszugeben. Danach soll das Programm auf die nächste Eingabe warten. Bei
Fehlermeldungen dürfen Sie den Text frei wählen, er sollte jedoch sinnvoll sein. Jede Fehlermeldung
muss aber mit Error, beginnen und darf keine Zeilenumbrüche enthalten.
Da wir automatische Tests Ihrer interaktiven Benutzerschnittstelle durchführen, müssen die Ausgaben
exakt den Vorgaben entsprechen. Insbesondere sollen sowohl Klein- und Großbuchstaben als
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
auch die Leerzeichen und Zeilenumbrüche genau übereinstimmen. Geben Sie auch keine zusätzlichen
Informationen aus. Beginnen Sie frühzeitig mit dem Einreichen, um Ihre Lösung dahingehend zu
testen, und verwenden Sie das Forum, um eventuelle Unklarheiten zu klären.
Beachten Sie, dass bei der Beschreibung der Eingabe- und Ausgabeformate die Wörter zwischen
spitzen Klammen ( < und > ) für Platzhalter stehen, welche bei der konkreten Ein- und Ausgabe
durch Werte ersetzt werden. Diese eigentlichen Werte enthalten bei der Ein- und Ausgabe keine
Klammern. Vergleichen Sie hierzu auch die jeweiligen Beispielabläufe.
Beachten Sie auch, dass bei den folgenden Beispielabläufen die Eingabezeilen mit dem > -Zeichen
gefolgt von einem Leerzeichen eingeleitet werden. Diese beiden Zeichen sind ausdrücklich kein
Bestandteil des eingegebenen Befehls, sondern dienen nur der Unterscheidung zwischen Ein- und
Ausgabezeilen.
Wenn Listen ausgegeben werden sollen, werden diese immer Zeilenweise ausgegeben, es sei den ein
Befehl schreibt dies explizit anders fest. Für eindeutige Identifikatoren und IDs, welche aus genau
einer 32-Bit-Ganzzahl bestehen gilt, dass sie immer aufsteigend beginnend bei 1 vergeben werden.
D.h. die erste ID wäre 1 und die zweite 2. Außerdem gilt, dass immer die nächste freie ID gewählt
wird. Als Beispiel, wenn z.B. die IDs 1,3,4,5 vergeben sind, wird als nächste ID 2 gewählt.
Hinweis: Kreuzen von Gleisen
Sie können davon ausgehen, dass der Benutzer keine Invalide-Eingaben bezüglich dem Kreuzen
von Gleisen tätig, d.h. Sie müssen nicht auf kreuzende Gleise prüfen.
Punkteingabe
Ein Punkt ist ein Tupel aus zwei 32-Bit-Ganzzahlen und beschreibt eine Koordinate in einem
2D-Raum. Das Tupel ist von „runden“ Klammern umschlossen. Die beiden Ganzzahlen werden
durch ein Komma getrennt. Die erste 32-Bit-Ganzzahl gibt die x-Koordinate ein und die zweite
32-Bit-Ganzzahl die y-Koordinate.
Eingabeformat
(<x-Koordinate>,<y-Koordinate>)
Der add track-Befehl
Fügt ein normales Gleis hinzu. Dabei wird ein Startpunkt <startpoint> und ein Endpunkt
<endpoint> gewählt. Wenn das Gleis nicht das erste Gleis ist muss immer einer der beiden Punkte
auf einem Start- oder Endpunkt eines anderen Gleis liegen. Gleise können nur waagerecht oder
senkrecht sein.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Eingabeformat
add track <startpoint> -> <endpoint>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird die eindeutige ID des Gleises ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., kein Anschluss an ein
bisheriges Gleis) wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Der add switch-Befehl
Fügt eine Gleisweiche hinzu. Dabei werden ein Startpunkt und zwei Endpunkte gewählt. Die
einzelnen Gleiseweichenstrecken müssen immer waagerecht oder senkrecht sein. Wenn das Gleis
nicht das erste Gleis ist, muss immer einer der drei Punkte auf einem Start- oder Endpunkt eines
anderen Gleise liegen.
Eingabeformat
add switch <startpoint> -> <endpoint1>,<endpoint2>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird die eindeutige ID des Gleises ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., kein Anschluss an ein
bisheriges Gleis) wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Der delete track-Befehl
Löscht ein beliebiges Gleis (normales Gleis, Gleisweiche). Das zu löschende Gleis wird über die
<trackID> ausgewählt. Beim Löschen muss geprüft werden, dass nach dem Entfernen keine zwei
unabhängigen Strecken existieren, d.h. dass alle Gleise verbunden sind und es keine Gleisstücke
gibt, die nicht verbunden sind3. Außerdem darf kein Zug auf dem Gleis stehen.
Eingabeformat
delete track <trackID>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird OK ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., <trackID> nicht gefunden) wird eine
aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
3Hinweis: Lösbar z.B. mit Tiefensuche über Start- und Endknoten
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Der list tracks-Befehl
Gibt zeilenweise eine Liste mit allen Gleisen (Gleiseweichen und normale Gleise) aus. Die Ausgabe
beinhaltet den Typ, die eindeutige Gleis-ID <trackID> , den Startpunkt, den Endpunkt und die
Länge. Bei Gleisweichen wird die Länge nur ausgegeben, falls die Gleiseweichenstellung schon
gesetzt wurde. In diesem Fall ist die Länge, dann die Länge des Vektors vom Startpunkt zum
passenden Endpunkt der aktuellen Gleiseweichenstellung. Die Liste ist nach der Gleis-ID aufsteigend
sortiert.
Eingabeformat
list tracks
Ausgabeformat
Für normale Gleise: t <trackID> <startpoint> -> <endpoint> <length>
Für Gleisweichen: s <trackID> <startpoint> -> <endpoint1>,<endpoint2> <length>
s oder t beschreiben den Gleistyp. <trackID> ist eine 32-Bit-ganzzahlige ID. Falls noch kein
Gleis existiert wird No track exists ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., zusätzliche Parameter)
wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Beispiel: list tracks-Befehl
> list tracks
t 1 (1,1) -> (5,1) 5
s 2 (5,1) -> (8,1),(5,3)
Der set switch-Befehl
Wählt für eine Gleisweiche mit der <trackID> die Gleisweichenstellung die den Startpunkt der
Gleiseweiche mit dem gewählten Endpunkt ( <point> ) verbindet.
Eingabeformat
set switch <trackID> position <point>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird OK ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., Punkt nicht vorhanden oder Gleis-ID nicht
gefunden) wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Der create engine-Befehl
Erstellt eine Lokomotive. <engineType> beschreibt den Typ der Lokomotive ( electrical ,
steam , diesel ). Die Baureihe wird über den Platzhalter <class> gesetzt. <name> ist der
Name der Lokomotive. <length> gibt die Länge einer Lokomotive als 32-Bit-Ganzzahl an.
<couplingFront> und <couplingBack> sind Wahrheitswerte, die angeben ob eine Kupplung
vorne und oder hinten vorhanden ist. Als Wahrheitswert kann true oder false gesetzt werden.
Dabei gibt true an, dass eine Kupplung vorhanden ist. Eine Lokomotive kann nur hinzugefügt
werden, falls noch keine Lokomotive oder Triebzug mit der gleichen ID existiert.
Eingabeformat
create engine <engineType> <class> <name> <length> <couplingFront> <couplingBack>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird die eindeutige ID der Lokomotive ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., falsches
Eingabeformat oder ID schon vorhanden) wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit
Error, ausgegeben.
Der list engines-Befehl
Gibt zeilenweise eine Liste mit allen Lokomotiven aus. Die Liste ist lexikografisch nach der der
Lok-ID sortiert.
Eingabeformat
list engines
Ausgabeformat
<trainID> <engineType> <class> <name> <length> <couplingFront> <couplingBack>
<trainID> ist die ID des Zugs zu dem die Lokomotive gehört. Falls noch keine gesetzt ist wird
none ausgegeben. <engineType> identifiziert den Type der Lokomotive. Dabei steht e für
elektrisch s für Dampf und d für Diesel. Alle anderen Platzhalter haben die selbe Bedeutung
wie beim create engine -Befehl. Falls noch keine Lokomotive existiert wird No engine exists
ausgegeben.
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Beispiel: list engines-Befehl
> list engines
none s T3 Emma 1 false true
1 e 103 118 1 true true
Der create coach-Befehl
Erstellt einen Wagen. <coachType> beschreibt den Typ des Wagens. Es gibt folgende Typen:
passenger , freight , special . Die drei letzten Parameter sind analog zum create engine –
Befehl.
Eingabeformat
create coach <coachType> <length> <couplingFront> <couplingBack>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird die eindeutige Wagen-ID ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., falsches Eingabeformat)
wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Der list coaches-Befehl
Gibt zeilenweise eine Liste mit allen Wagen aus. Die List ist aufsteigend nach der Wagen-ID
sortiert.
Eingabeformat
list coaches
Ausgabeformat
<coachID> <trainID> <coachType> <length> <couplingFront> <couplingBack>
<coachID> ist die ID des Wagens. <trainID> ist die ID des Zuges zu dem der Wagen gehört.
Falls noch keine gesetzt ist wird none ausgegeben. <coachType> identifiziert den Type des Wagen.
Dabei steht p für Personenwagen f für Güterwagen und s für Spezialwagen. Alle anderen
Platzhalter haben die selbe Bedeutung wie beim list engine -Befehl. Falls noch kein Wagen
existiert wird No coach exists ausgegeben.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Beispiel: list coaches-Befehl
> list coaches
1 none c 1 true true
2 none p 1 true false
Der create train-set-Befehl
Erstellt einen Triebzug. Die weiteren Parameter und Fehlerfälle sind beim create engine -Befehl
beschrieben
Eingabeformat
create train-set <class> <name> <length> <couplingFront> <couplingBack>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird OK ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., falsches Eingabeformat) wird eine aussagekräftige
Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Der list train-sets-Befehl
Gibt zeilenweise eine Liste mit allen Triebzügen aus. Die Liste ist lexikografisch nach der Triebzug
ID geordnet.
Eingabeformat
list train-sets
Ausgabeformat
<trainID> <class> <name> <length> <couplingFront> <couplingBack>
Alle Platzhalter haben die selbe Bedeutung wie beim list engines -Befehl. Falls noch kein
Triebzug existiert wird No train-set exists ausgegeben.
Der delete rolling stock-Befehl
Löscht ein Rollmaterial. Das Rollmaterial wird anhand seiner eindeutigen ID identifiziert. Für einen
Wagen wird der ID ein W vorgestellt. Rollmaterial kann nur gelöscht werden, falls es in keinem
Zug verwendet wird.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Eingabeformat
delete rolling stock <id>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird OK ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., falsches Eingabeformat) wird eine aussagekräftige
Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Der add train-Befehl
Fügt dem Zug mit der 32-bit-ganzzahligen <trainID> Rollmaterial hinzu. Falls der Zug mit der
ID noch nicht existiert wird er automatisch angelegt. Die <rollingStockID> ist entweder die ID
eines Triebzugs, Lokomotive oder eines Wagens. Bei Wagens wird ein W der ID vorausgestellt. Der
Zug muss valide bezüglich der Kupplung sein, aber nicht valide bezüglich der Lokomotiven. Das
Rollmaterial wird der Reihe nach hinzugefügt, d.h. das erste einem Zug hinzugefügt Rollmaterial
ist der Kopf des Zuges (vorne) und das letzte hinzugefügte Rollmaterial stellt den Schluss des Zuges
da.
Eingabeformat
add train <trainID> <rollingStockID>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird <type> <stockID> added to <trainID> ausgegeben. <type> ist der Typ.
Folgende Werte können angenommen werden electrical engine, steam engine, diesel engine,
train-set, passenger coach, freight coach, special coach. <stockID> ist die ID des Rollmaterials,
wobei beiWagons einWdavorgestellt wird. <trainID> ist die ID des Zuges. Im Fehlerfall
(z.B., falsche Kupplung) wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Der delete train-Befehl
Löscht den Zug mit der <ID> . Falls der Zug sich auf der Strecke befindet, wird er auch von der
Strecke entfernt.
Eingabeformat
delete train <ID>
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird OK ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., falsches Eingabeformat) wird eine aussagekräftige
Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Der list trains-Befehl
Gibt zeilenweise eine Liste mit allen Zügen aus. Die Liste ist aufsteigend nach der Zug-ID sortiert.
Eingabeformat
list trains
Ausgabeformat
<trainID> <members>
Die <trainID> ist die aktuelle ID des Zuges und Members ist eine Liste der IDs des verwendeten
Rollmaterials. Wobei die einzelnen IDs durch Leerzeichen getrennt ausgegeben werden. Der ID
eines Wagens wird ein W vorausgestellt um zu kennzeichnen, dass es sich um einen Wagen handelt.
z.B. 1 103-118 W1 für den Zug 1 mit der Lokomotive 103-118 und dem Wagen 1.
Der show train-Befehl
Der Befehl gibt die grafische Repräsentation des Zuges aus. trainID ist dabei die ID des Zuges.
Eingabeformat
show train <trainID>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird die grafische Repräsentation für jedes Rollmaterial ausgegeben. Im Fehlerfall
(z.B., Zug nicht vorhanden) wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error,
ausgegeben. (siehe Beispielablauf)
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Der put train-Befehl
Stellt einen validen (siehe Komposition von Rollmaterial) Zug auf ein Gleis an der Position
<point> . Die initiale Bewegungsrichtung wird über die Ganzzahlen4 <x>,<y> bestimmt, die
als Richtungsvektoren dienen. Beim Aufgleisen ist zu beachten, dass der Zug valide ist und
das noch kein anderer Zug auf den benötigten Gleisen steht (Länge des Zuges beachten) und
das der Richtungsvektor zu der Richtung des Gleises beim Aufgleispunkt entspricht (oder dem
entgegengesetzten).
Eingabeformat
put train <trainID> at <point> in direction <x>,<y>
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall wird OK ausgegeben. Im Fehlerfall (z.B., falsches Eingabeformat, oder invalider Zug)
wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
Der step-Befehl
Lässt alle Züge um <speed> -Einheiten fahren. <speed> ist eine 16-Bit-Ganzzahl. Anschließend
wird zeilenweise die Position von allen Zugköpfen ( <headPoint> ), die auf einem Gleis stehen
ausgegeben. Dies erfolgt aufsteigend sortiert nach der Zug-ID. Falls es während des Fahrbetriebs
zu einem Zusammenstoß kam werden die involvierten Züge ausgegeben. Für die Beschreibung der
Fahrt und des Zusammenstoß-Verhalten siehe Fahrbetrieb. Züge die nicht von dem Zusammenstoß
betroffen sind fahren normal weiter.
Eingabeformat
step <speed>
Ausgabeformat
Train <trainID> at <headPoint>
Zeilenweise Ausgabe von Zügen. Falls noch kein Zug auf der Strecke steht, wird OK ausgegeben. Im
Fall eines Zusammenstoßes wird Crash of train <trains> ausgegeben. Wobei <trains> eine
Liste der Zug-IDs ist, die mit Kommata getrennt sind (aufsteigend sortiert). Falls es zu mehreren
zusammenstoßen kommt, wird dies zeilenweise ausgegeben. Dabei ist zu beachten, dass die Züge sich
nicht überschneiden dürfen, d.h. wenn Zug 1 einen Zusammenstoß mit Zug 3 hat und Zug 3 einen mit
Zug 4 würde dies als ein Zusammenstoß gelten und die Ausgabe würde Crash of train 1,3,4
lauten. Falls es mehrere unabhängige Zusammenstöße gibt, wird die Ausgabe sortiert nach der
4Wählen Sie hier einen passenden Datentyp, achten Sie dabei insbesondere auf die Abhängigkeit zu Koordinaten
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
kleinsten Zug-ID von jedem Zusammenstoß ausgeben. Das gleiche gilt falls es zu einer Mischung
von Zusammenstößen und normaler Ausgabe kommt. Zum Beispiel Zug 11 und Zug 12 haben einen
Unfall und Zug 9 und Zug 22 auch. Jedoch Zug 10 und 8 nicht, dann würde die Ausgabe ohne
Berücksichtigung der Position lauten:
Beispiel: Zusammenstoß von mehreren Zügen
> step 2
Train 8 at (0,0)
Crash of train 9,22
Train 10 at (20,3)
Crash of train 11,12
Der exit-Befehl
Der parameterlose Befehl ermöglicht es, das laufende Programm vollständig zu beenden. Beachten
Sie, dass hierfür keine Methoden wie System.exit() oder Runtime.exit() verwendet werden
dürfen.
Eingabeformat
exit
Ausgabeformat
Im Erfolgsfall findet keine Ausgabe statt. Im Fehlerfall (z.B. bei einem falsch spezifizierten Eingabeformat)
wird eine aussagekräftige Fehlermeldung beginnend mit Error, ausgegeben.
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Beispielablauf
Beispielablauf: Teil 1 von 3
> add track (1,1) -> (5,1)
1>
add track (10,10) -> (10,11)
Error, track not connected to other track
> list tracks
t 1 (1,1) -> (5,1) 4
> add switch (5,1) -> (8,1),(5,3)
2>
add track (5,3) -> (8,1)
Error, creation not possible wrong position
> add track (10,1) -> (8,1)
3>
add switch (10,-3) -> (10,1),(12,-3)
4>
add track (10,-3) -> (1,-3)
5>
add track (1,-3) -> (1,1)
6
> add track (5,3) -> (10,3)
7>
add track (10,3) -> (12,3)
8>
add switch (12,3) -> (12,-3),(14,3)
9
> add track (14,-1) -> (14,3)
10
> create engine steam T3 Emma 1 false true
T3-Emma
> list engines
none s T3 Emma 1 false true
> create engine electrical 103 118 3 true true
103-118
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Beispielablauf: Teil 2 von 3
> list engines
none e 103 118 3 true true
none s T3 Emma 1 false true
> delete rolling stock 3
Error, rolling stock with ID 03 not found
> delete rolling stock 103-118
OK
> create coach passenger 1 true true
1>
create coach passenger 1 true true
2>
list coaches
1 none p 1 true true
2 none p 1 true true
> add train 1 W1
passenger coach W1 added to train 1
> list trains
1 W1
> show train 01
____________________
| ___ ___ ___ ___ |
| |_| |_| |_| |_| |
|__________________|
|__________________|
(O) (O)
> delete train 1
OK
> list trains
No train exits
> add train 1 T3-Emma
steam engine T3-Emma added to train 1
> add train 1 W1
passenger coach W1 added to train 1
> add train 1 W2
passenger coach W2 added to train 1
> list trains
1 T3-Emma W1 W2
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Programmieren – Abschlussaufgabe 1 Abgabefrist: 10.03.2020, 06:00 Uhr
Beispielablauf: Teil 3 von 3
> show train 01
++ +—— ____________________ ____________________
|| |+-+ | | ___ ___ ___ ___ | | ___ ___ ___ ___ |
/———|| | | | |_| |_| |_| |_| | | |_| |_| |_| |_| |
+ ======== +-+ | |__________________| |__________________|
_|–/~\——/~\-+ |__________________| |__________________|
//// \_/ \_/ (O) (O) (O) (O)
> list engines
1 s T3 Emma 1 false true
> create train-set 403 145 4 true true
403-145
> add train 2 403-145
train-set 403-145 added to train 2
> set switch 4 position (10,1)
OK
> step 1
Error, position of switches not set
> set switch 2 position (8,1)
OK
> set switch 9 position (12,-3)
OK
> step 1
OK
> put train 1 at (1,1) in direction 1,0
OK
> put train 2 at (10,-2) in direction 0,1
OK
> step 2
Train 1 at (3,1)
Train 2 at (10,0)
> step -2
Train 1 at (1,1)
Train 2 at (10,-2)
> step 2
Train 1 at (3,1)
Train 2 at (10,0)
> step 3
Train 1 at (6,1)
Train 2 at (8,1)
> step 1
Crash of train 1,2
> put train 1 at (1,1) in direction 0,-1
OK
> exit
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