Aufgaben¶

Hier finden Sie die Aufgaben. Die Abgabefristen der einzelnen Aufgaben stehen hier. Beachten Sie die nachfolgenden Hinweise zum Hochladen der Aufgaben.

Hinweise zur Abgabe der Aufgaben¶

Die Aufgaben laden Sie in Moodle unter dem Reiter "Aufgaben" hoch. Dort ist für jede Aufgabe eine Moodle-Aufgabe erstellt. Beachten Sie, dass ein Hochladen nach Ablauf der Abgabefrist nicht mehr möglich ist.

Bitte laden Sie weder Lösungen hoch, die Sie mithilfe von KI erstellt haben, noch die Lösung, die vollständig der Lösung aus dem Tutorium entspricht! Ein Hochladen einer Lösung ist nicht zwingend notwendig! Es geht mir darum, Ihre Lösungen bzw. Lösungsversuche zu betrachten, um Schwerpunkte in der Vorlesung setzen zu können. Ihnen sollte es darum gehen, möglichst viel selbständig zu programmieren und versuchen, eigene Lösungen zu entwickeln. Am Ende sollen Sie programmieren und nicht fremde Lösungen in Moodle hochladen können. Es ist viel mehr wert, es versucht zu haben und nicht fertig geworden zu sein, als es gar nicht erst selbständig versucht zu haben. Sie lernen Programmieren nur durch Programmieren! Es gibt keinen anderen Weg.

Eclipse¶

Sie sind in der Wahl Ihrer Entwicklungsumgebung frei. Ich verwende in der Veranstaltung Eclipse. Dafür gelten die folgenden Hinweise:

Achten Sie darauf, dass Sie die Quelldateien (also die .java-Dateien aus dem src-Verzeichnis) hochladen.
Ihre Klassen erstellen Sie immer in einem package aufgaben.aufgabeX. Das heißt, Aufgabe1 ist im package aufgaben.aufgabe1, Aufgabe2 im package aufgaben.aufgabe2 usw.
In Ihrem workspacegibt es dann einen Ordner für Ihr Java-Projekt, z.B. WS24 (je nachdem, wie Sie Ihr Java-Projekt genannt haben) und darin befindet sich ein bin- und ein src-Ordner. In dem src-Ordner befindet sich dann ein Ordner aufgaben und darin ein Ordner aufgaben1 (für Aufgabe1). Darin befindet sich Ihre .java-Datei, die Sie hochladen sollen. Angenommen, Sie haben Ihre Klasse Aufgabe1 genannt, dann heißt die Klasse also Aufgabe1.java. Sie folgen also dem Pfad workspace→ Java-Projekt (z.B. WS24) → src → aufgaben → aufgabeX.
Wenn Ihre Lösung aus mehreren Klassen (mehreren .java-Dateien) besteht, können Sie entweder die Dateien einzeln hochladen oder Sie zippen Ihre Dateien (am besten dann den aufgabeX-Ordner und laden das .zip-File hoch.

In Ihrer Lösung (Ihrer/n Klasse/n) fügen Sie direkt oberhalb Ihrer Klassendefinition einen JavaDoc-Kommentar ein (/** ... */). Dieser enthält ein @author-Tag. dahinter schreiben Sie Ihren Namen. Das sieht dann z.B. so aus:

package aufgaben.aufgabe1;

/**
 * 
 * @author Jörn Freiheit
 * 
 * Diese Klasse gibt auf die Konsole ein Rhombus (eine Raute) aus.
 * Der Rhombus ist entweder gefuellt oder ungefuellt. 
 *
 */
public class Aufgabe1
{
    // hier Ihre Implementierung
}

Sie können Ihre Aufgaben zu zweit lösen. Tragen Sie dann hinter das @author-Tag beide Namen ein und laden Sie bitte beide die Lösung in Moodle hoch!

Aufgaben¶

Aufgabe1 - Rhombus

Erstellen Sie eine Klasse Aufgabe1 mit main()-Methode im package aufgaben.aufgabe1
Implementieren Sie eine Methode public static void printRhombus(int upperHalf, boolean filled){}

Ist der Parameterwert von filled true, dann soll ein Rhombus (eine Raute) wie folgt auf die Konsole ausgegeben werden:

      *
     ***
    *****
   *******
  *********
 ***********
  *********
   *******
    *****
     ***
      *

Ist der Parameterwert von filled false, dann soll der Rhombus ungefüllt sein, also so:

      *
     * *
    *   *
   *     *
  *       *
 *         *
  *       *
   *     *
    *   *
     * *
      *

der Wert für upperHalf gibt die Höhe einer Hälfte des Rhombus an. Die Gesamthöhe des Rhombus berechnet sich aus `
```
int height = 2 * upperHalf +1;
```
In unserem oben gezeigten Beispiel ist der Wert von upperHalf 5 und die Gesamthöhe des Rhombus 11.
Die obere Ausgabe ist also durch die Anweisung printRhombus(5, true); und die untere durch die Anweisung printRhombus(5, false); entstanden.
Die Berechnung der Höhe aus dem Parameterwert upperHalf hat die Vorteile,
- dass die Höhe dadurch immer eine ungerade Zahl ist (was notwendig ist) und
- dass Sie den Wert upperHalf gut verwenden können (was ebenfalls notwendig ist, wie Sie merken werden)
Tipps::
- Fangen Sie auf keinen Fall gleich an zu programmieren, sondern überlegen sich mithilfe von Zettel und Stift z.B. die Antworten auf folgende Fragen:
  - Wieviele Zeilen hat der Rhombus insgesamt für einen gegebenen Wert von upperHalf?
  - Wenn die obere Hälfte des Rhombus gezeichnet wird und Sie sind in Zeile i, wieviele Leerzeichen werden zunächst ausgegeben und wieviele Sterne folgen dann?
  - Wieviele Sterne müssen Sie in der mittleren Zeile ausgeben?
  - Wenn die untere Hälfte des Rhombus gezeichnet wird und Sie sind in Zeile i, wieviele Leerzeichen werden zunächst ausgegeben und wieviele Sterne folgen dann?
- Zerlegen Sie den Rhombus gedanklich in drei Teile: eine obere Hälfte, die mittlere Zeile und eine untere Hälfte.
- Schreiben Sie sich zwei weitere Methoden public static void printRhombusFilled(int upperHalf){} und public static void printRhombusUnfilled(int upperHalf){}, die Sie entsprechend des Wertes von filled aufrufen. In der einen Methode erstellen Sie die ausgefüllte Raute und in der anderen die ungefüllte. Dann wird Ihr Programm nicht zu unübersichtlich. Fangen Sie am besten mit der ausgefüllten an, die ist etwas leichter.
Das Programm soll für beliebige (nicht so große - max. Wert 50) positive Zahlen (also > 0) von upperHalf funktionieren. Insbesondere sind die Tests für upperhalf == 1 interessant.
Viel Spaß und viel Erfolg!

Aufgabe2 - Numbers

Erstellen Sie eine Klasse Aufgabe2 mit main()-Methode im package aufgaben.aufgabe2.
Bei der Lösung der Aufgabe soll nicht der Datentyp String verwendet werden!
Implementieren Sie eine Methode public static int lengthOfNumber(int number){}. Diese Methode gibt die Länge von number zurück, d.h. die Anzahl der Ziffern in der Zahl. Beachten Sie: für number == 0 soll jedoch 0 zurückgegeben werden.
Beispiele:
```
number  --> Rückgabewert
0       --> 0
1       --> 1
9       --> 1
10      --> 2
1234    --> 4
-1234   --> 4
```
Implementieren Sie eine Methode public static int firstDigit(int number){}. Diese Methode gibt die erste Ziffer von number zurück.
Beispiele:
```
number  --> Rückgabewert
0       --> 0
1       --> 1
9       --> 9
10      --> 1
1234    --> 1
-1234   --> 1
5678    --> 5
```
Implementieren Sie eine Methode public static int powerOf10ToN(int n){}. Diese Methode gibt den Wert für 10 ^ n zurück. Sie können davon ausgehen, dass n >= 0 gilt.
Beispiele:
```
n       --> Rückgabewert
0       --> 1
1       --> 10
2       --> 100
3       --> 1000
4       --> 10000
```

Implementieren Sie eine Methode public static int cutFirstDigit(int number){}. Diese Methode entfernt von number die erste Ziffer. Für -10 < number < 10 wird 0 zurückgegeben.
Beispiele:

number  --> Rückgabewert
0       --> 0
1       --> 0
9       --> 0
-9      --> 0
11      --> 1
91      --> 1
1234    --> 234
-1234   --> -234
9999    --> 999
-9999   --> -999
1023    --> 23  // Achtung! führende Nullen in der verbleibenden Zahl entfallen

Implementieren Sie eine Methode public static boolean secondDigitIsZero(int number){}. Diese Methode gibt ein true zurück, wenn die zweite Ziffer in number eine 0 ist. Sonst false.
Beispiele:

number  --> Rückgabewert
0       --> false
1       --> false
9       --> false
11      --> false
101     --> true
111     --> false
1001    --> true
-10234  --> true
1111    --> false
10000   --> true

Testen Sie alle Methoden ausführlich in der main()-Methode.
Viel Spaß und viel Erfolg!

Aufgabe 3 - Triangle

Wir erstellen uns einen neuen Datentyp Triangle
Erstellen Sie im package aufgaben.aufgabe3 eine Klasse Triangle ohne main()-Methode und eine Klasse Testklasse mit main()-Methode.
In der Klasse Triangle erstellen Sie drei Objektvariablen a, b und c jeweils vom Typ int und alle private. Das sollen die Seiten unseres Dreiecks sein.
Erstellen Sie einen Konstruktor, dem drei Parameterwerte übergeben werden pa, pb und pc alle vom Typ int. Mit diesen Werten werden die Objektvariablen initialisiert.
Schreiben Sie eine Objektmethode print(), die die Seitenlängen des Dreiecks in der folgenden Form ausgibt:
```
Seiten          : a=3, b=4, c=5
```
für den Fall, dass die Seitenlängen 3, 4 und 5 sind.

Wenn Sie jetzt in der main()-Methode der Testklasse folgende Anweisungen ausführen

Triangle t1 = new Triangle(3, 4, 5);
Triangle t2 = new Triangle(4, 4, 7);
Triangle t3 = new Triangle(5, 5, 5);
Triangle t4 = new Triangle(4, 5, 3);
Triangle t5 = new Triangle(4, 3, 5);
Triangle t6 = new Triangle(3, 4, 5);

t1.print();
t2.print();
t3.print();
t4.print();
t5.print();
t6.print();

dann sollte die Ausgabe ungefähr so aussehen:

Seiten          : a=3, b=4, c=5
Seiten          : a=4, b=4, c=7
Seiten          : a=5, b=5, c=5
Seiten          : a=4, b=5, c=3
Seiten          : a=4, b=3, c=5
Seiten          : a=3, b=4, c=5

Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public int circumference(), die den Umfang des Dreiecks zurückgibt (also die Summe der drei Seitenlängen).
Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public double area(), die den Flaecheninhalt des Dreiecks zurückgibt. Der Flächeninhalt A eines Dreiecks lässt sich nach der Heron'schen Formel wie folgt berechnen:
- `A = Math.sqrt(s * (s-a) * (s-b) * (s-c)) (siehe Klasse Math)
- wobei s = (a + b + c) / 2
- Achten Sie darauf, dass Sie stets mit double rechnen!
- Beachten Sie, dass in einem Dreieck keine Seite länger sein darf als die Summe der beiden anderen. Für die oben in der main()-Methode erstellten Objekte gilt das aber. Wir müssen deshalb nichts weiter beachten.

Erweitern Sie die Objektmethode print() nun so, dass auch der Umfang und der Flaecheninhalt in der folgenden Form ausgegeben werden (Sie können in die print()-methode auch die Leerzeile integrieren):

Seiten          : a=3, b=4, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0

Seiten          : a=4, b=4, c=7
Umfang          : 15
Flaecheninhalt  : 6.777720855862979

Seiten          : a=5, b=5, c=5
Umfang          : 15
Flaecheninhalt  : 10.825317547305483

Seiten          : a=4, b=5, c=3
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0

Seiten          : a=4, b=3, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0

Seiten          : a=3, b=4, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0

Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public boolean equilateral(), die ein true zurückgibt, wenn das Dreieck gleichseitig ist (also alle Seiten des Dreiecks gleich lang sind) und false sonst.
Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public boolean isosceles(), die ein true zurückgibt, wenn das Dreieck gleichschenklig ist (also zwei Seiten des Dreiecks gleich lang sind) und false sonst.

Erweitern Sie die Objektmethode print() nun so, dass die Prüfungen, ob sich um ein gleichseitiges oder gleichschenkliges (oder unregelmäßiges) Dreieck handelt, in der folgenden Form ausgegeben werden:

Seiten          : a=3, b=4, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0
Das Dreieck ist unregelmaessig.

Seiten          : a=4, b=4, c=7
Umfang          : 15
Flaecheninhalt  : 6.777720855862979
Das Dreieck ist gleichschenklig.

Seiten          : a=5, b=5, c=5
Umfang          : 15
Flaecheninhalt  : 10.825317547305483
Das Dreieck ist gleichseitig.

Seiten          : a=4, b=5, c=3
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0
Das Dreieck ist unregelmaessig.

Seiten          : a=4, b=3, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0
Das Dreieck ist unregelmaessig.

Seiten          : a=3, b=4, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0
Das Dreieck ist unregelmaessig.

Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public boolean sameCircumference(Triangle t), die ein true zurückgibt, wenn das aufrufende Objekt den gleichen Umfang hat wie t und false sonst.
Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public boolean isSmaller(Triangle t), die ein true zurückgibt, wenn das aufrufende Objekt einen kleineren Flächeninhalt hat, als t und false sonst.
Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public boolean isBigger(Triangle t), die ein true zurückgibt, wenn das aufrufende Objekt einen größeren Flächeninhalt hat, als t und false sonst.

Testen Sie in der main()-Methode der Testklasse die drei zuletztgeschriebenen Methoden, so dass folgende Ausgaben erzeugt werden:

t1 und t2 gleicher Umfang ? : false
t1 und t3 gleicher Umfang ? : false
t2 und t3 gleicher Umfang ? : true

t1 kleiner als t2 ? : true
t2 kleiner als t1 ? : false
t1 kleiner als t4 ? : false
t4 kleiner als t1 ? : false

t1 groesser als t2 ? : false
t2 groesser als t1 ? : true
t1 groesser als t4 ? : false
t4 groesser als t1 ? : false

Wenn Sie das geschafft haben, dann haben Sie die Aufgabe erfüllt! Herzlichen Glückwunsch! Die folgende(n) Aufgabe(n) sind optional :

Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public boolean sidesAreEqual(Triangle t), die ein true zurückgibt, wenn das aufrufende Objekt die gleichen Seitenlängen hat wie t und false sonst.
- Beachten Sie, dass folgende Dreiecke mit z.B. dem Dreieck (a=3, b=4, c=5) gleich sein sollen: (a=3, b=4, c=5), aber auch (a=4, b=5, c=3), aber auch (a=5, b=3, c=4) → die "Benennung" der Seiten ist also egal
- Jedoch soll z.B. (a=4, b=3, c=5) nicht gleich zu (a=3, b=4, c=5) sein
- für die obigen Objekte soll somit gelten:
```
t1 und t2 gleiche Seiten ? : false
t1 und t4 gleiche Seiten ? : true
t1 und t5 gleiche Seiten ? : false
t1 und t6 gleiche Seiten ? : true
```
  Erzeugen Sie diese Ausgabe in main().
Erstellen Sie in der Klasse Triangle eine Objektmethode public boolean isRightAngled(), die ein true zurückgibt, wenn das Dreieck rechtwinklig ist und false sonst.
- der Satz des Pythagoras besagt, dass in einem rechtwinkligen Dreieck gilt: a^2 + b^2 = c^2
- es gilt aber auch die Umkehrung, d.h. wenn von 2 Seiten die Summe der Quadrate dem Quadrat der dritten Seite entspricht, dann ist das Dreieck rechtwinklig

Erweitern Sie die Objektmethode print() nun so, dass die Prüfungen, ob sich um ein rechtwinkliges Dreieck handelt, in der folgenden Form ausgegeben werden:

Seiten          : a=3, b=4, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0
Das Dreieck ist unregelmaessig.
Das Dreieck ist rechtwinklig.

Seiten          : a=4, b=4, c=7
Umfang          : 15
Flaecheninhalt  : 6.777720855862979
Das Dreieck ist gleichschenklig.
Das Dreieck ist nicht rechtwinklig.

Seiten          : a=5, b=5, c=5
Umfang          : 15
Flaecheninhalt  : 10.825317547305483
Das Dreieck ist gleichseitig.
Das Dreieck ist nicht rechtwinklig.

Seiten          : a=4, b=5, c=3
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0
Das Dreieck ist unregelmaessig.
Das Dreieck ist rechtwinklig.

Seiten          : a=4, b=3, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0
Das Dreieck ist unregelmaessig.
Das Dreieck ist rechtwinklig.

Seiten          : a=3, b=4, c=5
Umfang          : 12
Flaecheninhalt  : 6.0
Das Dreieck ist unregelmaessig.
Das Dreieck ist rechtwinklig.

Viel Spaß und viel Erfolg!

Aufgabe 4 - Bruch

Wir erstellen uns einen neuen Datentyp Bruch
Erstellen Sie im package aufgaben.aufgabe4 eine Klasse Bruch ohne main()-Methode und eine Klasse BruchTest mit main()-Methode.
In der Klasse Bruch erstellen Sie zwei Objektvariablen zaehler und nenner jeweils vom Typ int und private.
Implementieren Sie für die Klasse Bruch zwei verschiedene Konstruktoren
- parameterlos → zaehler und nenner erhalten jeweils den Wert 1
- mit zwei Parametern (int zaehler, int nenner) → entspr. Werte der Objektvariablen
Implementieren Sie folgende Objektmethoden
- public Bruch plus(Bruch b) → gibt den gekürzten Bruch aus der Addition eines Bruchs mit b zurück
- public Bruch minus(Bruch b) → gibt den gekürzten Bruch aus der Subtraktion eines Bruchs mit b zurück
- public Bruch mal(Bruch b) → gibt den gekürzten Bruch aus der Multiplikation eines Bruchs mit b zurück
- public Bruch geteilt(Bruch b) → gibt den gekürzten Bruch aus der Division eines Bruchs mit b zurück
- public Bruch kuerzen() → gibt den gekürzten Bruch zurück (Sie brauchen dazu den ggT) _ public String toString() → gibt einen Bruch als String in der Form zaehler / nenner zurück
- public int ggT(int zahl1, int zahl2) → gibt den größten gemeinsamen Teiler (ggT) der beiden Zahlen zahl1 und zahl2 als int zurück - siehe Euklidischer Algorithmus

Geben Sie in die main()-Methode der BruchTest-Klasse mindestens folgende Anweisungen ein:

Bruch b1 = new Bruch(3,7);
Bruch b2 = new Bruch(4,8);
Bruch b3 = new Bruch(2,5);
Bruch b4 = new Bruch(5,11);
Bruch b5 = new Bruch();

System.out.printf("%n%n------------------------- Rechnen -----------------------------------%n%n");
System.out.printf("%5s + %5s = %5s %n", b1.toString(), b2.toString(), b1.plus(b2).toString());
System.out.printf("%5s - %5s = %5s %n", b3.toString(), b4.toString(), b3.minus(b4).toString());
System.out.printf("%5s * %5s = %5s %n", b1.toString(), b3.toString(), b1.mal(b3).toString());
System.out.printf("%5s / %5s = %5s %n", b2.toString(), b1.toString(), b2.geteilt(b1).toString());
System.out.printf("%5s + %5s = %5s %n", b5.toString(), b4.toString(), b5.plus(b4).toString());  
System.out.printf("%5s - %5s = %5s %n", b1.toString(), b1.toString(), b1.minus(b1).toString());     // nenner sollte ungleich 0 bleiben!

und führen Sie die BruchTest-Klasse aus. Es sollten folgende Augaben entstehen:

------------------------- Rechnen -----------------------------------

  3/7 +   4/8 = 13/14 
  2/5 -  5/11 = -3/55 
  3/7 *   2/5 =  6/35 
  4/8 /   3/7 =   7/6 
  1/1 +  5/11 = 16/11
  3/7 -   3/7 =   0/1

Wenn Sie das geschafft haben, dann haben Sie die Aufgabe erfüllt! Herzlichen Glückwunsch! Die folgende(n) Aufgabe(n) sind optional :

Implementieren Sie folgende Objektmethoden
- public boolean istGroesser(Bruch b) → gibt true zurück, wenn der aufrufende Bruch größer als b ist, false sonst
- public boolean istKleiner(Bruch b) → gibt true zurück, wenn der aufrufende Bruch kleiner als b ist, false sonst
- public boolean istGleich(Bruch b) → gibt true zurück, wenn der aufrufende Bruch gleich b ist, false sonst

Geben Sie in die main()-Methode der BruchTest-Klasse mindestens folgende weitere Anweisungen ein:

System.out.printf("%n%n------------------------- Vergleichen -----------------------------------%n%n");
System.out.printf("%5s  > %5s ? %b %n", b1.toString(), b2.toString(), b1.istGroesser(b2));
System.out.printf("%5s  < %5s ? %b %n", b1.toString(), b2.toString(), b1.istKleiner(b2));
System.out.printf("%5s == %5s ? %b %n", b1.toString(), b2.toString(), b1.istGleich(b2));
System.out.printf("%5s  > %5s ? %b %n", b3.toString(), b4.toString(), b3.istGroesser(b4));
System.out.printf("%5s  < %5s ? %b %n", b3.toString(), b4.toString(), b3.istKleiner(b4));
System.out.printf("%5s == %5s ? %b %n", b3.toString(), b4.toString(), b3.istGleich(b4));
System.out.printf("%5s  > %5s ? %b %n", b5.toString(), b5.toString(), b5.istGroesser(b5));
System.out.printf("%5s  < %5s ? %b %n", b5.toString(), b5.toString(), b5.istKleiner(b5));
System.out.printf("%5s == %5s ? %b %n", b5.toString(), b5.toString(), b5.istGleich(b5));

und führen Sie die BruchTest-Klasse aus. Es sollten folgende weitere Augaben entstehen:

------------------------- Vergleichen -----------------------------------

  3/7  >   4/8 ? false 
  3/7  <   4/8 ? true 
  3/7 ==   4/8 ? false 
  2/5  >  5/11 ? false 
  2/5  <  5/11 ? true 
  2/5 ==  5/11 ? false 
  1/1  >   1/1 ? false 
  1/1  <   1/1 ? false 
  1/1 ==   1/1 ? true

Viel Spaß und viel Erfolg!

Aufgabe 5 - Doppelt-verkettete Liste

Wir erstellen uns einen neuen Datentyp ListElement. Dieser Datentyp wird für ein Element aus einer doppelt verketteten Liste verwendet. Eine Liste kann aus vielen ListElement-Elementen bestehen. Ein ListElement hat einen Vorgänger (predecessor) und einen Nachfolger (successor) in der Liste. Nur das erste Element hat keinen Vorgänger und das letzte Element hat keinen Nachfolger.
Erstellen Sie im package aufgaben.aufgabe5 eine Klasse ListElement ohne main()-Methode und eine Klasse Programmklasse mit main()-Methode.
In der Klasse ListElement erstellen Sie fünf nur in der Klasse sichtbare Objektvariablen:
- value vom Typ char
- hasPredecessor vom Typ boolean
- hasSuccessor vom Typ boolean
- predecessor vom Typ ListElement und
- successor vom Typ ListElement
Implementieren Sie für die Klasse ListElement einen Konstruktor, dem ein Zeichen (char) als Parameter übergeben wird. Dieses Zeichen wird verwendet, um der Objektvariablen value einen Wert zuzuweisen. Setzen Sie außerdem die Objektvariablen hasPredecessor und hasSuccessor jeweils auf false.
Implementieren Sie die Objektmethode public void insertBefore(ListElement element). Durch Aufruf dieser Methode soll das aufrufende ListElement-Objekt vor das ListElement-Objekt element in die Liste eingefügt werden. Dabei sind mehrere Dinge zu beachten:
- Angenommen, wir haben zwei einzelne ListElement-Objekte l1 und l2. Dann entsteht durch li.insertBefore(l2) die Liste l1 <--> l2. Das heißt, l2 wird der successor von l1 und l1 wird der predecessor von l2. Setzen Sie entsprechend auch die Variablenwerte für hasSuccessor und hasPredecessor.
- Angenommen, wir haben ein einzelnes ListElement-Objekt l1 und eine Liste aus lauter ListElement-Objekten l2 <--> l3 <--> l4 <--> l5. Dann
  - ensteht durch l1.insertBefore(l2) die Liste l1 <--> l2 <--> l3 <--> l4 <--> l5 und alles ist, wie im Fall zuvor, d.h. l1 ist der predecessor von l2 und l2 ist der successor von l1.
  - entsteht durch l1.insertBefore(l3) die Liste l2 <--> l1 <--> l3 <--> l4 <--> l5. Das bedeutet, dass l3 der successor von l1 wird und l1 der predecessor von l3. Der alte predecessor von l3 (l2) wird der neue predecessor von l1 und l1 wird der neue successor von l2.
- Angenommen, wir haben eine Liste aus lauter ListElement-Objekten l1 <--> l2 <--> l3 und ein einzelnes ListElement-Objekt l4. Dann
  - ensteht sowohl durch l1.insertBefore(l4) als auch durch l2.insertBefore(l4) als auch durch l3.insertBefore(l4) die Liste l1 <--> l2 <--> l3 <--> l4.
- Angenommen, wir haben eine Liste aus lauter ListElement-Objekten l1 <--> l2 <--> l3 und eine Liste aus lauter ListElement-Objekten l4 <--> l5 <--> l6 <--> l7. Dann
  - ensteht durch l1.insertBefore(l4) die Liste l1 <--> l2 <--> l3 <--> l4 <--> l5 <--> l6 <--> l7. Das heißt, es wird die gesamte Liste, die mit l1 beginnt, vor l4 eingefügt (und damit vor die Liste l4 <--> l5 <--> l6 <--> l7).
  - entsteht durch l1.insertBefore(l6) die Liste l4 <--> l5 <--> l1 <--> l2 <--> l3 <--> l6 <--> l7.
  - übrigens: wenn Sie für die gebebenen Lsten z.B. l2.insertBefore(l5) aufrufen, dann fällt l1 weg, d.h. die entstehende Liste ist l4 <--> l2 <--> l5 <--> l6 <--> l7. Sie können sich überlegen, ob das überhaupt ein richtiges Verhalten ist oder ob es ein besseres gibt.
Tipp: Beginnen Sie mit der Implementierung des ersten (und einfachsten) Falls. Fügen Sie dann die weiteren Fälle schrittweise hinzu. Sie werden feststellen, dass Sie gar nicht viele Fallunterscheidungen machen müssen. Ich bin z.B. mit einem if und einer while-Schleife ausgekommen und die gesamte Methode hat nur ca. 10 Zeilen.
Implementieren Sie die Objektmethode public void print(). Diese Methode soll den value des aufrufenden ListElement-Objektes auf die Konsole ausgeben (ohne Zeilenumbruch) und dann die print()-Methode des successor-Elementes aufrufen. Nur wenn das aufrufende ListElement keinen successor hat (Ende der Liste), wird der Wert des Objektes mit Zeilenumbruch ausgegeben und keine weitere print()-Methode aufgerufen.

Geben Sie in die main()-Methode der Programmklasse mindestens folgende Anweisungen ein:

ListElement l1 = new ListElement('W');
ListElement l2 = new ListElement('e');
ListElement l3 = new ListElement('i');
ListElement l4 = new ListElement('h');
ListElement l5 = new ListElement('n');
ListElement l6 = new ListElement('a');
ListElement l7 = new ListElement('c');
ListElement l8 = new ListElement('h');
ListElement l9 = new ListElement('t');
ListElement l10 = new ListElement('e');
ListElement l11 = new ListElement('n');

System.out.printf("? : %15s", "W == ");l1.print();
l1.insertBefore(l2);        // W-e
System.out.printf("? : %15s", "We == ");l1.print();

l5.insertBefore(l6);        // n-a
l5.insertBefore(l7);        // na-c
l7.insertBefore(l8);        // nac-h
l6.insertBefore(l9);        // nach-t
System.out.printf("? : %15s", "nacht == ");l5.print();

l1.insertBefore(l5);        // We-nacht
System.out.printf("? : %15s", "Wenacht == ");l1.print();            

l10.insertBefore(l11);      // e-n
l9.insertBefore(l10);       // Wenacht-en
System.out.printf("? : %15s", "Wenachten == ");l1.print();
System.out.printf("? : %15s", "nachten == ");l5.print();

l3.insertBefore(l5);        // We-i-nachten
System.out.printf("? : %15s", "inachten == ");l3.print();
System.out.printf("? : %15s", "Weinachten == ");l1.print();
l4.insertBefore(l5);        // Wei-h-nachten
System.out.printf("? : %15s", "Weihnachten == ");l1.print();

und führen Sie die Programmklasse aus. Es sollten folgende Augaben entstehen:

? :           W == W
? :          We == We
? :       nacht == nacht
? :     Wenacht == Wenacht
? :   Wenachten == Wenachten
? :     nachten == nachten
? :    inachten == inachten
? :  Weinachten == Weinachten
? : Weihnachten == Weihnachten

Wenn Sie das geschafft haben, dann haben Sie die Aufgabe erfüllt! Herzlichen Glückwunsch! Die folgende Aufgabe ist optional :
- Fügen Sie der Klasse ListElement die Objektvariable private int index hinzu und sorgen Sie dafür, dass in einer verketteten Liste die ListElement-Objekte den jeweils passenden Index entsprechend ihrer Position in der Liste haben (beginnend bei 0). Also in der Liste l1 <--> l2 <--> l3 <--> l4 <--> l5 hat l1 den Index 0, l2 den Index 1, l3 den Index 2 usw. Wenn Sie dafür selbständig eine Lösung entwickelt haben, dann schicken Sie mir bitte eine E-Mail mit der Lösung.

Viel Spaß und viel Erfolg!

Aufgabe 6 - Arrays ausgeben

Wir geben Arrays in verschiedenen Arten auf der Konsole aus.
Implementieren Sie eine Methode public static int[] createAndFillArray(int length, int fromInclusive, int toInclusive). Diese Methode soll genau so sein, wie die createAndFillArray(int length, int bound)-Methode in Methoden mit Array als Rückgabe mit dem einzigen Unterschied, dass wir nicht den bound angeben (der sorgt ja dafür, dass wir Zufallswerte aus dem Bereich [0, 1, ... , bound-1] erzeugen), sondern fromInclusive und toExclusive, so dass wir Zufallswerte aus dem Wertebereich [fromInclusive, ... , toInclusive] erzeugen. Siehe dazu auch nextInt(bound).
Implementieren Sie eine Methode public static void printArray(int[] a) so, dass sie ein int-Array in der Form [ 27, 30, 25, 26, 23, 20, 30, 30, 22, 21, 29, 29, 21, 20 ] (also Werte durch Komma getrennt in eckigen Klammern) ausgibt. Siehe dazu Ausgabe von Arrays.

Rufen Sie in der main() die beiden Methoden wie folgt auf:

int length = r.nextInt(10)+10;
int[] arr1 = createAndFillArray(length, 20, 30);

System.out.printf("%n%n%n----------- printArray -----------------%n%n%n");
printArray(arr1);

Implementieren Sie eine Methode public static void printTable(int[] a). Diese gibt das Array a als Tabelle in folgender Form aus:

| Index :    |   0  |   1  |   2  |   3  |   4  |   5  |   6  |   7  |   8  |   9  |  10  |  11  |  12  |  13  |
|------------|------|------|------|------|------|------|------|------|------|------|------|------|------|------|
| Wert :     |  27  |  30  |  25  |  26  |  23  |  20  |  30  |  30  |  22  |  21  |  29  |  29  |  21  |  20  |

Rufen Sie in der main() die Methode printTable() wie folgt auf:

System.out.printf("%n%n%n----------- printTable -----------------%n%n%n");
printTable(arr1);

Implementieren Sie eine Methode public static void printHorizontal(int[] a). Diese gibt das Array a in folgender Form aus:

    | 
  0 | ***************************
    | 
  1 | ******************************
    | 
  2 | *************************
    | 
  3 | **************************
    | 
  4 | ***********************
    | 
  5 | ********************
    | 
  6 | ******************************
    | 
  7 | ******************************
    | 
  8 | **********************
    | 
  9 | *********************
    | 
 10 | *****************************
    | 
 11 | *****************************
    | 
 12 | *********************
    | 
 13 | ********************
    |

Das heißt, für jeden Wert im Array wird die entsprechende Anzahl von Sternen ausgegeben. Ganz links steht jeweils der Index, unter dem der Wert im Array gespeichert wird.

Rufen Sie in der main() die Methode printTable() wie folgt auf:

System.out.printf("%n%n%n----------- printHorizontal ------------%n%n%n");
printHorizontal(arr1);

Wenn Sie das geschafft haben, dann haben Sie die Aufgabe erfüllt! Herzlichen Glückwunsch! Die folgende(n) Aufgabe(n) sind optional :

Implementieren Sie eine Methode public static void printUpsideDown(int[] a) oder eine Methode public static void printVertical(int[] a) (beide gleicher Aufwand). Diese geben das Array a in folgender Form aus:

----------- printUpsideDown ------------       |   0    1----+----------------------------------------------------------------------   1 |   *   2 |   *   3 |   *   4 |   *   5 |   *   6 |   *   7 |   *   8 |   *   9 |   *  10 |   *  11 |   *  12 |   *  13 |   *  14 |   *  15 |   *  16 |   *  17 |   *  18 |   *  19 |   *  20 |   *  21 |   *  22 |   *  23 |   *  24 |   *  25 |   *  26 |   *  27 |   *  28 |        *  29 |        *  30 |        *     ----------- printVertical --------------    30 |        *  29 |        *  28 |        *  27 |   *  26 |   *  25 |   *  24 |   *  23 |   *  22 |   *  21 |   *  20 |   *  19 |   *  18 |   *  17 |   *  16 |   *  15 |   *  14 |   *  13 |   *  12 |   *  11 |   *  10 |   *   9 |   *   8 |   *   7 |   *   6 |   *   5 |   *   4 |   *   3 |   *   2 |   *   1 |   * ----+----------------------------------------------------------------------     |   0

class="w"> 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * class="m">1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Rufen Sie in der main() die beiden Methoden (oder die, die Sie implememntiert haben) wie folgt auf:

System.out.printf("%n%n%n----------- printUpsideDown ------------%n%n%n");
printUpsideDown(arr1);
System.out.printf("%n%n%n----------- printVertical --------------%n%n%n");
printVertical(arr1);

Tipps zum Lösen der Zusatzaufgabe:
- Sie müssen zunächst ermitteln, welcher der größte Wert innerhalb des Arrays ist, denn dieser gibt Ihnen die Anzahl der Zeilen im Diagramm vor.
- Stellen Sie sich das Problem als eine Matrix aus Zeilen und Spalten vor. Die Spalten lassen sich auf den Index des Arrays mappen und die Zeilen auf die Werte im Array.
Viel Spaß und viel Erfolg!

Aufgabe 7 - Arrays befüllen

Wir befüllen ein char-Array, aber das ist leider gar nicht so einfach ;-)

einleitende Vorbetrachtung: angenommen, wir haben die folgende Schleife:

for(int asciiValue = 97; asciiValue<123; asciiValue++)
{
    char c = (char) asciiValue;
    System.out.print(c + " ");
}

Durch diese wird uns das gesamte Alphabet in Kleinbuchstaben ausgegeben:

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

Kopieren Sie die Schleife einfach in Ihre main()-Methode und führen Sie sie aus, dann erhalten Sie obige Ausgabe. Dahinter steckt, dass wir der int-Variablen asciiValue den ASCII-Code der Kleinbuchstaben zuweisen (beginnend bei 97 - das ist ein a). Siehe z.B. hier. Der letzte kleine Buchstabe z hat den ASCII-Wert 122, deshalb läuft die Schleife auch bis <123. In Zeile 3 der Schleife findet eine Typkonvertierung statt. Aus dem int wird ein char. Dies geschieht durch den Typkonvertierungsoperator (char). In Zeile 4 wird das Zeichen c vom Typ char ausgegeben.
Aufgabe Die Aufgabe ist es nun, ein char-Array zu befüllen. Es gelten folgende Bedingungen:
- das Array hat (nur) die Länge 25
- in dem Array darf es keine Doppelungen geben (also kein Zeichen darf doppelt enthalten sein)
- die Zeichen werden zufällig erzeugt, d.h. mithilfe der Klasse Random und der Methode nextInt(bound), die Werte zwischen 97 und einschließlich 122 erzeugen soll
Schreiben Sie dafür eine Methode public static char[] createAndFillCharArray()
- in dieser Methode erzeugen Sie das char[]der Länge 25,
- ein Random-Objekt, mit dem Sie unter Verwendung der nextInt(bound)-Methode zufällig Zahlen zwischen 97 und einschließlich 122erzeugen,
- die erzeugten int-Werte konvertieren Sie mithilfe des (char)-Typecast-Operators nach char,
- dann befüllen Sie das char[] → passen Sie aber auf, dass Sie kein Zeichen hinzufügen, das bereits im Array enthalten ist → dazu benötigen Sie die contains()-Methode:
Schreiben Sie eine Methode public static boolean contains(char[] ca, char c). Diese gibt ein true zurück, wenn c in ca enthalten ist und ein false, wenn nicht.
Schreiben Sie eine Methode public static char[] sort(char[] a). Diese gibt ein char[] zurück, welches sortiert ist. Das übergebene Array a ist unsortiert. Siehe dazu Sortieren von Arrays.
Schreiben Sie eine Methode public static void print(char[] a), die ein übergebenes char[] in der Form
```
[ o, g, f, p, a, c, s, i, e, q, h, l, t, r, w, z, v, x, y, u, b, j, k, m, n ]
```
ausgibt. Kennen wir aus Übung 8, aber gute Übung, es nochmal zu machen.

Geben Sie in Ihre main()-Methode folgende Anweisungen ein:

System.out.printf("%n%n----------------- Erzeugen ------------------%n%n");
char[] ca1 = createAndFillCharArray();
print(ca1);

System.out.printf("%n%n----------------- Sortieren ------------------%n%n");        
char[] ca2 = sort(ca1);
print(ca2);

Es sollten Ausgaben in der Form:

----------------- Erzeugen ------------------

[ o, g, f, p, a, c, s, i, e, q, h, l, t, r, w, z, v, x, y, u, b, j, k, m, n ]


----------------- Sortieren ------------------

[ a, b, c, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, t, u, v, w, x, y, z ]

erscheinen. Beachten Sie, dass die Einträge im Array zufällig erzeugt wurden. Beachten Sie außerdem, dass ein Buchstabe aus dem Alphabet fehlt, hier z.B. d (das Array hat die Länge 25, das Alphabet hat 26 Buchstaben).

Wenn Sie das geschafft haben, dann haben Sie die Aufgabe erfüllt! Herzlichen Glückwunsch! Die folgende(n) Aufgabe(n) sind optional :

Schreiben Sie eine Methode public static char getMissingLetter(char[] a). Dieser Methode wird ein durch die obige Methode createAndFillCharArray() erstelltes char-Array übergeben. Das Array hat also die Länge 25 hat und aus dem Alphabet fehlt genau ein kleiner Buchstabe. Finden Sie den Buchstaben und geben ihn zurück.
Schreiben Sie eine Methode public static void findWord(String word). Dieser Methode wird eine Zeichenkette übergeben, die nur aus Buchstaben besteht. Sie können annehmen, dass es nur kleine Buchstaben sind, Sie können aber erstmal die toLowerCase()-Methode anwenden (siehe String). Rufen Sie für jedes Zeichen aus dem String die beiden Methoden createAndFillCharArray() und getMissingLetter() auf, bis das von der getMissingLetter()-Methode zurückgegebene Zeichen dem Zeichen des Strings entspricht, das Sie gerade betrachten. Eine Ausgabe als Beispiel:
```
P..........p (11)
r.r (2)
o..o (3)
g............g (13)
r..............................r (31)
a........a (9)
m..m (3)
m...........................................................m (60)
i....i (5)
e.....e (6)
rr (1)
e......e (7)
n............n (13)
```
Die Ausgabe erfolgte durch den Aufruf von findWord("Programmieren");. Ganz links in der Zeile steht immer das Zeichen des Strings, das gerade betrachtet wird. Dann kommen für jeden fehlgeschlagenen Versuch, durch getMissingLetter() das 'p' zurück zu bekommen, die Ausgabe eines Punktes. SolltegetMissingLetter()das'p'` zurückgeben, wird es ausgegeben und außerdem noch in Klammern die Anzahl der Versuche. Der Cursor wechselt in die nächste Zeile und das nächste Zeichen des Strings ist dran.
Viel Spaß und viel Erfolg!

Aufgabe 8 - SortedArray

Wir erstellen uns einen neuen Datentyp SortedArray
Idee: Ein Objekt dieser Klasse beschreibt (enthält) ein int-Array, in dem
- die Elemente aufsteigend sortiert sind und
- kein Element doppelt vorkommt.
Das Array ist stets genau so groß, so viele Elemente es enthält!
Erstellen Sie im package aufgaben.aufgabe7 eine Klasse SortedArray ohne main()-Methode und eine Klasse SortedArrayTest mit main()-Methode.
In der Klasse SortedArray erstellen Sie eine Objektvariable s vom Typ int[] (private).
Implementieren Sie für die Klasse SortedArray zwei verschiedene Konstruktoren
- parameterlos → der Konstruktor erzeugt ein leeres Array s (mit der Länge 0)
- mit einem Parameter (int element) → der Konstruktor erzeugt ein einelementiges Array s (mit der Länge 1), wobei s[0] den Wert von element annimmt.
Implementieren Sie eine Objektmethode public boolean insert(int element). Diese Methode gibt ein false zurück, wenn element bereits in s enthalten ist. Dann wird das element nicht dem Array hinzugefügt. Die Methode gibt true zurück, wenn element in s eingefügt wurde. Um element einzufügen, wird ein neues Array für s erzeugt, in dem alle vorherigen Werte aus s und das neue element (an der richtigen Stelle einsortiert) enthalten sind.
Implementieren Sie eine Objektmethode public boolean delete(int element). Diese Methode gibt ein false zurück, wenn element nicht in s enthalten ist. Die Methode gibt true zurück, wenn element aus s gelöscht wurde. Beachten Sie, dass nach Löschen aus s die Länge von s um eins kleiner ist, als vor dem Löschen. Es muss also auch hier wieder ein neues Array erzeugt werden, welches nach dem Löschen dem "Wert" von s entspricht.
Implementieren Sie eine Objektmethode public void print(), die das Array s in der Form [ 4, 5, 9 ] (Beispielwerte) ausgibt.
Tipp:
- Um zu überprüfen, ob ein int element in s enthalten ist, sollten Sie sich eine Methode boolean contains(int element) schreiben (diese kann private sein, wenn sie nur innerhalb der Klasse verwendet werden soll; sogenannte Servicemethode).
- Angenommen, Sie haben zwei Arrays: s = [ 4, 9 ] und copy = [ 4, 5, 9], dann gilt nach s = copy;, dass s == [ 4, 5, 9 ].

Geben Sie in die main()-Methode der SortedArrayTest-Klasse mindestens folgende Anweisungen ein:

System.out.printf("%n%n------------------------- Test a1 -----------------------------------%n%n");
SortedArray a1 = new SortedArray();
a1.print();
a1.delete(5);       a1.print();
a1.insert(5);       a1.print();
a1.insert(7);       a1.print();
a1.delete(5);       a1.print();
a1.insert(6);       a1.print();
a1.insert(4);       a1.print();
a1.insert(8);       a1.print();
a1.delete(8);       a1.print();
a1.delete(6);       a1.print();

System.out.printf("%n%n------------------------- Test a2 -----------------------------------%n%n");
SortedArray a2 = new SortedArray(9);
a2.print();
a2.insert(5);       a2.print();
a2.insert(9);       a2.print();
a2.insert(5);       a2.print();
a2.insert(4);       a2.print();
a2.insert(4);       a2.print();
a2.delete(5);       a2.print();
a2.delete(9);       a2.print();
a2.delete(4);       a2.print();
a2.delete(4);       a2.print();

und führen Sie die SortedArrayTest-Klasse aus. Es sollten folgende Augaben entstehen:

------------------------- Test a1 -----------------------------------

[ ]
[ ]
[ 5 ]
[ 5, 7 ]
[ 7 ]
[ 6, 7 ]
[ 4, 6, 7 ]
[ 4, 6, 7, 8 ]
[ 4, 6, 7 ]
[ 4, 7 ]


------------------------- Test a2 -----------------------------------

[ 9 ]
[ 5, 9 ]
[ 5, 9 ]
[ 5, 9 ]
[ 4, 5, 9 ]
[ 4, 5, 9 ]
[ 4, 9 ]
[ 4 ]
[ ]
[ ]

Viel Spaß und viel Erfolg!