Table of Contents

Exerciții

Această pagină cuprinde exerciții care au fost taskuri de laborator și acum înlocuite cu altele.

Puteți folosi aceste exerciții pentru a vă exersa noțiunile învățate la curs și la laboratoare.

Elemente de sintaxă, primitive, stringuri

  1. Numere complexe
    1. Creați un proiect nou cu numele ComplexNumber.
    2. Creați clasa ComplexNumber.java. Aceasta va avea două campuri: re si im, ambele de tip float.
  2. Operații
    1. Creați clasa Operations.java. Această clasă va implementa operațiile de adunare și înmulțire pentru numere complexe. Definiți în clasă Operations câte o metodă pentru fiecare operație;
    2. Testați metodele implementate.
  3. Biblioteca
    1. Creați un proiect nou cu numele Bookstore.
    2. Creați clasa Book.java cu următoarele atribute: title, author, publisher, pageCount.
    3. Creați clasa BookstoreTest.java, pentru a testa viitoarele funcționalități ale bibliotecii. Completați această clasă, așa cum considerați necesar. Apoi, creați un obiect de tip carte și setați atributele introducând date de la tastatură. Pentru această folosiți clasa Scanner:
    •      Scanner s = new Scanner(System.in);
     String title = s.nextLine();
 
  4. Verificați ca numărul de pagini introdus să fie diferit de zero. Puteți consulta documentația claselor String și Integer.
  5. Verificări cărți
    1. Creați o clasă nouă, BookstoreCheck, ce va conține două metode, cu câte 2 parametri de tipul Book.
      • Prima metodă va verifica dacă o carte este în dublu exemplar, caz în care va întoarce adevărat.
      • A doua metodă va verifica care carte este mai groasă decât altă, și va întoarce cartea mai groasă.
    2. Testați aceste doua metode.
  6. Formatare afișare
    • Puteți consulta documentația clasei String
    • Afișați informația despre o carte în felul următor: 
BOOK_TITLE: [insert_book_title]
BOOK_AUTHOR: [insert_book_author]
BOOK_PUBLISHER: [insert_book_publisher]

Cu următoarele precizări:

Specificatori de acces

  1. Implementaţi o clasă MyArrayList, care va reprezenta un vector de numere reale, cu posibilitatea redimensionării automate. Ea va fi definită în pachetul arrays. Clasa va conţine următoarele metode:
    • un constructor fără parametri, care creează intern un vector cu 10 elemente
    • un constructor cu un parametru de tipul întreg, care creează un vector de dimensiune egală cu parametrul primit
    • o metodă numită add(float value), care adaugă valoarea value la finalul vectorului. Dacă se depăşeşte capacitatea vectorului, acesta se va redimensiona la o capacitate dublă
      • Atenţie! Există o diferenţă între capacitatea vectorului (dimensiunea cu care a fost iniţializat) şi numărul de elemente memorate efectiv în el (care este cel mult capacitatea).
    • o metodă numită contains(float value) care returnează true dacă value există în cadrul vectorului
    • o metodă numită remove(int index) care elimină valoarea aflată în vector la poziţia specificată de index (numerotarea incepând de la 0); se va da un mesaj dacă indexul este invalid
    • o metodă numită get(int index) care va returna elementul aflat în poziţia index
    • o metodă numită size() care returnează numarul de elemente din vector
    • o metodă declarată public String toString() care va returna o reprezentare a tuturor valorilor vectorului ca un şir de caractere
  2. Scrieţi o clasă de test separată pentru clasa MyArrayList, populând lista cu 3 elemente şi verificând că valorile întoarse de metoda get corespund, într-adevăr, poziţiilor aferente din vectorul intern clasei. Ce condiţii trebuie îndeplinite pentru atingerea scopului propus?
  3. Scrieţi un scenariu de utilizare a clasei MyArrayList, astfel:
    • iniţializând-o cu o capacitate de 5 de elemente iar apoi inserând 10 elemente aleatoare utilizând doar metoda add
    • cautând 5 valori aleatoare în vector
    • eliminând 5 valori aleatoare din vector
  4. De multe ori este bine ca programarea unor aplicaţii mari să se faca modular, un modul fiind gestionat de o anumită clasă. De asemenea, în cadrul acestor aplicaţii, puteţi avea situaţii în care o metodă are nevoie să utilizeze mai multe module, deci să primească referinţele mai multor clase, fapt ce poate deveni dificil de gestionat. De aceea, aceste clase se pot implementa limitând accesul la o singură instanţă statică, ceea ce permite accesarea acesteia doar pe baza clasei, fară a mai fi necesară trimiterea ei ca parametru in metode. Aşa descoperim un prim design pattern orientat-obiect; el se numeşte Singleton şi puteţi afla câteva despre el aici. Ne propunem să implementăm o variantă simplă. Creaţi clasa Singleton, care să
    • aibă intern o singură instanţă statică
    • aibă un constructor privat (de ce e nevoie?)
    • expună o metodă publică de acces la instanţă (un getter)

Agregare și moștenire

  1. Întrucât în ierarhia de clase Java, clasa Object se află în rădăcina arborelui de moștenire pentru orice clasă, orice clasă va avea acces la o serie de facilități oferite de Object. Una dintre ele este metoda toString(), al cărei scop este de a oferi o reprezentare a unei instanțe de clasă sub forma unui șir de caractere.
    • Definiți clasa Form cu un membru color de tip String, o metoda getArea() care pentru început va intoarce 0 și o metodă toString() care va returna acestă culoare.
    • Clasa va avea, de asemenea:
      • un constructor fără parametri
      • un constructor ce va inițializa culoarea.
    • Din ea derivați clasele Triangle și Circle:
      • Clasa Triangle va avea 2 membri height si base de tip float.
      • Clasa Circle va avea membrul radius de tip float.
      • Clasele vor avea:
        • constructori fără parametri
        • constructori care permit inițializarea membrilor. Identificați o modalitate de reutilizare a codului existent.
    • Instanțiati clasele Triangle și Circle, și apelați metoda toString() pentru fiecare instanță.
    • suprascrieti metoda getArea() pentru a intoarce aria specifica figuri geometrice.
  2. Adăugați metode toString() în cele două clase derivate, care să returneze tipul obiectului, culoarea si aria. De exemplu:
    • pentru clasa Triangle, se va afișa: “Triunghi: rosu 10”
    • pentru clasa Circle, se va afișa: “Cerc: verde 12.56”
    • Modificați implementarea toString() din clasele derivate astfel încât aceasta să utilizeze implementarea metodei toString() din clasa de bază.
  3. Adăugați o metodă equals în clasa Triangle. Justificați criteriul de echivalentă ales.
    • Hint: vedeți metodele clasei Object, moștenită de toate clasele - Object are metoda equals, a cărei implementare verifică echivalența obiectelor comparând referințele.
  4. Upcasting.
    • Creați un vector de obiecte Form și populați-l cu obiecte de tip Triangle și Circle (upcasting).
    • Parcurgeți acest vector și apelați metoda toString() pentru elementele sale. Ce observați?
  5. Downcasting.
    • Adăugați clasei Triangle metoda printTriangleDimensions și clasei Circle metoda printCircleDimensions. Implementarea metodelor constă în afișarea bazei si inaltimii respectiv razei.
    • Parcurgeți vectorul de la exercițiul anterior și, folosind downcasting la clasa corespunzătoare, apelați metodele specifice fiecărei clase (printTriangleDimensions pentru Triangle și printCircleDimensions pentru Circle). Pentru a stabili tipul obiectului curent folosiți operatorul instanceof.
    • Modificați programul anterior astfel încât downcast-ul să se facă mereu la clasa Triangle. Ce observați?
    • Modificați programul anterior astfel încât să nu mai aveți nevoie de instanceof deloc.
  6. Implementați două clase QueueAggregation și QueueInheritance pe baza clasei Array furnizate de noi, utilizând, pe rând, ambele abordări: moștenire și agregare. Precizări:
    • Coada va conține elemente de tip int.
    • Clasele QueueAggregation și QueueInheritance trebuie să ofere metodele enqueue și dequeue, specifice acestei structuri de date.
    • Clasa Array reprezintă un wrapper pentru lucrul cu vectori. Metoda get(pos) întoarce valoarea din vector de la poziția pos, în timp ce metoda set(pos, val) atribuie poziției pos din vector valoarea val. Noutatea constă în verificarea poziției furnizate. În cazul în care aceasta nu se încadrează în intervalul valid de indici, ambele metode întorc constanta ERROR definită în clasa.
    • Metoda main definită în clasa Array conține exemple de utilizare a acestei clase. Experimentați!
    • Metoda enqueue va oferi posibilitatea introducerii unui număr întreg în capătul cozii (dacă aceasta nu este deja plină), în timp ce metoda dequeue va înlătura elementul din vârful cozii și îl va întoarce (dacă coada nu este goală). În caz de insucces (coada plină la enqueue, respectiv goală la dequeue), ambele metode vor întoarce constanta ERROR.
    • Ce problemă poate apărea din cauza constantei ERROR? (Hint: Dacă în coadă am un element egal cu valoarea constantei ERROR?) Gândiți-vă la o rezolvare.
    • Ce puteți spune despre vizibilitatea metodelor get și set, în clasele QueueAggregation și QueueInheritance, în varianta ce utilizează moștenire? Ce problemă indică răspunsul? Furnizați o soluție la această problemă.
    • Arhiva zip cu clasa Array.java

Clase abstracte și interfețe

1. (2p) Implementaţi interfaţa Task (din pachetul first) în cele 3 moduri de mai jos.

2. (3p) Interfaţa Container (din pachetul second) specifică interfaţa comună pentru colecţii de obiecte Task, în care se pot adăuga și din care se pot elimina elemente. Creaţi două tipuri de containere care implementează această clasă: 1. (1.5p) Stack - care implementează o strategie de tip LIFO

2. (1.5p) Queue - care implementează o strategie de tip FIFO

Evitaţi codul similar în locuri diferite!

Hint: Puteţi reţine intern colecţia de obiecte, utilizând clasa ArrayList din SDK-ul Java. Iată un exemplu de iniţializare pentru șiruri: 

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

3. (2p) Implementaţi interfaţa IFactory (clasa ContainerFactory, din pachetul third) care conţine o metodă ce primește ca parametru o strategie (enum Strategy) și care întoarce un container asociat acelei strategii. Din acest punct înainte, în programul vostru veţi crea containere folosind doar această clasă (nu puteţi crea direct obiecte de tip Stack sau Queue). Evitaţi instanţierea clasei Factory implementate de voi la fiecare creare a unui container! Notă:Acest mod de a crea obiecte de tip Container elimină problema care apare în momentul în care decidem să folosim o implementare diferită pentru un anumit tip de strategie și nu vrem să facem modificări și în restul programului. De asemenea o astfel de abordare este utilă când avem implementări care urmăresc scopuri diferite (putem avea un Factory care să creeze containere optimizate pentru viteză sau un Factory cu containere ce folosesc minimum de memorie). șablonul acesta de programare poartă denumirea de Factory Method Pattern.

4. (3p) Extindeţi clasa AbstractTaskRunner (din pachetul fourth) în 3 moduri:

Schelet: lab4_schelet_2018.zip

Clase interne

Implementați un terminal bash simplu pornind de la scheletul de cod. Comenzile pe care va știi să le execute sunt: echo, cd, ls și history. Bash-ul va citi comenzi de la tastatură până când va primi comanda exit când se va închide (programul se termină).

Publisher-Subscriber

BashCommands Publisher-Subscriber

1. (1.5p) Din clasa Bash vom publica comenzile prin interfața CommandPublisher. În acest sens în clasa Bash vom crea o clasă internă BashCommandPublisher ce implementează interfața CommandPublisher.

2. (1p) Un obiect de tipul Bash va avea:

De ce este mai util să folosim un StringBuffer și nu un String simplu? Sting vs StringBuffer ?

3. (2p) În metoda start din Bash vom citi de la tastatură comenzi pe câte o linie folosind Scanner.

Pentru a porni un Thread apelăm metoda start a acestuia. Implementarea metodei run și instantierea Thread-ului nu îl lansează în execuție. 
 Thread t = new Thread() { 
     public void run() { 
         // Do some work 
     } 
 };
 
 t.start(); 
 

4. (1p) Implementați comanda echo ca o clasă internă în BashUtils.

5. (1.5p) Implementați comanda cd care schimbă directorul curent.

6. (2p) Implementați comanda ls care afișează conținutul directorului curent currentDirectory 

File folder = currentDirectory.toFile();

7. (1p) Implementați comanda history care afișează la consolă conținutul membrului StringBuffer history din Bash. 

>history 
 History is: ls |  | cd .idea | ls | history |

Visitor pattern, Overriding, Overloading

  1. Scheletul de laborator conține implementarea folosind pattern-ul Visitor a scenariului Employee-Manager descris in laborator. Spre deosebire de exemplele din laborator, clasa Employee conține și câmpul extraHours, relevant pentru exercițiul 3.
    • a) Rulați codul și observați comportamentul și interacțiunea dintre obiectele vizitate și obiectul de tip Visitor.
    • b) Nu mai suprascrieți metoda accept din Manager, rulați și explicați rezultatul execuției.
  2. Obiectele Employee-Manager pot fi reprezentate printr-o structură arborescentă, ce are ca rădăcină un Manager (ceo-ul). Creați un Visitor care să permită parcurgerea ierarhiei și efectuarea unei acțiuni pe fiecare nod. Acea acțiune este practic o operație, implementată într-o altă clasă de tip Visitor, deci TreeVisitor-ul va primi un obiect de tip Visitor pe care să îl aplice pe nodurile parcurse.
    • fiecare Manager va ţine referinţe către angajaţii aflaţi sub răspunderea lui directă (ce pot fi alţi șefi la rândul lor, sau salariaţi obişnuiţi)
    • implementați un TreeVisitor care pentru:
      • Employee - aplică operația primită
      • Manager - parcurge subordonații și apoi aplică operația primită pe Manager
    • implementați un visitor (numit MostHardworkingEmployeeFinder) care compară numărul mediu de ore suplimentare pentru angajați cu cel pentru șefi.
  3. Adăugați încă un tip de obiect vizitabil - Intern. Acesta nu are salariu și extra hours, doar nume și durata (în luni) a internship-ului.
    • modificați clasele existente deja, pentru a lua în considerare și obiectele Intern
    • testați operațiile de la exercițiile anterioare pe o colecție care conține și obiecte Intern
    • :!: Observați modificările pe care le-ați efectuat pentru a adăuga o nouă operație (ex. 2) și pe cele pentru a adăuga un nou tip de obiect în colecție. Ca să merite să aplicăm pattern-ul Visitor, ce situație ar trebui să fie evitată?

  1. Găsiți folosind java.nio toate fișierele cu extensia “.class” dintr-un director.
    • implementați un FileVisitor, extinzând SimpleFileVisitor în care suprascrieți metoda de vizitare a fișierelor
      • un exemplu similar găsiți în acest tutorial
      • Clasele din API-ul nio folosite pentru acest exercițiu sunt disponibile începând cu jdk7.

Colecții

  1. Instanţiati o colecţie care sǎ nu permitǎ introducerea elementelor duplicate, folosind o implementare corespunzǎtoare din bibliotecă. La introducerea unui element existent, semnalaţi eroare. Colecţia va reţine String-uri şi va fi parametrizatǎ.
  2. Creaţi o clasǎ Student.
    1. Adǎugaţi urmǎtorii membri:
      • câmpurile nume (de tip String) şi medie (de tip float)
      • un constructor care îi iniţializeazǎ
      • metoda toString.
    2. Folosiţi codul de la exerciţiul anterior şi modificaţi-l astfel încât colecţia aleasǎ de voi sǎ reţinǎ obiecte de tip Student. Testaţi prin adǎugare de elemente duplicate, având aceleaşi valori pentru toate câmpurile, instanţiindu-le, de fiecare datǎ, cu new. Ce observaţi?
    3. Prelucraţi implementarea de mai sus astfel încât colecţia sǎ reprezinte o tabelǎ de dispersie, care calculează codul de dispersie al elementelor dupǎ un criteriu ales de voi (puteţi suprascrie funcţia hashCode).
      • În Student suprascrieți metoda equals astfel încât să se ţină cont de câmpurile clasei, şi încercaţi din nou. Ce observaţi?
  3. Plecând de la implementarea exerciţiului anterior, realizaţi urmǎtoarele modificǎri:
    • Supraîncǎrcaţi, în clasa Student, metoda equals, cu o variantǎ care primeşte un parametru Student, şi care întoarce întotdeauna false.
    • Testaţi comportamentul prin crearea unei colecţii ce conţine instanţe de Student şi iteraţi prin această colecţie, afişând la fiecare pas element.equals(element) şi ((Object)element).equals(element) (unde element este numele de variabilă ales pentru fiecare element al colecţiei). Cum explicaţi comportamentul observat? Dacă folosiţi un iterator, acesta va fi şi el parametrizat.
  4. Creați clasa Gradebook, de tip Map, pentru reţinerea studenţilor dupǎ medie: cheile sunt mediile și valorile sunt liste de studenți. Gradebook va menţine cheile ordonate descrescǎtor. Extindeţi o implementare potrivitǎ a interfeţei Map, care sǎ permitǎ acest lucru.
    1. Caracteristicile clasei definite sunt:
      1. Cheile pot avea valori de la 0 la 10 (corespunzǎtoare mediilor posibile). Verificați acest lucru la adăugare.
      2. Valoarea asociată fiecǎrei chei va fi o listǎ (List) care va reţine toţi studenţii cu media rotunjitǎ egalǎ cu cheia. Considerǎm cǎ un student are media rotunjitǎ 8 dacǎ media sa este în intervalul [7.50, 8.49].
    2. Implementați un Comparator pentru stabilirea ordinii cheilor. Gradebook va primi un parametru de tip Comparator în constructor și îl va da mai departe constructorului clasei moștenite.
    3. Definiţi în clasǎ metoda add(Student), ce va adǎuga un student în lista corespunzǎtoare mediei lui. Dacǎ, în prealabil, nu mai existǎ niciun student cu media respectivǎ (rotunjitǎ), atunci lista va fi creatǎ la cerere.
    4. Testați clasa:
      1. instanțiați un obiect Gradebook și adăugați in el câţiva studenţi.
      2. iteraţi pe Gradebook şi sortaţi alfabetic fiecare listǎ de studenţi pentru fiecare notă. Pentru a sorta, se va folosi metoda Collections.sort, iar clasa Student va implementa o interfață care specifică modul în care sunt comparate elementele.
  5. Creaţi o clasǎ care moşteneşte HashSet<Integer>.
    • Definiţi în aceastǎ clasǎ o variabilǎ membru care reţine numǎrul total de elemente adǎugate. Pentru a contoriza acest lucru, suprascrieți metodele add şi addAll. Pentru adǎugarea efectivǎ a elementelor, folosiţi implementǎrile din clasa pǎrinte (HashSet).
    • Testaţi, folosind atât add cât şi addAll. Ce observaţi? Corectaţi dacǎ este cazul.
    • Modificaţi implementarea astfel încât clasa voastrǎ sǎ moşteneascǎ LinkedList<Integer>. Ce observaţi? Ce concluzii trageţi?
    • Hint: Collection.add, Collection.addAll.
    • Hint: implementarea addAll din sursele pentru HashSet şi LinkedList.

Excepții

  1. (2p) Scrieţi o metodă (scurtă) care să genereze OutOfMemoryError şi o alta care să genereze StackOverflowError. Verificaţi posibilitatea de a continua rularea după interceptarea acestei erori. Comparaţi răspunsul cu posibilitatea de a realiza acelaşi lucru într-un limbaj compilat, ce rulează direct pe platforma gazdă (ca C).
  2. (2p) Demonstraţi într-un program execuţia blocului finally chiar şi în cazul unui return din metoda.

Design Patterns

Singleton, Observer, Factory

Exercițiile din această secțiune și din urmatoarea au ca temă comună realizarea unui joc controlat din consolă. Jocul constă dintr-o lume (aka hartă) în care se plimbă eroi de trei tipuri, colectează comori și se bat cu monștri. În acestă secțiune trebuie să implementați o parte din funcționalitățile jocului folosind patternurile Singleton, Factory și Observer, urmând ca în secțiunea următoare să terminați implementarea.

Schelet: Schelet

Detalii joc:

Componentele jocului Fig. 1

Strategy, Command

Această secțiune și cea precedentă au ca temă comună a exercițiilor realizarea unui joc controlat din consolă. Jocul constă dintr-o lume (aka hartă) în care se plimbă eroi de trei tipuri, colectează comori și se bat cu monștrii. În acestă secțiune terminam jocul inceput in cea precedenă folosind pattern-urile Strategy și Command.

Detalii joc: