Aufgaben

3. Aufgaben zur Ein- und Ausgabe unter C#

3.1

Es ist das Endkapital einer Spareinlage zu berechnen. Dazu sollen das Startkapital und der Zinssatz über die Tastatur eingegeben werden. Die Anlage läuft immer drei Jahre. Beachten Sie den Zinseszinseffekt. Anschließend soll das Endkapital ausgegeben werden. Wählen Sie für die Variablen geeignete Datentypen.

Beispiel:

• Startkapitel: 1000 (Euro)
• Zinssatz: 5 (Prozent)
• Endkapital: 1157.625 (Euro nach drei Jahren)

3.2

Schreiben Sie das folgende Wort auf den Bildschirm, ohne einen einzigen Buchstaben zu verwenden:

ABBA

3.3

Ausgangssituation:

In einem Unternehmen werden Produkte hergestellt. Das Unternehmen hat für die Produktion fixe Kosten von X Euro und für jedes Produkt werden Y Euro Produktionskosten eingeplant. Man rechnet mit einem Erlös von Z Euro für ein Produkt.

Aufgabenstellung:

Schreiben Sie ein C#-Programm, welches die Angaben der fixen Kosten, die Kosten und den Erlös für ein Produkt einliest. Anschließend soll für eine eingegebene Produktionsmenge der Gewinn berechnet werden Nach dem Starten könnte das Programm so aussehen:

Gewinnberechnung Version 1.0
Bitte Geben Sie die fixen Kosten ein:
2500
Bitte Geben sie Kosten fuer ein Produkt ein:
125
Bitte Geben Sie den Erloes fuer ein Produkt ein:
159
Wie viele Produkte sollen hergestellt werden:
100

Der Gewinn betraegt: 900 Euro!

3.4

Schreiben sie ein C# Programm das lineare Gleichungen lösen kann. Dazu soll der Benutzer Werte für a und b eingeben. Das Programm berechnet dann die Lösung. Allgemeine Formel einer linearen Gleichung. ax + b = 0

Nach dem Starten könnte das Programm so aussehen:

Lineare Gleichung Version 1.0

Bitte den Wert fuer a:
3
Bitte den Wert fuer b:
-6

Die Loesung lautet: 2

4. Aufgaben zu Operatoren in C#

4.1

Bestimmen Sie den Wert der Variablen x. Es gelten jeweils die folgenden Voraussetzungen:

int a = 10;
int b = 20;
int x;

x = 3 * (a + b) - b / 8;
x = (a++) + (++b);

a = 10;
b = 20;
x = (a % b) % (b % (++a));

4.2

Schreiben Sie ein C#-Programm, das zwei Integer-Zahlen über die Tastatur einliest und anschließend den Rest der Division auf dem Bildschirm ausgibt. Schreiben Sie das Programm, ohne den Modulo-Operator zu benutzen.

4.3

Schreiben Sie ein C#-Programm, das eine Integer-Zahl einliest. Anschließend soll die Zahl mit 2, 4 und 32 multipliziert werden, ohne den Multiplikationsoperator zu benutzen.

Nach dem Starten könnte das Programm so aussehen:

Bitte eine Zahl eingeben:
5

5 * 2 = 10
5 * 4 = 20
5 * 32 = 160

4.4

In der Netzwerktechnik wird das Subnetting dazu benutzt innerhalb einer Netzklasse weitere Teilnetze zu bilden. Dabei werden IP-Adressen mit einer so genannten Maske (Subnet-Mask) verknüpft und als Ergebnis erhält man eine Netzadresse. Ist diese Netzadresse bei zwei IP-Adressen gleich, so gehören die beiden IP-Adressen zum gleichen Teilnetz (Subnet).

Beispiel:

IP-Adresse 1: 192.168.1.23
IP-Adresse 2: 192.168.1.34
Subnet-Mask: 255.255.255.0

Die einzelnen Komponenten der IP-Adressen werden nun durch den bitweisen UND-Operator & mit der Subnet-Mask verknüpft.

Das Ergebnis ist dann die Netzadresse.

IP-Adresse 1: 192.168.1.23
&&
Subnet-Mask: 255.255.255.0
--------------------------
Netzadresse 1: 192.168.1.0

IP-Adresse 2: 192.168.1.34
&&
Subnet-Mask: 255.255.255.0
--------------------------
Netzadresse 2: 192.168.1.0

Schreiben Sie ein C#-Programm, welches zwei IP-Adressen (jeweils vier Integer-Variablen) und eine Subnet-Mask über die Tastatur einliest und anschließend die Netzadressen auf dem Bildschirm ausgibt.

Nach dem Starten könnte es dann so aussehen:

Subnetting Version 1.0

Bitte die 1. IP-Adresse eingeben:
192
168
1
23

Bitte die 2. IP-Adresse eingeben:
192
168
1
34

Bitte die Subnet-Mask eingeben:
255
255
255
0

Die 1. Netzadresse lautet:
192.168.1.0

Die 2. Netzadresse lautet:
192.168.1.0

5. Aufgaben zur Selektion und Iteration

5.1

Schreiben Sie ein C#-Programm, das folgende Funktionalität hat:

Es sollen drei Zahlen (Datentyp float | single) über die Tastatur eingelesen werden. Anschließend sollen das Minimum und das Maximum der Zahlen auf dem Bildschirm angezeigt werden.

Beispiel einer Bildschirmausgabe:

Bitte geben Sie den ersten Wert ein: 5
Bitte geben Sie den zweiten Wert ein: 33
Bitte geben Sie den dritten Wert ein: 22
Maximum: 33
Minimum: 5

Zusatz: Benutzen Sie bei der Umsetzung genau drei if Anweisungen (ohne else).

5.2

Entwickeln Sie ein C#-Programm, das überprüft, ob ein eingegebenes Datum korrekt ist. Die Eingabe des Datums erfolgt in Tag, Monat und Jahr, wobei die Werte in drei Integer-Variablen gespeichert werden sollen:

Beispiele:

• 10 5 2005 ist ein korrektes Datum
• 15 13 2001 ist kein korrektes Datum
• 29 2 2000 ist ein korrektes Datum (Schaltjahr)

Das Programm soll weiterhin in der Lage sein, die Besonderheit eines Schaltjahres in die Überprüfung einzubeziehen (bei einem Schaltjahr hat der Februar 29 Tage).

Tipp:

Ein Jahr ist genau dann ein Schaltjahr, wenn

• es durch 4, aber nicht durch 100 teilbar ist.
• es durch 4, durch 100 und durch 400 teilbar ist.

Nach dem Starten könnte die Bildschirmausgabe so aussehen:

Bitte das Jahr eingeben:
2016
Bitte den Monat eingeben:
2
Bitte den Tag eingeben:
29
Dieses Datum ist korrekt

5.3

Analysieren Sie die folgenden for-Schleifen. Bestimmen Sie den Wert von k nach dem Beenden der Schleife.

int i, j, k;
k = 0;
for (i = 1; i < 10; i++) k += i;
Console.WriteLine("Wert von k: " + k);

k = 0;
for (i = 2; i < 10; i += 2) k += i;
Console.WriteLine("Wert von k: " + k);

k = 0;
for (i = 1, j = 5; (i < 5) && (j > 1); i++, j--) k += i * j;
Console.WriteLine("Wert von k: " + k);

k = 0;
for (i = 1; i < 5; i++)
{
    if (i == 3) continue;
    k += i;
}

Console.WriteLine("Wert von k: " + k);

k = 0;
for (i = 1; i < 10; i++)
{
    k += i;
    if (i == 6) break;
}

Console.WriteLine("Wert von k: " + k);

5.4

Versuchen Sie mit genau zwei for-Schleifen die folgende Bildschirmausgabe zu erreichen.

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
8 7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
6 5 4 3 2 1 0
5 4 3 2 1 0
4 3 2 1 0
3 2 1 0
2 1 0
1 0
0

5.5

Benutzen Sie die for-Schleife, um die folgenden Probleme zu lösen:

• Es soll eine Integer-Zahl von der Tastatur eingelesen und anschließend sollen alle natürlichen Zahlen bis zu dieser Zahl auf dem Bildschirm ausgegeben werden.

Beispiel:

Eingabe: 8

Ausgabe: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

• Es soll eine Integer-Zahl von der Tastatur eingelesen und anschließend sollen alle geraden natürlichen Zahlen von dieser Zahl beginnend bis zur Zahl 2 ausgeben werden.

Beispiel:

Eingabe: 12

Ausgabe: 12, 10, 8, 6, 4, 2

• Schreiben Sie ein Programm, welches von 1 bis 10 zählt und sofort wieder herunterzählt. Das Programm darf nur for-Schleife benutzen.

Beispiel:

Eingabe: 12

Ausgabe: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1

5.6

Schreiben Sie ein C#-Programm, welches folgendes leistet:

Ein Benutzer kann beliebig viele positive ganze Zahlen (Integer-Werte) eingeben. Wenn er eine Null eingibt, so soll das Programm anschließend die Anzahl der eingegebenen Zahlen sowie die größte und die kleinste der Zahlen auf dem Bildschirm ausgeben.

Es sind nur folgende Variablen zu verwenden:

• int eingabeZahl;
• int anzahl;
• int min;
• int max;

Nach dem Starten konnte das Programm so aussehen:

1. Wert:
2
2. Wert:
6
3. Wert:
8
4. wert:
3
5. Wert:
5
6. Wert:
0

Es waren 5 eingegebene Zahlen.
Maximum war: 8
Minimum war: 2

5.7

Ein Benutzer soll hintereinander (jeweils mit ReadLine() ) vier einzelne Zeichen (kein string) eingeben können, die ein Passwort darstellen sollen. Diese vier Zeichen sollen nach den folgenden Kriterien überprüft werden;

Das Originalpasswort (bzw. Zeichenfolge) lautet: P R O G

Wenn der Benutzer dieses Passwort eingegeben hat, so soll die folgende Meldung auf dem Bildschirm ausgegeben werden: „LOGIN korrekt". Allerdings ist es dem Benutzer erlaubt, die vier Zeichen in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Groß-/Kleinschreibung einzugeben.

Beispielsweise sind auch folgende Eingaben zulässig:

• R P G O
• P G o r
• O R p g
• etc

Der Benutzer darf maximal dreimal das Passwort eingeben, ansonsten soll das Programm mit einer Fehlermeldung abbrechen.

Tipp:

Die Umwandlung in Großbuchstaben kann mit der statischen Methode ToUpper() durchgeführt werden:

char a = x;
a = char.ToUpper(a); // a == 'X'

5.8

Schreiben Sie ein C#-Programm, welches eine Benutzereingabe prüft. Der Benutzer gibt dazu einen Code in Form einer Integer-Zahl ein, die dann auf folgende Kriterien überprüft werden soll:

• Die Zahl muss genau fünfstellig sein.
• Die Zahl darf nicht durch 3, 5 oder 7 teilbar sein.
• Wenn die Zahl mit einer 1 beginnt, dann muss die letzte Ziffer ebenfalls eine 1 sein.
• Die fünfte Ziffer ist eine Prüfziffer. Sie soll der Rest der Division der Summe der ersten vier Ziffern durch 7 sein.

Beispiele:

• Eingabe: 12345 falsche Eingabe (letzte Ziffer nicht 1)
• Eingabe: 56442 falsche Eingabe (durch 3 teilbar)
• Eingabe: 23456 falsche Eingabe (Prüfziffer falsch)
• Eingabe: 45454 korrekte Eingabe

Wenn die Eingabe korrekt ist, so soll das Programm mit einer entsprechenden Meldung ("Eingabe korrekt") beendet werden. Ansonsten soll die Eingabe wiederholt werden.

Hinweise:

• Es dürfen nur elementare Datentypen (aber keine strings) und Operatoren verwendet werden.
• Benutzen Sie intensiv die arithmetischen Operatoren (incl. Modulo- Operator und beachten Sie, dass eine Division von Integer-Zahlen keine Nachkommastellen hat.

5.9

Ein interessantes Problem, das mit Selektion und Iteration gelöst werden kann, ist eine Aufgabenstellung, die unter der Rubrik "Rätsel" in diversen Zeitschriften für kurzweiligen Rätselspaß sorgt.

Jedes Symbol steht für eine Ziffer. Es gibt insgesamt 6 Gleichungen mit 10 unbekannten Ziffern. Das ist mathematisch nicht eindeutig lösbar. Der Rätselfreund versucht deshalb mit Überlegungen das Problem zu lösen.

Schreiben Sie ein C#-Programm, das alle Möglichkeiten der Ziffernverteilung simuliert und jedes Mal die sechs Berechnungen durchführt. Sind die korrekten Ziffern gefunden, so sollen sie auf dem Bildschirm ausgegeben werden.

Tipp: Um die Rechnung zu überprüfen, müssen die einzelnen Ziffern (Variablen) zu einer Zahl zusammengesetzt werden:

6. Aufgaben zum Klassenkonzept in C#

6.1

Schreiben Sie eine Klasse "Punkt", die einen Punkt im Koordinatensystem darstellen soll. Dazu sollen Attribute für die x- und y-Koordinate angelegt werden. Neben dem Standardkonstruktor sollen zwei Parameterkonstruktoren für die Initialisierung eines Punktes sorgen:

• public Punkt() {...}

• public Punkt (double a, double b) {...}

• public Punkt (Punkt p){...}

Analog dazu sollen Eigenschaften für das Schreiben und Lesen der Attribute implementiert werden.

Eine Methode Abstand soll den Abstand des Punktes vom Koordiantenursprung berechnen und zurückgeben. In der Hauptmethode kann die Klasse dann wie folgt verwendet werden.

Bildschirmausgabe nach Programmstart:

Punkt a = new Punkt(10, 20);
Punkt b = new Punkt(a);
Punkt c = new Punkt();

c.x = 30;
c.y = 40;

Console.WriteLine($"Punkt B<{b.x}|{b.y}>");
Console.WriteLine($"Abstand von Punkt b zu <0|0>: {b.Abstand()}");

Bildschirmausgabe nach Programmstart:

Punkt B<10|20>
Abstand von Punkt b zu <0|0>: 22,360679774997898

Hinweis:

Die Klasse Math bietet einige statische Methoden wie Math.Sqrt(), um beispielsweise die Quadratwurzel zu berechnen.

6.2

Schreiben Sie eine Klasse "Zahl" in C# mit folgender Funktionalität:

Die Klasse hat als Attribut eine Integer-Zahl (entsprechende Eigenschaften schreiben und Konstruktoren anlegen). Die Zahl darf nur Werte zwischen O und 999 annehmen und eine Methode Spell() soll die Integer-Zahl als ausgeschriebene Zahl ausgeben.

Beispiel:

public static void Main(string[] args)
{
  Zahl z = new Zahl(213);
  z.Spell();
  Console.WriteLine();
}

Ausgabe

zweihundert und dreizehn

6.3

Entwickeln Sie eine Klasse "IPAdresse" für die Speicherung einer IP-Adresse. Die IP-Adresse soll dabei in einem privaten Attribut vom Typ string gespeichert werden.

Vor der Speicherung muss die IP-Adresse überprüft werden. Falls die IP-Adresse nicht korrekt ist, so soll eine Fehlermeldung ausgegeben und die Adresse "0.0.0.0" gespeichert werden.

Folgende überladene Konstruktoren sollen implementiert werden:

• public IPAdresse() {...}
• public IPAdresse (int a, int b, int c, int d) {...}
• public IPAdresse (string s) {...}

Weiterhin sollen get- und set-Methoden implementiert werden (falls die IP-Adresse nicht gültig ist, soll ein false zurückgegeben werden).

• public bool SetIP (int a, int b, int c, int d) {...}
• public bool SetIP (string s) {...}
• public bool GetIP() {...}

Hinweise:

• Es sollen nur einfach Strings benutzt werden
• Schreiben Sie private Methoden, um Überprüfungen der IP-Adresse durchzuführen.

Testprogramm:

public static void Main(string[] args)
{
  IPAdresse IP = new IPAdresse();

  if (IP.SetIP("12.111.222.123") == true)
  {
    Console.WriteLine("IPAdresse ist ok!");
  }
  else
  {
    Console.WriteLine("IPAdresse ist nicht ok");
  }

  Console.WriteLine();
  
  if (IP.SetIP("..0.000") == true)
  {
    Console.WriteLine("IPAdresse ist ok!");
  }
  else
  {
    Console.WriteLine("IPAdresse ist nicht ok");
  }

  Console.WriteLine();
  
  if (IP.SetIP("012.1.10.000") == true)
  {
    Console.WriteLine("IPAdresse ist ok!");
  }
  else
  {
    Console.WriteLine("IPAdresse ist nicht ok");
  }

  Console.WriteLine();
  
  if (IP.SetIP("123.12.0.") == true)
  {
    Console.WriteLine("IPAdresse ist ok!");
  }
  else
  {
    Console.WriteLine("IPAdresse ist nicht ok");
  }

  Console.WriteLine();
}

Ausgabe:

IP-Adresse ist ok!

Fehler in der IP-Adresse - Erster Wert fehlerhaft
IP-Adresse ist nicht ok!

IP-Adresse ist ok!

Fehler in der IP-Adresse - Vierter Wert fehlerhaft
IP-Adresse ist nicht ok!

Hinweis:

Nutzen Sie intensiv solche Methoden wie Substring() oder IndexOf() der Klasse string.

6.4

Für den Mathematikunterricht einer Berufsschule soll eine Klasse entwickelt werden, die einige nützliche statische Methoden und eine statische Eigenschaft zur Verfügung stellt. Implementieren Sie dazu die folgenden statischen Methoden und eine Eigenschaft in einer Klasse "Mathematik":

• Potenz-Methode: Diese Methode soll eine Variable vom Typ double mit einem angegebenen Exponenten potenzieren. Die Übergabe der Variable soll mit einem call by reference realisiert werden.
• Fakultät-Methode: Diese Methode soll einen Integer-Wert übernehmen, die Fakultät berechnen und zurückgeben.

Hinweis:

Die Fakultät einer natürlichen Zahl ist das Produkt aller Zahlen von 1 bis zu dieser Zahl.

Beispiel:

5! (! heißt Fakultät) = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120

• Quersummen-Methode: Diese Methode soll die Quersumme einer übergebenen Integer-Zahl bestimmen und zurückgeben.
• Dreiecksprüfungs-Methode: Diese Methode übernimmt drei Seiten eines Dreiecks und prüft, ob es ein rechtwinkliges Dreieck ist. Falls ja, dann gibt die Methode den Wert true zurück, ansonsten false.
• PI-Eigenschaft: Diese Eigenschaft soll die Zahl PI (3.14) darstellen. Es soll nur lesender Zugriff möglich sein.

Beispielanwendung der Klasse in einer Hauptmethode:

public static void Main(string[] args)
{
  double zahl = 5;

  Mathematik.Potenz(ref zahl, 3);
  Console.WriteLine($"Die Potenz lautet {zahl}\n");

  Console.WriteLine($"Fakultät von 5 {Mathematik.Fakultaet(5)}\n");

  Console.WriteLine($"Quersumme von 147 {Mathematik.Quersumme(147)}\n");

  if (Mathematik.Dreieck(3, 4, 5) == true)
  {
    Console.WriteLine("Ein rechtwinkliges Dreieck");
  }
  else
  {
    Console.WriteLine("Kein rechtwinkliges Dreieck");
  }

  Console.WriteLine();

  Console.WriteLine($"Die zahl Pi: {Mathematik.PI}\n");
}

Nach dem Starten sieht die Bildschirmausgabe so aus:

Die Potenz lautet: 125

Fakultät von 5: 120

Quersumme von 147: 12

Ein rechtwinkliges Dreieck!

Die Zahl Pi: 3,14

7. Aufgaben zur Vererbung in C#

7.1

Erstellen Sie eine Klasse "GrundForm", die als Basisklasse für geometrische Grundformen dienen kann. Die Klasse soll nur ein Attribut (Zeichenkette) für eine Bezeichnung haben. Vererben Sie die Grundform an zwei weitere Klassen: "Viereck" und "Kreis". Diese beiden Klassen sollen zusätzlich Attribute besitzen, die die Eigenschaften eines Vierecks bzw. eines Kreises widerspiegeln:

Ein Viereck lässt sich durch vier Punkte in einem Koordinatensystem beschreiben und ein Kreis durch seinen Mittelpunkt und seinen Radius. Erstellen Sie zusätzlich eine Struktur (Struct) "Punkt", die einen Punkt im Koordinatensystem darstellt (x- Koordinate und y-Koordinate). Nutzen Sie diese Klasse für die Attribute der Formen-Klassen. Die Struktur sollte über geeignete Methoden verfügen, um die Attribute zu setzen und zu lesen bzw. auf dem Bildschirm darzustellen.

Eine Beispielanwendung könnte so aussehen:

public static void Run()
{
  Viereck v = new Viereck();

  Kreis k = new Kreis();

  Punkt p1 = new Punkt(1, 3);
  Punkt p2 = new Punkt(4, 3);
  Punkt p3 = new Punkt(5, 8);
  Punkt p4 = new Punkt(1, 8);

  double radius = 2.5;

  v.SetPunkte(p1, p2, p3, p4);
  k.SetPunktRadius(p1, radius);

  v.Ausgabe();
  Console.WriteLine();

  k.Ausgabe();
  Console.WriteLine();
}

Nach dem Starten könnte die Bildschirmausgabe so aussehen:

Das Viereck hat die Bezeichnung: Viereck1
Die Punkte lauten:
(1 | 3)
(4 | 3)
(5 | 8)
(1 | 8)

Der Kreis hat die Bezeichnung Kreis1
Der Punkt lautet: (1|3)
Der Radius lautet: 2,5

7.2

Für einen Zoo soll eine Software geschrieben werden, die folgende Tiere „verwaltet": Elefanten, Nashörner, Delfine und Wale. Schreiben Sie für alle Tiere eine Klasse in C#. Jedes Tier sollte über das Attribut name verfügen. Zusätzlich soll für alle Tiere, die im Wasser leben, die Eigenschaft TAUCHZEIT (für die maximale Zeit, die das Tier tauchen kann) implementiert werden. Für alle Tiere, die auf dem Land leben, soll die Eigenschaft GESCHWINDIGKEIT (für die maximale Geschwindigkeit, die das Tier laufen kann) implementiert werden.

Eine Methode Steckbrief() soll die Daten eines Tieres auf den Bildschirm schreiben.

Weitere Kriterien für die Umsetzung:

• Setzen Sie die Vererbung und abstrakte Basisklassen sinnvoll ein.
• Nutzen Sie die Möglichkeiten der Interfaces, um bestimmte Implementierungen vorzugeben.
• Die Steckbrief-Methode soll den Polymorphismus ausnutzen, damit eine beliebige Tier-Instanz einem Basisklassenverweis zugewiesen werden kann.
• Orientieren Sie sich bei der Umsetzung an dem folgenden UML-Klassendiagramm.

classDiagram
    ITauchzeit <|.. Wassertier
    <<interface>> ITauchzeit
    Tier <|-- Wassertier
    <<abstract>> Tier
    Tier <|-- Landtier
    IGeschwindigkeit <|.. Landtier
    <<interface>> IGeschwindigkeit
    Wassertier <|-- Wal
    Wassertier <|-- Delfin
    Landtier <|-- Elefant
    Landtier <|-- Nashorn

Loading

Ein Hauptprogramm könnte die Tier-Klassen so nutzen:

public static void Run()
  {
    Elefant elefant = new Elefant("Stampfi", 30);
    Nashorn nashorn = new Nashorn("Horny", 20);
    Wal wal = new Wal("Walther", 500);
    Delphin delphin = new Delphin("Flipper", 800);

    Tier t;

    t = elefant;
    elefant.Steckbrief();

    t = nashorn;
    nashorn.Steckbrief();

    t = wal;
    wal.Steckbrief();

    t = delphin;
    delphin.Steckbrief();
  }

Nach dem Starten könnte die Bildschirmausgabe so aussehen:

Name des Tiers: Stampfi
Geschindigkeit: 30

Name des Tiers: Horny
Geschindigkeit: 20

Name des Tiers: Walther
Tauchzeit: 500

Name des Tiers: Flipper
Tauchzeit: 800

8. Aufgaben zur Überladung von Operatoren in C#

8.1

Schreiben Sie eine Klasse Person, die über die Attribute Vorname, Name, Telefon und Geburtsdatum verfügt (alle Typ string), überladen Sie dann die folgenden Operatoren:

• == -Operator: prüft sowohl Vorname, Name als auch Telefon auf Gleichheit (Rückgabe: bool).
• != -Operator: prüft sowohl Vorname, Name als auch Telefon auf Ungleichheit (Rückgabe: bool ).
• ++ -Operator: erhöht das Geburtsdatum der Person um einen Tag.
• -- -Operator: erniedrigt das Geburtsdatum der Person um einen Tag.

In der Hauptmethode könnte die Klasse dann so verwendet werden:

public static void Main(string[] args)
{
  Person einePerson = new Person("John", "Doe", 1121, "20.10.1990");
  Person zweitePerson = new Person("Jane", "Doe", 1121, "31.12.1983");

  if (einePerson == zweitePerson)
  {
    Console.WriteLine("Die Personen sind gleich");
  }

  if (einePerson != zweitePerson)
  {
    Console.WriteLine("Die Personen sind nicht gleich");
  }

  einePerson--;
  Console.WriteLine(einePerson.ToString());

  zweitePerson++;
  Console.WriteLine(zweitePerson.ToString());
}

Nach dem Starten sieht die Bildschirmausgabe so aus:

Die Personen sind nicht gleich
Hans Kaiser 1121 19.10.1990
Karl Hansen 1121 1.1.1984

8.2

Entwickeln Sie eine Klasse "Konto", die ein Girokonto repräsentiert. Die Klasse soll über Attribute für die Kontonummer und den Saldo verfügen. Neben den Eigenschaften für die Attribute sollen die folgenden statischen Operator-Methoden angelegt werden:

• public static Konto operator +(Konto k, double betrag)

  Dieser Operator dient zur Einzahlung eines Betrages.

• public static Konto operator +(Konto k, double betrag)

  Dieser Operator dient zur Auszahlung eines Betrages.

• public static Konto operator -(Konto k, double betrag)

  Dieser Operator wandelt ein Konto-Objekt in eine double-Zahl um.

Das folgende Beispielprogramm zeigt die Verwendung der Klasse:

public static void Main(string[] args)
{
  Konto einKonto = new Konto();
  einKonto.NUMMER = "174562322";
  einKonto.SALDO = 50;

  Console.WriteLine(einKonto);

  Console.WriteLine("250 Euro einzahlen:");
  einKonto += 250;
  Console.WriteLine(einKonto);

  Console.WriteLine("30 Euro abheben:");
  einKonto -= 30;

  double s = (double)einKonto;
  Console.WriteLine($"Der Saldo beträgt: {s}");
}

Nach dem Starten sieht die Bildschirmausgabe so aus:

Kontonummer: 174562322
Saldo: 50
250 Euro einzahlen:

Kontonummer: 174562322
Saldo: 300

30 Euro abheben:
Der Saldo beträgt: 270

9. Aufgaben zu Arrays in C#

9.1

Schreiben Sie ein C#-Programm, das zehn Integer-Werte in ein Array einliest und anschließend die Summe der Werte auf dem Bildschirm anzeigt.

9.2

Ein einfaches Sortierverfahren für Arrays ist der sogenannte Bubblesort. Das Verfahren wurde so genannt, weil man sich die Elemente eines Arrays als Blasen (engl. bubbles) in einem Sprudelglas vorstellt. Größere Blasen(= Elemente des Feldes) steigen so lange auf, bis sie durch noch größere Blasen aufgehalten werden, die ihrerseits weiter aufsteigen.

Die folgenden Grafiken verdeutlichen das Prinzip in anschaulicher Weise:

Das Prinzip wird nun mit den anderne Blasen wiederholt, sodass die zweitgroßte Blase an der zweiten Stelle ist, die drittgroßte Blase an der dritten und die viertgroßte Blase an der vierten und damit letzten Stelle. Damit ist das Array komplett sortiert.

Die Umsetzung des Algorithmus kann in knappen Worten so beschrieben werden:

• Das Array wird in einem ersten Schritt vom Anfang bis zum Ende durchlaufen.

• Das erste Element wird mit seinem Nachfolger verglichen und gegebenenfalls getauscht.

• Dann wird der Nachfolger mit dem nächsten Element verglichen und gegebenenfalls getauscht. Das geschieht bis zum Ende des Arrays.

• Dadurch ist das größte Element ans Ende des Arrays versetzt worden - die größte Blase ist also nach oben gestiegen. In den folgenden Schritten wird dasselbe Prinzip angewendet. Wenn ein Array beispielsweise vier Elemente hat, so müssen diese Schritte dreimal durchgeführt werden.

• Allgemein braucht es (N-1) Schritte bei N Elementen. Der erste Schritt läuft noch bis zum Ende des Arrays, der zweite braucht nur bis zum vorletzten Element zu laufen, da das größte Element bereits am Ende steht usw.

Aufgabenstellung: Schreiben Sie eine statische Methode Bubblesort, die ein beliebig großes Array von Integer-Werten nach der oben beschriebenen Methode sortiert.

9.3

Schreiben Sie ein C#-Programm, das ein Schachbrett mithilfe von Arrays "verwaltet". Auf diesem Schachbrett steht ein einzelnes Pferd. Der Benutzer kann neue Koordinaten für einen Zug mit dem Pferd angeben. Dieser Zug darf nur ausgeführt werden, wenn er nicht gegen die Schachregeln verstößt. Das Programm soll das Schachbrett und das Pferd auf dem Bildschirm anzeigen - dabei soll nur die ganz einfache Ausgabe von Zeichen mit Console.WriteLine() genutzt werden. Schreiben Sie dazu eine Klasse "Schachspiel", die die oben geforderten Funktionalitäten mit entsprechenden Methoden umsetzt.

Mögliche Bildschirmausgabe eines falschen Zugs:

Mögliche Bildschirmausgabe eines korrekten Zugs:

9.4

Aus einer Messreihe in Elektrotechnik wurden 100 Integer-Werte in einem Array gespeichert. Für die Messwerte sollen verschiedene statistische Kenndaten ermittelt werden. Dazu soll ein C#- Programm erstellt werden, das folgende Funktionalitäten bereitstellt:

• Berechnung des Minimums der Messwerte
• Berechnung des Maximums der Messwerte
• Berechnung des Medians der Messwerte
• Berechnung der Spannweite der Messwerte
• Berechnung der mittleren Abweichung der Messwerte
• Berechnen der fünf Werte, die am häufigsten auftreten (Rangliste der Häufigkeit)

Implementieren Sie dazu eine Klasse "Statistik", die für diese Funktionalitäten die entsprechenden Methoden anbietet. Die Klasse soll dazu ein Auswahlmenü anbieten, von dem die Methoden aufgerufen werden können.

Erläuterungen zu den statistischen Kenndaten:

• Median: Der Median ist der Wert aus der Mitte des Arrays. Das Array muss vorher sortiert worden sein.

  
  Beispiel:

  int [] werte = new int[5] {3,7,2,9,1};
  // sortiert: 1 2 3 7 9

• Median: 3

  • Spannweite: Die Spannweite einer Reihe ist der Abstand zwischen kleinstem und größtem Element der Reihe.
  • Mittlere Abweichung: Die mittlere Abweichung errechnet sich aus der Summe aller Elemente des Arrays jeweils abzüglich des Mittelwertes geteilt durch die Anzahl der Elemente:

  
  Beispiel:

  int [] werte = new int[3] {3,7,2};
  /* 
     Mittelwert: (3+7+2) / 3 = 4
     Mittlere Abweichung: (|3-4|+|7-4|+|2-4|) / 3 = (1+3+2) / 3 = 2
     | -> Betrag (positiver Abstand)
  */

  • Häufigkeit: Diese gibt an, wie oft ein Element in der Reihe auftritt.

  
  Beispiel:

    int [] werte = new int[10] {3,7,2,3,6,2,7,3,2,3};
  /* 
      Wert	2	3	7	6
      Häufigkeit	3	4	2	1
  */

Hinweis: Die Erzeugung der Messwerte kann durch Zufallszahlen erfolgen. Mit den folgenden Programmzeilen können zufällige Werten erzeugt werden.

//Random-Objekt System.Random zufall = new Random () ;

for (int i=0; i<100; i++) werte[i] = zufall.Next(500);

Die Methode Next liefert eine nicht negative ganze Zufallszahl kleiner als der Übergabewert - in diesem Fall 500.

9.5

In der Mathematik und auch in den Wirtschaftswissenschaften sind Matrizen ein wichtiges Thema. Für die Erfassung von Matrizen soll eine Klasse "Matrix" entwickelt werden, die in der Lage ist, eine beliebig große Matrix zu speichern.

Beispiel: eine 3x3-Matrix

Die Speicherung der Matrix soll mit entsprechenden Arrays erfolgen. Dabei sollen folgende Funktionalitäten in der Klasse umgesetzt werden:

Methode Eingabe():

• Der Benutzer kann die Dimension der Matrix angeben und anschließend wird das Array dimensioniert und die Werte eingelesen.

Methode Ausgabe():

• Die Matrix wird (formatiert) auf dem Bildschirm ausgegeben.

Methode Transponieren():

• Die Matrix wird transponiert. Das bedeutet, dass alle Matrixwerte "aij" ihre Indizes vertauschen {aij = aji) .

  Beispiel einer Transponierung:

  

Zusätzlich sollen folgende Operatoren überladen werden:

• Additionsoperator +
• Multiplikationsoperator *

Erläuterungen zur Addition und Multiplikation: Zwei Matrizen werden addiert, indem jedes Element der einen Matrix zu dem Element mit denselben Indizes der anderen Matrix addiert wird.

Beispiel:

Die Multlpllkatlon Ist etwas komplizerter: Die erste Zeile der ersten Matrix wird mit der ersten Spalte der zweiten Matrix elementeweise multipliziert und anschließend werden die Produkte addiert. Das Endergebnis ist das erste Element der Multiplikationsmatrix.

Danach wird die erste Zeile der ersten Matrix mit der zweiten Spalte der zweiten Matrix elementeweise multipliziert und anschließend werden die Produkte addiert. Das Endergebnis ist das zweite Element der Multiplikationsmatrix usw.

Am anschaulichsten ist es mit einem einfachen Beispiel:

Das folgende Beispiel zeigt die Klasse "Matrix" in einem Hauptprogramm:

public static void Main(string[] args)
{
  Matrix a = new Matrix();
  Matrix b = new Matrix();
  Matrix c = new Matrix();

  Console.WriteLine("Die Klasse Matrix Version 1.0\n");

  Console.WriteLine("Die erste Matrix eingeben:");
  a.Eingabe();

  Console.WriteLine("Die erste Matrix lautet:");
  a.Ausgabe();
  a.Transponieren();
  Console.WriteLine("Die transponierte Matrix lautet:");
  a.Ausgabe();

  Console.WriteLine("Die zweite Matrix eingeben:");
  b.Eingabe();

  Console.WriteLine("Die zweite Matrix lautet:");
  b.Ausgabe();

  c = a + b;
  Console.WriteLine("Die Summe lautet:");
  c.Ausgabe();

  c = a * b;
  Console.WriteLine("Das Produkt lautet:");
  c.Ausgabe();
}

Nach dem Starten könnte es dann so aussehen:

Die Klasse Matrix Version 1.0

Die erste Matrix eingeben:
Bitte die Anzahl der Zeilen eingeben: 2
Bitte die Anzahl der Spalten eingeben: 2
Bitte Element [0 ,0] eingeben: 1
Bitte Element [0 ,1] eingeben: 2
Bitte Element [1 ,0] eingeben: 3
Bitte Element [1 ,1] eingeben: 4

Die erste Matrix lautet:
1 2
3 4

Die transponierte Matrix lautet:
1 3
2 4

Die zweite Matrix eingeben:
Bitte die Anzahl der Zeilen eingeben: 2
Bitte die Anzahl der Spalten eingeben: 2
Bitte Element [0 ,0] eingeben: 3
Bitte Element [0 ,1] eingeben: 4
Bitte Element [1 ,0] eingeben: 5
Bitte Element [1 ,1] eingeben: 6

Die zweite Matrix lautet:
3 4
5 6

Die Summe lautet:
4 7
7 10

Das Produkt lautet:
18 22
26 32

10. Aufgaben zu Dateioperationen in C#

10.1

Schreiben Sie ein C#-Programm, das eine Textdatei einliest und auf dem Bildschirm anzeigt. Dazu soll der Benutzer den Namen der Datei angeben und anschließend erfolgt die Ausgabe auf dem Bildschirm.

Nach dem Starten könnte das Programm so aussehen:

Bitte Dateinamen angeben:
Test.txt

Hier ist der Datei-Inhalt:

Das ist ein Test
1234567890
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

10.2

Schreiben Sie ein C#-Programm, welches eine eine Kopie einer beliebigen Datei anfertigt. Dazu soll der Benutzer den Namen der zu kopierenden Datei und den Namen der Kopie angeben (benutzen Sie dazu die Methode ReadByte und WriteByte).

Nach dem Starten könnte das Programm so aussehen:

Bitte Dateinamen der zu kopierenden Datei angeben:
cat.png
Bitte Dateinamen der Kopie angeben:
kopie.png

10.3

Schreiben Sie ein C#-Programm, welches einen Pfad vom Benutzer einliest und anschließend alle Verzeichnisse und Unterverzeichnisse auflistet. Benutzen Sie dazu die statische Methode System. IO.Directory.GetDirectories().

Zu Testzwecken wurden diese Verzeichnisse und Unterverzeichnisse angelegt.

Nach dem Starten könnte das Programm so aussehen:

Hinweis: Für das Auslesen von Verzeichnissen bietet sich eine so genannte rekursive Methode an. Eine solche Methode ruft sich selbst wieder auf, aber mit veränderten Parametern, sonst wäre es nur eine Art Endlosschleife. Der "Trick" der Rekursion ist also eine geeignete Wahl der Übergabeparameter, der dafür sorgt, dass die Rekursion kontrolliert (also mit einem Ende) abläuft.

Beispiel 1:

• Eine Rekursion die nicht kontrolliert abläuft:

  Die Methode ruft sich immer wieder (endlos) auf. Dadurch kommt es irgendwann zum Abbruch des Programms durch einen Stapelüberlauf-Fehler.

Beispiel 2:

• Eine Rekursion die kontrolliert abläuft:

  Nach dem Starten des Programms mit Ausgabe2(0) (Startwert 0 ) läuft die Rekursion jetzt kontrolliert ab:

  

10.4

Schreiben Sie ein C#-Programm, welches eine einfache Verschlüsselung von Zeichenketten und Textdateien vornehmen kann. Dazu wird der Benutzer gefragt, ob er den zu verschlüsselnden Text eingeben möchte oder ob dazu eine Textdatei eingelesen werden soll. Anschließend wird der Text verschlüsselt und in eine angegebene Datei geschrieben.

Die Verschlüsselung ist relativ einfach:

• Nach jedem Zeichen des Textes werden immer erst zwei Zufallszeichen geschrieben. Damit gehört nur jedes dritte Zeichen der verschlüsselten Datei zum Originaltext Neben der Verschlüsselung soll eine entsprechende Entschlüsselung angeboten werden.

Beispiel:

• Verschlüsseln

• Entschlüsseln

10.5

Entwerfen Sie eine Klasse "Vokabel" in C#', die Vokabelpaare (deutsch-englisch und deutsch-spanisch) darstellen und abfragen soll. Die Klasse soll die Vokabeln in zwei Hashtables speichern.

Die Vokabeln sollen im Konstruktor der Klasse aus der Datei "Vokabel.txt" eingelesen werden (siehe Hinweise).

Für die Behandlung von Vokabeln sollen folgende Methoden zur Verfügung stehen:

• Ausgeben von Vokabeln

  public void Ausgeben();

Die Methode zeigt alle Vokabeln formatiert auf dem Bildschirm an.

• Abfragen von Vokabeln

  public void Abfragen(string sprache);

Es wird eine Vokabelabfrage gestartet. Je nach Übergabeparameter wird eine Abfrage von Deutsch nach Englisch oder Deutsch nach Spanisch gestartet. Anschließend soll per Zufallsgenerator die Vokabelabfrage stattfinden. Hierbei werden die richtigen Antworten gezählt und zurückgegeben. Jede Vokabel darf nur einmal bzw. muss genau einmal abgefragt werden.

Schreiben Sie zusätzlich in der Hauptmethode ein Auswahlmenü. Der Benutzer soll auswählen können, ob die Vokabeln in Deutsch-Englisch oder Deutsch-Spanisch abgefragt werden.

Hinweise:

• Um Zufallswerte zu erzeugen, kann ein Objekt der Klasse Random genutzt werden (siehe auch Aufgabe 9.4)
• Die Datei „ Vokabeln.txt" sieht so aus:

Nach dem Starten könnte eine Abfrage so aussehen:

Oder so:

11. Aufgaben zu fortgeschrittenen Themen in C#

11.1

Schreiben Sie ein C#-Programm, welches zwei Zahlen einliest und die Zahlen addiert, subtrahiert, multipliziert und dividiert. Dazu sollen entsprechende Methoden geschrieben werden. Überlegen Sie, welche Fehlerarten (Berechnungsfehler, Eingabefehler, Overflow-Fehler ... ) auftreten können und schreiben Sie entsprechende und try- und catch-Blöcke. Implementieren Sie das Exception-Handling auf verschiedenen Ebenen (in der Methode selbst, beim Aufruf der Methode etc.) und analysieren Sie den Ablauf.

Hinweis: Recherchieren Sie in diesem Zusammenhang die Begriffe checked und unchecked mit denen Bereiche des Programms gekennzeichnet werden können, um arithmetische Überläufe zu erkennen. Setzen Sie diese Optionen dann an geeigneter Stelle ein.

11.2

Schreiben Sie ein Klasse in C#, die für alle Grundrechenarten (+,-, *,/) eine Methode bereitstellt. Diese Methoden sollen zwei Zahlen übernehmen, die entsprechende mathematische Operation durchführen und das Ergebnis auf dem Bildschirm ausgeben. Binden Sie alle diese Methoden an einen Delegaten.

In der Hauptmethode sollen dann zwei Zahlen von einem Benutzer eingelesen werden und mithilfe der Klasse und dem Delegaten werden dann alle Operationen durchgeführt.

Nach dem Starten sieht die Bildschirmausgabe so aus:

Bitte erste Zahl eingeben:
10
Bitte zweite Zahl eingeben:
20
Addition lautet: 30
Subtraktion lautet: -10
Multiplikation lautet: 200
Division lautet: 0,5

Hinweis: Sie können auch das Programm aus Aufgabe 11.1 um den Delegaten ergänzen.

11.3

Erstellen Sie eine Klasse "Satz", die einen Satz mit beliebig vielen Worten speichern kann. Implementieren Sie dann zwei verschiedene lndexer.

Der erste lndexer soll ein Wort an einer bestimmten Stelle zurückgeben bzw. ersetzen. Der zweite lndexer soll nur den Index eines Wortes innerhalb des Satzes zurückgeben. Der Index soll mit 0 starten. Falls das Wort nicht vorhanden ist, so soll der Index -1 zurückgegeben werden.

Die Methode Ausgabe() soll den Satz auf den Bildschirm schreiben.

Folgendes Beispiel soll die Funktion der Klasse verdeutlichen:

Nach dem Starten sieht die Bildschirmausgabe so aus:

Indexer 
einer

Indexer vereinfachen die Nutzung einer Klasse!
2
-1

Hinweis: Nutzen Sie die Methoden Split() und Replace() der string-Klasse, um die lndexer zu implementieren.

11.4

Schreiben Sie eine generische Klasse "Liste". Diese Klasse soll beliebig viele Werte vom Typ T speichern können. Neben einem Konstruktor sollen eine Einfügen-Methode, eine Löschen-Methode und eine Anzeigen-Methode angelegt werden. Zusätzlich soll eine Eigenschaft ANZAHL implementiert werden, die die aktuelle Anzahl der Elemente zurückgibt.

In der Main-Methode soll die Klasse dann wie folgt verwendet werden:

Hinweis:

Die in dem Beispiel genutzte Personen-Klasse verfügt über die Attribute Vorname, Name und Telefon sowie die Methode ToString().

Nach dem starten sieht die Bildschirmausgabe so aus:

11.5

Nutzen Sie das folgende Beispiel als Grundlage für die Erstellung von Lamda-Ausdrücken:

List<string> ketten = new List<string>();
ketten.Add("Auto");
ketten.Add("Haus");
ketten.Add("Garage");
ketten.Add("Baum");
ketten.Add("Maus");
ketten.Add("katze");

Beispiel:

Console.WriteLine(ketten.First(s => s.Contains{"m"))}; 

Mithilfe eines Lamda-Ausdrucks wird die erste Zeichenkette gefunden, die ein „m" enthält.

Baum

Nutzen Sie die Methoden First (wie oben) und FindAll (liefert ein generisches Array), um folgende Fragestellungen mit einem Lambda-Ausdruck zu bearbeiten.

1. Finden Sie die erste Zeichenkette mit der Länge 6:

   Garage

2. Finden Sie alle Zeichenketten, die an der 3. Position den Buchstaben ,t' haben.

   Auto
   Katze

12. Aufgaben zu den Grundlagen der Windows-Forms-Programmierung

12.1

Erstellen Sie ein leeres Projekt mit den entsprechenden Verweisen für ein Forms-Programm. Vererben Sie die Klasse Form an eine eigene Klasse und überschreiben Sie die OnPaint()-Methode. Implementieren Sie dann einen Zähler, der die Anzahl der Paint-Ereignisse mitzählt. In dem Fenster soll dann die aktuelle Anzahl der Paint-Ereignisse angezeigt werden. Zusätzlich soll die aktuelle Höhe und Breite des Fensters angezeigt werden. Dabei sollen die Texte sowohl vertikal als auch horizontal zentriert werden, wie die Screenshots des Programms zeigen:

Hinweise zur Umsetzung:

Bei einer Größenänderung des Fensters wird das Paint-Ereignis nicht korrekt aufgerufen. Hier muss ein Resize-Ereignis abgefangen werden, indem die Methode überladen wird.

protected override void OnResize(EventArgs e)
{
  this.Invalidate();
}

Diese Methode wird immer dann aufgerufen, wenn die Größe des Fensters verändert wird. Mit der Methode Invalidate() wird dann explizit das Paint-Ereignis ausgelöst und die OnPaint()-Methode aufgerufen. Alternativ kann auch die Eigenschaft ResizeDraw im Konstruktor auf true gesetzt werden. Der Vorteil der Methode ist natürlich, dass weiterer Programmcode bei einer Größenänderung ausgeführt werden kann.

Für die Zentrierung des Textes muss die aktuelle Clientgröße mit den Eigenschaften ClientRectangle.Height und ClientRectangle.Width bestimmt werden. Die Breite und Höhe des auszugebenden Textes kann man mit der Methode MeasureString() des Graphics-Objektes erhalten:

string text = "Ein Text";

int textbreite = (int)gra.MeasureString(text, this.Font).Width;

Neben dem String wird Schrift (Font) an die Methode übergeben und die Eigenschaften Width und Height liefern die Breite bzw. Höhe des Textes in der angegebenen Schriftart.

12.2

Schreiben Sie ein Windows-Forms-Programm, welches eine Textdatei einliest und zeilenweise anzeigt. Bei Starten des Programms soll das Formular gestartet werden, welches die Textdatei zeilenweise anzeigt. Implementieren Sie den Autoscroll, sodass die Textdatei mithilfe der Bildlaufleisten komplett angezeigt werden kann.

Nach dem Starten könnte das Programm so aussehen:

Hinweise:

Lesen Sie die Datei mit der Methode ReadAllLines() ein und und speichern Sie die die Textzeilen in einem String-Array. Setzen Sie im Konstruktor die Eigenschaft Resizedraw auf true und implementieren Sie nicht die Methode OnResize(), da sonst AutoScroll nicht einwandfrei funktioniert.

Erweiterungsaufgaben:

Geben Sie zusätzlich die gewünschte Schriftart und Schriftgröße an, in der der Text angezeigt werden soll. Die Eigenschaft Font kann einfach die gewünschte Schriftart eingestellt werden.

this.Font = new Font("Arial", 16);

Verbessern Sie die Performance des Programms, indem nur die relevanten Textzeilen für den Clientbereich ausgegeben werden.

12.3

In einer Textdatei (siehe Aufbau der Datei) sind geometrische Formen gespeichert. Diese Formen (Linie, Ellipse, Rechteck) sollen eingelesen und anschließend im Clientbereich eines Fensters gezeichnet werden.

Aufbau der Textdatei:

Speichern Sie die oben angegebenen Zeilen in einer Textdatei auf der Festplatte. Beim Starten des Forms-Programms soll diese Datei dann ausgelesen und die entsprechenden grafischen Elemente angezeigt werden. Nach dem Starten könnte das Programm die oben angegebene Textdatei so anzeigen:

Tipp:

Nutzen Sie die Methode Split() der string-Klasse, um eine Textzeile in die Bestandteile zwischen den Kommata zu zerlegen.

12.3

Für eine Partnervermittlungsagentur soll ein Windows -Forms-Programm entwickelt werden, das eine Art Steckbrief einer Person im Clientbereich anzeigt. Die Steckbriefe sind in Textdateien gespeichert und enthalten neben den Daten auch ein auch einen Dateinamen für ein Bild. Das Windows-Forms-Programm soll eine solche Textdatei einlesen und den Steckbrief dann in ansprechender Weise im Clientbereich darstellen. Dabei ist darauf zu achten, dass eine Vergrößerung der Verkleinerung des Fensters berücksichtigt und der Inhalt an die neue Größe angepasst wird (Schriftgröße, Bildgröße, Position usw.)

Die Textdatei hat dabei folgenden Aufbau:

Nach dem Starten der Anwendung eine Steckbriefdatei geladen. Das Fenster zeigt dann den Steckbrief in folgender Form an:

Wenn der Benutzer die Größe des Fensters ändert, so wird auch der Inhalt entsprechend angepasst:

Hinweise:

Legen Sie im Konstruktor eine Fenstergröße fest (beispielsweise 400 * 300). Für diese Größe legen Sie dann die Bildschirmausgaben fest (mit einem Skalierungsfaktor von 1 ). Bei einer Größenänderung ändert sich dann auch der Skalierungsfaktor (in Relation) und die Ausgabe passt sich automatisch der neuen Fenstergröße an. Für die Methode DrawString() kann eine neue Schriftart eingesetzt werden. Dazu muss nur vorher ein Font-Objekt instanziiert werden:

Font schrift = new Font ( "Times New Roman", 16 , FontStyle.Bold};

13. Aufgaben zum Designer und einfachen Steuerelementen

13.1

Schreiben Sie ein Windows-Forms-Programm, das einen einfachen Taschenrechner realisiert. Der Taschenrechner soll die Grundrechenarten anbieten und einen zusätzlichen Button ("C"-Button), um die Anzeige zu löschen.

Der Taschenrechner könnte so aussehen:

Die obigen Bilder zeigen die Benutzung des Taschenrechners: In die Textbox wird ein Wert eingetragen und anschließend wird ein Operations-Button gedrückt (in diesem Fall der "+" -Button). Nach dem Eintragen des zweiten Wertes wird das Ergebnis (1 + 2 = 3) durch einen Klick auf den ,,="-Button in die Textbox geschrieben.

Hinweis: Die Werte müssen aus der Textbox durch eine Konvertierungsmethode (Klasse Convert) in die gewünschten Datentypen (zum Beispiel double) umgewandelt werden.

13.2

Entwickeln Sie eine grafische Oberfläche für das Vokabeltrainingsprogramm aus Aufgabe 10.5. Nach dem Starten wählt der Benutzer die Vokabeldatei mithilfe des Standarddialogs "Datei öffnen". Anschließend kann der Benutzer aus einem Kombinationsfeld auswählen, welche Sprache abgefragt werden soll. Die Abfrage beginnt dann mit dem Drücken des "Start"-Buttons. In das Textfeld trägt der Benutzer seine Antwort ein und bestätigt die Antwort mit einem Klick auf den "Weiter"-Button. Wenn alle Vokabeln abgefragt sind, wird eine MessageBox() mit einer Auswertung angezeigt.

Bevor eine Abfrage startet, sind die entsprechenden Elemente inaktiv geschaltet ( die Eigenschaft enabled auf false setzen).

Die neue Oberfläche könnte dann so aussehen:

Nach dem Klicken auf den "Start''-Button beginnt die Abfrage:

Hinweis:

Für den Benutzer ist es sehr angenehm, wenn er darüber informiert wird, wie viele Vokabeln noch abgefragt werden. Dazu kann eine Fortschrittsanzeige (ProgressBar aus der Toolbox auf die Form ziehen) genutzt werden. Diese Anzeige kann sehr einfach gesteuert werden:

ProgressBar fortschrittsanzeige = new ProgressBar();
fortschrittsanzeige.Minimum = 0; // Anfangswert
fortschrittsanzeige.Maximum = 8; // Endwert
fortschrittsanzeige.Increment(1); // Erhöhung der Anzeige um x Schritte

14. Aufgaben zu komplexen Steuerelementen und Menüs

14.1

Schreiben Sie ein Windows-Forms-Programm, welches eine einfache Grafikanwendung umsetzt.

Es soll möglich sein, Ellipsen, Rechtecke und Linien zu zeichnen. Die Auswahl erfolgt dabei über ein Menü. Die gezeichneten Grafik-Objekte sollen in entsprechenden Listen gespeichert werden. Zusätzlich soll es möglich sein, die komplette Grafik in einer Datei zu sichern und aus einer Datei einzulesen. Dazu sind die entsprechenden Standarddialoge zu verwenden.

Die Anwendung könnte so aussehen:

Die einzelnen Menüpunkte sehen im Detail so aus:

Das Zeichnen der Objekte soll (wie beispielsweise bei Microsoft Paint) durch Klicken mit der linken Maustaste gestartet werden. Mit gehaltener Maustaste wird dann das gewünschte Grafik-Objekt auf dem Bildschirm „gezogen". Das Lösen der der Maustaste sorgt für das Speichern in der entsprechenden Liste und das Anzeigen des neuen Objekts nach dem Neuzeichnen des Clientbereichs.

• In der Form-Klasse können alle Mausaktionen (Klick, Move, Up, Down ... ) als Ereignisbehandlungsmethoden implementiert werden. Das Ziehen eines Grafik-Objektes mit der Maus benötigt die aktuellen Mauskoordinaten. Die bekommt man einfach durch das Auslesen der x- bzw. y-Koordinate während des Mausereignisses. Diese Koordinaten sind immer in dem Übergabeparameter e enthalten: e.X Aktuelle x-Koordinate e.Y Aktuelle y-Koordinate

• Wenn man außerhalb der OnPaint()-Methode zeichnen will, braucht man ein Graphics-Objekt. Dieses Objekt kann man über die Methode CreateGraphics() anfordern.

  System.Drawing.Graphics gra = this.CreateGraphics();

• Das Neuzeichnen des Clientbereichs kann mit der Methode this.Invalidate() veranlasst werden.

• Wenn man ein gezeichnetes Grafik-Objekt löschen will (beispielsweise beim Ziehen), dann kann man es auch einfach mit der Hintergrundfarbe des Formulars überzeichnen. Für ein Rechteck R sieht das beispielsweise so aus:

  gra.DrawRectangle (new Pen (this.BackColor), R);

• Bei den Menüpunkten für die Grafik-Objekte kann das Häkchen-Symbol durch die Eigenschaft Checked ( true oder false ) angezeigt oder ausgeblendet werden. Für das Linien-Menultem könnte das Häkchen beispielsweise so eingeblendet werden:

  this.linieToolStripMenuitem.Checked = true;

• Für das Speichern (und auch Lesen) der Grafik-Objekte in einer Datei muss ein geeignetes Format gewählt werden. Hier bietet sich beispielsweise ein ähnliches Format wie in Aufgabe 12.3 an. Die einzelnen Formen werden als Zeile gespeichert und es werden immer ein Anfangspunkt sowie die Höhe und Breite angegeben:

  • RECHTECK,232,164,17,95

  • ELLIPSE,123,76,235,238

  • LINIE,261,275,21,9

14.2

Schreiben Sie Ihren eigenen Dateiexplorer. Ähnlich wie im Windows-Explorer sollen in einer Baumansicht die Ordner angezeigt werden und in einer Listenansicht die Dateien, die in dem selektierten Ordner der Baumansicht zu finden sind.

Das Programm könnte so aussehen:

Der Wurzelknoten der Baumansicht ist in dem obigen Beispiel mit Pfad „C: \Test" Initialisiert worden.

Da sollte natürlich auch ein anderer Pfad eingetragen werden. Alternativ könnte der Pfad auch mithilfe des Verzeichnis-suchen-Dialogs (FolderBrowserDialog) vom Benutzer ausgewählt werden. Ebenso konnte die Baumansicht auch alle logischen Laufwerke anzeigen so wie der Windows-Explorer. Dazu kann die statische Methode System.IO.Directory.GetLogicalDrives() benutzt werden.

Die Listenansicht zeigt in dem obigen Beispiel nur die Dateien (Name, Pfad und Erstellungsdatum) in dem selektierten Ordner an (statische Methoden von System.IO.File benutzen).

ACHTUNG: Auslesen von Ordnern kann zu Zugriffsverletzungen führen, weil beispielsweise keine Administratorrechte gegeben sind. Aus diesem Grund muss die Ausnahmebehandlung intensiv verwendet werden.

Hinweise:

• Die Baumansicht kann auf zwei Arten gefüllt werden:

  Rekursion:

  Das gesamte Verzeichnis wird rekursiv durchsucht und alle Knoten werden angelegt.

  Nachteil: Bei großen Verzeichnissen {Laufwerken) sehr langsam

  Füllen auf Anforderung:

  Es werden nur die Knoten (Ordner) der ersten Ebene angelegt. Erst beim Ausklappen (Ereignis BeforeExpand) werden die nächsten Ordner angelegt, allerdings nur, wenn es zum ersten Mal ausgeklappt wird. Um das zu regeln kann beispielsweise ein Dummy-Ordner beim Zuklappen (Ereignis AfterCollapse) angelegt werden. Beim nächsten Ausklappen wird getestet, ob ein solcher Ordner existiert und anschließend gelöscht. Nur wenn der Dummy-Ordner nicht existiert, wird der Knoten neu gefüllt. Für die Namen der Dummy-Ordner können beispielsweise das "*" oder ":" genutzt werden. Diese Zeichen dürfen in den regulären Windows-Ordnern nicht benutzt werden.

• Auslesen der Ordnernamen:

  Mithilfe eines Objektes der Klasse DirectoryInfo kann ein Objekt erstellt werden, mit dem sehr einfach auf die Ordner des gewählten Verzeichnisses zugegriffen werden kann:

  

Erweiterungen:

• Setzen Sie sich intensiv mit den System.IO-Klassen auseinander (Online-Hilfe), um weitere Attribute von Dateien (beispielsweise die Größe) in der Listenansicht anzeigen zu lassen.
• Erstellen Sie eigene Symbole mit einem Grafikprogramm, die dann in der Baumansicht und Listenansicht verwendet werden können. Implementieren Sie auch die Symbolansichten der Listenansicht (SmallImage und LargeImage).
• Erweitern Sie die Anwendung um ein Vorschaufenster, in dem Textdateien angezeigt werden können, die in der Listenansicht selektiert werden. Benutzen Sie dazu das Steuerelement TextBox. Bei den Eigenschaften der TextBox sollten die Scrollbars und die Multiline-Eigenschaft eingeschaltet werden. Der Inhalt der TextBox kann mit der Eigenschaft Text gelesen oder gesetzt werden. Die Methode System.IO.File.ReadAllText() liest beispielsweise den ganzen Inhalt einer Datei. Der Rückgabewert könnte der Text-Eigenschaft einfach zugewiesen werden.

UML

3 Aufgaben zum Klassendiagramm

3.1

Vervollständigen Sie die folgenden Klassendiagramme bzgl. Multiplizitäten, Leserichtung, Navigierbarkeit usw. Entscheiden Sie ich für Assoziation, Aggregation oder Komposition.

a.

classDiagram
    class Polizist
    class Dieb

Loading

b.

classDiagram
    class Auto
    class Reifen

Loading

c.

classDiagram
    class Restaurant
    class Teilzeitkellner

Loading

d.

classDiagram
    class Roman
    class Buchseite

Loading

e.

classDiagram
    class Schule
    class Schüler
    class Lehrer
    class Fach

Loading

3.2

Entwickeln Sie ein Klassendiagramm zu der folgenden Problemstellung:

In einem Softwaresystem sollen Autoren, Bücher und Verlage verwaltet werden. Ein Autor kann verschiedene Bücher schreiben, wobei ein Buch auch durchaus von mehreren Autoren geschrieben werden kann. Ein Verlag hat viele Bücher im Programm. Ein Buch wird aber nur von einem Verlag herausgebracht. Innerhalb des Verlags werden die Bücher nach Themengebieten eingeteilt. Für jedes Themengebiet ist genau ein Mitarbeiter des Verlags zuständig. Kein Mitarbeiter soll allerdings für mehr als drei Themengebiete verantwortlich sein. Finden Sie jeweils einige geeignete Attribute und Methoden zu den Klassen.

3.3

Eine Softwarefirma plant die Entwicklung einer neuen Software für den Einsatz im Mathematikunterricht. Ein Aspekt der Software soll die Darstellung von geometrischen Grundformen sein. Mithilfe dieser Funktionalität können geometrische Sachverhalte dynamisch dargestellt werden, beispielsweise die Darstellung einer Tangente an einem Kreis. In einer ersten Umsetzung soll die Erfassung von geometrischen Grundformen implementiert werden. Dazu hegt ein Klassendiagramm aus der objektorientierten Analyse OOA vor. Setzen Sie das Klassendiagramm in C# oder Java um.

classDiagram
    class Punkt{
        -double x
        -double y
        +Punkt()
        +GetX() double
        +GetY() double
        +SetX(double wert) 
        +SetY(double wert)
    }
    Punkt "2" --* "0..*" Linie
    class Linie{
        -Punkt p1
        -Punkt p2
        +Linie()
        +getter/setter()
        +RufeAnzeige()
    }
    Punkt "1" --* "0..*" Kreis
    class Kreis{
        -Punkt p1
        -double radius
        +Kreis()
        +getter/setter()
        +RufeAnzeige()
    }
    class Rechteck{
        -Punkt p1
        -Punkt p2
        -Punkt p3
        -Punkt p4
        -Anzeige anz
        +Rechteck()
        +getter/setter()
        +RufeAnzeige()
    }
    Punkt "4" --* "0..*" Rechteck
    class Anzeige{
        +Anzeige()
        +Flaeche(Kreis k)
        +Flaeche(Rechteck k)
        +Laenge(Linie l)
    }
    Linie "0..*" --> "1" Anzeige
    Kreis "0..*" --> "1" Anzeige
    Rechteck "0..*" --> "1" Anzeige
    

Loading

Hinweis:

Die Objekte der Klassen Linie, Rechteck und Kreis aggregieren Objekte der Klasse Punkt. Weiterhin kennen die Objekte der drei Geometrie-Klassen das Objekt der Klasse Anzeigen. Das Objekt der Klasse Anzeige erhält eine entsprechende Botschaft und zeigt dann die Länge einer Linie, die Fläche eines Rechtecks oder eines Kreises an.

Schreiben Sie ein Test-Hauptprogramm, in dem alle Funktionalitäten der Klassen und deren Beziehungen getestet werden können. Beispielsweise sollen die folgenden geometrischen Grundfiguren erfasst (durch die Punkte im Koordinatensystem) sowie die korrekte Länge und die korrekten Flächen berechnet und anzeigt.

Vorlesung

1.1

Erstellen Sie eine Klasse Tier mit ...

Attribute

• name
• alter
• geraeusch

Methode

• MachGeraeusch()

1.2

Erstellen Sie ein Menü für die Klasse Kunde-Bank