Soluzione della prova scritta del 5 febbraio 2013

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1 Corso di Programmazione Anno Accademico Prof. Giovanni Pighizzini della prova scritta del 5 febbraio 2013 Questo documento discute un esempio di soluzione di alcuni esercizi assegnati. Naturalmente è opportuno cimentarsi autonomamente nella soluzione della prova e, solo in un secondo tempo, confrontare quanto ottenuto con ciò che è presentato qui. Prestate particolare attenzione alle note e agli errori frequenti. Questi sono riportati nella speranza che in futuro divengano un po meno frequenti! Esercizio 1 Siano x e y due variabili di tipo int alla quali sono stati assegnati dei valori iniziali. Scrivete i valori delle due variabili dopo l esecuzione dei seguenti frammenti di codice, nell ipotesi che gli assegnamenti iniziali siano x = 1, y = 8: (a) x = x + y + y; y = y - x + y; y = x - y; (b) y = y - x + y; x = x + y + y; y = x - y; Le seguenti tabelle mostrano il contenuto delle variabili x e y dopo l esecuzione di ciascuna istruzione: (a) istruzione x y assegnamenti iniziali 1 8 x = x + y + y 17 8 y = y - x + y 17-1 y = x - y (b) istruzione x y assegnamenti iniziali 1 8 y = y - x + y 1 15 x = x + y + y y = x - y Pertanto, dopo l esecuzione del frammento (a) le variabili x e y contengono risperttivamente 17 e 18, mentre dopo l esecuzione del frammento (b) contengono 31 e 16. Errori nei calcoli. c 2013 Giovanni Pighizzini Il contenuto di queste pagine è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle pagine sono di proprietà dell autore. Le pagine possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli studenti, dagli istituti di ricerca, scolastici e universitari afferenti al Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente a, le riproduzioni a mezzo stampa, su supporti magnetici o su reti di calcolatori) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte dell autore. L informazione contenuta in queste pagine è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, ecc. L informazione contenuta in queste pagine è soggetta a cambiamenti senza preavviso. L autore non si assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste pagine (ivi incluse, ma non limitatamente a, la correttezza, completezza, applicabilità ed aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste pagine. In ogni caso questa nota di copyright non deve mai essere rimossa e deve essere riportata anche in utilizzi parziali.

2 della prova scritta del 5 febbraio Esercizio 2 Date due variabili a e b di tipo double, si considerino le seguenti espressioni: a > b - 10 a <= b (a) Esprimete in linguaggio Java la congiunzione delle due espressioni. (b) Esprimete in linguaggio Java la negazione dell espressione ottenuta al punto (a), senza utilizzare l operatore di negazione. L operatore di congiunzione (AND) è indicato in Java con il simbolo &&. Pertanto, per il punto (a) è sufficiente scrivere: a > b - 10 && a <= b Applicando le leggi di De Morgan, la negazione della condizione precedente è esprimibile come!(a > b - 10)!(a <= b) Ricordando che la negazione di > è <= e la negazione di <= è > otteniamo infine: a <= b - 10 a > b Non si devono confondere gli operatori di congiunzione (AND) e di disgiunzione (OR). Attenzione alla negazione degli operatori di confronto: la negazione di > non è <, ma <=. La negazione di >= è <, ecc. Gli operatori && e sono preferibili ai corrispondenti operatori orientati ai bit & e, per i quali la valutazione è meno efficiente, non utilizzando il meccanismo della lazy evaluation. Esercizio 3 Considerate il seguente metodo ricorsivo. Scrivete il risultato restituito dalle chiamate f(4) e f(5):... int f(int x) { if (x <= 1) return x; else return 3 + (x - 1) * f(x / 2); Dal codice del metodo osserviamo che: f(4) è uguale a * f(2). Calcoliamo dunque f(2): f(2) è uguale a * f(1). Il valore di f(1) è uguale a 1, fornito direttamente dal metodo. Sostituendo otteniamo che f(2) è uguale a 4 e, sostituendo di nuovo, f(4) è uguale a 15 Analogamente f(5) è uguale a * f(2). Sostituendo il valore di f(2), già calcolato per risolvere il punto precedente, otteniamo che f(5) vale 19.

3 della prova scritta del 5 febbraio Le divisioni utilizzate nel codice sono di tipo int, in quanto gli operandi sono di tipo int. Pertanto il risultato è di tipo int, indipendentemente dal valore di x. Esercizio 4 Considerate la dichiarazione di variabile String[] nomi e il seguente frammento di codice: int x = 0; try { x = nomi[x].length() / nomi[x + 1].length(); catch (ArithmeticException e) { x = x + 6; catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { x = x + 4; catch (NullPointerException e) { x = x + 7; Ricordando che: - ArithmeticException viene sollevata in caso di anomalie nel calcolo di operazioni aritmetiche, - ArrayIndexOutOfBoundsException viene sollevata quando si tenti di accedere a una posizione inesistente in un array, - NullPointerException viene sollevata quando si tenti di accedere a un oggetto tramite un riferimento null, indicate, in ciascuno dei seguenti casi, il valore della variabile x dopo l esecuzione: a. l array riferito da nomi contiene (nell ordine indicato) riferimenti a oggetti che rappresentano le stringhe "formica", "ape". b. l array riferito da nomi contiene (nell ordine indicato) riferimenti a oggetti che rappresentano le stringhe "formica", "", "ape". c. nomi contiene null. d. l array riferito da nomi contiene come unico elemento il riferimento a un oggetto che rappresenta la stringa "ape". All inizio dell esecuzione, la variabile x viene inizializzata a 0. Viene poi eseguito il blocco try che contiene l assegnamento x = nomi[x].length() / nomi[x + 1].length(); Per calcolare il lato destro dell assegnamento, tramite il riferimento nomi si accede all array, prelevando l elemento di posto 0, per ricavare l operando sinistro della divisione, e, successivamente, quello di posto 1, per l operando destro. a. La situazione è rappresentata nella figura seguente:

4 della prova scritta del 5 febbraio L elemento di posto 0 dell array si riferisce alla stringa "formica", che ha lunghezza 7, quello di posto 1 alla stringa "ape", che ha lunghezza 3. Il risultato della divisione, che viene assegnato a x, è dunque 2. Il blocco try termina normalmente, senza alcuna anomalia. I blocchi catch vengono dunque ignorati. Il valore finale di x è 2. b. La situazione è rappresentata nella figura seguente: Anche in questo caso, l elemento di posto 0 dell array si riferisce alla stringa "formica", che ha lunghezza 7. L elemento di posto 1 si riferisce invece alla stringa vuota che ha lunghezza 0. Pertanto, il tentativo di effettuare una divisione solleva una ArithmeticException, intercettata nel primo blocco catch, nel quale a x si aggiunge 6. Pertanto il valore finale di x è 6. c. In questo caso il riferimento nomi contiene null: Pertanto non vi è alcun array associato a nomi. Il tentativo di accedere all array nell istruzione di assegnamento all interno del blocco try solleva una NullPointerException, intercettata dal terzo blocco catch, in cui a x, che contiene 0, viene aggiunto 7. Il valore finale di x sarà pertanto 7. d. In questo caso l array riferito da nomi contiene un solo elemento, in posizione 0: Per ottenere l operando destro della divisione, si tenta di accedere alla posizione 1 dell array. Tale posizione non esiste. Viene pertanto sollevata una ArrayIndexOutOfBoundsException. Tale eccezione viene intercettata nel secondo blocco catch, aggiungendo 4 a x. Pertanto al termine dell esecuzione il valore di x è 4.

5 della prova scritta del 5 febbraio Attenzione alle posizioni e alla lunghezza degli array: la lunghezza fornisce il numero di elementi; le posizioni sono numerate consecutivamente a partire da 0. Pertanto l ultima posizione è uguale alla lunghezza meno 1. Poiché gli operandi sono di tipo int, la divisione è di tipo int e dunque non produce decimali. Negli esercizi seguenti si supponga di disporre di una classe concreta di nome Alfa, che possiede un unico costruttore. Il costruttore riceve come argomento una stringa. Tra i metodi di Alfa vi è public int getnum(), che restituisce la lunghezza della stringa specificata al momento della costruzione dell oggetto. Ad esempio, il metodo getnum() di un oggetto costruito invocando new Alfa("ape") restituisce 3. Si ricordi inoltre che la classe String fornisce un metodo statico public String valueof(int i) che, ricevendo un numero intero, restituisce il riferimento a un oggetto di tipo String che rappresenta tale numero come stringa. Ad esempio, la chiamata String.valueOf(15) restituisce un riferimento a un oggetto che rappresenta la stringa di 2 caratteri "15". Esercizio 5 Considerate le seguenti classi: public class Beta extends Alfa { private static int x = 9; private int y; public Beta(String s, int u) { super(s); y = u; x = x + u; public int getnum() { return super.getnum() + y; public static int getstatico() { return x; class Prova { public static void main(string[] args) { System.out.println(Beta.getStatico()); //1 Alfa a = new Beta("leone", 6); System.out.println(a.getNum()); //2 a = new Alfa(String.valueOf(a.getNum())); System.out.println(a.getNum()); //3 System.out.println(Beta.getStatico()); //4 Scrivete l output prodotto dalle istruzioni di stampa seguite dai commenti //1... //4:

6 della prova scritta del 5 febbraio Poiché Beta estende Alfa, ogni istanza di Beta è formata da un istanza di Alfa più il campo y di tipo int. Il codice della classe specifica inoltre un campo statico x di tipo int, inizializzato al valore 9. Questo campo, essendo statico, appartiene all intera classe (e non ai singoli oggetti) e viene creato nel momento stesso in cui si utilizza la classe. Simuliamo ora l esecuzione del metodo main. La prima istruzione invoca il metodo statico getstatico della classe Beta e visualizza il risultato. Tale metodo restituisce il valore contenuto nel campo statico x di Beta, cioè 9. Pertanto, la prima istruzione visualizza 9. L istruzione successiva invoca il costruttore di Beta fornendo come argomenti la stringa "leone" e l intero 6. Il riferimento all oggetto costruito viene poi memorizzato nella variabile a di main. Simuliamo la costruzione dell oggetto. Prima di tutto, viene invocato il costruttore della superclasse Alfa fornendo come argomento la stringa ricevuta tramite il parametro s, cioè "leone". Viene poi assegnato al campo y dell oggetto costruito il valore del secondo parametro u, cioè 6, e infine, al campo statico x viene aggiunto il medesimo valore. Pertanto, dopo l esecuzione della seconda istruzione del metodo main, la memoria avrà il seguente contenuto: 1 L istruzione successiva invoca il metodo getnum, tramite il riferimento a, e visualizza il valore restituito. Poiché l oggetto riferito da a è di tipo Beta, il metodo getnum è quello definito nella classe Beta. Tale metodo: invoca il metodo getnum della superclasse (invocazione super.getnum()) somma al valore ottenuto il valore del campo y restituisce il risultato ottenuto. Il metodo getnum della superclasse Alfa restituisce, come specificato, la lunghezza della stringa fornita per costruire l oggetto, in questo caso 5. Il valore di y è 6. Pertanto, il risultato restituito da getnum, e poi visualizzato dall istruzione //2, è 11. L istruzione successiva di main invoca il costruttore della classe Alfa fornendo come argomento la stringa restituita da String.valueOf(a.getNum()). Poiché l oggetto riferito da a non è stato 1 La parte in verde rappresenta l oggetto costruito. Al suo interno c è la parte ereditata da Alfa e il campo y. Nella parte ereditata da Alfa, di cui non conosciamo l organizzazione interna, scriviamo la stringa utilizzata per la costruzione, che risulterà utile in seguito.

7 della prova scritta del 5 febbraio modificato rispetto all istruzione precedente, il risultato di a.getnum() è di nuovo 11. Quindi String.valueOf(a.getNum()) restituisce la stringa "11", che viene fornita come argomento al costruttore di Alfa. Alla variabile a viene assegnato il riferimento al nuovo oggetto (pertanto il precedente risulta irraggiungibile): L istruzione successiva visualizza il risultato dell invocazione a.getnum(). In questo caso, l oggetto riferito da a è di tipo Alfa. Pertanto viene eseguito il metodo getnum di Alfa, che restituisce la lunghezza della stringa che era stata fornita al costruttore, cioè 2. Infine, l ultima istruzione di main invoca il metodo getstatico di Beta, per visualizzare il contenuto del campo statico x, in questo caso 15. I campi statici non appartengono ai singoli oggetti, ma all intera classe. In particolare, in questo esercizio appare un unico campo statico x che appartiene alla classe Beta. Attenzione a overriding e polimorfismo! Il metodo chiamato dipende dal tipo dell oggetto e non dal tipo del riferimento utilizzato nella chiamata. Quando si esegue l istruzione //2, il tipo dell oggetto è Beta e, dunque, viene eseguito il metodo getnum di Beta. Quando si esegue, invece, l istruzione //3, il tipo dell oggetto è Alfa. In questo caso, dunque, il metodo getnum eseguito è quello di Alfa. Esercizio 6 Oltre alle classi precedenti, considerate due classi concrete Delta e Gamma, un interfaccia In, tali che: - Gamma estende Alfa, - Delta estende Gamma e implementa In. a. Per ciascuna delle seguenti affermazioni indicate se l affermazione è vera o se è falsa: 1. Ogni istanza di Beta possiede un solo campo (oltre a quelli ereditati dalla superclasse) 2. Ogni istanza di Beta possiede due campi (oltre a quelli ereditati dalla superclasse) 3. Delta deve fornire l implementazione dei metodi di In 4. Gamma deve ridefinire il metodo getnum

8 della prova scritta del 5 febbraio Gamma può ridefinire il metodo getnum 6. Se il codice sorgente della classe Gamma non contiene un costruttore allora il compilatore segnala un errore 7. Ogni istanza di Delta è anche un istanza di Alfa 8. Ogni istanza di Delta è anche un istanza di Beta 9. Delta è una sottoclasse di In 10. In è un supertipo di Delta b. Considerate le seguenti dichiarazioni di variabile: Alfa a; Beta b; Gamma g; Delta d; In i; Per ciascuno dei seguenti assegnamenti indicate se è compilato correttamente oppure no (supponete che al posto di... vi siano gli argomenti opportuni): 1. d = new Gamma(...) 2. d = i 3. g = new Delta(...) 4. i = d 5. i = (Delta) a 6. g = (Delta) i 7. d = new Delta(...) 8. b = (Beta) a 9. a = d 10. d = a Prima di tutto è opportuno disegnare la gerarchia dei tipi coinvolti nell esercizio: Alfa Beta Gamma Delta In Punto a: 1. Ogni istanza di Beta possiede un solo campo (oltre a quelli ereditati dalla superclasse). Vera. Le istanze della classe Beta contengono il campo y più la parte ereditata da Alfa. Il campo x, invece, essendo statico, appartiene all intera classe e viene creato una sola volta all inizio dell esecuzione. 2. Ogni istanza di Beta possiede due campi (oltre a quelli ereditati dalla superclasse). Falsa. Vedere punto precedente.

9 della prova scritta del 5 febbraio Delta deve fornire l implementazione dei metodi di In. Vera. Poiché Delta implementa l interfaccia In, Delta deve fornire l implementazione di tutti i metodi dichiarati in In. 4. Gamma deve ridefinire il metodo getnum. Falsa. Gamma estende Alfa, classe concreta che possiede il metodo getnum. Potrebbe ridefinirlo, come ad esempio fa Beta, ma non è tenuta a farlo. 5. Gamma può ridefinire il metodo getnum. Vera. Gamma estende Alfa e, dunque, può ridefinirne i metodi, a meno che in Alfa siano dichiarati final. Se il metodo getnum fosse dichiarato final in Alfa, nemmeno la classe Beta potrebbe ridefinirlo, come invece fa nel codice presentato nell esercizio Se il codice sorgente della classe Gamma non contiene un costruttore allora il compilatore segnala un errore. Vera. Se il codice di una classe non contiene un costruttore, allora il compilatore aggiunge automaticamente un costruttore privo di argomenti che, a sua volta, richiama il costruttore privo di argomenti della superclasse. Pertanto, se il codice sorgente della classe Gamma non contiene un costruttore, il compilatore aggiunge un costruttore che tenta di richiamare il costruttore privo di argomenti della superclasse Alfa. Tuttavia, come specificato, la classe Alfa possiede un unico costruttore (che riceve una stringa). Pertanto il compilatore segnala errore. 7. Ogni istanza di Delta è anche un istanza di Alfa. Vera. Ogni istanza di una sottoclasse è anche un istanza di ogni sua superclasse diretta o indiretta. 8. Ogni istanza di Delta è anche un istanza di Beta. Falsa. Non vi è alcuna relazione gerarchica tra Delta e Beta. 9. Delta è una sottoclasse di In. Falsa. In è un interfaccia: non ha senso parlare di sottoclasse o superclasse. A livello di tipi riferimento possiamo dire che Delta è una sottotipo di In 10. In è un supertipo di Delta. Vera. Vedere punto precedente. Punto b: 1. d = new Gamma(...) No. L espressione a destra dell assegnamento è di tipo Gamma, più ampio del tipo Delta della 2. d = i No. L espressione a destra dell assegnamento è di tipo In, più ampio del tipo Delta della 3. g = new Delta(...) Sì. L espressione a destra dell assegnamento è di tipo Delta, sottotipo del tipo Gamma della 4. i = d Sì. L espressione a destra dell assegnamento è di tipo Delta, sottotipo del tipo In della

10 della prova scritta del 5 febbraio i = (Delta) a Sì. A livello di compilazione è possibile forzare un riferimento di tipo Alfa al sottotipo Delta. L espressione a destra dell assegnamento è dunque di tipo Delta, sottotipo del tipo In della 6. g = (Delta) i Sì. A livello di compilazione è possibile forzare un riferimento di tipo In al sottotipo Delta. L espressione a destra dell assegnamento è dunque di tipo Delta, sottotipo del tipo Gamma della 7. d = new Delta(...) Sì. L espressione a destra dell assegnamento e la variabile a sinistra sono dello stesso tipo. 8. b = (Beta) a Sì. A destra dell assegnamento, il riferimento contenuto nella variabile a, di tipo Alfa, viene forzato al sottotipo Beta, che coincide con il tipo della 9. a = d Sì. L espressione a destra dell assegnamento è di tipo Delta, sottotipo del tipo Alfa della 10. d = a No. L espressione a sinistra dell assegnamento è di tipo Alfa, supertipo del tipo Delta della variabile a destra. I campi statici appartengono alle classi e non alle oggetti. Pertanto, ogni oggetto (o istanza) della classe Beta possiede un solo campo, cioè y, oltre a quelli ereditati dalla superclasse. In una classe, il costruttore privo di argomenti viene aggiunto automaticamente dal compilatore solo se non è scritto esplicitamente nessun costruttore. Il costruttore privo di argomenti aggiunto dal compilatore richiama sempre il costruttore privo di argomenti della superclasse. Se questo non è presente, il compilatore segnala un errore. Il punto b si riferisce alla compilazione e non all esecuzione. Alcuni assegnamenti (come il numero 5) che potrebbero dare problemi in esecuzione, dal punto di vista della compilazione sono leciti.