wiki:s2012/demot/demo6
Last modified 5 years ago Last modified on 2012-10-19 11:35:41

Demot » Demo 6, 22.10.2012

Muista: Jotta konsolisovelluksen tekeminen olisi helpompaa, ota "parempi" template ConsoleMain Vinkki-sivun ohjeilla.

V1

Tee Ville-tehtävät: 5.6-5.8,9.4-9.6 . Muista: Villen käyttöohje ja Ville-tehtävien palauttamisohjeet.

TDD1

Jos tarkistat vähintään kahden funktion toiminnan automaattisella testillä (ComTest), saat merkitä yhden lisäpisteen. Palauta DemoWWW:ssä tekstitiedosto TDD.txt (jonka siis arvostelet yhden pisteen arvoiseksi), missä kerrot minkä tehtävän ja minkä funktion/funktioiden toiminnan testasit. Voit antaa samassa tiedostossa palautetta ja kehitysehdotuksia Comtestin käytöstä.

PP

PP1

Tee pääohjelma, joka kysyy käyttäjältä 5 kokonaislukua. Kun kokonaisluvut on kysytty, laskee ohjelma niiden keskiarvon.

Tämän jälkeen ohjelma kysyy vielä yhden kokonaisluvun ja kertoo, onko se pienempi vai suurempi kuin aikaisemman 5 kysytyn luvun keskiarvo.

Kun teet ohjelmaa, älä käytä toistoa tyyliin

    int luku1 = Int32.Parse(Console.ReadLine());
    int luku2 = Int32.Parse(Console.ReadLine());
    int luku3 = Int32.Parse(Console.ReadLine());
    ...

vaan käytä silmukkaa. Esim. M: 16.4 for-silmukka

PP2

Tee ohjelma, jossa lisäät kahdessa eri silmukassa lukuja ja tekstiä merkkijonotaulukkoon. Ensimmäisessä silmukassa lisää taulukon parillisiin indekseihin niitä vastaavat luvut ja teksti "parillinen luku" siten, että taulukko on seuraavanlainen:

taulukko[0] = "0 parillinen luku"
taulukko[1] = 
taulukko[2] = "2 parillinen luku"
taulukko[3] = 
taulukko[4] = "4 parillinen luku"
taulukko[5] = 
taulukko[6] = "6 parillinen luku"
      .
      .
      .

Vastaavasti tee myös toinen silmukka, joka tekee saman kuin ensiksi mainittu silmukka mutta parittomille luvuille. Käytä tehtävässä for ja while -silmukoita. Taulukon koon saat päättä itse. Valmiin ohjelman on tuotettava seuraavanlainen taulukko:

taulukko[0] = "0 parillinen luku"
taulukko[1] = "1 pariton luku"
taulukko[2] = "2 parillinen luku"
taulukko[3] = "3 pariton luku"
taulukko[4] = "4 parillinen luku"
taulukko[5] = "5 pariton luku"
taulukko[6] = "6 parillinen luku"
      .
      .
      .

Wiki: Taulukot

Tehtävä 1. Aliohjelman esittely

Wiki: Aliohjelmien kirjoittaminen Tee seuraavia aliohjelmakutsuja vastaavat aliohjelmien (tai funktioiden) esittelyrivit ja aliohjelmien lyhyimmät mahdolliset rungot, jotta aliohjelmat ovat syntaktisesti oikein (niiden ei tarvitse toimia loogisesti oikein, vielä).

public static void Main(string[] args)
{
    StringBuilder muuttuvaJono;
    String jono;
    int i;
    double d;
    int[] luvut;
    double[] t;
    bool onko;

    muuttuvaJono = new StringBuilder("kissa istuu puussa");
    onko = PoistaJonosta(muuttuvaJono, "istuu"); // 

    luvut = new int[]{2,3,2,6,2};
    i = LaskeMaara(luvut, 2);  // laskee montako 2:sta on luvuissa

    jono = PoistaTyhjat("kissa   istuu"); // poistaa kaikki välilyönnit

    t = LuoTaulukko(10, 3.0, 1.1);  // luo taulukon jossa 10 lukua 
                                    // aloittaen 3.0 ja kasvattaen 1.1:llä
                                    // 3.0, 4.1, 5.2, ...
    d = Keskiarvo(t); 
}

Tehtävä 2. Itseisarvo ja etäisyys

  1. M: 13. Ehtolauseet.

Kirjoita ilman minkään valmiin funktion käyttöä funktioaliohjelma jota voi kutsua muodossa

 double lukuEiNegatiivisena = Itseisarvo(luku);

joka palauttaa luvun aina positiivisena (tai nollana).. Aloita kirjoittamalla sopiva testipääohjelma (tai ComTest-testit), jossa kutsut funktiota erilaisilla testattavilla arvoilla.

  1. M: 9. Aliohjelman paluuarvo.

Kirjoita funktioaliohjelma

double a,b;
...
double et = Etaisyys(a,b);

joka palauttaa kahden reaaliluvun välisen etäisyyden. Esimerkiksi Etaisyys(3.2, 8.5) on melkein 5.3, samoin Etaisyys(8.5, 3.2).

Tehtävä 3. Miidi

M: 16. Toistorakenteet, 15. Taulukot: Katso Wikipediasta Keskiluvut-kohdasta erilaisia keskilukuja. Yksi lisää voisi olla keskiarvoa lähinnä oleva joukon alkio (josta tässä käytetään nimitystä miidi, jota nimeä ei siis oikeasti ole olemassa). Tee funktioaliohjelma Miidi(double[] luvut) , joka palauttaa reaalilukutaulukon lukujen miidin. Et valitettavasti voi käyttää hyväksesi (eli kutsua) luentojen Summa-funktiota (koska se oli int-taulukolle), vaan joudut kopioimaan sen ja muuttamaan taulukon tyypin. Aloita kuitenkin tekemällä tuo reaalilukutaulukon keskiarvon laskeva funktio. Voit testata vaikka aineistolla:

double[] luvut = {1, 2, 3, 2, 5}; // keskiarvo == 2.6
double m1 = Miidi(luvut);             // 3
double m2 = Miidi(new double[]{1});   // 1
double m3 = Miidi(new double[]{3, 3}); // 3
double m4 = Miidi(new double[]{});    // 0
// tulosta m1-m4

Vinkki: Lähimmän etsimiseksi unohda aluksi koko C# ja tee kynällä ja paperilla vastaava tehtävä ja mieti vaiheittain mitä joudut tekemään ja mitä "apumuuttujia" käyttämään. Ajattele nii, että joku näyttää sinulle yksi kerrallaan yhtä lukua ja sinun pitää pitää yllä tietoa siitä, mikä on toistaiseksi lähinnä etsittävää lukua.

"Algoritmin" selvittämiseksi voi "leikkiä" myös kokeellisella: Taulukot -ohjelmalla. Talleta ohjelma johonkin ja aja se.

Tehtävä 4. Pisteiden välinen etäisyys

M: 9. Aliohjelman paluuarvo. Muistele koulusta (tai katso Wikipediasta), miten laskettiin suorakulmaisen kolmion hypotenuusa Pythagoraan kaavalla. Päättele miten tämän tiedon avulla voit laskea 2-ulotteisella tasolla olevan kahden pisteen välisen etäisyyden (piirrä kuva paperille, se on 2-ulotteinen taso :-). Kirjoita sitten funktio

double Etaisyys(double x1, double y1, double x2, double y2)

joka laskee kahden pisteen p1 ja p2 (missä p1=(x1,y1) ja p2=(x2,y2)) välisen euklidisen (eli tuon meidän parhaiten ymmärtämän) etäisyyden.

Tehtävä 5. Reaalilukujen vertaaminen

M: 13. Ehtolauseet. Reaalilukuja ei (erittäin harvoja erikoistilanteita lukuun ottamatta) saa verrata == -operaattorilla. Kirjoita reaalilukujen yhtäsuuruusvertailun avuksi funktioaliohjelmat, joita voisi käyttää esimerkiksi seuraavasti:

double a = 7.1001;
double b = 7.1002;
double c = 7.2002;
bool likella = Samat(a, b, 0.01);
if ( likella )          Console.WriteLine("Ovat melkein samoja");
if (!Samat(a, b))       Console.WriteLine("Ovat eri suuria");
if (!Samat(a, c, 0.01)) Console.WriteLine("Ovat eri suuria");
if (Samat(a, c, 0.2))   Console.WriteLine("Ovat sinnepäin");

Samat–funktion ideana on siis se, että jos kaksi lukua ovat "riittävän" lähellä toisiaan, palautetaan true, muuten false. Esimerkissä "riittävän" on 0.01 ja 0.2. Jos tarkkuutta ei anneta, silloin käytetään esimerkiksi 0.00001 tms. varsin pientä lukua. Huomaa että toinen kutsu on vähemmillä parametreillä kuin muut (kuormitettu funktio, function overloading, hoituu C#:issa myös oletusparametreillä). Tee aina ensin aliohjelma sellaiseksi, että ne ovat syntaktisesti oikein, mutta eivät tee mitään järkevää. Esimerkiksi ensin tuo aliohjelma muotoon:

public static bool Samat(double a, double b, double eps=0.00001) 
{
  return false;
}

Sitten aja ohjelma ja totea se syntaktisesti oikeaksi. Ja tämän jälkeen pienillä muutoksilla tee siitä kunnolla toimiva. Kiinnitä myös huomiota aliohjelmien kommentoitiin ja muuttujien nimeämiseen. VS:n Auto Method Stubin tekemät nimet eivät ole kovinkaan kuvaavia.

Tehtävä 6. Skaalaa

M: 9. Aliohjelman paluuarvo. Tee funktioaliohjelma

Skaalaa(double luku, double min, double max)

joka skaalaa välillä [0, 1] olevan luvun välille [min, max]. Esimerkkejä:

Skaalaa(0.2, -3, 3) ~~~ -1.8;
Skaalaa(0.2, 1, 6)  ~~~ 2.0;
Skaalaa(0.0, 1, 6)  ~~~ 1.0;
Skaalaa(1.0, 1, 6)  ~~~ 6.0;

Eli esimerkiksi 1. kutsu tarkoittaa että välin [0,1] luku 0.2 on omaan väliinsä nähden samassa suhteessa kuin luku -1.8 on väliin [-3,3]. Piirrä vaikka molemmat välit ja ko. luvut oman välinsä sisälle.

Vinkki: jos sinulla on luku x väliltä [0, 1[ ja haluat saada siitä luvun välille [a, b[, niin mieti mitä pitää tehdä jotta 0:sta tulisi a ja 1:stä b. (eli f(x) = a + (b-a)*x ).

Perustelu: Edellä vinkissä on väli [0,1[ esimerkkinä, koska ohjelmointikielten tyypillinen satunnaislukugeneraattori tuottaa lukuja puoliavoimelle välille ja jatkossa meillä on tälle Skaalaa-funktiolle käyttöä nimenomaan tuottamaan satunnaisia lukuja muillekin väleille. Tosin onneksi esim. Jypelissä tämä on valmiina. Pyöristysten kanssa on nimittäin oltava tarkkana :-)

B1. Matriisin suurin

M: 15.5 Moniulotteiset taulukot: Tee funktioaliohjelma, joka etsii 2-ulotteisen reaalilukutaulukon suurimman alkion. Käyttöesimerkki:

public static void Main(String[] args) 
{
  double[,] mat1 = {{1, 2, 3}, {2, 2, 2}, {4, 2, 3}};
  double[,] mat2 = {{9, 2, 8}, {1, 2, 5}, {3, 19, -3}};
  double suurin1 = Suurin(mat1);
  double suurin2 = Suurin(mat2);        
}

Tulosta lopuksi tulos.

B2. Suhteellisesti samat

M: 13. Ehtolauseet: Tehtävässä 5 vertailit ehkä lukujen absoluuttista suuruutta. Kuitenkin esimerkiksi 1000 ja 1100 ovat samoja 10% tarkkuudella, mutta eivät 0.1:n tarkkuudella. Usein voikin jolla järkevä puhua suhteellisesti yhtäsuuruudesta absoluuttisen yhtäsuuruuden sijaan. Kirjoita vielä yksi funktioaliohjelma, jolle pätee:

SuhtSamat(0.10, 0.12, 0.1) === false
SuhtSamat(0.10, 0.11, 0.1) === true
SuhtSamat(1.0, 1.2, 0.1)   === false
SuhtSamat(1.0, 1.1, 0.1)   === true
SuhtSamat(10, 12, 0.1)     === false
SuhtSamat(10, 11, 0.1)     === true
SuhtSamat(1000, 1200, 0.1) === false
SuhtSamat(1000, 1100, 0.1) === true

B3. GameOfLife

Ota edellisen demokerran Sopulit.cs ja tee siitä graafinen versio jossa on paljon ruutuja (suuruusluokkaa 60 y-suunnassa) ja sukupolvia lasketaan 0.1 sekunnin välein. Luo uusi Fysiikka-peli ja kirjoita luokkaan seuraava koodi ja täydennä aliohjelmat (ja metodit). Liitä projektiin tuo Sopulit.cs ja käytä sitä sukupolvi-taulukoiden päivittämiseen.

Projektiin liittäminen:

  • kopioi tiedosto samaan paikkaan kuin projektin muut .cs tiedostot
  • Solution Explorerissa paina hiiren oikeata projektin nimen päällä
  • Add/Existing? Item
  • valitse lisättävä tiedosto Add
  • lisää omaan .cs tiedostoon alkuun (tässä esimerkissä)
    using Demo5;
    
    tällöin kääntäjä tietää että esim kutsut:
     Sopulit.Arvo(sukupolvi, 0, 1);
     Demo5.Sopulit.Arvo(sukupolvi, 0, 1);
    
    ovat samoja.

Koodipohjaa uudelle pelille:

public class GameOfLife : PhysicsGame
{
    private const int NY = 60;
    private int[,] sukupolvi;
    private int[,] seuraavaSukupolvi;
    private GameObject[,] oliot;
    private Timer timer = new Timer();
    private Color[] varit = {Color.Black, Color.White};

    public override void Begin()
    {
        Level.Background.Color = Color.Black;

        double dy = Screen.Height / NY; // Lasketaan ruudun korkeus pikseleinä
        int nx = (int)(Screen.Width / dy);  // ja montako mahtuu X-suuntaan
        int ny = NY;

        sukupolvi = new int[ny, nx];     //  Luodaan taulukot
        seuraavaSukupolvi = new int[ny, nx];
        oliot = new GameObject[ny, nx];
        // seuraavaSukupolvi = sukupolvi; // jos tämä on mukana, käyttäytyy eri tavalla

        LuoOliot(this,oliot);

        Camera.ZoomToAllObjects();

        timer.Interval = 0.1; // timeri antamaan tapahtuma 0.1 sek välein
        timer.Timeout += LaskeJaPiirraSeuraavaSukupolvi;
        ArvoSukupolvi();  // jos halutaan käynnistää automaattisesti
    }

    private void ArvoSukupolvi()
    {
        Sopulit.Arvo(sukupolvi, 0, 1);
        timer.Start();
    }

    private static void LuoOliot(PhysicsGame game, GameObject[,] oliot)
    {
      /// Täydennä niin, että luodaan yhtä monta suorakaidetta kuin
      /// on taulukoissa alkioita ja kukin luotu suorakaide tallennetaan
      /// oliot taulukkoon, jotta sen väriä päästään muuttamaan jatkossa.
      /// Koordinaatison yksikkönä kannattaa käyttää 1 ruutu = 1 yksikkö,
      /// ja origo on vasemmalla alhaalla.  Kameran zoomaus hoitaa
      /// kuvan kuntoon sitten.   
    }

    private void LaskeJaPiirraSeuraavaSukupolvi()
    {
      /// Täydennä niin, että lasketaan seuraava sukupolvi 
      /// (ks. demo5:n SeuraavaSukupolvi, kutsu sitä)
      /// ja sitten sukupolven taulukosta otetaan värit oliot-taulukon
      /// olioille siten että 0 => musta ja 1 => valkoinen
    }
}

G1. Parannettu GameOfLife

Täydennä GameOfLife (ks. B3) siten, että voit Delete napista tyhjentää kentän ja sitten hiirellä klikkailla päälle ja pois ruutuja. Hiiren klikkaus pysäyttää aina animaation ja sitten voi rauhassa rakentaa haluamansa kuvion (ks: http://www.bitstorm.org/gameoflife/ ja Wikipedia) ja sitten laittaa Enter-nappulalla animoinnin uudelleen käyntiin. Välilyönti arpoo kokonaan uuden alkutilanteen.

G2. Toiston poisto

StringFormat.cs -esimerkissä on paljon Copy-Paste -koodia. Muotoiluesimerkin muuttaminen vaatisi paljon muutoksia koodiin. Samoin esimerkkinumeroiden. Tee ohjelma, jossa on yhdessä taulukossa muotoiluesimerkit ja toisessa käytetyt numerot ja sitten itse ohjelman (mahdollisten aliohjelmien kanssa) toteutus perustuu vain näiden kahden taulukon käyttöön. Nyt muotoiluesimerkin muuttaminen on vain yksi muutos yhdessä paikassa. Samoin kuin yhden esimerkkinumeron muuttaminen tai jopa lisääminen.