Aufgabenblatt 8

Allgemeine Anmerkungen

Ihre Lösung für dieses Aufgabenblatt ist bis Montag, 13.6., 11h durch git commit und git push abzugeben. Wenn Sie zusätzlich zu den gefragten Klassen und Interfaces weitere Klassen oder Interfaces definieren, achten Sie darauf, dass die Klassennamen mit My beginnen, um Konflikte mit späteren Aufgabenblättern zu vermeiden.

Weiters werden die Dateien StateFileNotFoundException.java, StateFileFormatException.java, ReadDataUtil.java, Simulation8.java, Simulation9.java, Aufgabe8Test.java und das Verzeichnis states mit txt-Dateien mitgeliefert.

Ziel

Ziel der Aufgabe ist das Verständnis und die Anwendung der Konzepte: Java-Collections, Eingabe mit Validierung, Exceptions (S. 110-123).

Beschreibung der gegebenen Dateien

states ist ein Verzeichnis, in dem mehrere Dateien mit der Endung .txt mitgeliefert werden. Diese enthalten Daten von je einem Himmelskörper sowie dessen Positionen und Geschwindigkeitsvektoren für alle Tage der Jahre 2019-2021. Die Angaben sind wie gewohnt in kartesischen Koordinaten, wobei die Sonne den Ursprung des Koordinatensystems bildet und die Ekliptik die x-y-Ebene darstellt. Die Daten stammen von https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons.cgi#top.

ACHTUNG: Die Werte sind in km bzw. km/sec angegeben!
StateFileNotFoundException enthält die Definition der Klasse StateFileNotFoundException. Diese sollen Sie vervollständigen.
StateFileFormatException enthält die Definition der Klasse StateFileFormatException. Diese sollen Sie vervollständigen.
ReadDataUtil ist eine Klasse mit einer statischen Methode zum Einlesen von Position- und Bewegungsvektoren von Himmelskörpern aus Dateien. Diese sollen Sie vervollständigen.
Simulation8 ist ein Gerüst für eine ausführbare Klasse. Hier soll die Simulation analog zur Klasse Simulation implementiert werden (damit Sie Ihre ursprüngliche Datei nicht überschreiben müssen).
Simulation9 ist eine leere Datei. Hier soll eine weitere Simulation implementiert werden, die so wie Simulation8 funktioniert, mit dem Unterschied, dass anstelle der selbst implementierten Datenstrukturen nur vorgefertigte Klassen aus dem Java-Collection-Framework benutzt werden sollen.
Aufgabe8Test ist eine vorgegebene Klasse, die Sie zum Testen Ihrer Implementierung verwenden sollten. Bei einer fehlerfreien Implementierung sollten bei der Ausführung dieser Klasse keine Exceptions geworfen werden und alle Tests als erfolgreich ("successful") ausgegeben werden. Entfernen Sie die Kommentarzeichen, um diese Klasse verwenden zu können. Sie müssen diese Klasse nicht weiter verändern, können aber eigene Testfälle hinzufügen.

Aufgaben

Ändern Sie Ihre Implementierung, sodass ein MassiveIterator eine Exception vom Typ java.util.NoSuchElementException wirft, falls next() aufgerufen wird, jedoch der Iterator keine weitere Iteration hat (hasNext() liefert false).
Ändern Sie den Iterator von der von getKeys() zurückgelieferten Sichtweise auf MassiveForceTreeMap so, dass remove() überschrieben wird (siehe API Dokumentation), sodass der Iterator Einträge in Objekten von MassiveForceTreeMap löschen kann. Achten Sie darauf, dass hier in bestimmten Fällen eine java.lang.IllegalStateException geworfen werden soll. Der Iterator von HierarchicalSystem muss nicht geändert werden.
Validierung von Eingabedaten:
- Implementieren Sie in der Klasse ReadDataUtil.java die Methode readConfiguration. Es soll ein gepufferter Stream zum Einlesen genutzt werden (siehe Skriptum Seite 128). Erstellen Sie zum Testen auch Varianten der txt-Dateien mit Formatfehlern.
- Fügen Sie der Klasse NamedBody bei Bedarf eine Methode setState(Vector3 position, Vector3 velocity) zum Setzen der Position und des Geschwindigkeitsvektors des Himmelskörpers hinzu.
- Definieren Sie die beiden angegebenen Exceptionklassen in den entsprechenden mitgelieferten Dateien.
Ausnahmebehandlung: In der Klasse Simulation8 sollen nun die Himmelskörper mit Daten aus den gegebenen txt-Dateien initialisiert werden. Dabei sollen zumindest die Sonne sowie die inneren Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars vorkommen. Sie können weitere Himmelskörper (siehe txt-Dateien) hinzufügen. Nutzen Sie die Klasse MassiveForceTreeMap und ihre Iteratoren, um die Himmelskörper der Simulation zu verwalten. (Kollisionen von Himmelskörpern müssen nicht berücksichtigt werden.) Ändern Sie die Klasse Simulation8 so, dass sie zwei Kommandozeilenargumente verarbeitet. Das erste Argument ist ein String mit der Angabe des Pfades zum Verzeichnis, wo die entsprechenden txt-Dateien (z.B. Venus.txt,Mercury.txt,Earth.txt) mit den Konfigurationen der Himmelskörper zu finden sind. Die Dateien haben die Namen der Himmelskörper mit Endung .txt. Für die Sonne gibt es keine txt-Datei (es wird die Position (0,0,0) angenommen). Das zweite Argument ist ein String mit einer Datumsangabe der Form YYYY-MMM-DD, also z.B. 2020-Dec-04, die den Tag der auszulesenden Position und Bewegungsvektor bestimmt. Die Klasse soll beim Auftreten von Problemen bei der Ausführung entsprechende Fehlermeldungen ausgeben und die Ausführung in bestimmten Fällen beenden. Beispiele für Aufrufe im Kommandozeileninterpreter mit entsprechenden Fehlermeldungen (Sie können zum Ausführen das Terminal in IntelliJ nutzen oder die Programmargumente unter Edit Configurations angeben):
```
     $ javac Simulation8.java
     $ java Simulation8 ../states 2021-May-28
     Running simulation ...
     $ java Simulation8 ../states
     Error: wrong number of arguments.
     $ java Simulation8 ../states 2025-Dec-12
     Warning: State not available for Earth.
     Running simulation without Earth.
     Warning: State not available for Venus.
     Running simulation without Venus.
     ...
     $ java Simulation8 ../states-altered 2021-May-28
     Warning: File ../states-altered/Venus.txt does not have required format.
     Running simulation without Venus.
     Warning: File ../states-altered/Mars.txt not found.
     Running simulation without Mars.
     Running simulation ...
     $ java Simulation8 ../states -17
     Error: State has wrong format (requires YYYY-MM-DD), aborting.
     $ java Simulation8 blah 2021-May-28
     Warning: File blah/Earth.txt not found.
     Running simulation without Earth.
     Warning: File blah/Venus.txt not found.
     Running simulation without Venus.
     ...
```
Kopieren Sie den Inhalt der Datei Simulation8.java in die Datei Simulation9.java und bauen Sie Simulation9 so um, dass anstelle der selbst implementierten Datenstrukturen nur vorgefertigte Klassen aus dem Java-Collection-Framework benutzt werden.
Freiwillige Zusatzaufgabe (ohne Bewertung): Ändern Sie die Klasse Simulation8 so um, dass ein drittes optionales Kommandozeilenargument verarbeitet werden kann. Dieses gibt an, wie viele Tage simuliert werden sollen. Beispielsweise kann eine zweite Datumsangabe möglich sein, oder die Anzahl an Tagen. Sobald dieser Zeitpunkt in der Simulation erreicht wurde, können die aktuellen Positionen der Himmelskörper mit den in den txt-Dateien angegebenen Positionen verglichen werden (z.B. durch erneutem Aufruf von readConfiguration und draw). Wie groß sind die Abweichungen der von NASA errechneten Positionen zu den Positionen, die Ihre Simulation liefert?

Denkanstöße (ohne Bewertung)

Haben Sie die remove-Methode des Iterators so implementiert, dass der Aufruf keine zusätzliche Suche nach dem zu löschenden Eintrag benötigt?
Wie verhalten sich die von der Methode toList() der Klasse MassiveForceTreeMap zurückgelieferten Listen, wenn deren enthaltene Himmelskörper durch setState verändert werden? Werden dadurch die Himmelskörper der ursprünglichen MassiveForceTreeMap-Objekte auch geändert? (Anmerkung: diesbezüglich gibt es im Aufgabenblatt 6 keine Vorgaben).
Wie verhalten sich Ihre Iteratoren, wenn Objekte geändert werden?
Wie kann man durch Einfügen von Zeichen , und newlines (\n) aus den txt-Dateien eine "fehlerhafte" Datei machen, die trotzdem von der Methode akzeptiert wird? Kann man solche Probleme verhindern?

Punkteaufteilung

Änderung von next() von MassiveIterator: 0.5 Punkte
Implementierung der Methode remove() im Iterator der MassiveSet-Sichtweise von MassiveForceTreeMap: 2 Punkte
Implementierung der Exceptionklassen und Implementierung von readConfiguration in ReadDataUtil: 1.5 Punkte
Implementierung von Simulation8 und Simulation9: 1 Punkt

9.0 KiB Raw Blame History