seinen Hunger (0 = satt bis 100 = kurz vor dem Verhungern),

seine Stimmung (0 = erschöpft/traurig bis 100 = energiegeladen/glücklich) und

sein Alter (gemessen in erfolgreichen Interaktionen).

Lege eine neue Klasse Pokopetto an.

Setze folgende Objektvariablen in die Klasse, sodass jedes Pokopetto einen eigenen Zustand haben kann:

Schreibe zusätzlich eine Klasse PokopettoDemo, die ein Pokopetto-Objekt in ihrer main(…)-Methode aufbaut. Belege und erfrage zum Test die Variablen. Wir wollen in dieser Klasse im Folgenden verschiedene Features testen.

Setze in der Pokopetto-Klasse die Startwerte für die Objektvariablen.

Ergänze folgende Statusabfrage-Methoden:

Implementiere die Aktionsmethoden:

Implementiere eine Methode public String toString(), die den Status als Text zurückgibt. Das allgemeine Format soll sein: Pokopetto is [exhausted|tired|energetic] and [starving|hungry|full].

Lege eine neue Klasse PokopettoGame mit einer main(…​) Methode an und kopiere Folgendes hinein, um die Objektmethoden zu testen und mit den Pokopettos zu spielen.

Pokopetto pokopetto = new Pokopetto();

while ( !pokopetto.isStarving() && !pokopetto.isExhausted() ) {
  System.out.println( pokopetto );
  System.out.println( "Choose an action: feed, play, sleep, or quit" );
  String action = new Scanner( System.in ).nextLine().toLowerCase();

  switch ( action ) {
    case "feed"  -> pokopetto.feed();
    case "play"  -> pokopetto.play();
    case "sleep" -> pokopetto.sleep();
    case "quit"  -> { System.out.println( "Goodbye!" ); return; }
    default      -> System.out.println( "Invalid action. Try again." );
  }
}

System.out.println( "Pokopetto is not feeling well! Game over." );

Mache alle Objektvariablen aus Pokopetto privat. Gibt es Compilerfehler? Wenn, kommentiere Programmstücke aus.

Überlege, welche Methoden public werden können, welche private.

Ergänze eine neue private Objektvariable String name.

Ergänze für das bestehende Attribut age nur einen Getter getAge(). Einen Setter darf es nicht geben, da das Alter von außen nicht verändert werden darf.

Die Startwerte 30 und 80 sind an dieser Stelle nicht optimal:

int hunger = 30;
int mood   = 80;

Kann clampPercentage(…​) statisch sein? Was spricht dafür, was dagegen?

Implementiere eine neue statische Methode String generateRandomName(), die einen zufälligen Namen aus vorgegebenen Namensbestandteilen generiert. Die Methode soll aus jedem der drei Arrays zufällig ein Element auswählen und es konkatenieren:

String[] parts1 = { "Piko", "Mochi", "Neko", "Kawa", "Yuki", "Haru", "Saku", "Mimi", "Tama" };
String[] parts2 = { "ni", "mo", "ka", "chi", "yu", "ri", "mi", "sa", "ta", "ko" };
String[] parts3 = { "chan", "kun", "san", "chi", "tan", "rin", "pi", "nyan", "maru", "ko" };

Teste die Methode in PokopettoDemo.

Führe einen neuen Aufzählungstyp (Enum) für die verschiedenen Entwicklungsstufen eines Pokopetto ein.

enum Evolution {
  BABY, TEEN, ADULT
}

Implementiere eine neue Methode getEvolution() in der Pokopetto Klasse, die basierend auf dem Alter die aktuelle Entwicklungsstufe zurückgibt.

Teste die Methode in PokopettoDemo.

Folgende drei Konstruktoren sollen erstellt werden:

Konstruktoren können mit this(…​) aufeinander verweisen. Implementiere damit eine Konstruktor-Hierarchie nach dem Telescoping Constructor Pattern. Die Konstruktoren sollen aufeinander aufbauen, wobei der Konstruktor mit den meisten Parametern die eigentliche Arbeit macht. Die anderen Konstruktoren rufen diesen mit Standardwerten auf, anstatt die Werte selbst zu setzen.

Teste den Aufbau in PokopettoDemo.

Implementiere für Pokopetto einen Copy-Konstruktor. Kopiere name, hunger, mood und age.

Es gibt prinzipiell Konstruktoren, aber die sind oftmals privat, und folglich können Außenstehende keine Instanzen erzeugen.

Damit Objekte aufgebaut werden können, gibt es (statische) Methoden, die intern den Konstruktor aufrufen und die Instanz zurückgeben.

Erstelle eine neue Klasse PokopettoFactory mit folgenden statischen Methoden (nicht angegebe Werte sollen auf Standardwerte INITIAL_HUNGER/INITIAL_MOOD gesetzt werden):

Zähle jedes erstellte Pokopetto mit. Jedes 10. Pokopetto soll mit maximaler Stimmung (mood = 100) erstellt werden.

Refactor in PokopettoGame den Variablennamen pokopetto durch eine Umbenennung in den Plural pokopettos. Und ändere den Typ der Referenzvariablen zu einer ArrayList; die Variable kann final werden:

final ArrayList<Pokopetto> pokopettos = new ArrayList<Pokopetto>();

Schreibe ein neues Kommando create, das ein neues Pokopetto Objekt erzeugt und der Liste hinzufügt.

Schreibe ein neues Kommando list, das eine Liste aller Pokopettos mit Index anzeigt.

Damit unsere Pokopettos nicht verhungern, wollen wir ihren Zustand überprüfen können.

Passe die drei Kommandos feed, play, sleep an, sodass sie einen Index benötigen. Das Format kann etwa sein: <command> <index>, z. B.feed 0 oder play 2. Fehlerhafte Indizes müssen erkannt werden und dürfen nicht zum Spielabbruch führen.

Da einzelne Pokopettos unabhängig voneinander sterben können, müssen diese aus der Liste entfernt werden. Das Spiel endet, wenn keine Pokopettos mehr in der Liste sind.

Lege eine neue Klasse DefaultPokopetto für Pokopettos an, die von Pokopetto abgeleitet ist. Durch die Vererbungsbeziehung verhält sich DefaultPokopetto genau wie die bisherigen Pokopettos.

Lege eine weitere Klasse HyperPokopetto als Unterklasse von Pokopetto an. Nach dem Anlegen einer Instanz soll es automatisch einen mood von 100 haben.

Welche Konstruktoren stehen in den neuen Klassen zur Verfügung? Erstelle verschiedene Pokopetto-Arten und überprüfe ihre Werte in PokopettoDemo.

Sieh dir die verfügbaren Konstruktoren in Pokopetto an und implementiere die gleichen Konstruktoren in DefaultPokopetto. Alle drei Konstruktor-Varianten sollen verfügbar sein.

Nutze super(…​), um den passenden Konstruktor der Oberklasse aufzurufen.

Was ist der Unterschied zwischen Referenztyp und Objekttyp?

Welche Bedeutung hat der Typ auf der linken Seite einer Zuweisung?

Welche Bedeutung hat der Typ auf der rechten Seite einer Zuweisung?

Beeinflusst diese Änderung das Verhalten des Spiels?

Setze in der Klasse Pokopetto eine neue statische Methode:

public static int numberOfExhaustedPokopettos( Pokopetto... pokopettos ) {
  // Liefert die Anzahl erschöpfter Pokopettos zurück,
  // die der Methode übergeben wurden
}

Teste die Methode in PokopettoDemo etwa so:

Pokopetto p1 = ...   // erschöpftes Pokopetto aufbauen
Pokopetto p2 = ...   // erschöpftes Pokopetto aufbauen
Pokopetto p3 = ...   // energiegeladenes Pokopetto aufbauen
int exhausted = Pokopetto.numberOfExhaustedPokopettos( p1, p2, p3 );

Schließe bei der Zählmethode Pokopetto.numberOfExhaustedPokopettos(…​) explizit alle Objekte vom Typ HyperPokopetto aus.

Teste die Funktionalität in PokopettoDemo.

Gegeben ist die ältere Klasse Toaster mit einer equals(…​)-Methode für einen Test auf Gleichwertigkeit:

public class Toaster {
  int capacity;
  boolean stainless;
  boolean extraLarge;

  @Override public boolean equals( Object o ) {
    if ( !(o instanceof Toaster) ) return false;

    Toaster toaster = (Toaster) o;
    return    capacity == toaster.capacity
           && stainless == toaster.stainless && extraLarge == toaster.extraLarge;
  }

  @Override public int hashCode() {
    return Objects.hash( capacity, stainless, extraLarge );
  }
}

Schreibe die equals(…​)-Methode so um, dass instanceof mit einer Pattern-Variable verwendet wird.

Die Methode play() soll bei HyperPokopetto überschrieben werden, sodass sich der mood-Wert nicht verringert, denn HyperPokopettos werden beim Spielen einfach nicht müde. hunger und age sollen wie üblich aktualisiert werden.

Auch die Methode isTired() soll überschrieben werden und immer false zurückgeben.

Zum Testen setze Folgendes in PokopettoDemo ein:

HyperPokopetto poko = new HyperPokopetto();
System.out.println( poko.getMood() );    // 100
poko.play();
System.out.println( poko.getMood() );    // immer noch 100
System.out.println( poko.isTired() );    // false

Komprimiere die play()-Methode in der Klasse HyperPokopetto, indem die Implementierung der Oberklasse über einen super-Aufruf wiederverwendet wird.

Damit kann die Methode weiterhin den Hunger wie gewohnt erhöhen (über die Oberklassen-Implementierung), und der mood-Wert wird beim Aufruf von play() nicht gesenkt, sondern bleibt beim Ausgangswert konstant (Spezialverhalten der Unterklasse).

Implementiere die Pokopetto-Erzeugung so, dass mit 50 % Wahrscheinlichkeit entweder ein DefaultPokopetto oder ein HyperPokopetto erstellt wird.

Untersuche das polymorphe Verhalten, was sich durch diese Zeile ergibt:

case "play" -> pokopetto.play();  // <-- Hier findet Polymorphie statt

Kopiere die folgende Klasse PokopettoArt als geschachtelte Klasse in die Klasse PokopettoGame:

public static class PokopettoArt {
  public static final String ENERGETIC = """
      \\(^o^)/
       |===|
       /   \\""";

  public static final String TIRED = """
      (-.-)
      |===|
      /   \\""";

  public static final String HUNGRY = """
      (o.o)
      |===|
      /   \\""";

  public static final String HYPER = """
      *\\(^O^)/*
       =====
       /   \\""";
}

Implementiere ein neues Kommando catalog, das für alle Pokopettos in der Liste das passende ASCII-Art ausgibt. Die Logik ist wie folgt:

Nutze Pattern Matching for switch, um den Typ und Zustand zu prüfen.

Ergibt es Sinn, mit new Pokopetto() ein "reines" Pokopetto Objekt zu erstellen? Oder sollte jedes konkete Pokopetto von einer speziellen Art sein (Default oder Hyper)?

Welche Konsequenzen hätte es, wenn die Klasse Pokopetto abstract wäre?

Mache die Klasse Pokopetto abstrakt und füge eine abstrakte Methode String getPersonality() hinzu.

Die Persönlichkeit soll sich wie folgt entwickeln:

Erweitere die toString()-Methode in der Basis-Klasse, dass ein Fragment wie + " and has a " + getPersonality() + " personality" ergänzt wird. Ist das ein Beispiel für einen polymorphen Aufruf?

Schreibe eine Unterklasse von TimerTask, die immer dann eine Meldung auf dem Bildschirm ausgibt, wenn die Anzahl freier Bytes auf dem Dateisystem unter eine gewisse Grenze fällt (z. B. weniger als 1000 MB).

long freeDiskSpace = java.io.File.listRoots()[0].getFreeSpace();

Der Timer soll diesen TimerTask alle 2 Sekunden ausführen.

Lege eine neue Klasse Radio an.

Gib dem Radio die folgenden Objektvariablen:

Welche Variablentypen sind sinnvoll? Achte darauf, dass die Objektvariablen nicht statisch sind!

Schreibe zusätzlich eine Klasse Application, die ein Radio-Objekt in ihrer main(…​)-Methode aufbaut. Belege und erfrage zum Test die Variablen.

Ergänze folgende nichtstatische Methoden:

In der main(…​)-Methode der Klasse Application können die Objektmethoden des Radios zum Beispiel so getestet werden:

Radio grandmasOldRadio = new Radio();
System.out.println( grandmasOldRadio.isOn() );     // false
grandmasOldRadio.on();
System.out.println( grandmasOldRadio.isOn() );     // true
System.out.println( grandmasOldRadio.volume );     // 0
grandmasOldRadio.volumeUp();
grandmasOldRadio.volumeUp();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeDown();
grandmasOldRadio.volumeUp();
System.out.println( grandmasOldRadio.volume );     // 2
System.out.println( grandmasOldRadio.toString() ); // Radio[volume=2, is on]
System.out.println( grandmasOldRadio );            // Radio[volume=2, is on]
grandmasOldRadio.off();

Mache alle Objektvariablen aus Radio privat.

Überlege, ob die Methoden public werden können.

Gibt es interne Methoden, die private sein sollten?

Implementiere in die Klasse Radio eine statische Methode double stationNameToFrequency(String), die einem Sender als Zeichenkette eine Frequenz zuordnet (zum Beispiel hat der bekannte Piratensender »Walking the Plank« die Frequenz 98.3).

Wird der Methode null übergeben, dann soll die Rückgabe 0.0 sein. Auch bei unbekannten Sendernamen soll die Rückgabe 0.0 sein.

Im Hauptprogramm können wir schreiben:

System.out.println( Radio.stationNameToFrequency( "Walking the Plank" ) ); // 98.3

Deklariere einen neuen Aufzählungstyp Modulation mit den Werten AM und FM als eigene Datei.

Füge in Radio eine private Objektvariable Modulation modulation ein, in der sich das Radio die Modulation merkt.

Setze die Modulation über eine neue Radio-Methode void setModulation(Modulation modulation) um, einen Getter kann es auch geben.

Passe die toString()-Methode in Radio an.

Schreibe einen Konstruktor für die Klasse Radio, sodass man ein Radio mit einer Frequenz (double) initialisieren kann. Man sollte Radios aber immer noch mit dem parameterlosen Konstruktor anlegen können!

Alternativ soll ein Radio-Objekt mit einem Sender (als String) initialisiert werden können (nutze dazu intern stationNameToFrequency(…​)). Der Sendername wird nicht gespeichert, nur die Frequenz.

Wie können wir die Konstruktorweiterschaltung mit this(…​) nutzen?

Implementiere für Radio einen Copy-Konstruktor.

Lege eine neue Klasse TV an.

Das Fernsehgerät soll Methoden on()/off() bekommen, die kurze Meldungen auf die Konsole schreiben (eine Objektvariable ist für das Beispiel erst einmal nicht nötig).

Lege in der main(…​)-Methode von Application ein TV an.

Lege eine neue Klasse MonitorTube (Bildröhre) an.

Ein TV soll eine MonitorTube über eine private Objektvariable referenzieren. Wie kann das in Java Quellcode aussehen?

Wenn das Fernsehgerät ein-/ausgeschaltet wird, so soll auch die Bildröhre ein-/ausgeschaltet werden.

Optional: Wie können wir eine bidirektionale Beziehung implementieren? Wo könnte ein Problem lauern?

Setze in der Klasse ElectronicDevice eine statische Methode:

public static int numberOfElectronicDevicesSwitchedOn( ElectronicDevice... devices ) {
  // Liefert die Anzahl eingeschalteter Geräte zurück,
  // die der Methode übergeben wurden
}

Wenn etwa r1 und r2 zwei eingeschaltete Radios sind und ice eine ausgeschaltete Eismaschine, kann in main(…​) zum Beispiel stehen:

int switchedOn =
  ElectronicDevice.numberOfElectronicDevicesSwitchedOn( r1, ice, r2 );
System.out.println( switchedOn ); // 2

Wenn der Hinzufügemethode load(…​) ein Radio übergeben wird, dann soll geprüft werden, ob es die Lautstärke 0 hat; in dem Fall soll es nicht in die Datenstruktur aufgenommen werden.

Wenn ein Radio hinzugefügt wird, soll folgende Konsolenausgabe erfolgen: Remember to pay license fee!.

Implementiere eine Klasse Firebox für einen Feuermelder als Unterklasse von ElectronicDevice.

Feuermelder sollen nach dem Erzeugen immer eingeschaltet sein.

Die Methode off() soll mit leerem Rumpf oder mit Konsolenausgabe implementiert werden, sodass sich ein Feuermelder nicht ausschalten lässt.

Ziel der Aufgabe: eine überschriebene off()-Methode, die den Zustand isOn nicht ändert. Das lässt sich so testen:

Firebox fb = new Firebox();
System.out.println( fb.isOn() );  // true
fb.off();
System.out.println( fb.isOn() );  // true

Wenn wir die beiden Methoden weglassen, würde die Röhre nicht ausgeschaltet werden, das Fernsehgerät aber bei Vererbung als Elektrogerät durchgehen.

Wenn wir die Methoden in der Klasse lassen, wird nur die Röhre ausgeschaltet, das Gerät wird aber nicht mehr ein- oder ausgeschaltet. Diesen Zustand verwaltete ja die Oberklasse über die Methoden on()/off().

Löse das Problem, dass ein TV ein ElectronicDevice ist, aber die Bildröhre ein-/ausgeschaltet wird.

Implementiere in der Ship-Klasse eine Methode holiday(), die alle Elektrogeräte der Liste ausschaltet.

public void holiday() {
  // rufe off() für alle Elemente in der Datenstruktur auf
}

In der main(…​)-Methode von Application kann zum Beispiel stehen:

Radio bedroomRadio = new Radio();
bedroomRadio.volumeUp();
Radio cabooseRadio = new Radio();
cabooseRadio.volumeUp();
TV mainTv = new TV();
Radio crRadio = new Radio();
Firebox alarm = new Firebox();
Ship ship = new Ship();
ship.load( bedroomRadio );
ship.load( cabooseRadio );
ship.load( mainTv );
ship.load( crRadio );
ship.load( alarm );
ship.holiday();

Kopiere die folgende Klasse AsciiArt als geschachtelte Klasse in die Klasse Ship:

public static class AsciiArt {
  public static final String RADIO = " .-.\n|o.o|\n|:_:|";
  public static final String BIG_TV = """
      .---..--------------------------------------..---.
      |   ||.------------------------------------.||   |
      |.-.|||                                    |||.-.|
      | o |||                                    ||| o |
      |`-'|||                                    |||`-'|
      |.-.|||                                    |||.-.|
      | O |||                                    ||| O |
      |`-'||`------------------------------------'||`-'|
      `---'`--------------------------------------'`---'
             _||_                            _||_
            /____\\                          /____\\""";
  public static final String TV = " \\  /\n _\\/_\n|    |\n|____|";
  public static final String SOCKET = """
            ____
       ____|    \\
      (____|     `._____
       ____|       _|___
      (____|     .'
           |____/""";
}

Implementiere in Ship eine neue Methode printLoadingList(), die über alle Geräte des Schiffs iteriert und bei der Ausgabe die folgenden Regeln umsetzt:

Löse die Aufgabe mit dem Sprachfeature Pattern Matching for switch.