Informatika - Katedra informatiky na UPOL

doc. RNDr. Michal Krupka, Ph.D. Výuka Objektově orientované programování


Objektově orientované programování

Zimní semestr 2018/19

Informace k předmětu ve Stagu.

Základní informace

Předmět je věnován principům objektového programování. Použitým programovacím jazykem je Common Lisp, použitým nástrojem prostředí LispWorks, Personal Edition, které je ke stažení na adrese www.lispworks.com. Studentům se doporučuje důkladně s tímto prostředím a jeho omezeními (platnými pro Personal Edition) seznámit. Učební text k předmětu (poznámky k přednášce) bude postupně doplňován, ke stažení je níže.

Přednášky a cvičení

  1. 18. září: Úvod, od Scheme k Lispu. Cvičení: seznámení s LispWorks.
  2. 25. září: Common Lisp: základní výbava.
  3. 2. října: Objekty a třídy. Kód: 03.lisp.
  4. 9. října: Zapouzdření, polymorfismus. Kód: 04.lisp. Příklady: 04_jp-flag.lisp, 04_bulls-eye.lisp. (Knihovnu micro-graphics stáhnete přes odkaz dole.)
  5. 16. října: Dědičnost. Kód: 05.lisp. Příklady: 05_light.lisp, 05_flags.lisp, 05_bulls-eye.lisp, 05_bounds.lisp.
  6. 23. října: Zpětná volání. Kód: 06.lisp.
  7. 30. října: Princip vlastnění, události. Kód: 07.lisp. Příklady: 07_circle-window.lisp, 07_click-circle.lisp, 07_cwa.lisp.
  8. 6. listopadu: Události (závěr). Kód: 08.lisp. Příklady: 08_bulls-eye.lisp, 08_changes-window.lisp, 08_text-shape.lisp, 08_button.lisp, 08_polygon-editor.lisp.
  9. 14. listopadu: Prototypy 1. Kód: 09.lisp
  10. 21. listopadu: Prototypy 2. Kód: 10_system.lisp, 10_externals.lisp, 10_basics.lisp.
  11. 27. listopadu: OOP v Common Lispu. Kód: 11.lisp. Příklady: 11_text-shape.lisp, 11_button.lisp, 11_click-circle.lisp, 11_cwa.lisp, 11_changes-window.lisp, 11_polygon-editor.lisp. Pomocný soubor: 11_load.lisp.
  12. 4. prosince: Vícenásobná dědičnost. Experimentální kód: 12.zip. Příklady: 12_click-mixins.lisp, 12_highlight-mixin.lisp.

Zadání úkolů

Úkol 4

Termín odevzdání: k zápočtu

Vyřešte alespoň 7 úloh z kapitoly 10 textu. Pokud budete řešit úlohu 10.6, definujte alespoň dvě z vyjmenovaných operací.

Úlohy pošlete v jednom zdrojovém textu, řešení každé úlohy jasně označte jejím číslem. Pracujte s načtenými všemi třemi zdrojovými soubory k přednášce. Pokud budete měnit samotný interpret (v příkladech, kde je to povoleno), dejte nové definice rovněž do svého souboru. V tomto případě warning o předefinování funkce nevadí.

U tohoto úkolu bude možnost opravy jen ve zcela výjimečných případech.

Úkol 3

Termín odevzdání: 4. prosince

Úloha 8.10 z nové verze textu (příklad s třídou inspector-window). Jako v minulém úkolu musí řešení obsahovat dokumentaci pro uživatele.

Úkol 2

Termín odevzdání: 6. listopadu

Definujte třídu semaphore, která bude potomkem třídy picture a jejíž instance budou simulovat dopravní semafor. Dále definujte třídu crossroads, která bude rovněž potomkem třídy picture a jejíž instance budou představovat obrázky křižovatky. Své řešení opatřete uživatelskou dokumentací ve stejném stylu jako je dokumentace v souborech 05_light.lisp a 05_bulls-eye.lisp. (Jelikož má jít o dokumentaci uživatelskou, dokumentujte pouze vlastnosti a zprávy určené uživateli.)

Požadavky na třídu semaphore:

  1. Světla semaforu budou instancemi třídy light ze souboru 05_light.lisp.
  2. Semafor bude mít nastavitelnou vlastnost semaphore-type s možnými hodnotami (minimálně) :pedestrian a :vehicle.
  3. Instance třídy semaphore se budou vykreslovat jako jednoduchý obrázek semaforu (správný počet koleček v obdélníku).
  4. Semafor se může nacházet v jedné z několika fází, podle svého typu. Např. semafor pro vozidla bude mít čtyři fáze (červená, červená + oranžová, zelená, oranžová). Aktuální barvy světel semaforu musí odpovídat jeho fázi. Číslo fáze bude uložené v nastavitelné vlastnosti semaphore-phase. Počet fází bude uložen ve vlastnosti phase-count. Fáze se číslují od nuly.
  5. Pro přechod k následující fázi bude semafor implementovat metodu next-phase.

Požadavky na třídu crossroads:

  1. Vlastnost items bude nastavitelná uživatelem. Může obsahovat libovolné grafické objekty, z nichž některé mohou být semafory.
  2. Třída definuje vlastnost semaphores (jen ke čtení), která bude obsahovat seznam všech semaforů v křižovatce.
  3. Křižovatka se podobně jako semafor může nacházet v různých fázích. Jednotlivé fáze křižovatky se budou opět přepínat zprávou next-phase a budou uloženy ve vlastnosti crossroads-phase. Počet fází bude uložen ve vlastnosti phase-count.
  4. Fáze křižovatky určují, v jakých fázích jsou její semafory. To je zadáno nastavitelnou vlastností program, která obsahuje program semaforu. To je seznam seznamů. Jeho délka udává počet fází, i-tý podseznam programu určuje stav křižovatky v její i-té fázi. Každý podseznam má délku rovnou počtu semaforů v křižovatce a pro každý semafor obsahuje číslo jeho fáze. Příklad: pro křižovatku o třech semaforech a programem ((0 0 0) (0 1 0) (0 2 1)) platí, že je-li křižovatka ve fázi 2, je její první semafor ve fázi 0, druhý ve fázi 2 a třetí ve fázi 1.

Pracujte s načtenou knihovnou micro-graphics a načtenými soubory 05.lisp a 05_light.lisp.

Úkol 1

Termín odevzdání: 1. října

Implementujte knihovnu funkcí pro práci s rovinnými geometrickými útvary: body, kružnicemi, polygony a obrázky. Vnitřní reprezentaci útvarů zvolte podle vlastního uvážení. Používejte pouze část Common Lispu uvedenou v kapitole 2 učebního textu.

Implementované útvary a funkce:

Bod (point)

Bod je dán dvěma kartézskými souřadnicemi. Funkce make-point, volána bez parametru, vytvoří nový bod o souřadnicích (0,0). Funkce x a y tyto souřadnice vrátí, funkce set-x a set-y je nastaví a jako výsledek vrátí tentýž bod:

(make-point) => point
(x point) => x-ová souřadnice bodu point
(y point) => y-ová souřadnice bodu point
(set-x point 3) => point , nastaví x-ovou souřadnici bodu na 3
(set-y point 4) => point , nastaví y-ovou souřadnici bodu na 4

Bod lze dále posouvat o daný vektor pomocí funkce move. Funkce přičte k souřadnicím bodu souřadnice vektoru a tentýž bod vrátí jako výsledek:

(move point dx dy) => point , posune bod o vektor (dx,dy)

Každý bod má barvu, která je vyjádřena svým názvem začínajícím dvojtečkou (:red, :yellow a podobně). Barvu lze zjišťovat funkcí color a nastavovat funkcí set-color podobně jako x-ové a y-ové souřadnice. Počáteční barva nově vytvořených bodů je :black.

Všechny ostatní útvary musí rovněž jít posouvat funkcí move, zjišťovat jim barvu funkcí color a nastavovat funkcí set-color. Počáteční barva nově vytvořených útvarů je :black (jaký konkrétní význam barva má, nemusíte řešit).

Kružnice (circle)

Kružnice je dána středem a poloměrem. Střed kružnice je bod (tj. hodnota vytvořená funkcí make-point), poloměr kladné číslo. Kružnice se vytváří funkcí make-circle bez parametru podobně jako bod. Nově vytvořená kružnice má střed o souřadnicích (0,0). K dispozici jsou dále funkce na zjištění středu (center) a na zjištění a nastavení poloměru (radius, set-radius). Funkce fungují obdobně jako funkce zjišťující a nastavující vlastnosti bodů. Funkce pro nastavení středu neexistuje, ale lze nastavovat souřadnice existujícího středu (funkcemi set-x a set-y).

Jak bylo řečeno výše, pro kružnice fungují i funkce move, color a set-color.

Polygon

Polygon je útvar, který je dán seznamem bodů. Nový polygon se vytváří funkcí make-polygon a má tento seznam prázdný. K seznamu bodů lze přistupovat funkcemi items a set-items. Funkce items má tedy jeden parametr a vrací seznam bodů, funkce set-items má dva parametry (polygon a seznam bodů) a vrací polygon.

Jak bylo řečeno výše, pro polygony fungují i funkce move, color a set-color.

Obrázek (picture)

Obrázek je útvar, který je dán seznamem libovolných jiných útvarů (tedy bodů, kružnic, polygonů, případně dalších obrázků). Technicky funguje velmi podobně jako polygon. Nový obrázek se vytváří funkcí make-picture a má seznam podobrázků prázdný. K seznamu podobrázků lze přistupovat funkcemi items a set-items. Funkce items má tedy jeden parametr a vrací seznam geometrických útvarů, funkce set-items má dva parametry (obrázek a seznam geometrických útvarů) a vrací obrázek.

Jak bylo řečeno výše, pro obrázky fungují i funkce move, color a set-color.

Pokyny k vypracování úkolů

Odkazy


Správce stránky: Michal Krupka