Programmeerimine keeles C++

Praktikum 4: viidad, viited ja nende kasutamine

Ülesanded

Üldised tingimused

Tähtis! Loe läbi ülesannete vormistamise tingimused aine veebilehelt! Ülesandeid esitatakse läbi aine veebilehel asuva vormi. E-posti teel lahendusi vastu ei võeta. Küsimustega pöörduda aine listi või praktikumijuhendaja poole.

Lahendamiseks on aega 14 päeva.

Tähtaeg: 03.04.2022 23:59:59

Praktikumi üldised nõuded

Palun teha teek libneljas.a, mille sisu on kätte saadav päise neljas.h kaudu. Sellesse teeki lisage kõik ülesandes nõutud lahendused. Soovitatav kasutada eri ülesannete jaoks erinevaid faile. Kindlasti dokumenteerige tulemus ja lisage töötav Makefile. Jällegi palun kasutage etteantud meetodite ja liikmete nimesid.

Ülesanne 1 – Kahe muutuja väärtuse vahetamine viite ja viidaga (1 punkt)

Kirjutage funktsioonid:

template<class T> void swap_ref (T &x, T &y);
template<class T> void swap_ptr (T *x, T *y);

Nende funktsioonide eesmärk on vahetada ära sisendina antud väärtused.

Näiteks nii:

int x = 5, y = 7;
swap_ref<int> (x, y);   // nüüd x == 7 ja y == 5
swap_ptr<int> (&x, &y); // nüüd x == 5 ja y == 7

Ülesanne 2 – Funktsioon võrrandi lahendamiseks (2 punkti)

Kirjutage funktsioon:

bool solve (double a, double b, double c, double &x1, double &x2);

Parameetritega a, b ja c on määratud võrrand ax²+bx+c=0. Funktsioon tagastab väära tõeväärtuse, kui antud võrrand ei lahendu. Vastasel juhul tagastab tõese väärtuse ning kirjutab parameetritesse x1 ja x2 lahendid. Lahendite puudumisel x1 ja x2 väärtust ei muudeta.

NB! Palun toetage ka võrrandeid, kus ruutliikme kordaja on 0.

Pisut näidiskoodi:

double a = 1.0, b = -2.0, c = 1.0;
double solution1, solution2;       // lahendused võiksid olla 1 ja 1
if (solve (a, b, c, solution1, solution2))
      cout << "Solutions are: " << solution1 << ", " << solution2 << endl;
else
      cout << "There are no solutions in real numbers!" << endl;

Ülesanne 3 – Viidatud tippudega sirglõik (2 punkti)

Kirjutage klassimall template<class T> DynamicLine, mis esitab sirglõiku üle antud vektoritüübi, kusjuures tipud on määratud viitadega. Järgneb klassi kirjeldus.

Klassi liige	Kirjeldus
T *p1;	Viit sirglõigu esimesele tipule (avalikult nähtav)
T *p2;	Viit sirglõigu teisele tipule (avalikult nähtav)
DynamicLine (T *v1, T *v2)	Parameetritega konstruktor
DynamicLine (const DynamicLine& l)	Koopiakonstruktor
DynamicLine& operator= (const DynamicLine& l)	Omistamiskäsk
~DynamicLine ()	Destruktor

Klassi idee on järgmine. Kujutame ette, et me kirjutame joonistusprogrammi, kus maha märgitud tippe saab hiirega ringi vedada. Me soovime, et sirglõigud, mille otstippe liigutatakse, uueneksid automaatselt. Selleks kirjutame sirglõigu klassi, mis ei sisalda enda koopiaid koordinaatidest, vaid viitavad olemasolevatele tippudele.

Defineerige koopiakonstruktor ja omistamiskäsk, mis koopia loomisel jätavad otstipu viidad samaks (ei loo uusi tippe samade koordinaatidega). Konstruktoris ei võeta tippude jaoks mälu ning destruktoris ei tohi mingil juhul tippe kustutada, sest teised sirglõigud võivad neid veel kasutada.

Tööd klassiga illustreerib järgmine koodilõik:

Vector2 p1 (1.0, 2.0); Vector2 p2 (0,0); Vector2 p3 (5.0, 2.0);
DynamicLine<Vector2> l1 (&p1, &p2); // lõik p1 ja p2 vahel
DynamicLine<Vector2> l2 = l1;       // kopeerime lõigu l1 (tipud jäävad samaks)
l2.p2 = &p3;                        // määrame l2 teise otstipu
p1.x = 2.0;                         // liiguvad sirgete l1 ja l2 otstipud

Lahendamist aitab järgmise materjaliga tutvumine:

http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/911-the-copy-constructor/

NB! Vaikekonstruktor võiks selles klassis mitte olemas olla, sest nullviitadega sirglõigu loomine ei ole mõistlik.

Ülesanne 4 – Lihtne dünaamiline massiiv (5 punkti)

Kirjutage klassimall template <class T> MyArray, mis esitab dünaamilise suurusega massiivi. Massiivi saab elemente lisada. Lisamine on lubatud realiseerida ebaefektiivselt – iga uue elemendi saabumisel haaratakse uus tükk mälu, kuhu andmed ära mahuvad, andmed kopeeritakse sinna ning vana koopia kustutatakse. Selle klassi puhul peavad koopiakonstruktor ja omistamiskäsk andmetest koopia tegema (et koopia ei jääks viitama samadele andmetele). Samuti tuleb destruktoris andmed kustutada. Pange tähele, et see klass vastutab oma viitade eest täielikult ise, samas kui eelmise ülesande sirglõik vaid salvestas talle etteantud tippe.

Realiseerige selline klass:

Klassi liige	Kirjeldus
T *content;	Massiivi sisu (viit andmetele, avalikult nähtav)
unsigned int size;	Massiivi elementide arv (ei ole avalikult nähtav)
MyArray ();	Vaikekonstruktor, väärtustab viida ja arvu nullidega
MyArray (const MyArray& a)	Koopiakonstruktor
MyArray& operator= (const MyArray& a)	Omistamiskäsk
~MyArray ()	Destruktor
unsigned int getSize ();	Tagastab elementide arvu massiivis
void addElement (T element);	Lisab antud elemendi massiivi lõppu
T& elementAt (unsigned int i);	Tagastab massiivi i-nda elemendi. NB! Viskab erindi, kui sellise indeksiga elementi massiivis ei ole!

Näidisprogramm:

MyArray<int> numbers;        // jada arvudest
numbers.addElement (5);      // lisame ühe elemendi
numbers.addElement (11);     // ja veel ühe
MyArray<int> copy = numbers; // kopeerime jada
copy.addElement (13);        // lisame koopiasse elemendi
if (numbers.getSize () != 2 || copy.getSize () != 3) // kontrollime suuruseid
      cout << "Copy failed – wrong sizes!" << endl;
if (numbers.elementAt(0) != copy.elementAt(0) ||
            numbers.elementAt(1) != copy.elementAt(1)) // kontrollime sisu
      cout << "Copy failed – wrong elements!" << endl;

Lahendamist aitab järgmiste materjalidega tutvumine:

http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/dynamic.html

http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/915-shallow-vs-deep-copying/

Vihjed – elementide kopeerimine

Neljanda ülesande lahendamisel on kasulik teada järgmiseid asju:

Kuidas kopeerida palju elemente korraga: http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/copy/

Arutlus, miks memcpy ei tarvitse olla hea: http://www.cplusplus.com/forum/beginner/17128/

Internetis võib olla „valmislahendusi“. Ärge neid ilma kontrollimata esitage – võivad olla vigased.

Lisaülesanne 5 – Kui tipud lähevad kaduma (1 lisapunkt)

Lisaülesande lahendusest ma seekord programmi ei oota (samas võite loomulikult proovida oma ideid realiseerida). Selle ülesande lahendus kirjutage tekstifaili lisayl.txt. Pange see fail oma lahendusega kaasa, soovitatavalt juurkausta (Makefile kõrvale). Vastake järgmistele küsimustele, arvestades kontekstina 3. ülesande lahendust.

1. Mis juhtub, kui mõni tipp, millele sirglõigud viitavad, hävineb?
2. Kuidas võiks tipu destruktor teada, millistes sirglõikudes ta esineb?
3. Mida võiks tipu destruktor teha, et olukorda parandada?

Lahendust hindan selle järgi, kui veenvalt see kirja on pandud ning kui hästi see lahendus töötada võiks. Loov lähenemine on igati tervitatav.