Demo 6

Palauta viimeistään ma klo 11:59.

Ajankäyttösi tällä viikolla (0.5 p.)

Työtuntien kirjaamisesta saa 0.5 demopistettä.

Demokerran päätteeksi kirjoita arvio tällä viikolla käyttämästäsi työmäärästä. Laske työmäärään mukaan kaikki tällä viikolla käyttämäsi aika: lähiopetukseen osallistuminen, oppimateriaalin lukeminen, demotehtävien tekeminen, luentovideon katsominen, demojen purkutilaisuuteen osallistuminen (maanantaina) ja niin edelleen. Voit päivittää lukua viikon edetessä, se voi helpottaa arvion tekemistä. Huom! Siis tähän ei laiteta kurssin alusta kaikkia tunteja yhteensä, vaan vain tämän viikon tunnit.

Osaamistavoitteet

Tämän demokerran päätteeksi

• Osaat kirjoittaa funktion esittelyrivin funktiokutsun perusteella
• Osaat käyttää silmukoita ja taulukoita
• Osaat "kulkea" silmukan avulla taulukon läpi
• Muistat, että double-lukuja ei voi vertailla luotettavasti == -operaattorilla

Harjoittelutehtävät

Voit harjoitella tämän demokerran tehtäviin liittyviä asioita täällä.

Testaaminen

Kaikki tehtävät, joissa on Test-nappi, tulee testata. ComTest testeissä voit käyttää pohjana seuraavaa:

/// <example>
/// <pre name="test">
/// KIRJOITA TESTIT TÄHÄN VÄLIIN
/// </pre>
/// </example>

PP

PP-tehtävät saa tehdä vain perjantain pp-ohjauksissa. Tämän viikon pp-ohjaus perjantaina 24.2. klo 12:15-16:00 Teamsissa PP-kanavalla.

Tulevien viikkojen PP-ryhmien aikataulut tarkistetaan ja päivitetään Sisuun ja Timiin nyt viikonlopun kuluessa.

Tehtävä 2*

M: 13. Ehtolauseet, M: 9. Aliohjelman paluuarvo

Kirjoita funktio Itseisarvo, joka antaa luvun itseisarvon, eli annetun luvun etäisyyden nollasta lukusuoralla. Funktiota tulee voida kutsua seuraavasti.

Math.Abs-funktiota, tai mitään muutakaan valmista funktiota ei saa käyttää.

Ohjelmassa on valmiina luokka ja pääohjelma (ks. Näytä koko koodi). Huomaa, että tässä tehtävässä pitää kirjoittaa itse ComTest-testit.

Arviointi:

• kääntyvä ohjelma 0.1 p.
• itse kirjoitetut testit ja testien läpäiseminen 0.5 p.
• oikea tulostus 0.4 p.

Tehtävä 3

Kirjoita funktio Etaisyys, joka palauttaa kahden luvun välisen etäisyyden. Funktiota tulee voida kutsua seuraavasti.

double a, b;
a = 3.2; // Nämä ovat esimerkkilukuja.
b = 8.5; // Luonnollisesti nämä voisivat olla muitakin lukuja. 
double etaisyys = Etaisyys(a, b);

Esimerkiksi Etaisyys(3.2, 8.5) on likimain 5.3, kuten luonnollisesti myös Etaisyys(8.5, 3.2). Edelleen, Etaisyys(-1, 1) on 2. Kannattaa hyödyntää edellisessä tehtävässä luomaasi Itseisarvo-funktiota.

Muista, että ComTestissä double-lukujen yhtäsuuruutta vertaillaan kolmella matomerkillä (~~~).

Arviointi:

• kääntyvä ohjelma 0.1 p.
• itse kirjoitetut testit ja testien läpäiseminen 0.5 p.
• oikea tulostus 0.4 p.

Tehtävä 4-5

Tämä tehtävä on poikkeuksellisesti kahden pisteen arvoinen.

M: 16. Toistorakenteet, 15. Taulukot

Tilastotieteessä käytetään useita erilaisia keskilukuja, kuten keskiarvo, mediaani ja moodi. Yksi lisää voisi olla keskiarvoa lähinnä oleva joukon alkio, josta tässä käytetään nimitystä miidi - tällaista keskilukua ei siis oikeasti ole olemassa. Esimerkiksi taulukon {1, 2, 3, 2, 5} keskiarvo on 2.6, joten tämän taulukon alkioista luku 3 on kaikkein lähimpänä tätä keskiarvoa. Toisin sanoen luvun 3 "etäisyys" keskiarvosta 2.6 on kaikkein pienin.

Tee Miidi-niminen funktio, joka palauttaa reaalilukutaulukon lukujen miidin, eli sen alkion joka on lähimpänä taulukon keskiarvoa. Mikäli taulukossa on useita alkioita jotka ovat yhtä lähellä keskiarvoa, funktion tulee palauttaa ensimmäinen näistä.

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:

Vinkki 1: Lähimmän etsimiseksi unohda aluksi koko C# ja tee kynällä ja paperilla vastaava tehtävä ja mieti vaiheittain mitä joudut tekemään ja mitä "apumuuttujia" käyttämään. Ajattele niin, että joku näyttää sinulle yksi kerrallaan yhtä lukua, et tiedä tulevia etkä muistele menneitä, joten sinun täytyy "pitää muistissa" tietoa siitä, mikä on tähän mennessä lähinnä etsittävää lukua.

Vinkki 2: Tehtävän ratkaisuun on muutamia eri tapoja. Voit lähteä seuraavasta: Tee (ellet jo tehnyt) funktiot Itseisarvo (tehtävän 2 mukaisesti), Etaisyys (tehtävän 3 mukaisesti), Summa, Keskiarvo, ja vasta viimeisenä funktio Miidi, joka hyödyntää edellä mainittuja funktioita.

Arviointi: Tehtävässä saa kääntyvästä ohjelmasta 0.2 p. + kattavasta testaamisesta + 1.1 p. + oikeasta tulostuksesta 0.7 p. Ellei TIM anna täysiä pisteitä, voit tarvittaessa antaa itsellesi Custom Pointsit oikein tehdyistä apufunktioista seuraavasti: Itseisarvo 0.2 p., Etäisyys 0.2 p., Summa 0.2 p., Keskiarvo 0.2 p.

Tehtävä 6

M: 9. Aliohjelman paluuarvo.

Pythagoraan lauseen avulla voidaan laskea 2-ulotteisella tasolla olevan kahden pisteen välisen etäisyys.

Tee funktio Etaisyys, jonka esittelyrivi on seuraava:

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

Tämä funktio palauttaa kahden pisteen p1 ja p2 välisen etäisyyden, jossa piste p1 muodostuu koordinaateista (x1, y1) ja p2 koordinaateista (x2, y2).

Arviointi:

• kääntyvä ohjelma 0.1 p.
• itse kirjoitetut testit ja testien läpäiseminen 0.5 p.
• oikea tulostus 0.4 p.

Kannattaa rajoittaa Comtest-testeissä liukulukujen vertailutarkkuutta käyttämällä TOLERANCE-ominaisuutta, ks. kohta Testaaminen.

Tehtävä 7

Lue: Aliohjelmien kirjoittaminen

Tee seuraavia funktiokutsuja vastaavat funktioiden esittelyrivit ja lyhyimmät mahdolliset toteutukset (tynkä), jotta ohjelma kääntyy. Näin ohjelmasta saadaan syntaktisesti toimiva, mutta sen ei tarvitse toimia loogisesti oikein. Muista kirjoittaa myös dokumentaatiot: niiden tekeminen onnistuu, vaikka ohjelma ei vielä toimikaan loogisesti oikein.

Pisteiden saamiseksi funktioiden esittelyrivit pitää olla kirjoitettu oikein, funktion pitää palauttaa oikean tyyppinen arvo ja funktio pitää olla dokumentoitu asianmukaisesti. Kustakin kohdasta a-e saa 0.2 pistettä.

Esimerkki (älä kopioi tätä):

Tehtävässä annetaan pääohjelma valmiina. Ohessa esimerkki.

/// <summary>Funktiokutsu ja apumuuttuja</summary>
/// <param name="args">Ei käytössä</param>
public static void Main(string[] args)
{
  string lyhyempi = LyhyempiJono("Matti", "Pertti"); 
}

Tämä koodi ei kuitenkaan käänny, koska LyhyempiJono-funktiota ei ole olemassa. Niinpä seuraava koodi (aliohjelman esittelyrivi sekä toteutuksen "tynkä") pitää itse kirjoittaa.

/// <summary>
/// Palauttaa kahdesta merkkijonosta lyhyemmän.
/// </summary>
/// <param name="s1">Ensimmäinen jono</param>
/// <param name="s2">Toinen jono</param>
/// <returns>Lyhyempi jonoista</returns>
public static string LyhyempiJono(string s1, string s2)
{
    return s1;
}

Nyt ohjelma kääntyy. Funktio ei vielä oikeasti palauta lyhyempää jonoa, mutta tämä riittää tämän tehtävän vastaukseksi.

Vinkki: a-kohdassa funktion toteutukseksi riittää pelkkä return false;.

Huomaa, että d-kohdassa ei todella tarvitse laittaa lukuja palautettavan double-taulukon sisällöksi. Tyhjä double-taulukko riittää paluuarvoksi.

V1

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

TDD1

Jos tarkistat vähintään kahden funktion toiminnan ComTestillä, saat merkitä yhden lisäpisteen. Kirjoita alle olevaan vastauslaatikkoon minkä tehtävän ja minkä funktion/funktioiden toiminnan testasit. Voit antaa samalla vastauksen kautta palautetta ja kehitysehdotuksia Comtestin käytöstä.

B1

M: 9. Aliohjelman paluuarvo. Tee funktio

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 ensimmäinen testitapaus 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 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 :-)

Arviointi: Tehtävässä saa sen ajamisesta 0.1 p. + testien tekemisestä ja niiden läpäisemisestä + 0.5 p. + oikeasta tulostuksesta 0.3 p. + dokumentaatiosta 0.1 p.

B2

M: 15.5 Moniulotteiset taulukot:

Tee funktio, 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);        
}

Arviointi: Tehtävässä saa sen ajamisesta 0.1 p. + testien tekemisestä ja niiden läpäisemisestä + 0.5 p. + oikeasta tulostuksesta 0.3 p. + dokumentaatiosta 0.1 p.

B3

(Jos jäät jumiin tähän tehtävään, niin kannattaa tehdä ensin noita aikaisempia tehtäviä, sillä niiden tekeminen saattaa helpottaa myös tämän tehtävän tekemistä.)

M: 13. Ehtolauseet.

Taustaa: Reaalilukuja ei harvoja erikoistilanteita lukuun ottamatta saa verrata == -operaattorilla. Tehdään seuraavaksi kaksi funktiota, joilla verrataan, ovatko reaaliluvut enintään jonkin annetun välimatkan päässä toisistaan. Näin voidaan todeta ovatko kaksi lukua samat jollain tietyllä tarkkuudella (toleranssilla) mitattuna. Esimerkiksi luvut 7.15 ja 7.20 ovat samat, jos toleranssiksi annetaan 0.1, koska lukujen 7.20 ja 7.15 etäisyys on 0.05, ja luku 0.05 on pienempi kuin 0.1.

Tehtävä: Kirjoita reaalilukujen yhtäsuuruusvertailun avuksi kaksi versiota funktiosta Samat. Samat–funktion ideana on siis se, että jos kaksi lukua ovat "riittävän" lähellä toisiaan, palautetaan true, muuten false. Näitä funktioita voisi kutsua esimerkiksi seuraavasti.

double a = 7.1001;
double b = 7.1002;
double c = 7.2002;
bool lahella = Samat(a, b, 0.01);
if (lahella)            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");

Funktio palauttaa true tai false sen mukaan, ovatko annetut luvut (kaksi ensimmäistä parametria) enintään annetun toleranssin (kolmas parameri) päässä toisistaan. Jos kolmatta parametria ei anneta, silloin käytetään tarkkuutena vakiota 0.00001.

Yllä olevassa esimerkissä "riittävän lähellä" on 0.01 ja 0.2. Huomaa, että toinen kutsu on vähemmillä parametreillä kuin muut (kuormitettu funktio, function overloading). Tee aina ensin funktio sellaiseksi, että se ovat syntaktisesti oikein, mutta ei vielä tee mitään järkevää. Esimerkiksi, tee yllä oleva funktio ensin alla olevaan muotoon.

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

Sitten aja ohjelma ja totea se syntaktisesti oikeaksi. Tämän jälkeen pienillä muutoksilla tee siitä kunnolla toimiva. Jos käytät Visual Studion Auto Method Stub-toimintoa, niin huomaa, että parametrien nimet eivät oletuksena ole välttämättä lainkaan kuvaavia.

Arviointi: Tehtävässä saa testien tekemisestä ja niiden läpäisemisestä + 0.55 p. + oikeasta tulostuksesta 0.35 p. + dokumentaatiosta 0.1 p.

(Valinnaista lisätietoa: Funktion kuormittamisen voit vaihtoehtoisesti C#:ssa hoitaa myös ns. oletusparametreillä, eng. default parameters. Jos haluat käyttää oletusparametreja tässä tehtävässä, kirjoita eps-parametri muotoon double eps=0.00001.)

B4

M: 13. Ehtolauseet

Aikaisemmassa tehtävässä vertailtiin lukujen absoluuttista suuruutta. Kuitenkin esimerkiksi 1000 ja 1100 ovat samoja 10% tarkkuudella, mutta eivät 0.1:n tarkkuudella.

Usein voikin olla järkevä puhua suhteellisesta yhtäsuuruudesta 'absoluuttisen' yhtäsuuruuden sijaan.

Kirjoita funktio SuhtSamat.

• Parametrit:
  • Ensimmäinen verrattava luku (luku a)
  • Toinen verrattava luku (luku b)
  • Suhteellinen osuus väliltä 0-1 suuremmasta luvusta. Esimerkiksi suhteellinen osuus 0.5 tarkoittaa siis 50% siitä luvusta joka on suurempi luvuista a ja b
• Paluuarvo:
  • Funktio palauttaa true mikäli pienempi luku on enintään suhteellisen osuuden määräämän etäisyyden päässä suuremmasta luvusta. Funktio palauttaa false mikäli pienempi luku on enemmän kuin suhteellisen osuuden määräämän etäisyyden päässä suuremmasta luvusta.

Esimerkiksi:

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

Arviointi: Tehtävässä saa sen ajamisesta 0.1 p. + testien tekemisestä ja niiden läpäisemisestä 0.5 p. + oikeasta tulostuksesta 0.3 p. + dokumentaatiosta 0.1 p.

B5

1. Ota edellisen demokerran Sopulit-tehtävän ratkaisu

2. ja tee siitä graafinen versio, jossa on paljon ruutuja (suuruusluokkaa 60 y-suunnassa) ja sukupolvia lasketaan 0.1 sekunnin välein.

3. Luo uusi FysiikkaPeli (PerusPelikin käy aivan hyvin, siinä ei ole fysiikkaa eikä sitä tässä tarvita) ja kopioi luokkaan seuraava koodi.

4. Liitä projektiin tuo Sopulit.cs ja käytä sitä sukupolvi-taulukoiden päivittämiseen.

5. Täydennä aliohjelmat (ja metodit) niin, että ohjelma toimii kohdan 1. mukaisesti.

Projektiin liittäminen (kohta 3):

• 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:

G1

Täydennä GameOfLife (ks. B5) 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: Bitstorm ja Wikipedia) ja sitten laittaa Enter-nappulalla animoinnin uudelleen käyntiin. Välilyönti arpoo kokonaan uuden alkutilanteen.