Examen Programmeren 2e Bachelor Elektrotechniek en Computerwetenschappen Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar juni, 2010

Transcriptie

1 Examen Programmeren 2e Bachelor Elektrotechniek en Computerwetenschappen Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar juni, 2010 **BELANGRIJK** 1. Lees eerst de volledige opgave (inclusief de hints/opmerkingen)! 2. In dit deel komt enkel C++ aan bod (GEEN C) 3. Schrijf je naam, stamnummer en richting bovenaan elk *.h en *.cpp bestand. 4. Bestudeer aandachtig de gegeven header bestanden; ze bevatten extra informatie over de te implementeren functies en de werking van de code. 5. Haal de code in de main methode uit commentaar om je eigen code te testen 6. Kladpapier vind je achteraan 7. Veel succes! Programmeren in C++ [op 12 punten van de 20] A. StringKey [1/12] De klasse StringKey is een wrapper klasse rond het type string, en wordt verder gebruikt als sleutel in een datastructuur. Ze bevat één attribuut van het type string en voorziet een vergelijkingsoperator <, een gelijkheidsoperator == en een tostring() methode. Gegeven de header file StringKey.h. Gevraagd is een outputoperator te declareren en implementeren zodat volgende code mogelijk wordt: string e("examen"); StringKey sk1(e); cout << sk1 << endl; De outputoperator mag in het headerbestand StringKey.h zowel gedeclareerd als geïmplementeerd worden. B. HashTable [11/12] De template hashtabel die hier gebruikt wordt associeert sleutels van het type K met een waarde van een type V. Deze hashtabel bestaat uit een array van pointers naar Entry objecten, die op hun beurt bestaan uit een sleutelobject van het type K en een pointer naar Naam:.. blz. 1

2 de waarde geassocieerd met die sleutel. De waarden worden diep gekopieerd maar als pointer bijgehouden. Verder worden een aantal extra attributen bijgehouden, zoals het aantal elementen aanwezig in de hashtabel, het aantal plaatsen voorzien in de tabel, en de huidige load factor (=verhouding van de twee vorige attributen). Ook zijn er twee constanten gedefinieerd: de default grootte van de tabel (DEFAULT_CAPACITY) en de maximale waarde die de load factor mag aannemen voor er een rehash() operatie wordt uitgevoerd (MAX_LOAD_FACTOR). Bovendien moeten in deze hashtabel implementatie sleutels steeds uniek zijn. De techniek waarmee botsingen ( collisions ) worden opgelost is linear probing zoals uitgelegd in de cursus (slides en ook PGM_I_Datastructuren_Algoritmen.pdf blz. 24 (6.3.2)). De datastructuur ziet er schematisch als volgt uit: Bovenstaande structuur legt een aantal eisen op aan de klassen die erin gebruikt worden, om correcte werking van de hashtabel te kunnen garanderen. Je mag er dus vanuit gaan dat: Het type K heeft steeds een tostring() methode, een operator== en een operator< Het type V heeft steeds een copyconstructor en een operator+ Gegeven de headers StringKey.h en HashTable.h en de implementaties HashTable.cpp, template_instantiations.cpp en main.cpp. Gevraagd: vul HashTable.h aan met de declaraties van: operator[] [0.5 punt]: geeft een pointer terug naar de waarde geassocieerd met een opgegeven sleutel, dit is een ondiepe kopie van het in de tabel opgeslagen element. Indien geen dergelijk element gevonden is wordt NULL teruggegeven. operator+ [0.5 punt]: geeft de som van de huidige hashtabel en een opgegeven hashtabel van hetzelfde type terug. Deze som wordt als volgt bepaald: bij elementen met éénzelfde sleutel worden hun sleutelwaarden bij elkaar opgeteld, bij verschillende sleutels wordt gewoon een kopie van het element uit de overeenkomstige tabel ingevoegd. Beide brontabellen blijven ongewijzigd! Naam:.. blz. 2

3 operator<< [0.5 punt]: voegt de inhoud van een opgegeven STL map met entries van het type <K,V> toe aan de hashtabel. Gebruik hiervoor bij de implementatie een iterator. Elementen met eventueel gelijke sleutels aan reeds in de hashtabel aanwezige sleutels moeten niet ingevoegd worden. Er is geen returnwaarde. Belangrijk bij deze drie operatoren: gebruik const zoveel mogelijk waar zinvol in de signaturen van de operatoren geef waar mogelijk de voorkeur aan klasse-operatoren boven friend operatoren En vul HashTable.cpp verder aan met de implementaties van: destructor [1 punt]: geeft alle geheugen vrij ingenomen door de hashtabel. put [1.5 punten]: voegt een element toe aan de hashtabel volgens het volgende algoritme: aan de hand van de (reeds aanwezige) hashfunctie wordt de index van het toe te voegen element bepaald, indien daar nog geen element aanwezig is wordt het nieuwe element daar toegevoegd; anders wordt het linear probing principe gevolgd. Indien door de toevoeging van het nieuwe element de maximale load factor overschreden wordt moet een rehash() operatie uitgevoerd worden. Indien reeds een element met een gelijke sleutel aanwezig is, wordt -1 teruggegeven. Als de toevoeging gelukt is wordt 0 teruggegeven. rehash [2 punten]: verdubbelt de grootte van de hashtabel, en zorgt ervoor dat alle voorheen aanwezige elementen beschikbaar blijven. Dient opgeroepen te worden wanneer MAX_LOAD_FACTOR overschreden wordt. operator[] [1 punt]: zoals in je in het headerbestand hierboven hebt gedeclareerd (implementatie ook hierboven beschreven) operator+ [1.5 punt]: idem operator<< [0.5 punt]: idem remove [2 punten]: verwijdert het element uit de hashtabel waarvan de sleutel overeenstemt met de opgegeven sleutel. Uiteraard moeten andere elementen in de buurt van het te verwijderen element na verwijdering nog steeds vindbaar zijn. Dit betekent dat elk nog aanwezig element na de verwijdering nog steeds op de juiste plaats (te bepalen via de hashwaarde) terug te vinden is. Deze methode geeft een pointer naar een diepe kopie terug van (de waarde van) het verwijderde element. Er wordt geen rehash()operatie uitgevoerd indien de load factor te klein wordt. Je kan je code testen door de testht() oproep in main.cpp uit commentaar te halen. Hints: Zie ook de header file HashTable.h! Constructoren en de methoden printtable() en hash(const string& key) zijn gegeven in HashTable.cpp. Gebruik de methode unsigned int hash(const string& key) uit HashTable.cpp! Het bereik van deze functie is niet afgestemd op de grootte van de hashtabel en geeft met andere woorden een willekeurige positieve waarde terug. Hou hier rekening mee wanneer je een index in de tabel bepaalt! Naam:.. blz. 3

4 Het linear probing algoritme voor de put methode heeft implicaties voor de remove methode en de operator[]. Hou hier rekening mee! Een hashtabel is steeds circulair, d.i. het eerste element volgt op het laatste element in de tabel en omgekeerd. Vergeet niet de variabelen numberofentries, capacity en loadfactor aan te passen waar nodig. Veel succes! Naam:.. blz. 4

5 KLADPAPIER: Naam:.. blz. 5