Unterschiede

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--- faecher:informatik:oberstufe:graphen:zpg:hilfekarten:start [14.11.2022 16:54] – Frank Schiebel
+++ faecher:informatik:oberstufe:graphen:zpg:hilfekarten:start [09.04.2025 10:54] (aktuell) – [Bearbeiten - Panel] Frank Schiebel
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+~~NOTOC~~
 ====== Hilfestellung zur Programmierung mit dem Graphentester ======
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 </WRAP>
+===== Grundsätzliche Strukur =====
+Damit deine Algorithmen überhaupt kompilieren können und vom Graphentester erkannt werden, muss jede Klasse ein paar bestimmte Befehle enthalten. Grundsätzlich gilt folgende Struktur.
+<code java>
+package eigeneAlgorithmen;
+import graph.*;
+import algorithmen.*;
+public class GraphAlgo_MeineKlasse extends GraphAlgo
+{
+    Graph g;
+    public String getBezeichnung() {
+        return "MeineKlasse";
+    }
+    public void fuehreAlgorithmusAus() {
+        g = getGraph();
+        // ...
+    }
+}
+</code>
+Folgende Punkte sind dabei wichtig:
+  * Das ''package'' ergibt sich automatisch aus dem Verzeichnis
+  * Die beiden import-Statements benötigt man, um die bereits vorgefertigten Graphen-Algorithmen nutzen zu können.
+  * **Der Klassenname muss mit GraphAlgo_ beginnen**
+  * Die Klasse muss die Elternklasse GraphAlgo erweitern
+  * Wegen der Vererbung müssen die folgenden zwei Methoden geerbt werden:
+    * ''public String getBezeichnung()'': Darin wird der leserliche Name definiert/zurückgegeben, der in der GUI auf deinen Algorithmus verweist.
+    * ''public void fuehreAlgorithmusAus()'': Hierin schreibst du deinen Algorithmus (das ersetzt sozusagen die main-Methode).
+===== Wichtige Tasks =====
 <accordion id="hilfekarte">
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    aktuellerKnoten.setMarkiert(true);
    // Ausführung unterbrechen
-   step();Hilfestellung zur Programmierung mit dem Graphentester
+   step();
 }
 </code>
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   // füge alle nicht besuchten Nachbarknoten der Liste hinzu
-  for(Knoten nachbar : g.getNachbarKnoten(k)) {
+  for(Knoten nachbar : g.getNachbarknoten(k)) {
     if(!nachbar.isMarkiert() && !toDo.contains(nachbar)) {
       toDo.add(0, n); //füge am Anfang der Liste hinzu
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 </panel>
 <panel title="Rekursiv arbeiten">
-Um rekursiv zu arbeiten, benötigt man neben ''fuehreAlgorithmusAus()'' noch eine weitere Methode. Diese ist die rekursive Methode. ''fuehreAlgorithmusAus()'' ruft sie mit dem Startknoten als Parameter auf.
+Standartmäßig wird beim Start des Algorithmus einmal die Methode ''fuehreAlgorithmusAus()'' aufgerufen. Um rekursiv zu arbeiten, benötigt man neben ''fuehreAlgorithmusAus()'' noch eine weitere Methode - ''fuehreAlgorithmusAus()'' ruft diese mit dem Startknoten als Parameter auf, im folgenden kann diese Methode sich dann wiederum rekursiv selbst aufrufen:
 <code java>
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     // Rekursiver Aufruf mit allen Nachbarknoten
-    for(Knoten nachbar : g.getNachbarKnoten(k)) {
+    for(Knoten nachbar : g.getNachbarknoten(k)) {
       rekursiveMethode(nachbar);
     }
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 </code>
+</panel>
+<panel title="Backtracking">
+Backtracking lässt sich am leichtesten rekursiv implementieren.
+<code java>
+import java.util.ArrayList;
+</code>
+<code java>
+public void fuehreAlgorithmusAus() {
+  // Starte Backtracking mit Startknoten
+  ArrayList<String> loesung = backtracking(getStartKnoten());
+  // Wenn Lösung gefunden, dann anzeigen
+  if(loesung != null) g.restoreStatus(loesung);
+  step();
+}
+public ArrayList<String> backtracking(Knoten k){
+  // Bisher keine Lösung gefunden
+  ArrayList<String> loesung = null;
+  // Abbruchbedingung: Lösung gefunden
+  if (k.isMarkiert()) {
+    step();                       // Ausführung unterbrechen
+    loesung = g.saveStatus();     // Lösung merken
+  }
+  // Rekursionsschritt
+  else {
+    // aktuellen Zustand sichern
+    ArrayList<String> aktuellerZustand = g.saveStatus();
+    // Probiere alle Möglichkeiten
+    // hier alle nicht markierten, ausgehenden Kanten
+    ArrayList<Kante> ausgehend = g.getAusgehendeKanten(k);
+    ArrayList<Kante> nichtMarkiert =  g.beschraenkeKantenAuf(ausgehend, Graph.NICHTMARKIERT, Graph.BELIEBIG);
+    for(Kante ausgehendeKante : nichtMarkiert) {
+      // Führe Aktionen aus und anzeigen
+      k.setMarkiert(true);
+      ausgehendeKante.setMarkiert(true);
+      step();
+      // Rekursion
+      Knoten nachbar = ausgehendeKante.getAnderesEnde(k);
+      loesung =  backtracking(nachbar);
+      // Rückschritt
+      g.restoreStatus(aktuellerZustand);
+      step();
+      if(loesung != null) break;
+    }
+  }
+  return loesung;
+}
+</code>
+</panel>
+<panel title="Ausgabe von Informationen/Ergebnissen">
+Um Informationen oder Ergebnisse eigener Algorithmen auszugeben, bietet der Graphentester drei Möglichkeiten an:
+==== Java Konsole ====
+Man kann mit ''System.out.println()'' Dinge auf die Konsole schreiben. Zu beachten ist dabei, dass die JavaFX-Applikation die Konsole nicht automatisch öffnet, wenn man etwas ausgibt - man muss diese im BlueJ-Menü ''Ansicht'' oder mit der Tastenkombination ''CTRL-T'' öffnen, um die Ausgabe sehen zu können.
+==== melde() ====
+Mit der Methode ''melde(String Ausgabe)'' erzeugt man ein Fenster mit O.K. Button, in dem der Ausgabestring angezeigt wird. Dabei kann man innerhalb des Ausgabestrings auch ''\n'' verwenden, um eine neue Zeile zu beginnen.
+   melde("Apfel\nBirne\nMango");
+{{:faecher:informatik:oberstufe:graphen:zpg:hilfekarten:okwindow.png|}}
+==== info() ====
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:graphen:zpg:hilfekarten:help.png?320|}}
+Mit Hilfe der Methoden ''info(String s)'', ''resetInfo()'', ''infoIndentMore()'' und ''infoIndentLess()'' kann man Informationen -- auch während des Programmablaufs -- innerhalb des Hilfefensters ausgeben. Das Hilfe-Fenster kann man im Graphentester im Menü ''Hilfe->Hilfefenster anzeigen'' aktivieren
+Beispiel:
+<code java>
+info("Setze Eingangsgrad aller Knoten.");
+infoIndentMore();
+for(Knoten k: alleKnoten) {
+    int Eingangsgrad = g.getEingehendeKanten(k).size();
+    info("Setze Eingangsgrad von " + k.getInfotext());
+    k.setWert(Eingangsgrad);
+}
+infoIndentLess();
+info("Eingangsgrade gesetzt");
+</code>
+{{:faecher:informatik:oberstufe:graphen:zpg:hilfekarten:hilfefenster.png |}}
 </panel>
 </accordion>
+==== Code-Beispiele ====
+=== Setze alle Knotenwerte ===
+Alle Knoten kann man direkt in einer Schleife verarbeiten:
+<code java>
+// Setze alle Knotenwerte auf 0
+for(Knoten k : g.getAlleKnoten()) {
+    k.setWert(0);
+}
+</code>
+<code java>
+// Setze alle Knotenwerte auf "unendlich"
+for(Knoten k : g.getAlleKnoten()) {
+    k.setWert(Double.POSITIVE_INFINITY);
+}
+</code>