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Sherlock

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#14

AW: Morsealphabet als Binärbaum programmieren? What?

  Alt 17. Okt 2018, 13:09
OK, die Aufgabe erfordert etwas Textverständnis und ein paar Stunden Beschäftigung mit ObjectPascal. Ich bin heute aber in Erklärbär Laune.

Zusammenfassung:
Was der Morsecode ist, wird in dem .odt erklärt. Warum er so ist leider nicht, aber dazu hat Daniel ja einen Link präsentiert. Kurz geht es darum über ein Kabel (oder Lichtsignale oder später auch per Funk) Mitteilungen zu übertragen. Diese Mitteilungen sollen zum einen beliebige Texte beinhalten und zum anderen möglichst zeitsparend übertragen werden können. Weil es zum Zeitpunkt der Erfindung nicht möglich war gesprochene Sprache zu übertragen, sondern nur zwischen "Strom fließt" (dabei kann man auch auf die Dauer dieses Zustands achten, Kernpunkt des Morse-Codes) und "Strom fließt nicht" unterscheiden konnte, kam man auf den Code. Er nutzte den "Strom fließt" Zustand samt der Möglichkeit unterschiedlicher Dauer für die Übertragung zweier verschiedener Zeichen:
* ein kurzes "Strom fließt" symbolisiert als .
* und ein langes "Strom fließt" symbolisiert durch ein -
Zusammen mit einem etwas längeren "Strom fließt nicht" als Trenner kompletter Buchstaben, konnte er fortan seinen Code sinnvoll nutzen.

Codieren (besser: Encodieren) bedeutet dabei, den Text, den man durch die Leitung schicken will, in die entsprechende Form zu bringen. Dies geschah in der Vergangenheit von Hand, jetzt soll dieses Programm das automatisieren. Aus zB DELPHI muss dann -... . .-.. .--. .... .. werden.

Decodieren beschreibt die Umkehrung des obigen Prozesses, also die Empfängerseite. Man hat eine Menge von durch Pausen getrennte . und - die man eben in Buchstaben und hoffentlich sinnvolle Wörter decodieren muss. Also ist aus -... . .-.. .--. .... .. wieder DELPHI herzustellen. Damit ist codieren/decodieren nichts anderes als eine Übersetzung wie zB von Deutsch nach Englisch und Umgekehrt.

Zwischenstand:
Jetzt sollte man begriffen haben, worum es beim Morsen geht (die Sache geht eigentlich noch tiefer und begründet fast schon einen wichtigen Teilbereich der Informatik, genannt Informationstheorie, weil man sich ein paar wichtige Gedanken bei der Code Erstellung gemacht hat: Stichworte Entropiekodierung, Präfixfreiheit).

Interessanterweise schreibst Du, daß Du weißt, was es mit einem Baum in der Informatik auf sich hat. Ich hab daran seinerzeit etwas länger knabbern müssen, und (wissentlich) nie eingesetzt. Kurz das wichtigste zu einem Baum: Einen bestimmten Wert in einem Baum zu suchen, ist aufgrund der Regeln, die zu seinem Aufbau führen, im Schnitt schneller, als eine simple Liste von vorne nach hinten abzusuchen. Es gibt freilich Suchstrategien für Listen, die schneller sind als die lineare Suche, aber ein Baum wird in der Regel dennoch vorgezogen.

Was haben wir jetzt also:
Wir wissen was Morsen ist, können mit Stift und Papier (zu Deutsch: schriftlich!) codieren und decodieren und haben sowohl eine Tabelle des Morsecodes als auch ein Bild der Repräsentation als Baum (gepunktete Linien für . und gestrichelte Linien für -). Bleibt noch zu klären, was es mit dem Klassendiagramm (das offenbar in der für so ziemlich alle unlesbaren .urd Datei liegt, glücklicherweise aber auch in der Aufgabenstellung angegeben wurde) und dem Quellcode auf sich hat.

Schauen wir uns die Klassen mal an:
(Vorbemerkung: Nach meinem Kenntnisstand sind ! und ? nicht Bestandteil von UML, werden aber immer wieder mal genommen, um Prozeduren von Funktionen zu unterscheiden, was durch den Rückgabewert bei Funktionen eigentlich unnötig ist)

TBinTree und sein Anhängsel TNode sind des Pudels Kern, TMorsecode ist die Aufgabe und TForm1 ist schließlich schlicht ein Muß um das ganze visuell hinzubekommen. Alle Klassen sollten wissen, was beim Erzeugen und Freigeben gegebenenfalls zu beachten ist (create und destroy).
Bereits implementiert sind TBinTree und TNode.
TBinTree: Es werden uns drei Prozeduren geboten, die selbsterklärende Namen haben: eine zeichnet, eine entfernt den Baum und eine setzt etwas im Baum zurück (was klärt sich gleich). Dann haben wir einige Funktionen mit ebenso selbsterklärenden Namen, die gleichzeitig Schlüsse auf die allgemeine Implementierung der Klasse zulassen: Die Klasse erlaubt es abhängig von der aktuellen Position im Baum zu navigieren, nennen wir diese Position einfach mal Cursor, so wie der Cursor hier im Editor. Alle Funktionen beziehen sich immer auf die Position des Cursors:
  • GetChar holt das Zeichen an der aktuellen Cursorposition
  • left und right bewegen zum linken oder rechten Unterknoten falls möglich und melden den Erfolg
  • die beiden inserts hängen vom aktuellen Cursor ausgehend, Knoten an die gegebene Position und füllen sie mit dem übergebenen Zeichen, wenn dort nicht bereits etwas steht. Die Erfolgsmeldung ist der Rückgabewert.
  • Empty ist eine Abfrage ob der Baum leer ist
    Damit ist auch klar, daß die Postion des Cursors mit Reset auf die Wurzel zurückgesetzt wird.
TNode: Die Klasse repräsentiert einen Knoten im Baum, sie umfaßt den Knoteninhalt und die Speicherstellen für ihre Unterknoten. Jedes Mal wenn TBinTree einen Knoten erzeugen möchte oder abfragt, landen wir in einer Instanz hiervon.

Nun die nicht implementierte Klasse TMorseCode:
Wir haben zwei Funktionen code und decode die offensichtlich mit einen kompletten Text bzw. eine Folge von Morsecodes arbeiten sollen. Und zwei Funktionen die dem Namen nach das gleiche für jeweils ein einfaches Zeichen tun sollen.

Jetzt kommt die Preisfrage:
Mit dem bis hierhin erlangten Wissen: Was bedeutet es, den Binärbaum zum Morsecode aufzubauen? Welche Methoden von TMorseCode wären dazu nötig, und warum und eventuell schon wie? Dann, welche Methoden von TBinTree wären nötig, wieder warum?

Sherlock
Oliver
Geändert von Sherlock (Morgen um 16:78 Uhr) Grund: Weil ich es kann

Geändert von Sherlock (17. Okt 2018 um 13:14 Uhr)
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