Programmiertechnik 1 - AIN/1
Wintersemester 2025/2026

Übungsaufgabe 2: Histogramm

1. Vorbereitung

   Nach dem Download und dem Entpacken von Aufgabe2.jar ist in Ihrem Arbeitsverzeichnis prog1-uebungen\ neben dieser Aufgabenstellung Aufgabe2.html noch ein Paketverzeichnis aufgabe2\ mit folgende Dateien hinzugekommen:

   aufgabe2\package-info.java	Paketdokumentation
   aufgabe2\Histogramm.java	zu vervollständigendes Java-Programm
   aufgabe2\Wuerfel.java	fertiges Java-Programm für den Testschritt

   Öffnen Sie ein Terminal im Arbeitsverzeichnis prog1-uebungen\ und erweitern Sie Ihre HTML-Dokumentation um das Paket aufgabe2 mit dem Kommando

     ant doc

   Öffnen Sie die erzeugte Paketdokumentation doc/aufgabe2/package-summary.html im Browser. Die Paketdokumentation enthält die Spezifikation des zu erstellenden Programms.

   Außerdem sollte immer die Webseite der Lehrveranstaltung https://www-home.htwg-konstanz.de/~drachen/prog1/prog1.html im Browser geöffnet sein. Dort finden Sie die erwähnten Beispielprogramme und die benötigten Vorlesungsfolien.

   Als Voraussetzung für das Bearbeiten dieser Aufgabe sollten Sie die Vorlesungsunterlagen bis mindestens Seite 2-26 nachbereitet und die zugehörigen Programmbeispiele nachvollzogen haben, insbesondere Klausur.java, KlausurArray.java, Bubblesort.java, ArrayVar.java.

2. Programmierung

   Das Programm aufgabe2\Histogramm.java ist noch unvollständig. Sie sollen den fehlenden Programmtext an den mit TODO: markierten Stellen ergänzen:
   • Direkt nach dem TODO-Kommentar mit der Nummer (1):

     Sie sollen für jede der Zahlen 1 bis 6 zählen, wie oft sie eingegeben wurden. Dafür brauchen Sie sechs Zähler. Realisieren Sie diese sechs Zähler als Elemente eines int-Arrays der Länge 6.

   • Direkt nach dem TODO-Kommentar mit der Nummer (2):

     Verwenden Sie hier innerhalb der while-Schleife eine if-else-Anweisung für die Unterscheidung, ob die eingegebene Zahl innerhalb oder außerhalb des Bereichs von 1 bis 6 liegt. Greifen Sie bei Zahlen zwischen 1 und 6 mit dem Index-Operator auf den richtigen Zähler zu. Für Zahlen außerhalb des Bereichs, müssen Sie eine Fehlermeldung ausgeben, wie sie im Beispeil in der Paketdokumentation doc/aufgabe2/package-summary.html gezeigte ist.

   • Direkt nach dem TODO-Kommentar mit der Nummer (3):

     Geben Sie hier die Zeilen des Histogramms in einer for-Schleife über das Zählerfeld (das int-Array) aus. Innerhalb dieser for-Schleife geben Sie den Histogrammbalken in einer weiteren for-Schleife über den jeweiligen Zählerstand aus. Wie die Ausgabe genau aussehen soll, können Sie wieder dem Beispiel in der Paketdokumentation doc/aufgabe2/package-summary.html entnehmen. Beispiele für for-Schleifen finden Sie auf den Folien 2-24 und 2-26 der Vorlesung.

   Ersetzen Sie nach getaner Arbeit die TODO:-Markierungen in den Zeilenkommentaren durch DONE:. Sie dürfen die TODO:-Zeilenkommentare nicht löschen. Die Kommentare sollen als Gliederung des Programms erhalten bleiben.

   Ihre Lösung darf nur Java-Sprachmittel und Java-Bibliotheksklassen enthalten, die bereits in der Vorlesung besprochen wurden oder die in dieser Aufgabenstellung explizit vorgeschlagen sind.

3. Test und Qualitätssicherung

   • Testen Sie Ihr Programm mit verschiedenen manuellen Eingaben

       javac aufgabe2\Histogramm.java
       java aufgabe2.Histogramm
     

     Liefert Ihr Programm exakt die verlangten Ausgaben?
   • Testen Sie Ihr Programm mit automatisch erzeugten Eingaben. Verwenden Sie dazu das vorgegebene Programm Wuerfel.java.

       javac aufgabe2\Wuerfel.java
       java aufgabe2.Wuerfel 100 | java aufgabe2.Histogramm
     

     Die Ausgabe von aufgabe2.Wuerfel (100 Zufallszahlen) wird hier über eine sogenannte "Pipe" (geschrieben als senkrechter Strich) als Eingabe an aufgabe2.Histogramm weitergegeben.
   • Prüfen Sie mit checkstyle, ob Sie Stilregeln verletzt haben. Bessern Sie nach, solange das Werkzeug Fehler meldet.
     Rufen Sie checkstyle im Arbeitsverzeichnis über ant auf:

       ant -Dpackage=aufgabe2 style

   • Prüfen Sie mit spotbugs, ob Ihr Programm problematischen Code enthält. Bessern Sie nach, solange das Werkzeug Probleme meldet.
     Rufen Sie spotbugs im Arbeitsverzeichnis über ant auf:

       ant -Dpackage=aufgabe2 clean bugs

     spotbugs schreibt seine Meldungen nicht auf den Bildschirm, sondern in eine Datei bugs.html, die Sie mit einem Webbrowser anschauen müssen.

   Sie sind erst fertig, wenn das Programm funktioniert und die Werkzeuge checkstyle und spotbugs keine Fehler mehr melden!

4. Abgabe

   Den spätesten Abgabetermin finden Sie auf der Webseite der Lehrveranstaltung https://www-home.htwg-konstanz.de/~drachen/prog1/prog1.html.
   

   Führen Sie einen Test mit manueller Eingabe vor, insbesondere mit falschen Eingaben.
   Führen Sie einen Test mit automatischer Eingabe vor.
   Zeigen Sie das ausgefüllte Teilnahmeprotokoll.

Ergänzende Übungen für Schnellprogrammierer
freiwillig, pro Spiegelpunkt 1 Bonuspunkt

Wenn Sie beim automatischen Test vom Wuerfel sehr viele Zahlen ausgeben lassen (z.B. 1000 statt 100), wird das Histogramm sehr unansehnlich, weil die Balken über mehrere Zeilen gehen. Dies lässt sich durch Skalieren und/oder Zuschneiden verhindern oder durch eine andere Ausrichtung.

Ändern Sie für die Bonusaufgaben nicht Ihr Pflichtprogramm, sondern legen Sie die Bonusprogramme in einem neuen Unterordner aufgabe2\bonus\ ab. In den Bonusprogrammen müssen Sie dann die Paketzuordnung package aufgabe2.bonus; angeben. Beim ant-Aufruf geben Sie entsprechend -Dpackage=aufgabe2/bonus an.

• Lineare Skalierung:
  Geben Sie bei den Histogrammbalken nur jedes n-te (zweite, dritte, ...) Zeichen aus, so dass maximal 50 Zeichen nebeneinander stehen.
  Berechnen Sie die erforderliche Skalierung n aus dem größten vorkommenden Zählerstand max mit der Formel n = max / 50 + 1.
  Verwenden Sie n als Schrittweite in der inneren for-Schleife, die die Histogrammbalken ausgibt.
• Zuschneiden:
  Lassen Sie bei den Histogrammbalken alle Zeichen vor dem kleinsten vorkommenden Zähler-stand weg. Die Häufigkeitsunterschiede sehen dann besonders spektakulär aus, weshalb diese Methode bei Diagrammen in der Presse sehr beliebt ist.

  Beispiel:

  1111111111 (10)		11 (10)
  2222222222222 (13)		22222 (13)
  333333333333 (12)	►► zuschneiden ►►	3333 (12)
  444444444 (9)		4 (9)
  5555555555555555555 (18)		5555555555 (18)
  66666666666 (11)		666 (11)

  Verwenden Sie den kleinsten vorkommenden Zählerstand minus 1 als Startwert der inneren for-Schleife, die die Histogrammbalken ausgibt.

• Ausrichtung:
  Geben Sie das Histogramm von oben nach unten statt von links nach rechts aus.
  Das Beispiel aus der Paketdokumentation könnte dann wie folgt aussehen:

  Ganze Zahlen zwischen 1 und 6 eingeben (Ende mit Strg-D/Strg-Z):
  1 1 2 2 2 3 3 3 3 4 4 5 5 5 6 7
  Falsche Eingabe wird ignoriert: 7
  3 5 5 5 5 5 5 5 5 6
  Histogramm:
  1 2 3 4 5 6  (1)
  1 2 3 4 5 6  (2)
    2 3   5    (3)
      3   5    (4)
      3   5    (5)
          5    (6)
          5    (7)
          5    (8)
          5    (9)
          5    (10)
          5    (11)