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Übungsaufgaben

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Nachfolgend finden Sie verschiedene Übungsaufgaben, die sich auf die Themen Assoziation, Aggregation, Komposition und Vererbung (inklusive der Verwendung von super()) beziehen.

1. Assoziation

Aufgabe:
Erstellen Sie zwei Klassen, die über eine Assoziation miteinander verknüpft sind. Achten Sie darauf, dass die eine Klasse keinen Besitzanspruch an die andere Klasse hat, sondern lediglich eine (optionale) Referenz darauf hält.

  1. Definieren Sie beispielsweise die Klassen Order und Customer.
  2. Sorgen Sie dafür, dass Order optional auf einen Customer verweisen kann (z. B. set_customer / get_customer).
  3. Implementieren Sie eine Methode, die prüft, ob ein Order-Objekt einen gültigen Customer hat, und geben Sie das Ergebnis als Text (z. B. "Hat Kunden" / "Hat keinen Kunden") aus.
  4. Testen Sie Ihr Programm, indem Sie sowohl einen Order ohne Kunden als auch einen Order mit Kunde erstellen.

Erweiterung:
- Fügen Sie eine zweite Klasse hinzu, zum Beispiel ShippingAddress, die von Order referenziert wird, und verdeutlichen Sie damit, dass mehrere Assoziationen gleichzeitig existieren können.

2. Aggregation

Aufgabe:
Erstellen Sie eine Aggregation, bei der eine Klasse eine Liste von Objekten einer anderen Klasse verwaltet. Ein mögliches Szenario wäre zum Beispiel eine Garage, in der sich mehrere Car-Objekte befinden.

  1. Legen Sie die Klassen Garage und Car an.
  2. Implementieren Sie in der Klasse Garage Methoden, um Car-Objekte zur Liste hinzuzufügen und zu entfernen.
  3. Schreiben Sie eine Methode, die alle vorhandenen Car-Objekte (z. B. über __str__ in Python) ausgibt.
  4. Testen Sie das Programm, indem Sie mehrere Car-Objekte erstellen, sie in die Garage legen und die Ausgabe kontrollieren.

Erweiterung:
- Fügen Sie eine zusätzliche Klasse Bike hinzu, die ebenfalls in dieselbe Garage aufgenommen werden kann.
- Prüfen Sie, wie Sie die Verwaltung der Objekte am besten organisieren: z. B. eine Liste für alle Fahrzeuge, oder getrennte Listen für verschiedene Typen von Fahrzeugen?

3. Komposition

Aufgabe:
Erstellen Sie eine Komposition, bei der das enthaltene Objekt nur in Zusammenhang mit dem übergeordneten Objekt existieren kann. Ein mögliches Szenario könnte z. B. ein House sein, das immer genau ein Door-Objekt besitzt. Sobald das House zerstört wird, existiert auch die Door nicht mehr.

  1. Definieren Sie die Klasse House, die im Konstruktor ein Door-Objekt anlegt.
  2. Definieren Sie die Klasse Door, die über eine einfache Eigenschaft (z. B. Farbe oder Material) verfügt.
  3. Implementieren Sie in der Klasse House Methoden, um auf die Eigenschaften des Door-Objekts zuzugreifen (z. B. open_door, close_door oder einfach get_door_color).
  4. Testen Sie das Programm, indem Sie ein House-Objekt erstellen und die Eigenschaften oder Methoden des Door-Objekts aufrufen.

Erweiterung:
- Fügen Sie weitere Kompositionen in der Klasse House hinzu, z. B. ein Roof, das ebenfalls nur in Verbindung mit dem House existiert. - Stellen Sie sich vor, das House kann optional mehr als eine Door haben (z. B. Haustür, Hintertür). Diskutieren Sie: Handelt es sich dann noch um Komposition oder eher um Aggregation?

4. Vererbung

Aufgabe:
Demonstrieren Sie Vererbung, indem Sie eine Basisklasse und mindestens eine abgeleitete Klasse erstellen. Als Beispiel kann eine Basisklasse Animal dienen, von der Klassen wie Dog und Cat erben.

  1. Erstellen Sie eine Basisklasse Animal mit Methoden wie make_sound() und einer Eigenschaft name.
  2. Erstellen Sie eine abgeleitete Klasse Dog, die die Methoden und Eigenschaften von Animal erbt.
  3. Überschreiben Sie make_sound() in Dog mit einer spezifischen Ausgabe (z. B. "Wuff").
  4. Instanziieren Sie Objekte von beiden Klassen und rufen Sie die jeweilige make_sound()-Methode auf.

Erweiterung:
- Erstellen Sie eine weitere abgeleitete Klasse Cat und überschreiben Sie make_sound() ebenfalls.
- Experimentieren Sie mit Mehrfachvererbung (falls Ihre Programmiersprache dies erlaubt) und beobachten Sie, wie die Method Resolution Order (MRO) in Python wirkt.

5. Verwendung von super()

Aufgabe:
Vertiefen Sie den Einsatz von super(), indem Sie den Konstruktor der Basisklasse explizit aus einer abgeleiteten Klasse aufrufen und dort zusätzliche Initialisierungen vornehmen.

  1. Erstellen Sie eine Basisklasse Book mit Eigenschaften wie title und author.
  2. Definieren Sie eine abgeleitete Klasse EBook, die zusätzlich eine Eigenschaft wie file_size besitzt.
  3. Rufen Sie im Konstruktor von EBook den Basisklassen-Konstruktor mit super().__init__(title, author) auf, bevor Sie file_size setzen.
  4. Legen Sie in einer Testmethode ein Objekt EBook an, geben Sie alle Eigenschaften aus und überprüfen Sie, ob diese korrekt gesetzt wurden.

Erweiterung:
- Fügen Sie eine Methode in der Basisklasse hinzu (z. B. read()), die in der abgeleiteten Klasse EBook überschrieben wird. Rufen Sie innerhalb der neuen Methode in EBook wieder die originale Methode mit super().read() auf, um sicherzustellen, dass der Basisklassen-Code ebenfalls ausgeführt wird.

6. Zusammenführung aller Konzepte

Aufgabe (Projektaufgabe):
Entwerfen Sie ein kleines System, das Assoziation, Aggregation, Komposition und Vererbung miteinander vereint. Ein mögliches Szenario:

  • Erstellen Sie eine Basisklasse Sensor und eine davon abgeleitete Klasse TemperatureSensor.
  • Eine Klasse SensorManager aggregiert mehrere Sensor-Objekte (Liste).
  • Eine Klasse Device besitzt über Komposition genau einen SensorManager.
  • Eine Klasse User ist lediglich assoziiert mit dem Device, da der Benutzer über ein Interface auf das Device zugreift (z. B. User.set_device(device) und User.configure_device()).

Ziel ist es, anhand dieses Szenarios die verschiedenen Beziehungen und die Vererbung in einer Anwendung zu demonstrieren.

Hinweise für die Umsetzung:

  1. Skizzieren Sie zunächst ein Klassendiagramm, um die Beziehungen zu verdeutlichen.
  2. Implementieren Sie die Klassen Schritt für Schritt und testen Sie die Methoden.
  3. Diskutieren Sie in kleinen Kommentaren im Code, warum es sich bei den Beziehungen um Assoziation, Aggregation oder Komposition handelt und an welcher Stelle Vererbung zum Einsatz kommt.

Viel Erfolg bei der Bearbeitung der Übungsaufgaben!
Nutzen Sie die Beispiele aus dem Hauptdokument zur Orientierung und versuchen Sie, die Konzepte auf eigene Anwendungsfälle zu übertragen. Dadurch gewinnen Sie praktische Erfahrung in der Anwendung von Assoziation, Aggregation, Komposition und Vererbung, einschließlich der sicheren Verwendung von super().

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