Template Pattern Richard Göbel

Motivation Gegeben ist ein allgemeiner Algorithmus Anwendungen des Algorithmus unterscheiden sich an einigen Stellen in verschiedenen Details An diesen Stellen sollen unterschiedliche Methoden aufgerufen werden

Abstrakte Oberklasse mit Ansatz Abstrakte Oberklasse mit abstrakten Methodendeklarationen für die variablen Teile des Algorithmus einer vollständigen Definition mit dem Algorithmus Der Algorithmus ruft die abstrakten Methoden der Oberklasse auf In der Unterklasse werden die abstrakten Methodendeklarationen implementiert.

Abstrakter Ansatz … op1() op2() AbstractClass op1() op2() … algorithmTemplate() … op1() op2() ConcreteClass op1() op2() …

Beispiel: Lösung kombinatorischer Probleme Gegeben Ein Startzustand Operationen erzeugen Folgezustände Finde eine Sequenz von Operationen die einen Zielzustand erreichen Best First Search Schätze den Abstand von Zuständen zu dem Ziel Wähle den Knoten mit dem geringsten Abstand zum Ziel und erzeuge alle Folgezustände Überprüfe ob bereits ein Zielzustand erreicht wurde

Schiebepuzzle 1 2 3 4 5 6 7 8

Bewerte den Abstand zum Ziel Zähle die falsch plazierten Steine 1 2 3 4 5 6 7 8 Falsch plazierte Steine: 3

Suchbaum mit Bewertung 3 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 4 2 4 4 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 3 3

Algorithmus public abstract class BestFirstSearch { private ArrayList<Node> processedNodes; private ArrayList<Node> unprocessedNodes; private ArrayList<Node> goalNodes; public BestFirstSearch(Node startNode, ArrayList<Node> goalNodes) { unprocessedNodes = new ArrayList<Node>(); processedNodes = new ArrayList<Node>(); unprocessedNodes.add(startNode); this.goalNodes = goalNodes; } …

Algorithmus public abstract class BestFirstSearch { … abstract Node bestNode(); public Node search() { while (true) { Node best = bestNode(); if (goalNodes.contains(best)) return best; unprocessedNodes.remove(best); processedNodes.add(best); unprocessedNodes.addAll(best.getChildNodes()); }

Interface Node interface Node { double getEstDist (); ArrayList<Node> getChildNodes(); Node getParentNode(); }

Unterklasse für Best First Search public class BFSGetBest extends BestFirstSearch { public Node bestNode() { Node best = unprocessedNodes.get(0); for(int i=1; i<unprocessedNodes.size(); i++) { if (best. getEstDist() < unprocessedNodes.get(i).getEstDist()) best = unprocessedNodes.get(i); } return best;

Abgeleitete Duplikate finden In einigen Aufgabenstellung können die Nachfolgerknoten einen Vorgänger enthalten Ermögliche in diesen Fällen das Aussortieren bereits vorhandener Knoten

Abstrakte Oberklasse - Duplikate public Node search() { while (true) { Node best = bestNode(); if (goalNodes.contains(best)) return best; unprocessedNodes.remove(best); processedNodes.add(best); ArrayList <Node> nodes = best.getChildNodes(); nodes remDups(nodes); unprocessedNodes.addAll(nodes); } public ArrayList <Node> remDups(ArrayList<Node> nodes) { return nodes;

Unterklasse - Duplikate public ArrayList<Node> remDups(ArrayList<Node> nodes) { ArrayList<Node> result = new ArrayList<Node>(); for (Node n : nodes) { if ( ! processedNodes.contains(n) && ! unprocessedNodes.contains(n)) result.add(n); } return nodes;

Diskussion Eigene Methoden in einen Algorithmus einbringen Für abstrakte Methoden müssen eigene Methoden definiert werden Vorhandene Methoden ("Hook") können durch eigene Methode ersetzt werden Welches Pattern wurde hier noch verwendet? Vervollständigen Sie das Suchverfahren An welchen Stellen verwenden Sie Templates für die Java Library?