Prüfungsteilnehmer Prüfungstermin Einzelprüfungsnummer

Kennwort: Frühj ahr 661 1 6
Arbeitsplatz-Nr.: 2 02 1

Erste Staatsprüfung für ein Lehramt an öffentlichen Schulen
— Prüfungsaufgaben —

Fach: Informatik (vertieft studiert)
Einzelprüfung: Datenbanksysteme, Softwaretechnologie
Anzahl der gestellten Themen (Aufgaben): 2

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 2

Thema Nr. 1
Teilaufgabe I: Softwaretechnologie
Aufgabe 1 (6 Punkte)
a) Definieren Sie die Bedeutung der Sichtbarkeiten private, package-private und protected von
Feldern in Java-Klassen. Erklären Sie diese kurz (je ein Satz).
b) Benennen Sie jeweils einen Grund für den Einsatz der Sichtbarkeiten private, package-private und
protected von Feldern in Java-Klassen.
Aufgabe 2 (12 Punkte)

Lesen Sie die folgenden Beispielcodes gründlich. Identifizieren Sie für jeden Beispielcode den
jeweiligen wesentlichen Verstoß gegen die Prinzipien guter objektorientierter Programmierung.
Benennen und erklären Sie jeweils den Verstoß (Fehler) in einem Satz und erläutern Sie für jeden
Beispielcode, welche Probleme aus dem jeweiligen Fehler resultieren können, ebenfalls in einem Satz.

Beispielcode 1

class Rectangle {
private int width;
private int length;

Rectangle(int w, int 1) {
width = w;
length = 1;

}

public int getWidth() {
return this.width;

}

public int getLength() {
return this.length;
}
}

class RectangleDemo {
public static void main (String args[]) {
Rectangle rectanglel = new Rectangle(10, 20);
Rectangle rectangle2 = new Rectangle(3, 90);
Rectangle example = new Rectangle(1, 2);
int area;

// Compute area of first box
area = rectanglel.getWidth() * rectanglel.getLength();
System.out.printIn(“ Area is “ + area);

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116

Seite 3

// Compute area for second box
area = rectangle2.getWidth() * rectangle2.getLength();
System.out.printiIn(“ Area is” + area);

// Compute area for third box
area = example.getWidth() * example.getLength();
System.out.printIn(“ Area is” + area);
}
}

Beispielcode 2

public class CalculateSpeed {
private double kilometers;
private double minutes;

public CalculateSpeed (double k, double m) {
this.kilometers = k;
this.minutes = m;

}

// Display the speed
void speed() {
double speed;
speed = kilometers / (minutes / 60);
System.out.printin(“A car traveling “ + kilometers +
“ kilometers in “ + minutes +
“ minutes travels at “+ speed +
“ kilometers per hour’);

}

public static void main(String args[]) {
CalculateSpeed car = new CalculateSpeed(1 10.0, 120.0);

// Display car speed
car.speed();

// Display bicycle speed

double speed;

speed = 20.0 / (80.0 /60);

System.out.printin(“A bicycle traveling “ + kilometers +
“ kilometers in “ + minutes +
“ minutes travels at “+ speed +
“ kilometers per hour”);

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Beispielcode 3

Seite 4

class Stack {

}

int stck[] = new int[3];
public int top;

// Initialize top of stack
StackQ {

top = -1;
}

// Push an item on the stack
void push(int item) {
if (top==2){
System.out.printin("Stack is full.");
} else {
stck[++top] = item;
}
}

// Pop an item from the stack
int pop() {
if (top < 0) {
throw new IllegalStateException("Stack is empty.");
} else {
return stck[top--];
}
}

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 5

Aufgabe 3 (12 Punkte)

Wählen Sie bis zu fünf unterschiedliche Elementtypen aus folgendem Diagramm aus und benennen
Sie diese Elemente und ihre syntaktische (nicht semantische) Bedeutung.

Creator
+factoryMethod() -------- product: „’acloryMethod() ) -
operation() nu f <<imvennace>>
> roduct
A 5
i
Fi
ConcreteCreator ConcreteProduct
A
factoryMethod() ----1----- retum new ConcreteProduct >
Q
Aufgabe 4 (12 Punkte)

a) Schreiben Sie ein Programm in einer objektorientierten Programmiersprache Ihrer Wahl, das den
folgenden Anweisungen entspricht.

1.
2.
3.

Es gibt eine Klasse mit dem Namen Box.

Alle Zahlen sind Fließkommazahlen.

Box wird mit einem Argument instanziiert, dessen Wert einer Variable namens length
zugewiesen wird.

Box hat eine Methode ohne Argumente namens size, welche den Wert von length
zurückgibt.

. Eine weitere Methode namens si ze hat genau ein Argument namens width. Diese zweite

Methode namens size gibt das Produkt aus width und length zurück.
Eine weitere Methode namens size hat genau zwei Argumente, nämlich eine Zahl num und
einen Faktor £. Es wird length minus das Produkt aus num und f zurückgegeben.

Schreiben Sie eine main Methode, die eine Box namens example mit einer Länge von 15
anlegt.

. Führen Sie die Methode size in dermain Methode wie unten angegeben drei Mal aus.

Speichern Sie hierbei das Ergebnis jeweils in einer Variable mysize. Geben Sie das Ergebnis
jeweils in einer eigenen Zeile des Ausgabemediums System.out aus.
e Mit keinen Argumenten
e Mit dem Argument 10
e Mit den beiden Argumenten 5 und 2
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b) Notieren Sie die Ausgabe der main-Methode.

Aufgabe 5 (16 Punkte)

Die folgende Abbildung stellt den Entwurf der Implementierung einer verketteten Liste dar, welche
Integer-Werte als Elemente enthalten kann.

«interface»
MyElement

cakula®Sumf!: Integer
de

MyList

geiSumf}: Integer

MyEndElement MyRegularElement

next

value: Infeger

Die Klassse MyList stellt die Methode getSumQ) zur Verfügung, welche die Summe über alle in einer
Liste befindlichen Elemente berechnet. Ein Ausschnitt der Implementierung sieht folgendermaßen
aus:

public class MyList {
private MyElement head;

public MyList() {
this.head = new MyEndElement();

public int getSum() {

}

Gehen Sie im Folgenden davon aus, dass bereits Methoden existieren, welche Elemente in die Liste
einfügen können.

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 7

a)

b)

Implementieren Sie in einer objektorientierten Programmiersprache Ihrer Wahl, z. B. Java, die
Methode calculateSum() der Klassen MyEndElement und MyRegularElement, so dass rekursiv die
Summe der Elemente der Liste berechnet wird. Als Abbruchbedingung darf hierbei nicht das Feld
MyRegluarElement.next auf den Wert “null” überprüft werden.

Hinweis: Gehen Sie davon aus, die Implementierung von MyList garantiert, dass
MyRegluarElement.next niemals den Wert “null” annimmt, sondern das letzte hinzugefügte
MyRegularElement auf eine Instanz der Klasse MyEndElement verweist. Es gibt immer nur eine
Instanz der Klasse MyEndElement in einer Liste.

Hinweis: Achten Sie auf die Angabe einer korrekten Methodensignatur.

Nennen Sie den Namen des Entwurfsmusters, auf welchem das oben gegebene Klassendiagramm
basiert, und ordnen Sie dieses in eine der Kategorien von Entwurfsmustern ein.

Hinweis: Es genügt die Angabe eines Musters, falls Sie mehrere Muster identifizieren sollten.

Aufgabe 6 (21 Punkte)

a) Erläutern Sie den Zweck (Intent) des Erzeugungsmusters Erbauer in max. drei Sätzen, ohne
dabei auf die technische Umsetzung einzugehen.

b) Erklären Sie, wie das Erzeugungsmuster Erbauer umgesetzt werden kann (Implementierung).
Die Angabe von Code ist hierbei NICHT notwendig!

c) Nennen Sie jeweils einen Vor- und einen Nachteil des Erzeugungsmusters Erbauer im Vergleich

zu einer Implementierung ohne dieses Muster.

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 8

Aufgabe 7 (5 Punkte)
Lesen Sie die folgenden alternativen Codestücke.

public class MyParser {
private InputStream input;

public MyParser(String filePath) {

}

public class MyParser {
private InputStream input;

public MyParser(InputStream stream) {

}

Beide Codestücke zeigen die Initialisierung einer Klasse namens MyParser. Das zweite Codestück
nutzt jedoch hierfür eine Technik namens Abhängigkeits-Injektion (Dependency Injection).

a) Erklären Sie den Unterschied zwischen beiden Initialisierungen.
Hinweis: Sie können diese Aufgabe auch lösen, falls Sie die Technik nicht kennen.

b) _Benennen Sie einen Vorteil dieser Technik.

Aufgabe 8 (3 Punkte)

Das Client-Server-Modell ist ein Architekturmuster. Nennen Sie zwei Vorteile einer nach diesem
Muster gestalteten Architektur.

Aufgabe 9 (8 Punkte)
Betrachten Sie die folgende Liste von Technologien:

A Nodejs

B PHP

Cc CSS

D AJAX

E Python

F Java

Welche dieser Technologien laufen in einem Client-Server-System üblicherweise auf der Seite des
Klienten und welche auf der Seite des Servers? Nehmen Sie hierzu an, dass der Client ein Browser ist.

Übertragen Sie die im Folgenden gegebene Tabelle in Ihren Bearbeitungsbogen und ordnen Sie die
aufgelisteten Technologien anhand der Buchstaben in die Tabelle ein. Fortsetzung nächste Seite!
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Hinweis: Mehrfachzuordnungen sind möglich.

Client-seitige Technologien Server-seitige Technologien

Aufgabe 10 (4 Punkte)

a) Was bedeutet die Abkürzung AJAX?
b) Erklären Sie in max. drei Sätzen die grundlegende Funktion von AJAX.

Aufgabe 11 (8 Punkte)

a) Was ist das Hypertext Transfer Protocol (HTTP) und wozu dient es?

b) Betrachten Sie die folgende Zeile Text. Um welche Art von Text handelt es sich?
https://developer.mozilla.org/en-US/search?q=client+servertoverview

c) Was sind die vier wesentlichen Bestandteile des Texts aus der vorigen Teilaufgabe?

Aufgabe 12 (13 Punkte)

Es gibt Softwaresysteme, welche auf peer-to-peer (P2P) Kommunikation basieren und eine
entsprechende Architektur aufweisen.

a) Bewerten Sie die folgenden Aussagen als entweder richtig oder falsch. Notieren Sie zu jeder
Nummer Ihre Entscheidung in Ihren Bearbeitungsbogen. (Keine Begründung erforderlich.)

Nr. Richtig? | Falsch? | Aussage

1 Mithilfe des Befehls “lookup” können Peers sich
gegenseitig identifizieren.

2 In einem P2P-System, wie auch bei Client-Server, sind alle
Netzwerkteilnehmer gleichberechtigt.

3 Alle P2P-Systeme funktionieren grundsätzlich ohne einen
zentralen Verwaltungs-Peer.

4 P2P kann auch für eine Rechner-Rechner-Verbindung
stehen.
Es gibt strukturierte und unstrukturierte P2P-Systeme. In

5 unstrukturierten P2P-Systemen wird zum Auffinden von
Peers eine verteilte Hashtabelle verwendet (DHT).
In einem P2P-System sind theoretisch alle Peers

6 gleichberechtigt, praktisch gibt es jedoch
leistungsabhängige Gruppierungen.

7 Ein Peer kann sowohl ein Client wie auch ein Server für
einen anderen Peer sein.

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 10

b) Wählen Sie zwei falsche Aussagen aus der vorherigen Tabelle aus und berichtigen Sie diese in
jeweils einem Satz.

Teilaufgabe II: Datenbanken

Aufgabe 1 (Vermischte Fragen) (21 Punkte)
Beantworten Sie die folgenden Fragen und begründen oder erläutern Sie Ihre Antwort.

a) Erläutern Sie die Begriffe Kardinalität und Partizipität. Welche Arten von Partizipität gibt es in
der ER-Modellierung? Nennen und erklären Sie diese kurz.

b) Mit welchen beiden Befehlen kann eine Transaktion beendet werden? Nennen Sie diese und
erklären Sie den Unterschied. ‘

c) Erläutern Sie den Unterschied zwischen einer kurzen und einer langen Sperre.

d) Stellen Sie außerdem die Kompatibilitätsmatrix zur Umsetzung des ACID-Prinzips mit den
richtigen Werten dar. S stehe dabei für eine Lese- und X für eine Schreibsperre.

e) Nennen und erklären Sie kurz die Armstrong-Axiome. Sind diese vollständig und korrekt?

f) Was versteht man unter einem (Daten-) Katalog (Data Dictionary) und was enthält dieser (es
genügt eine Auswahl zu nennen)?

g) Erklären Sie das konservative und das strikte Zwei-Phasen-Sperrprotokoll.

h) Erklären Sie die Begriffe „Steal/NoSteal“ und „Force/NoForce“ im Kontext der System-
pufferverwaltung eines DBS.

Aufgabe 2 (ER-Modellierung) (35 Punkte)

Erstellen Sie ein möglichst einfaches ER-Schema, das alle gegebenen Informationen enthält. Attribute
von Entitäten und Beziehungen sind anzugeben, Schlüsselattribute durch Unterstreichen zu
kennzeichnen. Verwenden Sie für die Angabe der Kardinalitäten von Beziehungen die Min-Max-
Notation. Führen Sie Surrogatschlüssel (künstlich definierte Schlüssel) nur dann ein, wenn es nötig ist,
und modellieren Sie nur die im Text vorkommenden Elemente.

Zunächst gibt es Autos, die einen eindeutigen Namen, einen Typ sowie eine Liste an Ausstattungen
besitzen. Autos werden aus Bauteilen zusammengesetzt. Diese besitzen eine ID sowie eine
Beschreibung. Jedes Bauteil wird von genau einem Zulieferer geliefert. Zu jedem Zulieferer werden
sein Name sowie seine E-Mail-Adresse gespeichert. Weiter gibt es Werke, die einen eindeutigen
Namen sowie einen Standort besitzen. Jedes Werk besteht aus Hallen, welche werksintern eindeutig
nummeriert sind. Zudem besitzt eine Halle noch eine gewisse Größe (in m?). Es gibt genau zwei Typen
von Hallen: Produktionshallen und Ersatzteillager. In jeder Produktionshalle wird mindestens ein Auto
hergestellt. Zu den Ersatzteillagern wird festgehalten, welche Bauteile und wie viele davon sich dort
befinden.

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 11

Zu jedem Mitarbeiter werden eine eindeutige ID, sein Vor- und Nachname, die Adresse (Straße, PLZ,
Ort), das Gehalt sowie das Geschlecht gespeichert. Mitarbeiter werden unter anderem in
Reinigungskräfte, Werksarbeiter und Ingenieure unterteilt. Zu den Ingenieuren wird zusätzlich der
Hochschulabschluss gespeichert. Ingenieure sind genau einem Werk zugeordnet, Werksarbeiter einer
Halle. Eine Reinigungskraft reinigt mindestens eine Halle. Jede Halle muss regelmäßig gereinigt
werden. Weiter sind Ingenieure Projekten zugeteilt. Zudem wird zu jedem Projekt genau ein Ingenieur
als Projektleiter festgehalten.

Aufgabe 3 (Relationale Algebra) (8 Punkte)

a) Gegeben seien die folgenden beiden Relationen Ri und R2:

Ri P
10 einfach
15 b
13 einfach

A

10
13
10

Geben Sie das Ergebnis des folgenden relationalen Ausdrucks an:

Ri py para Ro (Equi-Join)
a) Zeichnen Sie den Operatorbaum zu folgender Abfrage in relationaler Algebra:

NAME, BERUF, PNAME (rr NAME:BERUAPERSON)
o TnR(OEIN>1\000000( ABT)))

DI ZEANR.PNAME(OorT=pp(PROJ )))

b) Ist der linke (bzw. rechte) Verbundoperator (Left- bzw. Right-Outer Join) assoziativ? Falls ja,
beweisen Sie die Aussage, falls nein, geben Sie ein Gegenbeispiel an.

Aufgabe 4 (Normalisierung) (22 Punkte)

Gegeben ist das folgende Relationenschema in erster Normalform, bestehend aus zwei Relationen:

Relationi (A, B, €, D, E)
Relation2 (F, G, H, A, E)

In diesem Schema gelten die folgenden funktionalen Abhängigkeiten:

e AB > cC
e ABC-EHE
e A 3 D
e TG ~ HA
e GH “E

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 12

a) Nennen Sie die Bedingungen, damit ein Schema in erster Normalform ist.

b) Überprüfen Sie, ob das Schema in zweiter Normalform ist.

c) Wenden Sie den Synthesealgorithmus an, um das Schema in ein Schema in dritter Normalform
zu überführen.

d) Sei nun das Relationenschema R(A,B,C,D) in erster Normalform gegeben. In R gelten die
folgenden funktionalen Abhängigkeiten:

e AB -D
® B + C
@ Cc 3 B

Welches ist die höchste Normalform, in der sich das Schema R befindet? Begründen Sie Ihre
Entscheidung.

Aufgabe 5 (Transaktionen) (10 Punkte)

Gegeben sind die folgenden transaktionsähnlichen Abläufe. (Zunächst wird auf das Setzen von

Sperren verzichtet.) Hierbei steht R(X) für ein Lesezugriff auf X und W(X) für einen Schreibzugriff
auf X.

Ti: T2:

R(A) R(D)
A+=A-10 D := D-20
W(A) W(D)
R(C) R(A)
R(B) A = A+20
B=B+10 W(A)
W(B)

Betrachten Sie folgenden Schedule:

Tl
Rı(A

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 13

a) Geben Sie die Werte von A, B, C und D nach Ablauf des Schedules an, wenn mit A = 100,
B = 200, C = true und D = 150 begonnen wird.

b) Geben Sie den Dependency-Graphen des Schedules an.
c) Geben Sie alle auftretenden Konflikte an.
d) Begründen Sie, ob der Schedule serialisierbar ist.

e) Beschreiben Sie, wie die beiden Transaktionen mit LOCK Aktionen erweitert werden können, so
dass nur noch serialisierbare Schedules ausgeführt werden können. Die Angabe eines konkreten
Schedules ist nicht zwingend notwendig.

Aufgabe 6 (SQL) (18 Punkte)

Gegeben ist folgendes Relationenschema zur Verwaltung von Daten aus der Fußballweltmeisterschaft:

NATION (Land, Kapitän, Trainer)
Kapitän ist Fremdschlüssel zu Spieler _ID in SPIELER.

MATCH (Match_ID, Ort, Datum, Teaml, Team2, ToreTeaml, ToreTeam2)
Teami ist Fremdschlüssel zu Land in NATION.
Team2 ist Fremdschlüssel zu Land in NATION.

SPIELER (Spieler_ID, Name, Vorname, Wohnort, Land)
Land ist Fremdschlüssel zu Land in NATION.

PLATZVERWEISE (Platzverweis_ID,Match_ID, Spieler ID, Spielminute)
Match_ID ist Fremdschlüsssel zu Match_ID in MATCH.
Spieler_ID ist Fremdschlüssel zu Spieler_ID in SPIELER.

Die Primärschlüssel der Relationen sind wie üblich durch Unterstreichen gekennzeichnet. Pro Ort und
Datum findet jeweils nur ein Spiel statt.

Formulieren Sie folgende Abfragen in SQL. Vermeiden Sie nach Möglichkeit übermäßige Nutzung
von Joins und Views.

a) Ermitteln Sie die Anzahl der Platzverweise pro Spieler und geben Sie jeweils Name und
Vorname des Spielers mit aus. Die Ausgabe soll nach der Anzahl der Platzverweise absteigend
erfolgen.

b) Welches ist die maximale Anzahl an Toren, die eine Mannschaft insgesamt im Turnier erzielt
hat? (Sie dürfen der Einfachheit halber annehmen, dass jede Mannschaft jeweils mindestens
einmal als Teami und Team2 angetreten ist.)

c) Wie viele Tore sind im Turnier insgesamt gefallen?

d) Ermitteln Sie die Namen und Länder der fünf Spieler, die nach der kürzesten Spielzeit einen
Platzverweis erhielten. Die Ausgabe soll nummeriert erfolgen (beginnend bei 1 für die kürzeste
Spielzeit).

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 14

Aufgabe 7 (6 Punkte)

Skizzieren Sie zunächst einen Anfragegraphen zu folgender SQL-Abfrage. Entscheiden Sie sich
anschließend für eine mögliche Optimierung und zeichnen Sie den Anfragegraphen nach dieser
Optimierung.

SELECT DISTINCT s.Semester

FROM Studenten s, hören h, Vorlesungen v, Professoren p
WHERE p.Name= ’Sokrates’

AND v.gelesenVon = p.PersNr

AND v.VorlNr = h.VorlNr

AND h.MatrNR = s.MatrNr

-15-
Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 15

Thema Nr. 2

Teilaufgabe I: Softwaretechnologie

Aufgabe 1 (Projektmanagement) (15 Punkte)

Gegeben seien folgende Tätigkeiten mit ihren Abhängigkeiten und Dauern:

Task Dauer (inh) Abhängigkeiten

Tl 3 /
T2 6 /
T3 2 Tl
T4 2 T2
T5 5 Tl
T6 3 T4, T5
T7 6 T3
T8 7 T4
T9 4 T6, T8
T10 1 T7, T9

a) Zeichnen Sie ein CPM-Diagramm basierend auf der gegebenen Aufgabenliste. Benutzen Sie ex-
plizite Start- und Endknoten.

b) Als Slack bezeichnet man die Zeit, um die eine Aufgabe bezüglich ihres frühesten Startzeitpunk-
tes verzögert werden kann, ohne dass es Probleme bei der fristgerechten Fertigstellung des Pro-
jektes gibt. Berechnen Sie den Slack für alle Aktivitäten und ergänzen Sie ihn in Ihrem Dia-
gramm.

c) Zeichnen Sie den kritischen Pfad in Ihr Diagramm ein oder geben Sie die Tasks des kritischen
Pfades in der folgenden Form an: Start !  : : ! Ende. Sollte es mehrere kritische Pfade geben,
geben Sie auch diese an. Wie lange ist die Dauer des kritischen Pfades bzw. der kritischen Pfade?

Aufgabe 2 (Entwicklungsprozesse) (20 Punkte)

a) Erklären Sie den Unterschied zwischen iterativen und inkrementellen Entwicklungsprozessen.
Nennen Sie zudem je ein Prozessmodell als Beispiel.

b) Nennen und erklären Sie kurz die vier Leitsätze der agilen Softwareentwicklung laut Agilem
Manifest.

c) Beschreiben Sie die wesentlichen Aktivitäten in Scrum (agiles Entwicklungsmodell) inklusive
deren zeitlichen Ablaufs. Gehen Sie dabei auch auf die Artefakte ein, die im Verlauf der Ent-
wicklung erstellt werden.

d) Nennen und erklären Sie die Rollen in einem Scrum-Team.

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 16

Aufgabe 3 (Anforderungsanalyse) (20 Punkte)

Erstellen Sie ein Use-Case Diagramm zu einem Webshop mit den Akteuren Kunde, Premium-Kunde
und Angestellte des Webshops. Dabei sind folgende Anforderungen zu beachten:

/F010/ Ein Kunde bzw. Premium-Kunde kann nach Artikeln suchen.
/F020/ Ein Kunde bzw. Premium-Kunde kann Artikel ansehen.
/F030/ Ein Kunde bzw. Premium-Kunde kann für sich Artikel bestellen.

/F040/ Die Bestellung eines Artikels beinhaltet eine Bestellprüfung durch einen Angestellten des
Webshops.

/F050/ Die Bestellung eines Artikels inkludiert die Eingabe einer Lieferadresse.

/F060/ Die Bestellung eines Artikels umfasst auch die Bezahlung. Dies inkludiert die Auswahl ei-
ner Bezahlart.

/F070/ Als Bezahlart werden Kreditkarte, Überweisung und Kauf auf Rechnung akzeptiert.
/F080/ Die Bezahlung (Bezahlart) mittels Paypal wird nicht unterstützt.

/F090/ Ein Premium-Kunde kann Rabattcodes einlösen.

/F100/ Ein Premium-Kunde kann Artikel reservieren.

/F110/ Das Reservieren eines Artikels inkludiert ebenso die Auswahl einer Bezahlart.

Hinweis: Verwenden Sie, falls sinnvoll, Vererbung zwischen den Rollen sowie den Anwen-
dungsfällen.

Aufgabe 4 (Entwurfsmuster) (20 Punkte)

a) Nennen und erklären Sie kurz die drei Kategorien der Organisation von klassischen Entwurfsmus-
tern. Geben Sie zu jeder Kategorie ein Beispiel-Pattern an.

b) Erstellen Sie ein Klassendiagramm zu den Komponenten einer Beobachtungsstation, welche aus
einem einzigen Wasserstandsmesser besteht. Dabei sollen bei Änderungen des Wasserstandes der
aktuelle Wasserstand sowohl auf der Konsole als auch in eine Log-Datei geschrieben werden. Der
momentane Wasserstand soll dabei mittels einer Variablen des Datentyps double dargestellt
werden. Die verschiedenen Anzeigearten (Konsolenanzeige, Logger) sollen als verschiedene Klas-
sen modelliert werden und enthalten jeweils nur eine Methode zum Anzeigen bzw. Schreiben des
aktuellen Wasserstandes. Verwenden Sie für die Realisierung dieses Klassendiagramms die pas-
senden Entwurfsmuster.

Hinweise:
e Getter und Setter müssen nicht eingezeichnet werden.

e Fügen Sie auch Methoden ein, welche durch die einzelnen Klassen implementiert werden.

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 17
Aufgabe 5 (Implementierung) (20 Punkte)
a) Nennen Sie vier Programmierparadigmen.
b) _ Erlautern Sie die Begriffe Overloading und Overriding, sowie deren Unterschiede.
c)  Erlautern Sie, wie sich zentrale und dezentrale Versionsverwaltung unterscheiden.
d)  Eiıstellen Sie ein Sequenzdiagramm zur Methode main der Klasse Webshop.
Hinweise:
e Arithmetische Operationen müssen nicht weiter aufgelöst werden.
e Listenoperationen müssen nicht explizit dargestellt werden.
e Aufdas Zeichnen einer passiven Lebenslinie muss nicht geachtet werden.
e Übertragen Sie das untenstehende Diagramm als Ausgangspunkt in Ihren Bearbeitungsbogen.
w: Webshop
create
>» b1:Bestellung
public class Webshop {
1
2 public static void main(String[] args) {
3
4 Bestellung bl = new Bestellung();
5
6 // ab hier soll modelliert werden
7 Artikel al = new Artikel ();
8 al.setName ("Taschenrechner");
9 al.setPrice (10);
10
11 bl.addArticle (al);
12
" Bestellung b2 = new Bestellung ();
te Artikel a2 = new Artikel();
17 a2.setName ("Lineal");
a2.setPrice (2.5);
18
5 Artikel a3 = new Artikel();
>1 a3.setName ("Bleistift");
a3.setPrice (0.7);
22
5, b2.addArticle (a3);
ee bl.addArticle(a2);
27 .
28 bl.getSize();
29
30 b2.getPrice();
31 }
32 |}
33

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 18

1 | public class Artikel {

2

3 private String name;

4 private double price;

5

6 public void setName(String name) {

7 this.name = name;

a} 3

9
10 public void setPrice (double price) {
il this.price = price;
12 }

13

14 public double getPrice() {

15 return price;

16 }

171}

1] import java.util.List;

2

3 | public class Bestellung {

4

5 private List<Artikel> articles;

6 //Anzahl an Artikeln

7 private int size = 0;

8 //Gesamtpreis der Bestellung

9 private double price = 0;

10

11 public Bestellung() {

12 articles = new ArrayList<>();

13 }

14

15 public void addArticle(Artikel article) {
16 //mass nicht weiter aufgelést werden, siehe Hinweise
17 articles.add(article);

18 size+t+t;

19 //muss nicht weiter aufgelöst werden, siehe Hinweise
20 price = article.getPrice()+ price;
21 }

22
23 public int getSize() {
24 return size;
25 }
26
27 public double getPrice() {

28 return price;

29 }

30 | }

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 19

Aufgabe 6 (Refactoring) (10 Punkte)

a) Erklären Sie die Begriffe Code-Smell und Refactoring, und erläutern Sie, wie diese zusammen-
hängen.

b) Wenden Sie, sofern sinnvoll, ausgehend vom untenstehenden Diagramm verschiedene Refacto-
ringschritte an (mindestens drei). Benennen Sie die angewandten Refactoring-Schritte und be-
schreiben Sie diese kurz in je einem Satz. Zeichnen Sie das Klassendiagramm für das Endresultat
in Ihre Bearbeitung. Änderungen an öffentlichen Methoden und Attributen dürfen vorgenommen
werden. Wenn Sie die Sichtbarkeit eines Attributs verändern, fügen Sie gegebenenfalls Getter
und Setter für dieses Attribut ein.

PKW

- colour: String
- kilometres: int
+do something fancy(): void

LKW
- Ikw_coulor: String
- kilometres: int

public class PKW {
private String colour;
private int kilometres;

public void do_something fancy {
//Inhalt dieser Methode für die Aufgabe irrelevant
}
}

Own Oe WHE

public class LKW {
private String lkw_colour;
private int kilometres;

}

m GN HH

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Frühjahr 2021

Aufgabe 7 (Testing)

oa > WHE

PPP Eee
OPWNRO

Einzelprüfungsnummer 66116

Seite 20

(15 Punkte)

a) Kann man durch Testen sicherstellen, dass ein Programm korrekt läuft? Begründen Sie Ih-

re Antwort.

b) Nennen Sie fünf Qualitätsmerkmale von Softwareprodukten.
c) Erklären Sie die Begriffe Verifikation und Validierung.

d) Betrachten Sie die nachfolgende Java-Methode foo und deren Kontrollflussgraphen. Die
Zahlen in den Knoten des Graphen verweisen auf die Zeilennummern im Programm.

public int foo(int n) {

int N = n;

int x;
if (N < 0) {
x = -1;
} else if (N <= 1) {
x = 1;
} else {
x = 1;
for (int i = 2;

x = x * Ad;
}
}

return x;

i <= N;

itt) {

entry

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 21

i) Wie groß ist die zyklomatische Komplexität (cyclomatic complexity) der Methode £oo? Ge-
ben Sie hierzu die Formel sowie auch Ihre Berechnungen mit an.

ii) Bestimmen Sie die Anweisungsüberdeckung für die Funktionsaufrufe £oo (-1) und foo (2).
Geben Sie jeweils die allgemeine Formel zur Berechnung der Überdeckung an, entnehmen Sie
die konkreten Werte dieser Aufrufe aus dem Kontrollflussgraphen und berechnen Sie schließ-
lich die erreichte Überdeckung. Brüche brauchen dabei nicht gekürzt werden. Beziehen Sie
entry und exit Knoten in Ihre Berechnung ein.

iii) Bestimmen Sie die Zweigüberdeckung für die Funktionsaufrufe foo (-2) und foo (2). Ge-
ben Sie jeweils die allgemeine Formel zur Berechnung der Überdeckung an, entnehmen Sie die
konkreten Werte dieser Aufrufe aus dem Kontrollflussgraphen und berechnen Sie schließlich
die erreichte Überdeckung. Brüche brauchen dabei nicht gekürzt werden. Beziehen Sie entry
und exit Knoten in Ihre Berechnung ein.

Teilaufgabe IH: Datenbanken

Aufgabe 1 (Vermischte Fragen) (12 Punkte)

Beantworten Sie die folgenden Fragen und begründen oder erläutern Sie Ihre Antwort in jeweils ein
bis zwei Sätzen.

a) Kannein Tupel mehrfach im Ergebnis einer SQL-Anfrage enthalten sein?
b) Was ist der Unterschied zwischen einem INNER JOIN und einem OUTER JOIN?

c) Welche Auswirkung hat die Verwendung von ON DELETE CASCADE bei einem Fremdschlüs-
selattribut?

d) Kann eine abgebrochene (aborted) Transaktion wieder fortgesetzt werden?

e) Was versteht man unter einer stored procedure im Kontext einer Programmierschnittstelle für
relationale Datenbanken (z.B JDBC)?

f) Was sind check constraints und wie wirken sich diese aus?

Aufgabe 2 (ER-Modellierung) (26 Punkte)

Im Folgenden finden Sie die Beschreibung eines Online-Marktplatzes. Erstellen Sie zu dieser Be-
schreibung ein erweitertes ER-Diagramm. Kennzeichnen Sie die Primärschlüssel durch passendes Un-
terstreichen und geben Sie die Kardinalitäten in Chen-Notation (= Funktionalitäten) an. Kennzeichnen
Sie auch die totale Teilnahme von Entity-Typen an Beziehungstypen.

Es gibt Produkte. Diese haben eine eindeutige Bezeichnung, einen Beschreibungstext und eine Bewer-
tung. Außerdem gibt es Personen, die entweder Kunde, Händler oder beides sind. Jede Person
hat einen Nachnamen, einen oder mehrere Vornamen, ein Geburtsdatum und eine E-Mail-Adresse, mit
der diese eindeutig identifiziert werden kann.

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 22

Das System verwaltet außerdem Zahlungsmittel. Jedes Zahlungsmittel ist entweder eine Kreditkarte
oder eine Bankverbindung für Lastschriften. Für das Lastschriftverfahren wird die international ein-
deutige IBAN und der Name des Kontoinhabers erfasst, bei Zahlung mit Kreditkarte der Name des
Karteninhabers, die eindeutige Kartennummer, das Ablaufdatum sowie der Kartenanbieter. Es gibt
Transaktionen. Jede Transaktion bezieht sich stets auf ein Produkt, einen Kunden, einen Händler und
auf ein Zahlungsmittel, das für die Transaktion verwendet wird. Jede Transaktion enthält außerdem
den Preis, auf den sich Kunde und Händler geeinigt haben, das Abschlussdatum sowie eine Lieferad-
resse, an die das Produkt versandt wird.

Aufgabe 3 (Relationaler Entwurf) (20 Punkte)

Entwerfen Sie zum untenstehenden ER-Diagramm ein Relationenschema (in dritter Normalform,
3. NF) mit möglichst wenigen Relationen.

Verwenden Sie dabei folgende Notation: Primärschlüssel werden durch Unterstreichen gekennzeich-
net, Fremdschlüssel durch die Nennung der Relation, auf die sie verweisen, in eckigen Klammern hin-
ter dem Fremdschlüsselattribut. Attribute zusammengesetzter Fremdschlüssel werden durch runde
Klammern als zusammengehörig markiert. Wenn ein Attribut zur korrekten Abbildung des ER-
Diagramms als UNIQUE oder NOT NULL ausgezeichnet werden muss, geben Sie dies an.

Beispiel:

Relationi (Primärschlüssel, Attributl, Attribut2,
Fremdschlüsselattributl[Relationl],

(Fremdschlüssel2 Attributl, Fremdschlüsssel2 Attribut2) [Relation2]);
Attributi UNIQUE

Attribut2 NOT NULL

fa
3
in

Firma Person

MN

Hersteller

+ it UMMEr

M

MieterNr

m4

Fahrzeug IN 1 Mieter
Farbe

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 23

Aufgabe 4 (SQL) (34 Punkte)
Gegeben sind folgende Relationen:

Mitarbeiter (MitarbeiterID, Vorname, Nachname, Adresse, Gehalt,
Vorgesetzter [Mitarbeiter], AbteilungsID[Abteilung])
Vorgesetzter NOT NULL

Abteilung (AbteilungsID, Bezeichnung)

Bezeichnung UNIQUE NOT NULL

Verwenden Sie im Folgenden nur Standard-SQL und keine produktspezifischen Erweiterungen. Sie
dürfen bei Bedarf Views anlegen. Geben Sie einen Datensatz nicht mehrfach aus.

a) Schreiben Sie eine SQL-Anweisung, die die Tabelle Mitarbeiter anlegt. Gehen Sie davon aus,
dass die Tabelle Abteilung bereits existiert.

b) Schreiben Sie eine SQL-Anweisung, die Vor- und Nachnamen der Mitarbeiter der Abteilung mit
der Bezeichnung Vertrieb ausgibt, absteigend sortiert nach MitarbeiterID.

c) Schreiben Sie eine SQL-Anweisung, die Vor- und Nachnamen sowie das Gehalt von Mitarbei-
tern ausgibt, die mehr verdienen als ihr Chef. Sortieren Sie die Ausgabe absteigend nach dem
Gehalt.

d) Schreiben Sie eine SQL-Anweisung, die das Gehalt von allen Mitarbeitern aus der Abteilung mit
der ID 42 um 10% erhöht.

e) Schreiben Sie eine SQL-Anweisung, welche den Vornamen, die Nachnamen und das Gehalt der
sieben bestbezahlten Mitarbeiter aus der Buchhaltung ausgibt. Standardkonforme Sprachkon-
strukte, die eine Beschränkung der Ausgabe bewirken, sind erlaubt.

f) Schreiben Sie eine SQL-Anweisung, die für jede Abteilung die Mitarbeiter ermittelt,
die am wenigsten verdienen. Dabei sollen Vorname, Nachname und die Abteilungsbezeichnung
der Mitarbeiter ausgegeben werden.

Aufgabe 5 (Relationale Algebra) (10 Punkte)

Formulieren Sie basierend auf den in der letzten Aufgabe gegebenen Relationen die geforderten An-
fragen in der Relationenalgebra.

a) Formulieren Sie eine Anfrage, welche die Vornamen und Nachnamen der Mitarbeiter ausgibt,
die in der Buchhaltung arbeiten.

b) Formulieren Sie eine Anfrage, welche die Vornamen und Nachnamen der Mitarbeiter ausgibt,
die in keiner Abteilung arbeiten.

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Frühjahr 2021 Einzelprüfungsnummer 66116 Seite 24

Aufgabe 6 (Normalformen) (8 Punkte)

Gegeben ist die Relation Prüfung (Prüfungsnummer, Fakultät, Prüfungsname, Do-
zent, Prüfungstyp, ECTS) mit den beiden Schlüsselkandidaten (Prüfungsnummer,
Fakultät) und (Fakultät, Prüfungsname, Dozent).

Alle Attributwerte sind atomar. Es gelten nur die durch die Schlüsselkandidaten implizierten funktio-
nalen Abhängigkeit.

Geben Sie die höchste Normalform an, die die Relation Prüfung erfüllt. Zeigen Sie, dass alle Bedin-
gungen für diese Normalform erfüllt sind und dass mindestens eine Bedingung der nächsthöheren
Normalform verletzt ist. Beziehen Sie sich bei der Begründung auf die gegebene Relation und nennen
Sie nicht nur die allgemeinen Definitionen der Normalformen.

Aufgabe 7 (Optimierung) (10 Punkte)

a) Erläutern Sie kurz, was Indizes sind und warum diese in Datenbanksystemen verwendet werden.

b) Übertragen Sie folgendes SQL-Statement in einen nicht optimierten algebraischen Term oder in
einen Anfragegraphen.

SELECT Kunde.Name , Kunde.Geburtsdatum
FROM Kunde , Rechnung

WHERE Kunde.ID = Rechnung.Kunde

AND Rechnung.Summe < 100;

c) Nennen Sie zwei Möglichkeiten, den algebraischen Term bzw. den Anfragegraphen aus der vor-
hergehenden Teilaufgabe logisch (d. h. algebraisch) zu optimieren. Beziehen Sie sich auf kon-
krete Stellen und Operatoren des von Ihnen aufgestellten algebraischen Ausdrucks.