AntMe! - Eine Ameisenstraße

<language>Java</language>

Lernpfad Eine Ameisenstraße Teil 3 der Lernpfadgruppe: Programmieren mit AntMe! Kompetenzaufbau

Ziele des Lernpfads

• Ameisen kommunizieren auf einfache Art
• eigene Objekte in der Wiki-Umgebung erstellen
• Was ist die Besonderheit am null-Wert?
• Umgang mit vorgegebenen Objekten von AntMe!
• eine Ameisenstraße bauen

Die Kommunikation

Aufgabe   Löse das Schüttelrätsel!

Die Ameisen kommunizieren mit Duftwolken, sie werden auch (Durft-)Markierung genannt. Sie haben zwei Attribute: eine Information und einen Radius. Die Information und der Radius sind vom Datentyp Integer. Je größer der Radius der Duftmarkierung, desto schneller verschwindet sie auch.
Befindet sich eine Ameise in einer Duftwolke, so wird die Methode RiechtFreund(Markierung markierung) aufgerufen. Mit markierung.information kann die übermittelte Nachricht ausgelesen werden.

Äpfel zusammen tragen

Aufgabe   Die Codefragmente sind dir wieder vorgegeben. Änder die Methode so ab, dass die Ameisen eine Markierung versprühen und den Apfel gemeinsam in den Bau tragen. Übernimm den richtigen Quellcode in dein eigenes Ameisenvolk und starte die Simulation!

public override void Sieht(Obst obst)
{
  if (AktuelleLast == 0 && BrauchtNochTräger(obst) && WanzenInSichtweite == 0)
  {
    SprüheMarkierung(0, 100);

    GeheZuZiel(obst);
  }
}

public override void RiechtFreund(Markierung markierung)
{
  if (AktuelleLast != 0 && Ziel == null)
  {
    GeheZuZiel(markierung);
  }
}

Das Ergebnis siehst du hier:

Aufgabe   Die Kommunikation mit den Äpfeln funktioniert. Schreibe eine kleine Routine für die Kommunikation zur besseren Zuckersuche. Ameisen die einen Zuckerberg sehen, sollen eine Markierung versprühen. Die Information ist "0" (Null) und die Reichweite beträgt 125.

[Lösung anzeigen][Lösung ausblenden]

{{{1}}}

Der null-Wert

Strukturierte Datentypen werden auch Referenz-Datentypen genannt, weil man auf sie nur indirekt über einen Zeiger zugreift - einer Referenz. Diese Referenz kann entweder mit dem

• Default-Wert null initialisiert werden oder
• durch den Aufruf des new Operators

erzeugt werden.
In der Ameisensimulation AntMe! hatte die Referenz Ziel den Default-Wert null. Trotzdem sind Initialisierungen mit null gefährlich, weil das Objekt existiert, aber seine Komponenten nicht initialisiert wurden.

Ein Beispiel ohne Fehlermeldung:

  Object obj1 = new Object();
  Object obj2 = null;

 

Aufgabe   Hier ist wieder die Programmierumgebung vom Wiki. In ihr schreibst du nach den Kommentaren deinen eigenen Quellcode. Die Objekte werden wie in dem Beispiel erzeugt (siehe unten). Achtung: Das Objekt wird hier ohne new erzeugt! Erzeuge ein Objekt Ameise mit deinem Namen. Initialisiere eine weitere Ameise mit null. Was passiert, wenn der Name der 2. Ameise ausgegeben wird?

public Object Ameise(String name) {

 String myname = name;

 void zeigeNamen() {
   System.out.println("Ich bin eine Ameise und heiße "+myname+".");
 }

 return this;

} <eval> // Beispiel: // Object MeineAmeise = Ameise("Tobias"); // MeineAmeise.zeigeNamen(); </eval>

Welche Methoden kennen wir bereits?

Aufgabe   Löse das Kreuzworträtsel mit allen bekannten Methode aus AntMe!.

RiechtFreund	Eine Ameise nimmt Geruch von einer Ameise des eigenes Volkes wahr.
GeheZuZiel	Methode schickt die Ameise in eine bestimmte Richtung.
ZielErreicht	Ameise kommt an.
SiehtFeind	Eine Wanze oder gegnerische Ameise ist gesichtet.
WirdAngegriffen	Wenn Gegner die Ameise attackieren, wird diese Methode aufgerufen.
LasseNahrungFallen	Die aktuelle Last wird weggeworfen.
BrauchtNochTräger	Schleppen genügend Ameisen einen Apfel?
Sieht	Eine Ameise erblickt einen Apfel oder Zuckerhut.
Nimm	Eine Ameise hebt einen Zuckerwürfel oder Apfel auf.
GeheZuBau	Ameise läuft zu ihrem Startpunkt.

So sollten auch deine Ameisen kommunizieren:

Und jetzt bauen wir ...

Eine Ameisenstraße

Aufgabe   Wir brauchen dafür neue Methoden und Attribute. Ordne den jeweiligen Begriffen die richtige Beschreibung zu. Nutze die Befehlsliste oder die Übersetzung des Begriffs, wenn dir Codefragmente unbekannt sind.

public override void Tick()	Wird jede Runde bei jeder Ameise aufgerufen
this.Richtung	Gibt die Richtung der Ameise an.
Ziel is Bau	Überprüft, ob das Ziel der Ameise der Bau ist(Rückgabwert: true oder false)
SprüheMarkierung(int information, int groesse)	Die Ameise verteilt ihre Duftwolke mit einer Information in einer bestimmten Größe.
this.Richtung + 180	Gibt die entgegengesetzte Richtung der Ameise an.
Koordinate.BestimmeRichtung(Startpunkt, Zielpunkt)	Gibt eine Richtung im Gradmaß zurück. Gemessen wird der Drehwinkel ausgehend vom Startpunkt zum Zielpunkt.
markierung.Information	Liest die Information aus einer Duftwolke aus.
public void DreheInRichtung(int richtung)	Dreht die Ameise in die angegebene Richtung.

Ein kurzer Überblick von	Beschreibung	Beispiel
Schlüsselwort this	Das Schlüsselwort nimmt Bezug auf das aktuelle Objekt. Man nutzt es für nicht eindeutige Aufrufe innerhalb einer Methode.	public class Name { private String vorname = "Max"; // gibt den Vornamen Max zurück, nicht Moritz public String getVorname() { String vorname = "Moritz"; return this.vorname; } }
Klasse Koordinate	In der Klasse Koordinate ist z.B. eine Methode BestimmeRichtung((Startpunkt, Zielpunkt). Sie gibt den Winkel im Uhrzeigersinn in der Einheit Grad an.	0° $\hat{=}$ nach rechts 90° $\hat{=}$ nach oben 180° $\hat{=}$ nach links 270° $\hat{=}$ nach rechts
Objekt markierung	Das Objekt hat z.B. ein Attribut Information, ähnlich wie bei dem Schlüsselwort this	markierung.Information oder Int64.MinValue //kleinster Integerwert

Aufgabe   Löse das Quiz! Nutze auch deine eigene Simulation um den Quellcode zu testen! Beachte: Es können auch mehrere Antwortmöglichkeiten richtig sein. 1. Wie muss der Quellcode richtig implementiert werden, damit die Ameisen beim Transport in ihren Bau eine Markierung versprühen? public override void Tick() { __if (AktuelleLast != 0 && Ziel is Bau) __{ ____SprüheMarkierung(this.Richtung + 180, 10); __} } public override void Tick() { __SprüheMarkierung(); } public override void Tick() { __SprüheMarkierung(0, 10); } public override void Tick() { __if (AktuelleLast > 0 && Ziel != null) __{ ____SprüheMarkierung(this.Richtung + 180, 10); __} } public override void Tick() { __if (AktuelleLast > 0 && Ziel is Bau) ____SprüheMarkierung(this.Richtung + 180, 10); } 2. Muss eine weitere Methode geändert werden? Nein, die Ameisen wissen aus der Information der Markierung was sie machen müssen. An mehreren Stellen müssen noch weitere Veränderungen vorgenommen werden, sonst laufen die Ameisen ziellos über das Gelände. Ja, die Methode RiechtFreund(Markierung markierung) muss noch angepasst werden. Mit dieser Idee der Implementierung entsteht nie eine Ameisenstraße. 3. Mit welcher Methode gehen die Ameisen mit der Information aus der Duftwolke zur Nahrung? public override void RiechtFreund(Markierung markierung) { __if (AktuelleLast == 0 && Ziel == null) __{ ____GeheZuZiel(markierung); ____DreheInRichtung(markierung); __} } public override void RiechtFreund(Markierung markierung) { __if (AktuelleLast == 0 && Ziel == null) __{ ____GeheZuZiel(markierung); ____DreheInRichtung(markierung.Information); __} } public override void RiechtFreund(Markierung markierung) { __if (AktuelleLast == 0 && Ziel == null) __{ ____GeheZuZiel(markierung); ____DreheInRichtung(markierung.ID); __} } public override void RiechtFreund(Markierung markierung) { __if (AktuelleLast == 0 && Ziel == null) __{ ____DreheInRichtung(markierung.Information); __} } 4. Schau dir das Bild an und vergleiche es mit deiner Implemtierung: Einige Ameisen laufen nur nach rechts. Der Quellcode muss weiter angepasst werden. Die Ameisen tragen den Apfel direkt in den Bau. Schneller geht es nicht. Durch eine unbekannte Ursache tragen die Ameisen den Apfel nicht auf dem kürzesten Weg in den Bau. Die Ameisen ignorieren den Apfel und bringen nur Zucker in den Bau. Die Eigenschaft this.Richtung aus der Ameisenklasse gibt die Blickrichtung der Ameise auf dem Spielfeld an. Außerdem bringt die "GeheGeradeaus"-Bewegung der Ameisen in der Simulation eine kleine Ungenauigkeit mit kurzen Zickzack-Bewegungen. Deshalb ist die Anwendung der Methode BestimmeRichtung() besser geeignet. 5. Welche Methode gibt der Markierung eine verbesserte Richtung für die anderen Ameisen? public override void Tick() { __if (AktuelleLast != 0 && Ziel is Bau) __{ ____SprüheMarkierung(Koordinate.BestimmeRichtung(Ziel, this), 20); __} } public override void Tick() { __if (AktuelleLast != 0 && Ziel is Bau) __{ ____SprüheMarkierung(BestimmeRichtung(Ziel, this), 20); __} } public override void Tick() { __if (AktuelleLast != 0 && Ziel is Bau) __{ ____SprüheMarkierung(BestimmeRichtung(this, Ziel) + 180, 20); __} } public override void Tick() { __if (AktuelleLast != 0 && Ziel is Bau) __{ ____SprüheMarkierung(Koordinate.BestimmeRichtung(Bau, hier), 20); __} } Punkte: 0 / 0

Aufgabe   Implementiere den richtige Quellcode bei deinem eigenen Ameisenvolk! Erstelle dein individuelles Ameisenvolk! Verbessere die Intelligenz und das Verhalten deiner Ameisen um noch mehr Punkte zu sammeln!

Das kannst du jetzt

• eigene Markierung mit den Ameisen versprühen
• auf Markierungen reagieren
• Objekte in der Wiki-Umgebung erstellen und damit arbeiten
• den Unterschied bei der Objektinstanziierung mit dem new-Operator und dem null-Wert
• Ameisenstraßen mit AntMe! bauen

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