CSED232 Assignment # 4- Templates & STL Solution

- Templates & STL -
주의 사항
● 클래스 선언 및 정의를 main.cpp 파일에 작성하는 것을 금지합니다. 그 외에 선언 및 정의의 위치에 대한 제약은 없습니다.
● STL 사용이 가능합니다.
● 모든 C++ 문법이 사용 가능합니다.
● 문제에서 제공한 형식을 준수해야 합니다.
● 문제에 명시되어 있지 않더라도 소멸자(Destructor)와 같은 메모리 누수 방지를 위해 필요한 멤버함수는 필수적으로 구현되어야 합니다.
● 각 문제별 추가적인 세부 조건을 만족하여야 합니다.
● 문제 조건이 복잡합니다. 모든 문제의 세부 조건을 꼼꼼히 읽어 보시기 바랍니다.
감점
● 제출 기한에서 하루(24시간) 늦을 때마다 20%씩 감점
○ 1일(20%) , 2일(40%), … 5일(100%)
● 컴파일이 정상적으로 이루어지지 않을 경우 0점
제출방식
공통 채점 기준
1. 프로그램 기능
● 프로그램이 요구 사항을 모두 만족하면서 올바로 실행되는가?
2. 프로그램 설계 및 구현
● 요구 사항을 만족하기 위한 변수 및 알고리즘 설계가 잘 되었는가?
● 문제에서 제시된 세부 조건을 모두 만족하였는가?
● 설계된 내용이 요구된 언어를 이용하여 적절히 구현되었는가?
3. 프로그램 가독성
● 프로그램이 읽기 쉽고 이해하기 쉽게 작성되었는가?
● 변수 명이 무엇을 의미하는지 이해하기 쉬운가?
● 프로그램의 소스 코드를 이해하기 쉽도록 주석을 잘 붙였는가?
4. 보고서 구성 및 내용, 양식
● 보고서는 적절한 내용으로 이해하기 쉽고 보기 좋게 잘 작성되었는가?
● 보고서의 양식을 잘 따랐는가?
다른사람의프로그램이나인터넷에있는프로그램을복사(copy)하거나간단히수정해서제출하면 학점은무조건 ‘F’가됩니다. 이러한부정행위가발견되면학과에서정한기준에따라추가적인불이익이 있을 수 있습니다.
SimpleGeoWorld
본과제 “SimpleGeoWorld”는기하(geometry) 객체들을정의하고이와관련된간단한기능들을구현해
보면서 template 문법 사용에 친숙해지는 것을 목적으로 한다.
해결할 문제는 크게 두 가지다.
1. point와 rectangle을 standard output(이하 stdout)으로 표현
2. 임의의 두 rectangle 사이의 관계를 추정하는 함수 작성
문제해결을위해사용되는 class와 class 사이의상속관계는아래그림 1과같다. 화살표는상속을
의미하고방향표시가있는 class가부모 class다. “<...>”는 template으로정의된 class를의미한다. 함수의 인자가 “(...)”으로 표기된 것은 코드 작성자가 필요한 형식으로 정의 할 수 있음을 의미한다.

[ 그림1. Class diagram ]
프로그램을 구현에 아래와 같은 제약사항들이 따른다.
● 그림1에 명시된 멤버변수 및 함수는 반드시 구현되고 사용되어야 한다.
● 그림1에 명시된 멤버함수의 인자와 return type이 준수되어야 한다.
● 그림1에 명시된 class외에 다른 class를 정의해서 사용할 수 없다.
● 제공된 파일에 정의된 함수(function)외에 함수를 정의해서 사용할 수 없다.
● class diagram에명시된멤버함수(method)와멤버변수외에도필요한혹은필수적인멤버변수 및 멤버함수를 자유롭게 추가할 수 있다.
그림 1에 표현된 각 클래스에 대한 자세한 설명은 아래와 같다.
geometry
● 모든 geometry 구성 요소들의 abstract class
● void draw2canvas(...)
○ canvas의 instance가 geometry를 그릴 때 사용된다.
○ 인자(argument)형식은 문제작성자가 필요한 대로 정의한다.
point<T, int N>
● 포인트 class로 T는 사용될 numeric type, N은 coordinate dimension을 의미한다
○ 예로, N이 2면 2차원 point, 3이면 3차원 point가 된다.
● point<T, int N>(const T* coords)
○ point class의 생성자이며 N개의 T값으로 초기화 된다.
rectangle<T>
● 2차원 평면을 가정한 사각형 클래스
● 직각사각형, 각 변이 x,y축과 평행을 가정한다.
● rectangle<T>(T, T, T, T)
○ 아래그림과같이사각형은두점의좌표로정의될수있다. 각각의인자는순서대로
x_1, y_1, x_2, y_2에 해당한다.

○ 사각형의면적이 0이되도록인자가주어진경우 “throw” 키워드를통해서프로그램을
fail시킨다.
● bool is_equal(const rectangle<T>& other)
○ 멤버함수를 호출하는 instance와 other이 정확히 4개의 point를 공유하는 경우 true,
그렇지 않은 경우 false
● bool is_intersect(const rectangle<T>& other)
○ 멤버함수를 호출하는 instance와 other이 equal이 아니면서 영역이 겹치는 경우 true, 그렇지 않은 경우 false (아래 예시)

● bool is_line_overlap(const rectangle<T>& other)
○ 멤버함수를 호출하는 instance와 other이 equal 및 intersect가 아니면서 한 변을
공유하는 경우 true, 그렇지 않은 경우 false(아래 예시)

● bool is_point_match(const rectangle<T>& other)
○ 멤버함수를 호출하는 instance와 other이 intersect가 아니면서 오직 한 점을 공유하는 경우 true, 그렇지 않은 경우 false (아래 예시)

● bool is_disjoint(const rectangle<T>& other)
○ 멤버함수를 호출하는 instance와 other이 만나지 않는 경우 true, 그렇지 않은 경우 false
(아래 예시)

canvas2d
● STL vector를 상속 받아 구현되며 보유한 객체를 stdout으로 그려내는 class
● canvas2d(int width, int height, char c_empty)
○ width: canvas의 폭
○ height: canvas의 높이
○ 빈 공간을 표현할 글자(char)
● void draw2stdout()
○ 보유한 객체를 stdout으로 출력
canvas2d c(5, 3, ’.’);
c.draw2stdout();
canvas2d c(3, 5, ’@’);
c.draw2stdout();
[ code와 stdout 예시 ]
parser
● string을 받아 객체의 instance를 생성하는 기능을 제공하는 class
○ canvas2d parse_canvas(const std::string& line)
parser p;
canvas2d c = p.parse_canvas(“5,3,@”);
c.draw2stdout();
[ code와 stdout 예시 ]
○ geometry* parse_geometry(const std::string& line)
parser p;
canvas2d c = p.parse_canvas(“5,3,.”); geometry* g = p.parse_geometry(“point,int,1,2”);
c.push_back(g);
c.draw2stdout();
[ code와 stdout 예시 ]
본격적인 문제 설명에 앞서서 아래와 같은 조건 및 가정이 있다.
● template에 사용되는 type은 int와 float으로 가정한다.
● 문제1과 문제2는 채점은 stdin과 stdout으로 진행된다. (input 및 output파일을 사용하지 않는다)
● 문제3은 레포트에 작성한다.
● 아래 주어진 int main() 함수와 void print_relation(rectangle<T>, rectangle<T>) 함수는 절대로 수정하면 안된다.

template<typename T>
void print_relation(rectangle<T> r1, rectangle<T> r2)
{
bool a1 = r1.is_equal(r2); bool a2 = r1.is_intersect(r2); bool a3 = r1.is_line_overlap(r2); bool a4 = r1.is_point_match(r2); bool a5 = r1.is_disjoint(r2);
std::cout
<< a1 << "," << a2 << "," << a3 << "," << a4 << ","
<< a5 << std::endl;
}
int main()
{ std::string p_type; std::cin >> p_type;
// Solve problem 1 if (p_type == "problem1")
{ std::string line; parser parser; std::cin >> line;
canvas2d canvas = parser.parse_canvas(line);
while (std::cin >> line) { geometry* geo = parser.parse_geometry(line); canvas.push_back(geo);
}
canvas.draw2stdout();
}
// Solve problem 2
else if (p_type == "problem2")

{ std::string line; while (std::cin >> line)
{ std::stringstream ss(line); std::string type; std::getline(ss, type, ',');
if (type == "int")
{ std::vector<int> vals; while (ss.good())
{ getline(ss, type, ',');
vals.push_back(std::stoi(type));
}
rectangle<int> rec1(vals[0], vals[1], vals[2], vals[3]); rectangle<int> rec2(vals[4], vals[5], vals[6], vals[7]); print_relation<int>(rec1, rec2);
}
else if (type == "float")
{ std::vector<float> vals; while (ss.good())
{ getline(ss, type, ',');
vals.push_back(std::stof(type));
}
rectangle<float> rec1(vals[0], vals[1], vals[2], vals[3]); rectangle<float> rec2(vals[4], vals[5], vals[6], vals[7]); print_relation<float>(rec1, rec2);
}
else throw;
}
}
else throw; return 0;
}
문제1> canvas2d instance의 draw2stdout() 함수를 사용하여 geometry instance들을 적절하게 그리시오.
그림1처럼, canvas2d class는 std::vector<geometry*>를상속받아구현되며 geometry* instance들을 갖는 container로볼수있다. 해당클래스의 canvas2d instance는 draw2stdout() 함수를호출해서
자신이 갖는 geometry instance들을 stdout으로 그려낸다.
문제의 입출력(stdin, stdout)에 대한 설명은 아래와 같다.
입력 line 1
● 풀고자 하는 문제를 “problem1”으로 명시한다. 해당 과제는 두 문제를 제시하고 있기 때문에 문제 사이의 구분이 필요하다.
입력 line 2
● 초기화된 canvas2d 인스턴스의 인자를 의미한다. ‘,’로 구분된 첫 번째 값은 canvas의 폭(width),
두 번째 값은 높이(height), 세 번째 값은 빈공간을 표시할 글자(char)를 의미한다.
● canvas2d(width, height, c_empty) 입력 line 3 ~ <EOF>
● 세 번째 줄부터는 생성될 geometry instance의 명세가 표시된다. 첫 번째 값은 class 이름, 두
번째 값은 templete type, 그 이후 값은 생성자 호출에 사용되는 인자를 의미한다.
problem1
5,4,.
point,int,2,3 point,int,0,0
[ stdin | stdout 예시 ]
각각의 geometry에 대한 표현 방법은 아래와 같다.
● 2차원 point는해당되는위치에숫자 1이표시된다. 여기서해당되는위치는첫번째차원의 숫자를 x좌표두번째차원의숫자를 y좌표로보았을때위치다. 또한 x 축은왼쪽에서오른쪽,
y축은 위에서 아래 방향으로 가정한다.
problem1
5,4,.
point,int,2,3
[ point stdin | stdout 예시 ]

3차원 point 는 해당되는 위치에 세 번째 차원 값이 표시된다.
problem1
5,4,.
point,int,2,3,6
[ point stdin | stdout 예시 ]
● 4차원 이상의 point 는 해당되는 위치에 세 번째 차원부터 끝 차원 값을 모두 더한 값이 표시된다.
problem1
5,4,.
point,int,2,3,6,2
[ point stdin | stdout 예시 ]
● rectangle은 해당되는 영역에 숫자 1이 표시된다.
problem1
5,4,.
rectangle,int,0,0,1,2
[ rectangle stdin | stdout 예시 ]
● canvas에 영역이 겹쳐서 그려지는 경우 아래와 같이 더해진(+) 숫자가 표시된다.
problem1 30,10,.
point,int,0,1 point,float,3.33,6.23 point,int,0,1,4
point,float,3.33,6.23,2.22 rectangle,int,0,1,4,5
rectangle,float,3.33,6.23,2.22,0.0
[ overlap case stdin | stdout 예시 ]
좌표계는위예시처럼좌측상단이 (0,0)이고 x축과 y축은각각가로세로축이다. 추가적으로아래와같은 조건이 있다.
numeric type T, 즉 위에서 사용되는 datatype T,는 float 또는 int로 가정한다.
● float type의 좌표를 stdout으로 그리는 경우 소수점 이하 값을 버려서 사용한다.
○ 그릴때 마다 소수점 이하를 버리야 합니다. 예를 들어서
point,float,2.0,3.0,1.3 point,float,2.1,3.7,1.7 위와 같은 경우 (2,3)에 3이 아닌 2가 표기되어야 합니다.
● geometry 객체가 캔버스 범위를 벗어나는 경우 무시한다.
● 숫자가 10 9을 넘어가면 다시 0부터 시작된다.
○ 해당조건이의도한바는 0-9까지의숫자만을사용하는것입니다. 예를들어, 합이
10이면 0을 출력해야합니다.
● point의 차원은 2이상 5 이하로 가정한다.
해당 문제에 세부 조항은 아래와 같다
● stdin으로 받은 string에서 적절한 instance를 생성할 수 있도록 parser 멤버함수 구현
● 각각의 geometry instance들이 자기 자신에 적절한 그림을 그리도록 구현
● canvas instance가 적절한 stdout을 출력하도록 멤버함수 구현
● 다양한 stdin에 대해서 정확하게 동작하도록 구현
문제2> 사각형 사이의 관계정의
위클래스설명에서기술한바와같이두 rectangle 사이에 equal, intersect, line_overlap, point_match, disjoint 라는다섯가지관계를설명했다. 여기서두 rectangle 사이의관계는상호배타적(mutual exclusive)이다. 즉, 임의의두 rectangle instance는오직하나의관계로정의되어야한다. 예를들어서 equal과 동시에 intersect일 수 없다. 해당 조건을 만족하도록, 아래 다섯가지 함수를 정확하게 구현해야한다.
● bool rectangle<T>::is_equal(const rectangle<T>& other)
● bool rectangle<T>::is_intersect(const rectangle<T>& other)
● bool rectangle<T>::is_line_overlap(const rectangle<T>& other)
● bool rectangle<T>::is_point_match(const rectangle<T>& other)
● bool rectangle<T>::is_disjoint(const rectangle<T>& other)
문제의 입출력에 대한 설명은 아래와 같다.
입력 line 1
● 풀고자하는 문제를 “problem2”으로 명시한다.
입력 line 2~ <EOF>
‘,’로 구분된 첫 번째 값은 rectangle instance 생성에 사용될 datatype이고 이어서 나오는 8개의 숫자는 2개의 rectangle instance 생성에 사용될 값이다. 입력에 대한 rectangle instance생성 예시는 아래와 같다.
○ int, rec1_x1, rec1_y1, rec1_x2, rec1_y2, rec2_x1, rec2_y1, rec2_x2, rec2_y2
■ rectangle<int> rec1(rec1_x1, rec1_y1, rec1_x2, rec1_y2)
■ rectangle<int> rec2(rec2_x1, rec2_y1, rec2_x2, rec2_y2)
problem2
int,0,1,2,3,4,5,6,7
float,0.3,1.2,4.3,8.4,2.3,8.4,8.2,8.3
[ stdin 예시 ]
출력 line 1~
● “equal”,“intersect”,“line_overlap”,“point_match”,“disjoint” 에 대한 bool 결과 값을 출력한다.
● 두 개 이상의 항목에서 true(1)이 나오면 mutual exclusive가 아니므로 오답이다.
0,0,0,0,1
0,1,0,0,0
[ stdout 예시 ]
문제3> canvas2d class 처럼 STL vector를 상속받을때 예상되는 단점을 간단하게 논하시오.

Appendix
Appendix에는 과제 수행에 있어서 필요한 부가적인 설명이나, 빈도높은 질문에 대한 대답을 작성한 단락입니다.
<EOF> End Of File
● 과제와같이 stdin을입력으로받는프로그램은많은경우 EOF라는 signal을통해입력을끝내게
됩니다. EOF를 보내는 key는 os마다 다르고 window의 경우 ctrl-z, linux는 ctrl-d를 사용합니다. (여기서 window의경우 ctrl-z 누른후 enter 까지눌러야동작하는경우가
있습니다.)
Visual studio stdin 디버그
● 파일로부터 string을불러오지않기때문에편리한디버깅을위해아래와같은설정을하면 유용합니다. 먼저 project 폴더에원하는 stdin string이적힌파일을생성합니다. 아래예시에서는 “input.txt”로되어있습니다. 여기서 project 폴더는 *.vcxproj 파일이있는위치를의미합니다. 그 후속성 → 디버깅 → 명령인수에 “< $(ProjectDir){파일이름}”을설정하면디버깅모드에서
stdin으로 string을 불러옵니다.
파일 실행
● Stdin으로입력받아동작하는프로그램은타이핑하는것이번거로울수있습니다. 이럴때는 stdin으로입력받을내용을 text파일로저장시켜두고아래와같이 cmd에서동작시키면 text
파일의 내용이 stdin으로 들어가 동작하게 됩니다. (이것은 리눅에서도 동일하게 동작합니다)