7-3709-AP-CompScience-TP 5/4/07 10:51 AM Page 1 BARRON’S AP ® COMPUTER SCIENCE Levels A and AB 4TH EDITION Roselyn Teukolsky, M.S. Ithaca High School Ithaca, New York ® AP is a registered trademark of the College Entrance Examination Board, which was not involved in the production of, and does not endorse, this book. c Copyright2007byBarron’sEducationalSeries,Inc. (cid:13) Previouseditions c Copyright2003underthetitle (cid:13) HowtoPreparefortheAPComputerScienceAdvanced PlacementExamination,JAVAVersion,and2001 underthetitleHowtoPreparefortheAPComputer ScienceAdvancedPlacementExamination byBarron’sEducationalSeries,Inc. Allrightsreserved. Nopartofthisbookmaybereproducedin anyform,byphotostat,micro(cid:12)lm,xerography, oranyothermeans,orincorporatedintoany informationretrievalsystem,electronicor mechanical,withoutthewrittenpermission ofthecopyrightowner. Allinquiriesshouldbeaddressedto: Barron’sEducationalSeries,Inc. 250WirelessBoulevard Hauppauge,NewYork11788 http://www.barronseduc.com ISBN-13:978-0-7641-3709-9 ISBN-10:0-7641-3709-3 ISBN-13(withCD-ROM):978-0-7641-9350-7 ISBN-10(withCD-ROM):0-7641-9350-3 LibraryofCongressControlNumber: 2006102317 LibraryofCongressCataloging-in-PublicationData Teukolsky,Roselyn. Barron’sAPcomputerscience: LevelsAandAB/RoselynTeukolsky. (cid:150)4thed. p.cm. Includesindex. ISBN-13:978-0-7641-3709-9 ISBN-10:0-7641-3709-3 1. Computerscience(cid:150)Examinations,questions,etc. I.Title: QA76.28.T482007 004’.076(cid:150)dc22 2006102317 PRINTEDINTHEUNITEDSTATESOFAMERICA 987654321 Contents Preface xi Introduction xiii General Information About the Exam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii Hintsfor Taking the Exam. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv TheMultiple-ChoiceSection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv TheFree-ResponseSection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv How to Use This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv Practice Exam One / Level A Diagnostic Test 1 Computer Science A Section I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Computer Science A Section II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Answer Key (Section I) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Diagnostic Chart for Level A Exam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Practice Exam Two / Level AB Diagnostic Test 51 Computer Science AB Section I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Computer Science AB Section II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Answer Key (Section I) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Diagnostic Chart for Level AB Exam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Chapter 1. Introductory Java Language Features 115 Packages and Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Types and Identi(cid:12)ers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Identi(cid:12)ers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Built-inTypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 StorageofNumbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 HexadecimalNumbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 FinalVariables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 ArithmeticOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 RelationalOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 LogicalOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 AssignmentOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 IncrementandDecrementOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 OperatorPrecedence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Input/Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 EscapeSequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 iii iv Contents Control Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Decision-MakingControlStructures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Iteration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Errors and Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Multiple-ChoiceQuestions on Introductory Java Language Concepts . . 134 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Chapter 2. Classes and Objects 149 Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Public, Private, and Static . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 TypesofMethods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 MethodOverloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 ThethisKeyword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Referencevs.PrimitiveDataTypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 TheNullReference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 MethodParameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Multiple-ChoiceQuestions on Classes and Objects. . . . . . . . . . . . . . . 166 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Chapter 3. Inheritance and Polymorphism 186 Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 SuperclassandSubclass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 InheritanceHierarchy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 ImplementingSubclasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 DeclaringSubclassObjects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 DynamicBinding(LateBinding) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Type Compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Downcasting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 TheClassCastException . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Abstract Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 AbstractClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 TheabstractKeyword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 De(cid:12)ninganInterface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 TheimplementsKeyword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 TheComparableInterface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Multiple-ChoiceQuestions on Inheritance and Polymorphism. . . . . . . 203 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Contents v Chapter 4. Some Standard Classes 225 The Object Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 TheUniversalSuperclass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 MethodsinObject . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 The String Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 StringObjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 ConstructingStringObjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 TheConcatenationOperator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 ComparisonofStringObjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 OtherStringMethods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Wrapper Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 TheIntegerClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 TheDoubleClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 The Math Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 RandomNumbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Multiple-ChoiceQuestions on Standard Classes. . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Chapter 5. Program Design and Analysis 260 The Software Development Life Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 TheWaterfallModel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 ProgramSpeci(cid:12)cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 ProgramDesign. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 ProgramImplementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 TestingandDebugging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 ProgramMaintenance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Object-Oriented Program Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 IdentifyingClasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 IdentifyingBehaviors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 DeterminingRelationshipsBetweenClasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 UMLDiagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 ImplementingClasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 ImplementingMethods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 VocabularySummary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Program Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 ProgramCorrectness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Assertions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Ef(cid:12)ciency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Big-ONotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Multiple-ChoiceQuestions on Program Design and Analysis. . . . . . . . 274 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Chapter 6. Arrays and Array Lists 288 One-Dimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 LengthofArray. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 TraversinganArray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 vi Contents ArraysasParameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 ArrayVariablesinaClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 ArrayofClassObjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 AnalyzingArrayAlgorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 Array Lists. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 TheArrayListClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Generics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 TheMethodsofArrayList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Auto-Boxingand-Unboxing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 UsingArrayList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Two-DimensionalArrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Declarations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 ProcessingaTwo-DimensionalArray. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Two-DimensionalArrayasParameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Multiple-ChoiceQuestions on Arrays and Array Lists . . . . . . . . . . . . 303 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 Chapter 7. Recursion 338 Recursive Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 General Form of Simple Recursive Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 Writing Recursive Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Analysisof Recursive Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 SortingAlgorithms That Use Recursion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Recursive Helper Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Recursion in Two-Dimensional Grids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Multiple-ChoiceQuestions on Recursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Chapter 8. Linked Lists 363 Linked List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Linear Linked Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 FeaturesofaLinkedList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 TheListNodeClass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 ALinearLinkedListClass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Circular Linked Lists. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 ImplementingaCircularLinkedList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 DoublyLinked Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 WhyDoublyLinkedLists? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 HeaderandTrailerNodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 ImplementingDoublyLinkedLists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 Run Timeof Linked List vs. ArrayAlgorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 Multiple-ChoiceQuestions on Linked Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 Contents vii Chapter 9. Stacks and Queues 403 Stacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 WhatIsaStack?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 TheStackClass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 WhentoUseaStack. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 Queues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 WhatIsaQueue? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 TheQueueInterface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 QueueImplementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 WhentoUseaQueue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 Priority Queues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 WhatIsaPriorityQueue? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 ThePriorityQueueClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 ImplementationofaPriorityQueue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 WhentoUseaPriorityQueue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 Run Timeof Stack, Queue, and Priority Queue Operations . . . . . . . . 412 Multiple-ChoiceQuestions on Stacks and Queues . . . . . . . . . . . . . . . 413 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 Chapter 10. Trees 432 Binary Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 De(cid:12)nitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 ImplementationofBinaryTrees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 TheTreeNodeClass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 ABinaryTreeClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 Binary Search Trees. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436 ABinarySearchTreeClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436 InsertinganElementintoaBinarySearchTree . . . . . . . . . . . . . . . . 437 FindingaTargetElementinaBinarySearchTree . . . . . . . . . . . . . . . 438 CreatingaBinarySearchTree. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 TreeTraversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 ThreeMethodsofTraversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 ImplementingtheTraversalAlgorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 Recursive Tree Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442 RecursionThatAlterstheTreeStructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 Binary Expression Trees. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 In(cid:12)x,Post(cid:12)x,andPre(cid:12)xExpressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 BinaryExpressionTree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447 EvaluatingaBinaryExpressionTree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 ABinaryExpressionTreeProgram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 Run Timeof Binary Search Tree(BST) Algorithms . . . . . . . . . . . . . . 453 Multiple-ChoiceQuestions on Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466 viii Contents Chapter 11. Collections 472 Collectionsin Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 WhatIsaCollection? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 TheCollectionsAPI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 The CollectionsHierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 Collectionsand Generics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 Collectionsand Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475 De(cid:12)nitionofanIterator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475 TheIterableInterface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475 TheIteratorInterface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475 UsingaGenericIterator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476 TheListIteratorInterface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477 UsingtheListIteratorInterface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478 The List Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 TheMethodsofList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 TheArrayListClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 UsingArrayList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 TheLinkedListClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 UsingLinkedList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 WritingGeneralCode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 ArrayList vs. LinkedList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 The Set Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486 TheMethodsofSet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 TheHashSetClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 TheTreeSetClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 ExampleswithHashSetandTreeSet . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 The Map Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 TheMethodsofMap. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 TheHashMapClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 TheTreeMapClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 IteratingoverMaps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 ExampleswithHashMapandTreeMap. . . . . . . . . . . . . . 495 Run Timeof Set and Map Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 Multiple-ChoiceQuestions on Collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 Chapter 12. Sorting and Searching 524 O(n2) Sorts: Selection and Insertion Sorts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 SelectionSort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 InsertionSort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 Recursive Sorts: Mergesort and Quicksort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 Mergesort. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 Quicksort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527 A Binary Tree Sort: Heapsort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528 SortingAlgorithms in Java. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 Sequential Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535 Binary Search. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535 Hash Coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536 Contents ix ResolvingCollisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537 Note About Collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 Run Timeof Sorting Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539 Run Timeof Searching Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539 Multiple-ChoiceQuestions on Sorting and Searching . . . . . . . . . . . . . 541 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557 Chapter 13. The GridWorld Case Study 564 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 The Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 The Actors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565 The Location Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568 The Actor Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 The Rock and Flower Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 TheRockClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 TheFlowerClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 The Bug Class. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571 The BoxBug Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573 The Critter Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574 The ChameleonCritter Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576 The Grid Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576 The AbstractGrid Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577 The BoundedGrid and UnboundedGrid Classes. . . . . . . . . . . . . 578 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578 Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579 Run-TimeAnalysisof Grid Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582 BoundedGrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582 UnboundedGrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582 Big-OSummary of Grid Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583 The Case Study and the AP Exam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583 Multiple-ChoiceQuestions on the Case Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585 Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601 x Contents Practice Exam Three 607 Computer Science A Section I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609 Computer Science A Section II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633 Answer Key (Section I) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642 Practice Exam Four 653 Computer Science AB Section I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655 Computer Science AB Section II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683 Answer Key (Section I) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691 Answers Explained . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691 Appendix A. Glossary of Useful Computer Terms 705 Appendix B. Supplementary Code for Evaluating a Binary Expression Tree 708 Index 711

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