SE3-5: Aufgabe 1 bearbeitet.

se3/G08_B05_Jim-2martens_Britta-2noack_Jan-Simon-0giesel.rkt

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+#lang racket
+
+#|
+SE 3 Funktional Blatt 5
+Abgebende: Jim 2martens, Britta 2noack, Jan-Simon 0giesel
+|#
+
+; 1)
+; Folgende Teilprobleme sind zu lösen:
+; - bestimmen der rezessiven Merkmale des Vaters
+; - bestimmen der rezessiven Merkmale der Mutter
+; - bestimmen der vererbten Merkmale des Vaters
+; - bestimmen der vererbten Merkmale der Mutter
+; - bestimmen der sichtbaren Merkmale von Kindern
+; - anzeigen eines Schmetterlings
+; - bestimmen von beliebig vielen Kindern
+
+; Das Programm hat die Hauptfunktion mendel, die als Parameter die dominanten
+; Merkmale des Vaters und der Mutter, sowie die Anzahl der Kinder bekommt.
+
+; Davon ausgehend werden dann zufällig die rezessiven Merkmale des Vaters bzw. der Mutter
+; gewählt. Dafür wird eine Funktion randomRezessiv benötigt, die ebendies bewerkstelligt.
+
+; randomRezessiv greift auf die Dominanzliste zurück. Dafür wird eine Zugriffsfunktion
+; key->schluessel benutzt. Zusätzlich wird eine Hilfsfunktion (randomList) benutzt, um
+; von der Liste der dominierten Merkmale ein zufälliges Merkmal auszuwählen.
+
+; Die Hilfsfunktion reverseList dient zum Umkehren der Reihenfolge der Listen-
+; elemente und wird an mehreren Stellen verwendet.
+
+; randomSelection wählt aus gegebenen dominanten und rezessiven Merkmalen zufällig eine Liste
+; an Merkmalen aus, die dann die vererbten Merkmale darstellen.
+
+; sichtbar ermittelt bei gegebenen Merkmalen des Vaters und der Mutter 
+; die sichtbaren Elemente.
+
+; zeigeSchmetterling zeigt einen Schmetterling bei gegebenen Merkmalen in einer Liste an.
+
+; Die Datenstruktur zum Speichern des Genoms ist sehr einfach:
+; Es ist eine Liste von Listen, deren erstes Element jeweils ein Merkmal darstellt
+; und deren zweites Element jeweils eine Liste von Merkmalen darstellt, 
+; die von dem Merkmal an erster Stelle dominiert werden.
+
+; Durch diesen Entwurf lassen sich die Teilprobleme leicht lösen und es
+; wird eine optimale Anzahl an Funktionen erreicht, die nicht mehr aber auch
+; nicht weniger machen, als benötigt wird.
+
+; Datenstruktur der Dominanzabhängigkeiten, wobei der Wert immer eine Liste
+; all jener Merkmale ist, die von dem key dominiert werden
+(define dominanzliste
+  '((punkte . (streifen sterne))
+    (streifen . (sterne))
+    (sterne . (sterne))
+    (rot . (gruen blau gelb))
+    (gruen . (blau gelb))
+    (blau . (gelb))
+    (gelb . (gelb))
+    (gerade . (gekruemmt geschweift))
+    (gekruemmt . (geschweift))
+    (geschweift . (geschweift))
+    (rhombisch . (hexagonal elliptisch))
+    (hexagonal . (elliptisch))
+    (elliptisch . (elliptisch))
+    ))
+
+; Datenstruktur für Übersetzung, um show-butterfly korrekt aufzurufen
+(define translationlist
+  '((punkte . dots)
+    (streifen . stripes)
+    (sterne . stars)
+    (rot . red)
+    (gruen . green)
+    (blau . blue)
+    (gelb . yellow)
+    (gerade . straight)
+    (gekruemmt . curved)
+    (geschweift . curly)
+    (rhombisch . rhomb)
+    (hexagonal . hexagon)
+    (elliptisch . ellipse)
+    ))
+
+; gibt den Wert von key in tafel zurück
+(define (key->schluessel key tafel)
+  (cdr (assoc key tafel)))
+
+; wählt ein zufälliges Element einer Liste aus
+(define (randomListe xs)
+  (car (shuffle xs)))
+
+; kehrt die Reihenfolge einer Liste um
+(define (reverseList list)
+  (letrec ((rev (λ (xs result)
+                  (if (empty? xs)
+                      result
+                      (rev (cdr xs)
+                           (cons (car xs) result)
+                           )))))
+    (rev list '())))
+
+; wählt zu einer gegebenen Liste an dominanten Merkmalen die rezessiven Merkmale aus
+(define (randomRezessiv dominant)
+  (letrec ((help (λ (xs result)
+                   (if (empty? xs)
+                       result
+                       (help 
+                        (cdr xs) 
+                        (cons 
+                         (randomListe (key->schluessel (car xs) dominanzliste))
+                         result
+                         ))
+                       ))))
+    (reverseList (help dominant '()))))
+
+; wählt von den gegebenen Elementen zufällig eines aus
+(define (randomElement x y)
+  (let ((r (random 2)))
+    (if (= r 0)
+        x
+        y)))
+
+; wählt aus der Liste der dominanten und rezessiven Merkmale zufällig
+; Merkmale aus
+(define (randomSelection dominant rezessiv)
+  (letrec ((select (λ (xs ys result)
+                     (if (empty? xs)
+                         result
+                         (select (cdr xs) (cdr ys) (cons (randomElement (car xs) (car ys)) 
+                                                         result))
+                         ))))
+    (reverseList (select dominant rezessiv '()))))
+
+; bestimmt aus den zufälligen Merkmalen des Vaters und der Mutter die sichtbaren Elemente
+; beim Kind
+(define (sichtbar vaterMerkmale mutterMerkmale)
+  (letrec ((rec (λ (xs ys result)
+                  (if (empty? xs)
+                      result
+                      (if (empty? (filter (λ (x) (equal? x (car ys))) (key->schluessel (car xs) dominanzliste)))
+                          (rec (cdr xs) (cdr ys) (cons (car ys) result))
+                          (rec (cdr xs) (cdr ys) (cons (car xs) result))
+                          )))))
+    (reverseList (rec vaterMerkmale mutterMerkmale '()))))
+
+(require se3-bib/butterfly-module)
+
+(define (zeigeSchmetterling merkmale)
+  (show-butterfly (key->schluessel (cadr merkmale) translationlist)
+                  (key->schluessel (car merkmale) translationlist)
+                  (key->schluessel (caddr merkmale) translationlist)
+                  (key->schluessel (cadddr merkmale) translationlist)
+                  ))
+; zeigt (in dieser Reihenfolge) den Vater, die Mutter und die Kinder
+(define (mendel vaterDominant mutterDominant anzahlKinder)
+  (let ((vaterRezessiv (randomRezessiv vaterDominant))
+        (mutterRezessiv (randomRezessiv mutterDominant))
+        )
+    (letrec ((rec (λ (counter result)
+                    (if (= 0 counter)
+                        result
+                        (rec (- counter 1) 
+                          (cons (sichtbar 
+                                 (randomSelection vaterDominant vaterRezessiv) 
+                                 (randomSelection mutterDominant mutterRezessiv)) 
+                                result))))))
+      (map zeigeSchmetterling (cons vaterDominant (cons mutterDominant (rec anzahlKinder '()))))
+      )
+    )
+  )
+
+; Austesten des Falles von einem Vater, der als dominante Merkmale die absolut
+; dominantesten Merkmale hat und einer Mutter, die als dominante Merkmale die absolut
+; schwächsten Merkmale hat
+
+; diese Daten testen einen möglichen Extremfall
+; bei diesem Fall sind die vererbten Merkmale der Mutter immer dieselben
+; ein Merkmal der Mutter wird sich daher nur durchsetzen, wenn der Vater dies als
+; rezessives Merkmal hat und das rezessive Merkmal vom Vater vererbt wird
+(mendel '(punkte rot gerade rhombisch) '(sterne gelb geschweift elliptisch) 2)
+
+; Austesten des Falles, dass sowohl Vater als auch Mutter die schwächsten Merkmale
+; als dominante Merkmale haben
+; bei diesem Extremfall sehen die Kinder genau gleich aus (alle von 1 bis n)
+(mendel '(sterne gelb geschweift elliptisch) '(sterne gelb geschweift elliptisch) 2)
+
+; Austesten des Falles, dass beide Elternteile die dominantesten Merkmale
+; als dominante Merkmale haben. Die Kinder können hier die größten Unterschiede aufweisen.
+; In den meisten Fällen werden sie aber so aussehen, wie die Eltern.
+(mendel '(punkte rot gerade rhombisch) '(punkte rot gerade rhombisch) 2)
+
+; 2)