Cardiff School of Computer Science and Informatics

Module Code: CMT120

Module Title: Fundamentals of Programming

Assessment Title: Programming Challenges

Submission Instructions

All coursework should be submitted via upload to Learning Central.

Any code submitted will be run on a system equivalent to the University provided Windows laptop, and must be submitted as stipulated in the in- structions above. The code should run without any changes being required to the submitted code, including editing of filenames.

Any deviation from the submission instructions above  (including the number and types of files submitted) may result in a deduction of 25% for that question or question part.

Staff reserve the right to invite students to a meeting to discuss course- work submissions.

Assignment

To complete this coursework, you must complete a set of programming chal- lenges in Python and JavaScript.

Each challenge can be awarded a maximum of 10 marks.   Therefore, perfectly solving five exercises will give you 50 marks (pass), and perfectly solving all the exercises will give you 100 marks. An exercise is solved per- fectly only if high-quality functional code is submitted in both Python and JavaScript. Providing high-quality functional code in only one programming language results in a lower mark (i.e., five marks out of ten). Therefore, you can still pass the coursework by only completing problems in one language, or by completing half the problems in both languages.

You might not be able to solve all the exercises.  This is fine.

The challenges are described in detail below, and you are also provided with a set of test cases that will check whether your code produces the required output or not.  In particular, you will be given two test cases per exercise. You should make sure that your submitted code passes the supplied tests to ensure it functions correctly.  However, please note that your code will be tested against further/different test cases. Specifically, each exercise will be tested against four test cases, including the two provided. You should therefore ensure that you try to cover all possible inputs and that your code still functions correctly.

Instructions for completing the challenges

• You will find template code for the assignment on Learning Central. This provides two folders,  python  and  js.   Inside each folder you will find a template.{js/py} file, in which you should complete your solutions. You will also find a test_template.{js/py} file containing the test cases that will check your code’s functionality, along with a folder of test data required for some of the tests. You are also supplied with a Readme.md file containing detailed instructions on how to run the test cases to check your code.

• In the templates, the functions’ interfaces are given but the functions’ bodies are empty.  Solve the exercises by correctly filling in the func- tions’ bodies.

• It  is  forbidden  to  change  the  functions’  interfaces.   However,  new functions  can  be  defined  to  support  the  solution  of the  exercises. These functions must have names that are different from those already present in the templates.

• You are NOT allowed to import any additional modules.

• In all the exercises, you can assume that the inputs are provided in the appropriate format and type. Therefore, error-checking is not needed.

You will be given marks for solving each problem in both programming languages.  Further marks will be awarded for solution style and quality. The mark scheme is described in further detail later.

Exercise 1: Defying Gravity

Write a function that allows a user to introduce the distance d (in meters) travelled by an object falling, or the time t (in seconds) taken for an object to fall, but not both.  The function should return the corresponding falling time t or distance d, respectively.  The equations to be used are provided below:

d = gt2

t = │

where g is the gravitational acceleration and, for the sake of this exercise, it can be considered equal to g = 9.81 (m/s2 ).

Complete function freeFall(val,isD), taking as input a float,  val, and a bool, isD. When isD==True, val represents the value of d; otherwise, val represents the value of t.  The function should return the result of the appropriate equation given above, rounded to the second decimal digit.

Examples:

• freeFall(1,true) should return 0.45.

• freeFall(0.45,false) should return 0.99.

Exercise 2: Rock-Paper-Scissor

Rock-Paper-Scissors  (RPS, in short) is a hand game usually played between two people, in which each player simultaneously forms one of three shapes with an outstretched hand.   These shapes are  rock  (a closed fist), paper (a flat hand), and scissors  (a fist with the index finger and middle finger extended, forming a V). A game has only two possible outcomes:  a draw, or a win for one player and a loss for the other.  A player who decides to play rock  will beat another player who has chosen scissors  (“rock crushes scissors”), but will lose to one who has played paper  (“paper covers rock”); a play of paper will lose to a play of scissors  (“scissors cuts paper”). If both players choose the same shape, the game is tied and is usually immediately replayed to break the tie (Wikipedia contributors, 2021d).

Write a function that, given a player’s strategy for a series of games of RPS, will return the winning strategy.

Function RPS(s) takes as argument a string s. The string can only con- tain the letters R, P, or S, representing rock, paper, and scissor, respectively. Each letter corresponds to the shape chosen by the other player on each game. The function should return a string of shapes that wins every single game.

Examples:

• RPS(‘RPS’) should return ‘PSR’ .

• RPS(‘PRSPRR’) should return ‘SPRSPP’ .

Exercise 3: List to String

In this exercise you are required to convert an input list into a string. The input list can only contain two types of items: a single letter (i.e., A-Z and a-z, case sensitive) or another list with the same properties.  The output string should be constructed in such a way that:

• It starts and ends with square brackets (i.e.,  [ and ]).

• The items of the list that are letters are simply concatenated to the string.

• The content of a sublist should be placed in between square brackets.

Complete function list2str(l), which takes as input a list satisfying the above properties and provides as output a string, as described above.

Examples:

• list2str([‘a’,[‘b’,‘c’]]) should return ‘[a[bc]]’ .

• list2str([‘a’,[‘b’,[‘c’]]]) should return ‘[a[b[c]]]’ .

Please, note that the output of the function is a string, rather than a list, as it is quoted.

Exercise 4: Text Preprocessing

Natural language processing  (NLP) is a subfield of linguistics,  computer science, and artificial intelligence concerned with the interactions between computers and human language, in particular how to program computers to process and analyze large amounts of natural language data. The goal is a computer capable of ”understanding” the contents of documents, including the contextual nuances of the language within them (Wikipedia contributors, 2021c).

Traditionally, before applying advanced NLP techniques,  a document must be preprocessed.

Complete function textPreprocessing(text) which applies the follow- ing preprocessing pipeline to a string text:

1.  Removal of all punctuation marks  .?!,:;-[]{}()’". E.g., the string    ‘Hi!  The  cats  are  playing’ becomes ‘Hi  the  cats  are  playing’).

2.  Conversion of text to lower case (e.g., ‘hi  the  cats  are  playing’).

3.  Segmentation into a list of words (e.g., [‘hi’,‘the’,‘cats’,‘are’,‘playing’]).

4.  Removal of stopwords. Stopwords are words that are so common that do not much information and, therefore, can be removed.   For this exercise, make use of the following list of stopwords:

i, a, about, am, an, are, as, at, be, by, for, from, how, in, is, it, of, on, or, that, the, this, to, was, what, when, where, who, will, with (e.g., the result of this step on the sample sentence would be

[‘hi’,‘cats’,‘playing’])

5.  Stemming, which aims at reducing different forms of a word into a common base form. For the sake of this exercise, you are required to apply a very crude stemmer, based on the following rule: if a word ends in -ed, -ing, or -s, remove the ending (e.g.,  [‘hi’,‘cat’,‘play’]).

Exercise 6: Reading CSV Files

A comma-separated values  (CSV) file is a delimited text file that uses a comma to separate values. Each line of the file is a data record. Each record consists of one or more fields, separated by commas (Wikipedia contributors, 2021b).

Write function CSVsum(filename) that reads a CSV file with or without a header, and provides as output a list of the sums of each column.

Example: Suppose that the following is the content of file test.csv:

var1 , var2 , var3

1 . 0 ,   2 . 0 ,   3 . 0

4 . 0 ,   1 . 0 , 3 . 0

0 . 0 , 5 . 0 ,   0 . 0

which translates into the following table:

Then, CSVsum(‘test.csv’) should return  [5.0,8.0,6.0].

Exercise 7: String to List

This exercise is basically the opposite of Exercise 3.

You are now required to convert an input string of letters and square brackets (i.e.,  [ and ]) into a list of letters and lists.  The square brackets identify where a list starts and ends, while each letter translates into an element of the corresponding list.  Read the description of Exercise 3 and see the examples below for more information.

Complete function str2list(l), which takes as input a string satisfying the above properties and provides as output the corresponding list.

Examples:

•  str2list(‘[abc]’) should return  [‘a’,‘b’,‘c’].

•  str2list(‘[a[bc]]’) should return  [‘a’,[‘b’,‘c’]].

Exercise 8: Spacemon Competition

Spacemons are spirits that come from other planets of our star system. When two spacemons meet, they feel the urge to fight until one or them is defeated.  Warlocks conjure, tame, and train teams of spacemons, to make them compete in a spectacular tournament.

Note:  the paragraph above is a work of fiction.

In this exercise, you are required to complete the function                      spacemonSim(roster1,roster2), which simulates the result of a competi- tion between two teams of spacemons, roster1 and roster2; the function returns True if roster1 wins, or False otherwise.

Disclaimer:  no spacemon was harmed in the making of this exercise.

A spacemon is represented as a three-element tuple:  (planet,  energy,  power) in Python, in JavaScript as a three-element array:  [planet,  energy,  power]         where planet represents the type of the spacemon, energy is its stamina,            and power is its ability to reduce another spacemon’s energy.  A roster is            simply a list of spacemons.

The planet of a spacemon is particularly important as certain types are stronger/weaker against others, as represented in Table 1.

Table 1: Attack multipliers depending on type.

In the table, the rows correspond to the attacking spacemon, the columns correspond to the defending spacemon.  The cells show the multiplier that must be applied to the attacker’s power to determine how much energy the defender loses.

A  competition  is  divided  into  one-on-one  matches.   Spacemons  take part in the competition according to their position in the roster.  There- fore,  the first match is between the first spacemon of each roster.   The spacemons take turns to attack, with the first roster always attacking first. When a spacemon attacks, the total damage inflicted on the opponent is: damage  =  type_mult  *  power, where type_mult is the multiplier specified in Table 1. The damage is then subtracted from the opponent’s energy. If a spacemon’s energy drops to 0 (or less), the spacemon is defeated and the match ends.  Then, a new match starts between the winner of the previ-ous match and the next spacemon in the opponent’s roster.  The winning spacemon does not recover any lost energy between matches; also, the first spacemon to attack is, again, the one from the first roster.