Grundlagen der Informatik

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1 Grundlagen der Informatik Prof. Dr. Stefan Böcker Labor für mobile Technologien Fachhochschule Südwestfalen Campus Hagen Sommersemester / 195

2 Inhaltsverzeichnis Organisatorisches Dozenten Vorlesung und Übungen Klausur / Prüfungsleistung Skripte und Literatur Entwicklungsumgebungen und Werkzeuge Softwareentwicklung Entwicklungszyklen Anwendungsbeispiel Bibliothek Objektorientierte Softwareentwicklung Softwareentwicklung mit UML UML-Diagramme UML Diagramme detailliert Anwendungsfalldiagramm Klassendiagramm 2 / 195

3 Übersicht Organisatorisches Dozenten Vorlesung und Übungen Klausur / Prüfungsleistung Skripte und Literatur Entwicklungsumgebungen und Werkzeuge Softwareentwicklung Entwicklungszyklen Anwendungsbeispiel Bibliothek Objektorientierte Softwareentwicklung Softwareentwicklung mit UML UML-Diagramme UML Diagramme detailliert Anwendungsfalldiagramm Klassendiagramm 3 / 195

4 Dozenten Prof. Dr. Stefan Böcker Raum: H.114 Telefon: Hendrik Schmidt Raum: H.112 Telefon: Robert Schweda Raum: H.112 Telefon: / 195

6 Vorlesung und Übungen Vorlesung (AudiMax) Zeit: Mittwoch 09:45h - 11:15h Übungen (Raum H.115) Gruppe A: Dienstag 15:45h - 17:15h Gruppe B: Dienstag 12:15h - 13:45h Gruppe C: Mittwoch 12:15h - 13:45h Gruppe D: Dienstag 14:00h - 15:30h Gruppe E: Montag 14:00h - 15:30h Gruppe F: Montag 09:45h - 11:15h Gruppe H und ISBAEN: Montag 15:45h - 17:15h 6 / 195

8 Prüfungsleistungen Prüfungsleistung durch zwei semesterbegleitende Teilprüfungen (SBT) mit je 50 erreichbaren Punkten. Ihre Punkte aus dem 1. Semester und die von Ihnen erreichten Punkte am Ende dieses 2. Semesters bestimmen Ihre Modul-Note. Termine für die SBTs: Mai 2012 in der Vorlesung Juni 2013 in der Vorlesung 8 / 195

10 Skripte Folien zur Vorlesung 10 / 195

11 Online-Dokumente Sun Dokumentation Handbuch der Java-Programmierung Java ist auch eine Insel 11 / 195

12 Literatur Java Jochen Seemann, Jürgen Wolff von Gudenberg Software-Entwurf mit UML 2 Guido Krüger Handbuch der Java-Programmierung Christian Ullenboom Java ist auch eine Insel Dietmar Ratz, Jens Scheffler, Detlef Seese, Jan Wiesenberger Grundkurs Programmieren in Java Dietmar Abts Java Grundkurs Masterkurs Client/Server-Programmierung mit Java 12 / 195

13 Literatur UML / Softwareentwicklung Dirk Hardy UML für IT-Berufe Heide Balzert UML 2 in 5 Tagen Patrick Grässle, Henriette Baumann, Philippe Baumann UML 2 projektorientiert Peter Forbig Objektorientierte Sofwareentwicklung mit UML Karl-Heinz Rau Objektorientierte Systementwicklung 13 / 195

15 Entwicklungsumgebung I JDK von Sun Eclipse BlueJ 15 / 195

16 Entwicklungsumgebung II Java Compiler (javac) javac HalloWelt. java Java Interpreter (java) java HalloWelt 16 / 195

17 Werkzeuge für UML Violet UML-Editor astah* community astah-community.html ArgoUML 17 / 195

19 Der Software-Entwicklungszyklus 19 / 195

20 Anforderungsanalyse / Problemanalyse Was will der Auftraggeber konkret? 20 / 195

21 Anforderungsanalyse / Problemanalyse Was will der Auftraggeber konkret? Wer sind die Benutzer (Rollen, Zugriffsrechte, Sicherheitsmaßnahmen)? 20 / 195

22 Anforderungsanalyse / Problemanalyse Was will der Auftraggeber konkret? Wer sind die Benutzer (Rollen, Zugriffsrechte, Sicherheitsmaßnahmen)? Welche Daten sollen verwaltet werden? 20 / 195

23 Anforderungsanalyse / Problemanalyse Was will der Auftraggeber konkret? Wer sind die Benutzer (Rollen, Zugriffsrechte, Sicherheitsmaßnahmen)? Welche Daten sollen verwaltet werden? Welche Dienste sollen bezüglich der Daten ausgeführt werden? 20 / 195

24 Anforderungsanalyse / Problemanalyse Was will der Auftraggeber konkret? Wer sind die Benutzer (Rollen, Zugriffsrechte, Sicherheitsmaßnahmen)? Welche Daten sollen verwaltet werden? Welche Dienste sollen bezüglich der Daten ausgeführt werden? Welche Schnittstellen zu anderen Systemen sollen genutzt werden? 20 / 195

25 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) 21 / 195

26 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme 21 / 195

27 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) 21 / 195

28 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) Verteilung der Teilsysteme 21 / 195

29 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) Verteilung der Teilsysteme Plattform: Hardware, Betriebssystem, Datenbanksystem, Netzwerk 21 / 195

30 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) Verteilung der Teilsysteme Plattform: Hardware, Betriebssystem, Datenbanksystem, Netzwerk Komponentenentwurf 21 / 195

31 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) Verteilung der Teilsysteme Plattform: Hardware, Betriebssystem, Datenbanksystem, Netzwerk Komponentenentwurf Festlegung der Komponenten der Teilsysteme 21 / 195

32 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) Verteilung der Teilsysteme Plattform: Hardware, Betriebssystem, Datenbanksystem, Netzwerk Komponentenentwurf Festlegung der Komponenten der Teilsysteme Analyse der Datenstrukturen 21 / 195

33 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) Verteilung der Teilsysteme Plattform: Hardware, Betriebssystem, Datenbanksystem, Netzwerk Komponentenentwurf Festlegung der Komponenten der Teilsysteme Analyse der Datenstrukturen Ermittlung der Objekte / Klassen (Attribute / Methoden) 21 / 195

34 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) Verteilung der Teilsysteme Plattform: Hardware, Betriebssystem, Datenbanksystem, Netzwerk Komponentenentwurf Festlegung der Komponenten der Teilsysteme Analyse der Datenstrukturen Ermittlung der Objekte / Klassen (Attribute / Methoden) Prozesse bzw. Algorithmen 21 / 195

35 Designphase / Entwurfsphase Systementwurf (Systemarchitektur) Zerlegung des Gesamtsystems in Teilsysteme Definition von Schnittstellen zwischen den Teilsystemen (und evtl. externen Systemen) Verteilung der Teilsysteme Plattform: Hardware, Betriebssystem, Datenbanksystem, Netzwerk Komponentenentwurf Festlegung der Komponenten der Teilsysteme Analyse der Datenstrukturen Ermittlung der Objekte / Klassen (Attribute / Methoden) Prozesse bzw. Algorithmen Verwendung von Klassenbibliotheken 21 / 195

36 Programmierphase / Codierungsphase Umsetzung des Entwurfs in Software Codierung der identifizierten Komponenten / Klassen 22 / 195

38 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort 24 / 195

39 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN 24 / 195

40 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN Ein Buch kann von einem Nutzer 24 / 195

41 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN Ein Buch kann von einem Nutzer ausgeliehen werden (wenn es nicht schon ausgeliehen ist!) 24 / 195

42 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN Ein Buch kann von einem Nutzer ausgeliehen werden (wenn es nicht schon ausgeliehen ist!) zurückgegeben werden (wenn er es ausgeliehen hatte!) 24 / 195

43 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN Ein Buch kann von einem Nutzer ausgeliehen werden (wenn es nicht schon ausgeliehen ist!) zurückgegeben werden (wenn er es ausgeliehen hatte!) reserviert werden (aber auch von mehreren Nutzern!) 24 / 195

44 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN Ein Buch kann von einem Nutzer ausgeliehen werden (wenn es nicht schon ausgeliehen ist!) zurückgegeben werden (wenn er es ausgeliehen hatte!) reserviert werden (aber auch von mehreren Nutzern!) Bibliotheksmitarbeiter können 24 / 195

45 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN Ein Buch kann von einem Nutzer ausgeliehen werden (wenn es nicht schon ausgeliehen ist!) zurückgegeben werden (wenn er es ausgeliehen hatte!) reserviert werden (aber auch von mehreren Nutzern!) Bibliotheksmitarbeiter können neue Nutzer für die Bibliothek einrichten (die entweder Student mit Matrikelnummer oder Angestellter mit Titel und Telefonnummer sind) 24 / 195

46 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN Ein Buch kann von einem Nutzer ausgeliehen werden (wenn es nicht schon ausgeliehen ist!) zurückgegeben werden (wenn er es ausgeliehen hatte!) reserviert werden (aber auch von mehreren Nutzern!) Bibliotheksmitarbeiter können neue Nutzer für die Bibliothek einrichten (die entweder Student mit Matrikelnummer oder Angestellter mit Titel und Telefonnummer sind) Bücher angelegen und bestellen 24 / 195

47 Anforderungen an eine Bibliotheksverwaltung Verwaltung von Bibliotheksnutzern mit Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort Verwaltung von Büchern mit Titel, Autor, ISBN Ein Buch kann von einem Nutzer ausgeliehen werden (wenn es nicht schon ausgeliehen ist!) zurückgegeben werden (wenn er es ausgeliehen hatte!) reserviert werden (aber auch von mehreren Nutzern!) Bibliotheksmitarbeiter können neue Nutzer für die Bibliothek einrichten (die entweder Student mit Matrikelnummer oder Angestellter mit Titel und Telefonnummer sind) Bücher angelegen und bestellen Benutzer- und Buchlisten anzeigen 24 / 195

49 Objektorientierte Entwicklungsphasen Objektorientierte Analyse (OOA) 26 / 195

50 Objektorientierte Entwicklungsphasen Objektorientierte Analyse (OOA) Objektorientiertes Design (OOD) 26 / 195

51 Objektorientierte Entwicklungsphasen Objektorientierte Analyse (OOA) Objektorientiertes Design (OOD) Objektorientierte Programmierung (OOP) 26 / 195

52 Objektorientierte Entwicklungsphasen Objektorientierte Analyse (OOA) Objektorientiertes Design (OOD) Objektorientierte Programmierung (OOP) 26 / 195

54 Unified Modelling Language Unified Modelling Language (UML) grafische Notation für die Erstellung objektorientierter Modelle die unabhängig von einer Programmiersprache dargestellt werden. Die Diagramme der UML lassen sich in zwei Gruppen einteilen: 28 / 195

55 Unified Modelling Language Unified Modelling Language (UML) grafische Notation für die Erstellung objektorientierter Modelle die unabhängig von einer Programmiersprache dargestellt werden. Die Diagramme der UML lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Strukturdiagramme beschreiben das statische Modell 28 / 195

56 Unified Modelling Language Unified Modelling Language (UML) grafische Notation für die Erstellung objektorientierter Modelle die unabhängig von einer Programmiersprache dargestellt werden. Die Diagramme der UML lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Strukturdiagramme beschreiben das statische Modell Wer agiert? 28 / 195

57 Unified Modelling Language Unified Modelling Language (UML) grafische Notation für die Erstellung objektorientierter Modelle die unabhängig von einer Programmiersprache dargestellt werden. Die Diagramme der UML lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Strukturdiagramme beschreiben das statische Modell Wer agiert? Was passiert bzw. was soll getan werden? 28 / 195

58 Unified Modelling Language Unified Modelling Language (UML) grafische Notation für die Erstellung objektorientierter Modelle die unabhängig von einer Programmiersprache dargestellt werden. Die Diagramme der UML lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Strukturdiagramme beschreiben das statische Modell Wer agiert? Was passiert bzw. was soll getan werden? Mit wem wird kooperiert und von wem werden Dienste in Anspruch genommen? 28 / 195

59 Unified Modelling Language Unified Modelling Language (UML) grafische Notation für die Erstellung objektorientierter Modelle die unabhängig von einer Programmiersprache dargestellt werden. Die Diagramme der UML lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Strukturdiagramme beschreiben das statische Modell Wer agiert? Was passiert bzw. was soll getan werden? Mit wem wird kooperiert und von wem werden Dienste in Anspruch genommen? Verhaltensdiagramme beschreiben das dynamische Modell 28 / 195

60 Unified Modelling Language Unified Modelling Language (UML) grafische Notation für die Erstellung objektorientierter Modelle die unabhängig von einer Programmiersprache dargestellt werden. Die Diagramme der UML lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Strukturdiagramme beschreiben das statische Modell Wer agiert? Was passiert bzw. was soll getan werden? Mit wem wird kooperiert und von wem werden Dienste in Anspruch genommen? Verhaltensdiagramme beschreiben das dynamische Modell wie die im statischen Modell (Strukturdiagramm) festgelegten Verantwortlichkeiten ausgeführt werden 28 / 195

61 Unified Modelling Language Unified Modelling Language (UML) grafische Notation für die Erstellung objektorientierter Modelle die unabhängig von einer Programmiersprache dargestellt werden. Die Diagramme der UML lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Strukturdiagramme beschreiben das statische Modell Wer agiert? Was passiert bzw. was soll getan werden? Mit wem wird kooperiert und von wem werden Dienste in Anspruch genommen? Verhaltensdiagramme beschreiben das dynamische Modell wie die im statischen Modell (Strukturdiagramm) festgelegten Verantwortlichkeiten ausgeführt werden wann diese Aktionen ausgeführt werden sollen. 28 / 195

63 Strukturdiagramme Die UML umfasst folgende Strukturdiagramme zur Beschreibung des statischen Modells Anwendungsfalldiagramme (Use Case Diagram) 30 / 195

64 Strukturdiagramme Die UML umfasst folgende Strukturdiagramme zur Beschreibung des statischen Modells Anwendungsfalldiagramme (Use Case Diagram) Klassendiagramme (Class Diagram) 30 / 195

65 Strukturdiagramme Die UML umfasst folgende Strukturdiagramme zur Beschreibung des statischen Modells Anwendungsfalldiagramme (Use Case Diagram) Klassendiagramme (Class Diagram) Kompositions-Strukturdiagramme Komponentendiagramme Verteilungsdiagramme Objektdiagramme Paketdiagramme 30 / 195

66 Verhaltensdiagramme Zur UML gehören folgende Verhaltensdiagramme zur Beschreibung des dynamischen Modells Sequenzdiagramme (Sequence Diagram) 31 / 195

67 Verhaltensdiagramme Zur UML gehören folgende Verhaltensdiagramme zur Beschreibung des dynamischen Modells Sequenzdiagramme (Sequence Diagram) Aktivitätsdiagramme (Activity Diagram) 31 / 195

68 Verhaltensdiagramme Zur UML gehören folgende Verhaltensdiagramme zur Beschreibung des dynamischen Modells Sequenzdiagramme (Sequence Diagram) Aktivitätsdiagramme (Activity Diagram) Interaktionsübersichtdiagramme Kommunikationsdiagramme Zeitverlaufsdiagramme Zustandsdiagramme 31 / 195

69 Anwendungsfalldiagramm Bibliotheksverwaltung 32 / 195

70 Klassendiagramm Bibliotheksverwaltung (Auszug) 33 / 195

71 Sequenzdiagramm Reise-Buchungssystem Abbildung : Peter Forbrig, Objektorientierte Softwarentwicklung mit UML 34 / 195

72 Aktivitätsdiagramm Kaffee trinken Abbildung : Peter Forbrig, Objektorientierte Softwarentwicklung mit UML 35 / 195

74 Anwendungsfalldiagramm - Übersicht 37 / 195

75 Anwendungsfalldiagramm - Details Anwendungsfalldiagramme enthalten: Akteure Anwendungsfälle Beziehungen 38 / 195

76 Anwendungsfalldiagramm - Details Anwendungsfalldiagramme enthalten: Akteure sind eine außerhalb des Systems liegende Rolle, d.h. ein Anwender oder ein anderes System Anwendungsfälle Beziehungen 38 / 195

77 Anwendungsfalldiagramm - Details Anwendungsfalldiagramme enthalten: Akteure sind eine außerhalb des Systems liegende Rolle, d.h. ein Anwender oder ein anderes System Anwendungsfälle beschreiben eine Aktivität eines Systems aus der Sicht seiner Akteure Beziehungen 38 / 195

78 Anwendungsfalldiagramm - Details Anwendungsfalldiagramme enthalten: Akteure sind eine außerhalb des Systems liegende Rolle, d.h. ein Anwender oder ein anderes System Anwendungsfälle beschreiben eine Aktivität eines Systems aus der Sicht seiner Akteure führen zu wahrnehmbaren Ergebnissen Beziehungen 38 / 195

79 Anwendungsfalldiagramm - Details Anwendungsfalldiagramme enthalten: Akteure sind eine außerhalb des Systems liegende Rolle, d.h. ein Anwender oder ein anderes System Anwendungsfälle beschreiben eine Aktivität eines Systems aus der Sicht seiner Akteure führen zu wahrnehmbaren Ergebnissen werden immer durch eine Akteur ausgelöst Beziehungen 38 / 195

80 Anwendungsfalldiagramm - Details Anwendungsfalldiagramme enthalten: Akteure sind eine außerhalb des Systems liegende Rolle, d.h. ein Anwender oder ein anderes System Anwendungsfälle beschreiben eine Aktivität eines Systems aus der Sicht seiner Akteure führen zu wahrnehmbaren Ergebnissen werden immer durch eine Akteur ausgelöst Beziehungen verknüpfen die Akteure mit den Anwendungsfällen, die sie anstossen 38 / 195

81 Anwendungsfalldiagramm - Regeln Für die Bestandteile eines (guten) Anwendungsfalldiagrammes gelten u.a. folgende Regeln: Akteure Anwendungsfälle Beziehungen 39 / 195

82 Anwendungsfalldiagramm - Regeln Für die Bestandteile eines (guten) Anwendungsfalldiagrammes gelten u.a. folgende Regeln: Akteure Namen sind ein Substantiv im Singular Anwendungsfälle Beziehungen 39 / 195

83 Anwendungsfalldiagramm - Regeln Für die Bestandteile eines (guten) Anwendungsfalldiagrammes gelten u.a. folgende Regeln: Akteure Namen sind ein Substantiv im Singular intuitiv verständlich und der Terminologie des Anwendungsbereiches entnommen Anwendungsfälle Beziehungen 39 / 195

84 Anwendungsfalldiagramm - Regeln Für die Bestandteile eines (guten) Anwendungsfalldiagrammes gelten u.a. folgende Regeln: Akteure Namen sind ein Substantiv im Singular intuitiv verständlich und der Terminologie des Anwendungsbereiches entnommen Anwendungsfälle enthalten ein Verb Beziehungen 39 / 195

85 Anwendungsfalldiagramm - Regeln Für die Bestandteile eines (guten) Anwendungsfalldiagrammes gelten u.a. folgende Regeln: Akteure Namen sind ein Substantiv im Singular intuitiv verständlich und der Terminologie des Anwendungsbereiches entnommen Anwendungsfälle enthalten ein Verb beschreiben Funktionalität mit wenigen Worten Beziehungen 39 / 195

86 Anwendungsfalldiagramm - Regeln Für die Bestandteile eines (guten) Anwendungsfalldiagrammes gelten u.a. folgende Regeln: Akteure Namen sind ein Substantiv im Singular intuitiv verständlich und der Terminologie des Anwendungsbereiches entnommen Anwendungsfälle enthalten ein Verb beschreiben Funktionalität mit wenigen Worten Beziehungen verknüpfen die Akteure mit genau den Anwendungsfällen, die sie anstossen 39 / 195

88 Klassendiagramm - Übersicht 41 / 195

89 Klassendiagramm - Details Klassendiagramme stellen Klassen mit Attributen und Operationen (Methoden) sowie dar. 42 / 195

90 Klassendiagramm - Details Klassendiagramme stellen Klassen mit Attributen und Operationen (Methoden) sowie Generalisierungen und dar. 42 / 195

91 Klassendiagramm - Details Klassendiagramme stellen Klassen mit Attributen und Operationen (Methoden) sowie Generalisierungen und Assoziationen zwischen Klassen dar. 42 / 195

92 Klassendiagramm - Beispiel Generalisierung/Spezialisierung 43 / 195

93 Klassendiagramm - Umsetzung in Java - Geometrische Figur public class GeometrischeFigur { private int posx ; private int posy ; private boolean sichtbar ; } public void setposition ( int x, int y ) { this. posx = x ; this. posy = y ; } 44 / 195

94 Klassendiagramm - Umsetzung in Java - Rechteck public class Rechteck extends GeometrischeFigur { private int seitea ; // Seite a private int seiteb ; // Seite b } public void setseitea ( int a ) { if ( a > 0) { this. seitea = a ; } } 45 / 195

95 Klassen - Beispiel Point-Klasse aus dem AWT 46 / 195

96 Übersicht Grundkonzepte der Objektorientierten Programmierung Die vier Grundpfeiler Generalisierung Vererbung Kapselung / Data Hiding Polymorphismus Kapselung Zugriffsrechte Instanzmethoden this-referenz Klassenattribute und -methoden Instantiierung und Initialisierung 47 / 195

97 Vier Grundpfeiler der Objektorientierten Programmierung Abbildung : Ratz, Scheffler e.a., Grundkurs Programmieren in Java 48 / 195

99 Generalisierung Generalisierung Klassen mit gemeinsamen Eigenschaften werden zu einer allgemeineren Klasse zusammengefasst. Der Pfeil im Klassendiagramm bezeichnet das Zusammenfassen führt von der Sub-Klasse zur Super-Klasse kann als ist ein -Beziehung gelesen werden Den entgegengesetzen Prozess bezeichnet man als Spezialisierung oder auch als Erweiterung. 50 / 195

101 Vererbung Vererbung Sub-Klassen erben die Attribute und Methoden, die in der Super-Klassen definiert wurden erweitern damit die Super-Klassen In Java wird Vererbung durch das Schlüsselwort extends angezeigt. Der Pfeil im Klassendiagramm zeigt dabei von der erbenden (Sub- / Kind-) Klasse zur vererbenden (Super- / Eltern-) Klasse kann als ist ein -Beziehung gelesen werden und daher als hat Alles, was auch ein(e)... hat Die Subklasse ist, hat und kann damit Alles, was auch die Superklasse ist, hat und kann. 52 / 195

103 Kapselung Kapselung / Data Hiding Attribute / Eigenschaften eines Objektes sollten nur von geeigneten Methoden verändert werden können. Daher verbirgt man diese Attribute und schützt sie damit vor fehlerhaftem Zugriff. In Java wird Kapselung durch den Modifizierer private vor einem Attribut / einer Methode angezeigt. public abstract class GeometrischeFigur { private double posx ; private double posy ; public void setposition ( double x, double y ) { } } 54 / 195

104 Kapselung Mit der UML lassen sich die Zugriffsmöglichkeiten durch ein vorangestelltes Zeichen darstellen: + für public - für private # für protected ~ für paketweite Sichtbarkeit (in Java fehlt dann der Modifizierer) 55 / 195

105 Kapselung - Zugriffsrechte Die Reichweite der einzelnen Zugriffrechte lässt sich darstellen als public zugreifbar aus allen Klassen protected zugreifbar in allen Sub-Klassen package (kein Modifizierer) zugreifbar in Klassen des Paketes private zugreifbar nur innerhalb der Klasse 56 / 195

107 Polymorphismus Polymorphismus bedeutet Vielgestalt befasst sich mit dem Überschreiben von Methoden Überschreiben von Methoden bedeutet dieselbe Botschaft kann gesendet werden an Objekte verschiedener Klassen einer Vererbungshierachie und die Empfängerobjekte jeder Klasse reagieren auf ihre jeweils eigene evtl. ganz unterschiedlich Art. Der Sender der Botschaft muss nicht wissen, zu welcher Klasse das Empfängerobjekt gehört. 58 / 195

108 Polymorphismus 59 / 195

110 Zugriffsrechte in Java Zugriff auf Instanz-Variablen (Attribute) von außerhalb einer Klasse sollen verboten werden. Dazu dient in Java das Schlüsselwort private in UML ein vorangestelltes - 61 / 195

112 Instanzmethoden Zugriff auf private Instanz-Variablen (Attribute) ist nun nur noch über Instanzmethoden möglich (also nur über Methoden aus Objekten der eigenen Klasse). Beispiel: Java public int getxposition ( ) { return xposition ; } + getxposition ( ) : int UML 63 / 195

113 Instanzmethoden Da der Zugriff auf private-attribute (nur noch) über Instanzmethoden möglich ist, können auch klassen- fremde Methoden mit Hilfe der Objekt-Referenz und der entsprechenden Instanzmethode indirekt und sicher auf das Attribut zugreifen. Beispiel: Java Circle kreis1 = new Circle ( ) ;... kreis1. getxposition ( ) ; / 195

114 Instanzmethoden Da der Zugriff auf private-attribute (nur noch) über Instanzmethoden möglich ist, können auch klassen- fremde Methoden mit Hilfe der Objekt-Referenz und der entsprechenden Instanzmethode indirekt und sicher auf das Attribut zugreifen. /AnwendungsGUI /kreis1:kreis new Kreis() getxposition 65 / 195

115 Instanzmethoden - Validierung und Erweiterung von Funktionalität Es gibt also Instanzmethoden zum Zugriff auf private Attribute (get- und set-methoden) zur Validierung von Eingaben zur Erweiterung der Funktionalität von Objekten 66 / 195

117 this-referenz Methoden, die lokale Variablen mit demselben Namen wie ein Objektattribut besitzen, können über die this-referenz auf das entsprechende Objektattribut zugreifen. Beispiel: Java public void setxposition ( int xposition ) { this. xposition = xposition ; } UML + setxposition ( xposition ) : void 68 / 195

118 this-referenz Jedes Objekt hat damit im Prinzip eine Instantvariable this, die eine Referenz auf das Objekt selbst enthält: 69 / 195

120 Klassenattribute und -methoden Attribute und Methoden, die einzelnen Instanzen einer Klasse (also den Objekten dieser Klasse) nicht sinnvoll zugeordnet werden können, und damit Eigenschaften beschreiben, die zur Gesamtheit aller Objekte dieser Klasse gehören, werden als statische Komponenten statische Methoden bzw. statische Attribute Klassenattribute bzw. -methoden bezeichnet. 71 / 195

121 Klassenattribute und -methoden Beispiel: Java private static int anzahl = 0 ;... public static void erhoeheanzahl (... ) { anzahl = anzahl + zusaetzlicheanzahl ; } + erhoeheanzahl(zusaetzlicheanzahl: int) : void 72 / 195

122 Klassenattribute und -methoden 73 / 195

123 Objekterzeugung / statische Variablen Beispiel: Java public static Student erzeugestudent ( ) { anzahl = anzahl + 1 ; return new Student ( ) ; }... Student stefan = Student. erzeugestudent ( ) ; System. out. println ( Student. getanzahl ( ) ) ; / 195

125 Konstruktoren public Student ( ) {.... } Java public static Student erzeugestudent ( ) { anzahl = anzahl + 1 ; return new Student ( ) ; } 76 / 195

126 Konstruktoren sind keine Methoden, da sie nicht explizit aufgerufen werden heißen immer so wie die entsprechende Klasse können, wie Methoden, eine Parameterliste haben haben nie einen Rückgabetyp (nicht einmal void) Objekterzeugung mit Konstruktor public Student ( ) { anzahl = anzahl + 1 ; } Objekterzeugung mit Methode public static Student erzeugestudent ( ) { anzahl = anzahl + 1 ; return new Student ( ) ; } 77 / 195

127 Überladen von Konstruktoren Objekterzeugung mit Konstruktor public Student ( ) { anzahl = anzahl + 1 ; } public Student ( String name ) { anzahl = anzahl + 1 ; this. name = name ; } public Student ( String name, long matrikelnummer ) { anzahl = anzahl + 1 ; this. name = name ; this. matrikelnummer = matrikelnummer ; } 78 / 195

128 Objekterzeugung new Student ( ) 1. Speicherplatz organisieren, um die Instanzattribute abspeichern zu können 2. Belegung der Instanzvariablen mit ihren Standardwerten (also 0, null bzw. false) 3. Aufruf des Konstruktors mit den übergebenen Werten 3.1 Falls nicht explizit ein anderer Konstruktor angegeben ist: Aufruf des Standardkonstruktors der Super-Klasse (super()); insbesondere Initialisierung der geerbten Attribute, danach Initialisierung der eigenen Attribute 3.2 Falls die erste Anweisung super(...) lautet, wird der entsprechende Konstruktor der Superklasse aufgerufen und dann initialisiert 3.3 Falls die erste Anweisung this(...) lautet, wird der entsprechende Konstruktor derselben Klasse aufgerufen. 3.4 Ausführung der restlichen Anweisungen des Konstruktors 79 / 195

129 Übersicht Abstrakte Klassen, Vererbung und Interfaces Abstrakte Klassen Abstrakte Klassen in Java und UML Abstrakte Klassen und Interfaces Interfaces detailliert Enumerations Deklaration eines Aufzählungstyps Generische Datentypen Idee Klassenschablonen Methodenschablonen Raw-Types instanceof-operator und getclass() 80 / 195

130 Abstrakte Klassen Abstrakte Klassen dienen mehreren Zwecken: Von abstrakten Klassen können keine Instanzen erzeugt werden Abstrakte Klassen dienen ausschließlich als Super-Klassen Nur abstrakte Klassen dürfen abstrakte Methoden definieren Abstrakte Klassen mit abstrakten Methoden erzwingen die Implementierung der abstrakt definierten Methoden in der Sub-Klasse (außer, diese ist auch abstrakt) Abstrakte Klassen garantieren, dass alle konkreten Subklassen Implementierungen der abstrakten Methoden anbieten Objekte aller konkreten Klassen sind auch Objekte der abstrakten (Super-) Klasse 81 / 195

131 Abstrakte Klassen Eine abstrakte Klasse liegt dann vor, wenn in der Klasse: nur die Schnittstelle (Signatur) von Methoden festgelegt wird und die eigentliche Implementierung einer, mehrerer oder aller Methoden erst in abgeleiteten Klassen vorgenommen wird Methoden, für die nur die Schnittstelle festgelegt werden soll und die also in einer Klasse keinen Methodenrumpf besitzen, müssen mit dem Schlüsselwort abstract deklariert werden. Ist auch nur eine einzige abstrakte Methode in einer Klasse enthalten, so ist die Klasse zwangsläufig abstrakt und daher mit dem Schlüsselwort abstract zu deklarieren. Abstrakte Klassen können nicht instantiiert werden. 82 / 195

132 Abstrakte Klassen - Beispiel 83 / 195

134 Abstrakte Klassen - Java und UML Abstrakte Klasse in Java public abstract class Waehrung { public abstract double getdollarbetrag ( ) ; } 85 / 195

135 Abstrakte Klassen - Vererbung 86 / 195

136 Abstrakte Klassen - Vererbung public class JapanischeYen extends Waehrung { private static double dollaryenkurs ; private double wert ; public JapanischeYen ( double wert ) { this. wert = wert ; } public static void setdollaryenkurs ( double neuerdolla { dollaryenkurs = neuerdollaryenkurs ; } public double getdollarbetrag ( ) { return wert dollaryenkurs ; } } 87 / 195

137 Abstrakte Klassen - Vererbung public class USDollar extends Waehrung { private double wert ; public USDollar ( double wert ) { this. wert = wert ; } public double getdollarbetrag ( ) { return wert ; } } 88 / 195

138 Abstrakte Klassen - Vorteile Waehrung [ ] geld = new Waehrung [ 3 ] ; geld [ 0 ] = new USDollar ( ) ; geld [ 1 ] = new JapanischeYen ( ) ; geld [ 2 ] = new Euro ( 4 2 ) ;... public double berechnesteuer ( Waehrung [ ] geld ) { double summe =0; for ( Waehrung w : geld ) { summe = summe + w. getdollarbetrag ( ) ; } }... steuern = berechnesteuer ( geld ) ; 89 / 195

139 Vererbung verhindern public final class NoKidsPlease { int a ; } public class Kid extends NoKidsPlease { int b ; } 90 / 195

140 Vererbung verhindern 91 / 195

142 Abstrakte Klassen... Mit Hilfe abstrakter Klassen kann man die Existenz gewisser Methoden sicherstellen können Fallunterscheidungen vermieden werden, weil jedes Objekt auch Objekt seiner Super-Klasse ist (und damit deren Methoden kennt). 93 / 195

143 ... und Interfaces public interface Wertgegenstand { public Waehrung wert ( ) ; }... public class Goldbarren implements Wertgegenstand { public static double preisprogrammindollar = 6 0 ; private double gewicht ; public Goldbarren ( double gewichtingramm ) { this. gewicht = gewichtingramm ; }.. public Waehrung wert ( ) { return new USDollar ( gewicht preisprogrammindoll } } 94 / 195

144 Interfaces in Java public interface Wertgegenstand { public Waehrung wert ( ) ; }... public class Goldbarren implements Wertgegenstand {... public Waehrung wert ( ) {... } } 95 / 195

145 Interfaces in UML 96 / 195

146 Abstrakte Klasse vs. Interface Abstrakte Klassen können konkrete Methoden haben erlauben keine Mehrfachvererbung (das ist in Java generell nicht erlaubt!) Interfaces dürfen nur abstrakte Methoden haben (und sind damit wirklich nur Schnittstellenvorgaben) Aber: Eine Klasse in Java darf zwar nur eine Superklasse haben, sie darf aber beliebig viele Interfaces implementieren. 97 / 195

147 Abstrakte Klasse vs. Interface 98 / 195

148 Interfaces und abstrakte Klasse public class Kruegerrand extends Waehrung implements Wertgegenstand { private static double kurs ; private double wert ; public Kruegerrand ( double wert ) { this. wert = wert ; } public double dollarbetrag ( ) { return wert kurs ; } public static void setkurs ( double neuerkurs ) { kurs = neuerkurs ; } public Waehrung wert ( ) { return this ; } } 99 / 195

149 Interfaces und abstrakte Klasse 100 / 195

151 Definition von Interfaces in Java interface MeineSchnittstelle { public final int EINEKONSTANTE = 3 2 ; public final double PI = ; } public void methodea ( int x ) ; double methodeb ( ) ; 102 / 195

152 Beispiel für Interfaces - Warenverwaltung Jede Ware verfüge über die Attribute Beschreibung Preis Warenkategorien seien Lebensmittel (Attribut: Kalorien) Spielwaren (Attribut: Mindestalter) Bücher (Attribut: Autor) Spielwaren und Bücher seien steuerpflichtig, Lebensmittel aber nicht. Idee: Konzept der Besteuerbarkeit einführen. Besteuerbare Artikel haben einen Steuersatz von 14 Prozent haben eine Methode berechnesteuer() 103 / 195

153 Beispiel für Interfaces - Umsetzung Ware Lebensmittel Spielware Buch Besteuerbar 104 / 195

154 Beispiel für Interfaces - Umsetzung Ware Superklasse (evtl. abstrakt) Lebensmittel Subklasse Spielware Subklasse Buch Subklasse Besteuerbar Interface 104 / 195

155 Beispiel für Interfaces - UML 105 / 195

156 Beispiel für Interfaces - UML 106 / 195

157 Typumwandlung - type cast Warum funktioniert es nicht: public static void main ( String [ ] args ) { Besteuerbar artikel1 = new Buch ( "Emma", , "Austin" ) ; Besteuerbar artikel2 = new Spielware ( "Lego", , 8 ) ; } System. out. println ( artikel1. berechnesteuer ( ) ) ; System. out. println ( artikel2. berechnesteuer ( ) ) ; artikel1. anzeigen ( ) ; 107 / 195

158 Typumwandlung - type cast public static void main ( String [ ] args ) { Besteuerbar artikel1 = new Buecher ( "Emma", , "Austin" ) ; System. out. println ( "Steuer fuer Artikel 1: " + artikel1. berechnesteuer ( ) ) ; } ( ( Buecher ) artikel1 ). anzeigen ( ) ; 108 / 195

159 Typumwandlung - type cast Wo muss hier gecastet werden? public static void main ( String [ ] args ) { Waren spielzeug ; Besteuerbar besteuerbar = new Spielwaren ( "Grobot", , 6 ) ; } spielzeug = besteuerbar ; spielzeug. anzeigen ( ) ; System. out. println ( "Tax: " + spielzeug. berechnesteuer ( ) ) ; 109 / 195

160 Typumwandlung - type cast Eine mögliche Antwort public static void main ( String [ ] args ) { Ware spielzeug ; Besteuerbar besteuerbar = new Spielware ( "Grobot", , 6 ) ; } spielzeug = ( Spielware ) besteuerbar ; spielzeug. anzeigen ( ) ; System. out. println ( "Tax: " + ( ( Besteuerbar ) spielzeug ). berechnesteuer ( ) ) ; 110 / 195

161 Typumwandlung - type cast Eine andere mögliche Antwort public static void main ( String [ ] args ) { Ware spielzeug ; Besteuerbar besteuerbar = new Spielware ( "Grobot", , 6 ) ; } spielzeug = ( Ware ) besteuerbar ; spielzeug. anzeigen ( ) ; System. out. println ( "Tax: " + ( ( Spielware ) spielzeug ). berechnesteuer ( ) ) ; 111 / 195

162 Konstanten in Interfaces Interfaces und Mehrfachvererbung Von verschiedenen Interfaces darf nur eine eine bestimmte Konstante enthalten. Verschiedene Interfaces dürfen aber dieselbe Methode deklarieren. Denn die Konstanten sind damit festgelegt und implementiert, können also nur einmalig definiert werden, es genügt aber, die evtl. mehrfach (in verschiedenen Interfaces) geforderte Methode einmal zu implementieren. 112 / 195

163 Beispiel für ein Interface in der Java API Sortieren Die Klasse Arrays definiert eine statische Methode sort(object[]), mit der Arrays sortiert werden können, wenn die Objekte im Array das Interface Comparable implementieren. http: //lmt.fh-swf.de/uploads/media/interfacesbeispiele.jar 113 / 195

164 Innere Klassen Innere Klassen Wird innerhalb einer Klasse eine andere Klasse definiert, so wird diese Klasse als innere Klasse bezeichnet / 195

166 Aufzählungstypen public enum Jahreszeit { FRUEHLING, SOMMER, HERBST, WINTER ; } 116 / 195

167 Instanzmethoden der Aufzählungsobjekte import de. profboecker. oopwing. enums. Jahreszeit ; import static de. profboecker. oopwing. enums. Jahreszeit. ; public class Aufzaehlungen { public static void main ( String [ ] args ) { Jahreszeit x = HERBST ; System. out. println ( x ) ; } } for ( Jahreszeit jz : Jahreszeit. values ( ) ) { System. out. println ( jz + " hat den Wert " + jz. ordinal ( ) ) ; } 117 / 195

168 Instanzmethoden der Aufzählungsobjekte tostring() equals(object anderesobjekt) ordinal() values() 118 / 195

170 Schablonen public class StringBox { private String wert ; public String getwert ( ) { return wert ; } public void setwert ( String wert ) { this. wert = wert ; } } public class IntBox { private int wert ; public int getwert ( ) { return wert ; } public void setwert ( int wert ) { this. wert = wert ; } } 120 / 195

172 Klassenschablonen public class Box<T> { private T wert ; public T getwert ( ) { return wert ; } public void setwert ( T wert ) { this. wert = wert ; } } 122 / 195

173 Formaler Typ-Parameter An Stelle eines konkreten Typs steht ein formaler Typ-Parameter, der hier T heisst, der nur zu Beginn einmal hinter dem Klassennamen in spitzen Klammern angegeben wird (z.b. Box<T>) und der dann in der Klasse anstelle eines konkreten Typs benutzt werden kann. Um die Klasse Box<T> nutzen zu können, müssen Instanzen von ihr mit einem konkreten Typ erzeugt werden. Box<String> stringbox = new Box<String >(); Box<Integer> integerbox = new Box<Integer >(); Box<Punkt> punktbox = new Box<Punkt >(); punktbox. getwert ( ). getx ( ) ; 123 / 195

175 Methodenschablonen Generische Datentypen (Generics) können auch in normalen Klassen eingesetzt werden, z.b. in Methoden, die die verwendeten Typen generisch vorschreiben: public static <T> T random ( T eines, T anderes ) { T welches ; if ( Math. random ( ) > 0. 5 ) { welches = eines ; } else { welches = anderes ; } return welches ; } 125 / 195

177 Raw-Types Generische Klassen müssen nicht unbedingt parametrisiert werden. Box<Punkt> punktbox = new Box<Punkt >(); Box objektbox = new Box ( ) ; Alle Objekte sind Instanzen von Object; deswegen geht das (implizit wird Object benutzt. viele neue parametrisierte Klassen der API könnten sonst nicht mehr benutzt werden (z.b. Comparable) public interface Comparable<T> { public int compareto ( T o ) ; } Deswegen sind dann oft Type-Casts notwendig. 127 / 195

179 Klassen-Abfrage Von welcher Klasse? Wie findet man eigentlich heraus, von welcher Klasse ein konkretes Objekt eine Instanz ist? 129 / 195

180 Beispiel 130 / 195

181 instanceof-operator if ( ware instanceof Ware ) { System. out. println ( ware. getbeschreibung ( ) + " ist eine Instanz von Ware." ) ; } if ( ware instanceof Besteuerbar ) { ware. berechnesteuer ( ) } 131 / 195

182 getclass()-methode for ( Ware ware : inventar ) { System. out. println ( ware. getbeschreibung ( ) + " ist eine Instanz von " + ware. getclass ( ) ) ; } 132 / 195

183 getclass()-methode vs instanceof instanceof liefert also true, wenn das Objekt eine Instanz der angegebenen Klasse ist oder das angegebene Interface implementiert getclass() liefert die Klasse (ein Objekt der Klasse Class, von der das Objekt erzeugt wurde und damit nur die für das Objekt unterste Ebene der Vererbungshierarchie. Objekte der Klasse Class implementieren u.a. die Methoden Class getsuperclass() zur Bestimmung der Superklasse Class[] getinterfaces() zur Bestimmung der implementierten Schnittstellen 133 / 195

184 Gleichheit von Objekten Da alle Klasse in Java von Object erben, erben sie auch die Methode equals() zur Überprüfung auf Gleichheit zweier Objekte. equals() sollte überschrieben werden Da equals() in der Originalversion (aus Object) die Referenzen auf Gleichheit prüft, also zwei Objekte nur dann als gleich ansieht, wenn die Referenzen dieselben sind (also faktisch dasselbe Objekt referenziert wird) sollte die equals()-methode immer überschrieben werden. 134 / 195

185 Gleichheit von Objekten - Überschreiben von equals() public boolean equals ( Object anderesobjekt ) { if ( anderesobjekt instanceof Buch ) { return this. isbn == ( ( Buch ) anderesobjekt ). getisbn ( ) ; } else { return false ; } } 135 / 195

186 Übersicht Spezielle Konzepte - UML und Java Attribute - UML und Java Methoden - UML und Java Generalisierung/Vererbung - UML und Java Interfaces - UML und Java Beziehungen zwischen Klassen - UML und Java Listen und Mengen Listen in Java Iteratoren und Iterable Mengen - HashSet und Set Sortierte Mengen - TreeSet und SortedSet Listen - ArrayList und LinkedList Suchen und Sortieren - Collections und Arrays 136 / 195

187 Attribute - UML 137 / 195

188 Attribute - Java public class Tagung { private String name = new String ( ) ; private Adresse ort ; private GregorianCalendar termin ; } 138 / 195

190 Methoden - UML 140 / 195

191 Attribute - Java public class Tagung { public void ankuendigungversenden ( ) { } } public void anmelden ( Wissenschaftler t ) { teilnehmer. addelement ( t ) ; } public void buchen ( double gebuehr ) { } public boolean anfragen ( Wissenschaftler t ) { return true ; } 141 / 195

192 get- und set-methoden und Konstruktoren - Java public class Tagung { public Tagung ( ) { } public void setname ( String neuername ) { this. name = neuername ; } public String getname ( ) { return name ; } } 142 / 195

194 Generalisierung - UML 144 / 195

195 Vererbung - Java public class Workshop extends Tagung { private Integer maximalteilnehmer ; public void anmeldenleiter ( Wissenschaftler teilnehmer ) { } public boolean buchen ( Double gebuehr ) { return false ; } } 145 / 195

197 Schnittstellen/Interfaces - UML 147 / 195

198 Interfaces - Java public interface Zahlung { public void zahlungausfuehren ( Waehrung gebuehr ) ; } public class Barzahlung implements Zahlung public void zahlungausfuehren ( Waehrung gebuehr ) { } } 148 / 195

200 Assoziationen - UML 150 / 195

201 Assoziationen - Java public class Tagung {... public ArrayList<Wissenschaftler> teilnehmer ;... } public class Wissenschaftler {... public Tagung veranstaltung ;... } 151 / 195

202 Aggregation - UML 152 / 195

203 Aggregation - Java public class WissenschaftlicherBeitrag { public Text artikel ; public WissenschaftlicherBeitrag ( ) { artikel = new Text ( ) ; } }... public class Text {... } 153 / 195

204 Komposition - UML 154 / 195

205 Komposition - Java public class WissenschaftlicherBeitrag { public Text artikel ; private class Text {... } } public WissenschaftlicherBeitrag ( ) { artikel = new Text ( ) ; } 155 / 195

207 Collection API - UML 157 / 195

208 Listen und andere Container 158 / 195

210 Die Schnittstellen Iterable und Iterator public interface Iterable<T> { Iterator<T> iterator ( ) ; } public interface Iterator<T> { public boolean hasnext ( ) ; public T next ( ) ; public void remove ( ) ; } 160 / 195

211 Die Schnittstellen Iterable und Iterator - Beispiel // While - Schleife mit Iterator Iterator<String> iterator = testarray. iterator ( ) ; while ( iterator. hasnext ( ) ) { System. out. println ( iterator. next ( ) ) ; } // For - Schleife mit Iterator for ( Iterator<String> i = testarray. iterator ( ) ; i. hasnext ( ) ; ) { System. out. println ( i. next ( ) ) ; } // For -Each - Schleife for ( String text : testarray ) { System. out. println ( text ) ; } 161 / 195

213 Die Schnittstelle Set public interface Set<T> { Iterator<T> iterator ( ) ; // Hinzufuegen, falls equals() "false" liefert boolean add ( T e ) ; // Entfernen eines Elementes boolean remove ( Object e ) ; // Mengen - Vereinigung boolean addall ( Collection <? extends T> c ) ; // Schnitt -Menge boolean retainall ( Collection<?> c ) ; // Entfernen von mehreren Elementen boolean removeall ( Collection<?> c ) ; } 163 / 195

214 Die Klasse HashSet public class HashSet<T> implements Set<T>, Cloneable, Serializable {... } 164 / 195

216 Die Schnittstellen Comparable und SortedSet public interface SortedSet<T> { public T first ( ) ; public T last ( ) ; public SortedSet<T> headset ( T biselement ) ; public SortedSet<T> tailset ( T vonelement ) ; public SortedSet<T> subset ( T vonelement, T biselement ) ; } public interface Comparable<T> { int compareto ( T andereselement ) ; } 166 / 195

217 Die Klasse TreeSet public class TreeSet<T> implements Set<T>, SortedSet<T>, Cloneable, Serializable, Iterable<T> {... } 167 / 195

219 Die Schnittstelle List public interface List<T> { public add ( T element ) ; public add ( int psoition, T element ) ; public T get ( int position ) ; public int indexof ( Object objekt ) ; public int lastindexof ( Object objekt ) ; public T remove ( int position ) ; public T set ( int position, T element ) ; } public interface Comparable<T> { int compareto ( T andereselement ) ; } 169 / 195

220 Die Klassen ArrayList und LinkedList 170 / 195

222 Die Klasse Collections public static <T> int binarysearch ( List<? extends Comparable<? super T>> list, T schluessel )... } sucht nach dem Objekt schluessel in der Liste List. Wichtig Es muss sichergestellt sein, dass die Liste List zuvor aufsteigend sortiert worden ist (durch die Methode sort). 172 / 195

223 binarysearch(...) und sort() in Collections binarysearch(...) liefert den Index, unter dem der schluessel in der Liste List gespeichert ist, falls er enthalten ist liefert ansonsten p 1, wobei p der Index ist, unter dem schluessel in der Liste List eingefügt werden müsste. sort(...) static <T extends Comparable <? super T>> void sort ( List<T> list )... } sortiert die Liste List in aufsteigender Reihenfolge. 173 / 195

224 Die Klasse Arrays public static int binarysearch ( xxx [ ] sucharray, xxx schluessel )... } sucht nach schluessel im Array sucharray. Wichtig Es muss sichergestellt sein, dass die Liste List zuvor aufsteigend sortiert worden ist (durch die Methode sort). 174 / 195

225 binarysearch(...) und sort() in Arrays binarysearch(...) liefert den Index, unter dem der schluessel in der Liste List gespeichert ist, falls er enthalten ist liefert ansonsten p 1, wobei p der Index ist, unter dem schluessel in der Liste List eingefügt werden müsste. sort(...) public static void sort ( xxx [ ] array ) {... } sortiert die Liste List in aufsteigender Reihenfolge (im Sinne von compareto(). 175 / 195

226 Die Klassen Collections und Arrays compareto() und equals() sollten konsistent definiert sein, d.h. es ist darauf zu achten, dass compareto() genau dann 0 liefert, wenn equals() true liefert. 176 / 195

227 Welche Klasse sollte man wann nehmen? Vorschläge für die Auswahl der Klassen: Ist eine Sequenz, also eine feste Ordnung gewünscht? Wenn ja, dann nehme man eine Liste. Soll es einen schnellen Zugriff über einen Index geben? Wenn ja, ist die ArrayList gegenüber der LinkedList im Vorteil. Werden oft am Ende und Anfang Elemente eingefügt? Dann kann die LinkedList punkten. Wenn eine Reihenfolge der Elemente uninteressant ist, aber schnell entschieden werden soll, ob ein Element Teil einer Menge ist, erweist sich HashSet als interessant. Sollen Elemente nur einmal vorkommen und immer sortiert bleiben? Dann ist TreeSet eine gute Wahl. Muss es eine Assoziation zwischen Schlüssel und Elementen geben, ist eine Map von Vorteil. 177 / 195

228 Übersicht Ein- und Ausgabe Ein- und Ausgabe über Streams Dateien und Verzeichnisse Character-Streams Byte-Streams Serialisierung und Deserialisierung von Objekten 178 / 195

229 Ein- und Ausgabe-Streams Sämtliche Ein- und Ausgaben laufen in Java stromorientiert ab, d. h. sie werden mit Hilfe eines so genannten Stream-Konzepts abgewickelt. Dabei ist ein Stream (Strom) eine Verbindung zwischen einem Programm und einer Datenquelle oder einer Datensenke (also einem Datenziel). Diese Verbindung, d. h. ein Stream verläuft dabei stets nur in einer Richtung. 179 / 195

230 Ein- und Ausgabe-Streams 180 / 195