Grundlagen der Informatik I

Transkript

1 Grundlagen der Informatik I für Wirtschaftsingenieure Prof. Dr. Stefan Böcker, FRM Labor für mobile Technologien Fachhochschule Südwestfalen Campus Hagen Sommersemester / 102

2 Inhaltsverzeichnis Organisatorisches Menschen Vorlesung und Übungen Prüfungsleistung Skripte und Literatur Übersicht über das Semester 2 / 102

3 Übersicht Organisatorisches Menschen Vorlesung und Übungen Prüfungsleistung Skripte und Literatur Übersicht über das Semester 3 / 102

4 Dozenten Prof. Dr. Stefan Böcker, FRM Raum: H.114/115 Telefon: Martin Katzenberger Raum: H.112 Telefon: Hendrik Schmidt Raum: H.112 Telefon: Robert Schweda Raum: H.112 Telefon: / 102

6 Vorlesung und Übungen Vorlesung Raum: AudiMax Zeit: mittwochs 09:45h Übungen Gruppeneinteilung und Anmeldung in VPIS Tutorium tba 6 / 102

8 Prüfungsleistungen Es wird keine Klausur geschrieben Prüfungsleistung durch insgesamt zwei semesterbegleitende Teilprüfungen (SBT) bestanden mit insgesamt mind. 50 von 100 Punkten Termine für die SBT finden Sie auf der Webseite zur Vorlesung 8 / 102

10 Skripte Folien aus der Vorlesung, Skript (PDF) für den ersten Teil und Programmbeispiele RRZN-Handbücher (über die DVZ zu beziehen) Excel 2013 (oder 2010) - Grundlagen Excel 2013 (oder 2010) - Fortgeschrittene Techniken Excel 2013 (oder 2010) - Automatisierung und Programmierung Michael Kofler Excel programmieren 10 / 102

12 Inhalte der Vorlesung I Funktionsweise eines Computers Information und ihre Darstellung Betriebssystem und Prozesse Grundlagen Excel Zellbezüge, Formeln und Funktionen, Tabellen, Pivot-Tabellen u.a. VBA-Programmierung (Visual Basic) Funktionen, Prozeduren, Kontrollstrukturen, Objekte, Objektkatalog 12 / 102

13 Übersicht Funktionsweise eines Computers Information und ihre Darstellung Information Darstellung von Information Darstellung von Zahlen Umrechnung vom Dezimal- ins Binärsystem Binärbrüche Informationsdarstellung im Computer Darstellung reeller Zahlen: Fließkommazahlen nach IEEE754 Der Von-Neumann-Computer Algorithmen und Programme Hardware und Software Von-Neumann-Computer Speicher und Taktfrequenz Leistung eines Computers 13 / 102

14 Computer Ein Computer ist eine informationsverarbeitende Maschine. Informationsverarbeitung umfasst: Aufnahme Berechnung Ausgabe Speicherung von Information. 14 / 102

15 Was ist Information? Was ist Information? Eine Information ist die Antwort auf eine Frage nach einer Auswahl aus einer N-Alternative. Eine N-(fache) Alternative ist dabei eine Menge mehrerer (N) möglicher Aussagen oder Ereignisse von denen nur eine wahr sein bzw. von denen nur eines eintreten kann. 15 / 102

16 Alternativen Binäre Alternative Die einfachste Alternative ist die Antwort auf eine Ja-Nein-Frage. N-Alternative Jede mehrfache Alternative lässt sich durch Beantwortung mehrerer Ja-Nein-Fragen auflösen. 16 / 102

17 Auflösung von Alternativen Gegeben: N-Alternative Gesucht: Anzahl n der Ja-Nein-Fragen zur Auflösung der N-Alternative Mathematisch beweisbar: Anzahl n der Ja-Nein-Fragen zur Auflösung einer N-Alternative n < log 2 N / 102

18 Informationsgehalt Informationsgehalt in der Informatik nicht (so sehr) die Bedeutung, sondern Neuigkeitswert oder Überraschungsgrad einer Nachricht oder eines Ereignisses. 18 / 102

19 Wahrscheinlichkeit und Informationsgehalt Bezeichnet p(x) die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Ereignis bzw. eine Nachricht x eintrifft, so ist ihr Informationsgehalt gegen durch: Shannon scher Informationsgehalt I (x) = log 2 1 p(x) = log 2 p(x) Wahl der Basis 2 ist eigentlich willkürlich Jede andere natürlich Zahl größer 1 als Basis möglich 19 / 102

20 Definition bit und Byte Bit und Byte Die Einheit des Informationsgehalts zur Basis 2 heisst bit (binary digit). Ein Byte besteht definitionsgemäß aus 8 bit. 20 / 102

21 Informationsgehalt deutschsprachiger Texte Auszug:Tabelle zum Informationsgehalt deutschsprachiger Texte x a b c d e f g h i j p(x) [%] 5,44 1,96 3,06 4,97 16,34 1,61 2,99 4,78 8,06 0,23 I (x) 4,20 5,67 5,03 4,33 2,61 5,96 5,06 4,39 3,63 8,75 x q r s t u v w x y z p(x) [%] 0,03 7,30 6,44 6,18 3,88 0,86 1,60 0,05 0,10 1,23 I (x) 11,86 3,78 3,96 4,02 4,69 6,86 5,96 11,12 10,01 6,34 p(x) : Wahrscheinlichkeit in Prozent für das Zeichen x I (x) : Shannon scher Informationsgehalt des Zeichens x z.b. p(e) = 16, 34% = 0, / 102

22 Informationsgehalt von N-Alternativen Frage Was könnte der Informationsgehalt einer N-Alternative sein? sollte Informationsgehalt der einzelnen Alternativen berücksichtigen sollte berücksichtigen, dass die Alternativen unterschiedlich wahrscheinlich sind kann nur ein Durchschnitt oder Mittelwert sein. 22 / 102

23 Entropie Entropie Besteht eine N-Alternative aus den Entscheidungen x 1, x 2,..., x N, so wird der durchschnittliche Informationsgehalt in der Informationstheorie bezeichnet als Entropie H mit H(x 1, x 2,..., x N ) = N N p(x k )I (x k ) = p(x k ) log 2 p(x k ) k=1 k=1 23 / 102

24 Beispiele Fairer Münzwurf H(Kopf, Zahl) = 1 2 log log = 1 2 log log 2 2 = 1 Unfairer Münzwurf H(Kopf, Zahl) = 1 3 log log = 1 3 log log 2 3 = 0, Deutsche Sprache 4,18 bit 24 / 102

25 Darstellung von Information Wir verwenden alltäglich Zeichen bzw. Symbole zur Darstellung von Informationen. Dies können sein bei mündlicher Kommunikation die Worte, die wir sprechen akustische Signale Gesten 25 / 102

26 Zeichen im Sinne der Informatik In der Informatik verwenden man als Zeichen Buchstaben Ziffern Sonderzeichen (z.b. e, $,... ) Steuerzeichen (\n = Zeilenumbruch,... ) 26 / 102

27 Darstellung von Zeichen im Computer Zur Darstellung von Zeichen im Computer werden Zahlen verwendet. Diese Darstellung geschieht mit Hilfe von Codes Ein Code ist eine eindeutige Zuordnung eines Zeichenvorrates ( Alphabet ) in einen anderen Zeichenvorrat. In diesem Sinne hat ein Code nichts mit Verschlüsselung zu tun, denn eine codierte Nachricht ist im allgemeinen nicht geheim. 27 / 102

28 Code-Beispiele - Morse-Code 28 / 102

29 Code-Beispiele - ASCII-Code 29 / 102

30 Maschinelle Darstellung von Information codieren darstellen Zahlen Zeichen Information 30 / 102

31 Darstellung von Zahlen Frage Wie werden Zahlen dargestellt, wenn nicht durch Zeichen? Antwort Mathematik! 31 / 102

32 Dezimalsystem Geläufige Darstellung von Zahlen ist das Dezimalsystem. hat die sogenannte Basis 10 besteht aus Ziffernvorrat 0, 1, 2, 3,..., 9 kann jede beliebige Zahl mit diesen Ziffern darstellen Stelle ist entscheidend, an der eine Ziffer steht. Beispiele: = = = / 102

33 Stellenwertsystem Frage Was hindert uns eigentlich daran, die Basis (sonst immer 10) zu ändern? Dezimalsystem Basis = 10 Ziffernvorrat = 0, 1, 2, 3,..., 9 Binärsystem Basis = 2 Ziffernvorrat = 0, 1 Hexadezimalsystem Basis = 16 Ziffernvorrat = 0, 1, 2, 3,..., 9, A, B, C, D, E, F 33 / 102

34 Binärsystem - Beispiele = = =??? = / 102

35 Hexadezimalsystem - Beispiele 3A 16 = 0x3A = = = 0x199 = = = 7DA / 102

36 Umrechnung Dezimal - Binär Zur Umrechnung zwischen Dezimal- und Binärsystem benötigt man zwei Rechenoperationen Ganzzahlige Division (/) Für zwei ganze Zahlen m und n ist m/n definiert als die größte ganze Zahl, mit der n multipliziert gerade noch kleiner oder gleich m ist. Einfach ausgedrückt: m/n ist gleich m n Modulo-Operation (%) ohne die Nachkommastellen. m%n (gesprochen als m modulo n) ist der Rest, der bei der ganzzahligen Division von m durch n bleibt. 36 / 102

37 Beispiele Modulo-Rechnen 15/2 = 7 15%2 = /11 = %11 = 8 (weil = 2002 ist). Merkregel = (m/n) Rest (m%n) m n 37 / 102

38 Umrechnung Dezimal - Binär Die Umrechnung einer Zahl z von Dezimal- in Binärdarstellung geschieht nach folgender Vorschrift: Erstelle eine Tabelle mit den Spalten z, z/2 und z%2. Setze in der ersten Zeile jeder Spalte jeweils den Wert der für z zu berechnenden Zahl ein (also z, z/2 und z%2) Setze dann in jede weitere Zeile als neuen Wert in der Spalte z den Wert der vorherigen Zeile und der Spalte z/2 ein, solange dieser echt größer als 0 ist. Das Verfahren endet also, wenn in der mittleren Spalte eine 0 auftaucht. Die Binärdarstellung ergibt sich, indem man die Zahlen in der Spalte z%2 von unten nach oben aneinanderreiht. 38 / 102

39 Umrechnung Dezimal - Hexadezimal Die Umrechnung einer Zahl z von Dezimal- in Binärdarstellung geschieht nach folgender Vorschrift: Erstelle eine Tabelle mit den Spalten z, z/16 und z%16. Setze in der ersten Zeile jeder Spalte jeweils den Wert der für z zu berechnenden Zahl ein (also z, z/16 und z%16) Setze dann in jede weitere Zeile als neuen Wert in der Spalte z den Wert der vorherigen Zeile und der Spalte z/16 ein, solange dieser echt größer als 0 ist. Das Verfahren endet also, wenn in der mittleren Spalte eine 0 auftaucht. Die Hexadezimaldarstellung ergibt sich, indem man die Ziffern in der Spalte z%16 von unten nach oben aneinanderreiht. 39 / 102

40 Binärdarstellung reeller Zahlen Für Binärbrüche benötigt man auch negative Potenzen, also statt der Potenzen 2 k werden die Potenzen 2 k, d.h. 1 2, 1 4, 1 8, 1 16,... benötigt. Beispiel: 0, = = = 5 8 = 0, / 102

41 Umrechnung reeller Zahlen Umrechnung reeller Zahlen von Dezimaldarstellung in Binärdarstellung wieder mit einer Tabelle die aber diesmal die Spalten z z, 2z und 2z Hierbei ist die untere Gauß-Klammer (oder englisch: floor-brackets), für die gilt: x := max{n Z n z} 41 / 102

42 Beispiele π = 3 π = 4 3 = 3 5, 43 = 5 5, 43 = 6 42 / 102

43 Umrechnung Dezimal - Binär für reelle Zahlen Die Umrechnung einer reellen Zahl z von Dezimal- in Binärdarstellung geschieht nach folgender Vorschrift: Erstelle eine Tabelle mit den Spalten z z, 2z und 2z. Setze in der ersten Zeile jeder Spalte jeweils den Wert der für z zu berechnenden Zahl ein (also z z, 2z und 2z ) Setze dann in jede weitere Zeile als neuen Wert in der Spalte z den Wert der vorherigen Zeile und der Spalte 2z ein, solange dieser echt größer als 0 ist. Das Verfahren endet also, wenn in der mittleren Spalte eine 0 auftaucht. Die Binärdarstellung ergibt sich, indem man die Zahlen in der Spalte z von oben nach unten(!) aneinanderreiht. 43 / 102

44 Binärdarstellung im Computer Computer benutzen die Binärdarstellung durch elektronische Bauteile die nur zwei Zuständen annehmen geschlossen / offen magnetisiert / nicht magnetisiert Solche Systeme heißen binär. Weitere Beispiele binärer Systeme: Morse-Alphabet Fußgängerampeln (außer in Düsseldorf) 44 / 102

45 Fließkommazahlen nach IEEE 754 Idee zur Darstellung allgemeiner reeller Zahlen im Computer Gleitkomma- oder Fließkomma-Darstellung (englisch) floating point representation basiert auf der näherungsweisen Darstellung einer Zahl x in der Form x Mantisse b Exponent 45 / 102

46 Beispiele also 1 2 = = 2 1 für die Basis b = 10: Mantisse = 5 und Exponent = 1 für die Basis b = 2: Mantisse = 1 und Exponent = 1 Außerdem ist zu beachten: 1 2 = = 0, = (Hat jemand schon den Fehler im Skript gesehen?) 46 / 102

47 Merkregel Fließkommadarstellung Die Fließkommadarstellung verwendet die Darstellung einer reellen Zahl mit Mantisse und Exponent, wobei die Mantisse gewissermaßen das Fenster darstellt, das die Genauigkeit festlegt und das abhängig vom Exponenten auf die Größenordnung bezüglich einer Basis (im Rechner b = 2) verschoben wird. 47 / 102

48 Rechenregeln Multiplikation von Zahlen in Fließkommadarstellung Multiplikation der Mantissen Addition der Exponenten Division von Zahlen in Fließkommadarstellung Division der Mantissen Subtraktion der Exponenten Addition und Subtraktion in Fließkommadarstellung ist ein bisschen komplizierter (Warum?) Aufgabe für zu Hause (Skript) 48 / 102

49 Standard IEEE 754 Der Standard IEEE 754 wird für die meisten gängigen Programmiersprachen verwendet gibt zwei Formate vor einfache Präzision (single precision) doppelte Präzision (double precision) Präzision Vorzeichen Exponent Mantisse Gesamtspeicher single 1 bit 8 bit 23 bit 32 bit double 1 bit 11 bit 52 bit 64 bit Tabelle: Speicheraufteilung nach der Fließkommadarstellung IEEE 754 für einfache (32 bit = 4 Byte) und doppelte (64 bit = 8 Byte) Präzision. 49 / 102

50 Standard IEEE 754 Zur Erhöhung der Genauigkeit wird nach IEEE 754 die erste Stelle der binären Mantisse gar nicht gespeichert und zwischen normalisierten und denormalisierten Zahlen unterschieden: Präz. Denormalisiert Normalisiert Dezimaler Bereich einfach bis ( ) bis ( ) bis doppelt bis ( ) bis ( ) bis Tabelle: Bereiche der positiven Fließkommazahlen nach IEEE / 102

51 Übersicht Funktionsweise eines Computers Information und ihre Darstellung Information Darstellung von Information Darstellung von Zahlen Umrechnung vom Dezimal- ins Binärsystem Binärbrüche Informationsdarstellung im Computer Darstellung reeller Zahlen: Fließkommazahlen nach IEEE754 Der Von-Neumann-Computer Algorithmen und Programme Hardware und Software Von-Neumann-Computer Speicher und Taktfrequenz Leistung eines Computers 51 / 102

52 Algorithmen und Programme Algorithmus Arbeits- oder Handlungsanweisung, die eine Problemlösung beschreibt Programm streng formalisierter Algorithmus, geschrieben in einer formalen Sprache, die der Computer versteht (Programmiersprache); besteht aus einer Reihe von Anweisungen 52 / 102

53 Hardware alle materiellen Teile eines Computersystems, also Geräte Chips Prozessoren Karten / 102

54 Software 54 / 102

55 Aufbau von-neumann-computer Computer Hauptplatine Prozessor (CPU) Bus Arbeitsspeicher (RAM) Ein /Ausgabesteuerung Netzanschluss Netzwerkkarte ISDN, Modem... andere Computer Eingabegeräte Tastatur Maus Scanner digitale Kamera Mikrophon... Ausgabegeräte Bildschirm Drucker Lautsprecher... externe Speicher Festplatte Diskette CD ROM DVD... Ein Computer ist eine Maschine, die Informationen verarbeitet und speichert. 55 / 102

56 Arbeitsschritte eines Prozessors Ein Prozessor arbeitet die Anweisungen von Programmen der Reihe nach ab und führt dabei die folgenden drei Schritte durch: 1. Datentransport über den internen Datenbus aus dem Arbeitsspeicher 2. Datenmanipulation gemäß der aktuell abzuarbeitenden Anweisung 3. Transport der Daten über den Datenbus in den Arbeitsspeicher 56 / 102

57 Arbeitsschritte eines Prozessors - Beispiel CPU 2) Anweisung entschlüsselt 3) Anweisung ausführen a) Informationen aus RAM lesen 10 23,10 b) Verarbeitung durchführen 10 * 23,10 c) Ergebnis im RAM abspeichern 231,00 4) nächste Anweisung lesen, weiter bei 2) 3c) 3a) 3a) 1) Programmanweisung lesen 4) Informationen RAM Menge einlesen Preis einlesen Warenwert = Menge * Preis Menge Preis: Warenwert Summe Warenwert Rabattbetrag 10 23,10 } Programm } Daten jeweils m 57 / 102

58 Arbeitsschritte eines Prozessors - Beispiel 1) Doppelklick auf Icon CPU 3) RAM Ein /Augabesteuerung (Treiber) Betriebssystem Anwendungssoftware Daten 2) laden 4) Anzeige Tastatur Maus Bildschirm Festplatte 58 / 102

59 Speicherkapazität Speicherkapazität Speicherkapazität ist die Informationsmenge, die in einem Speicher aufbewahrt werden kann. Die Maßeinheit ist Byte. 1 Byte = 8 bit, 1 kb = 1 Kilo-Byte = Byte = 2 10 Byte, 1 MB = 1 Mega-Byte = kb = 2 20 Byte, 1 GB = 1 Giga-Byte = MB = 2 30 Byte, 1 TB = 1 Tera-Byte = GB = 2 40 Byte, 1 PB = 1 Peta-Byte = TB = 2 50 Byte. 59 / 102

60 Leistung eines Computers Wichtige Größen bei der Messung der Leistung bzw. Geschwindigkeit eines Computers sind Größe des Arbeitsspeichers Taktrate des Prozessors Breite des Datenbusses Taktrate Die Taktrate des Prozessors ist die Anzahl der Operationen, die der Prozessor pro Sekunde durchführen kann. Sie wird in MHz oder GHz gemessen. 1 MHz = 1 Million Schritte / sec 60 / 102

61 Busbreite Busbreite Die Busbreite gibt an, wieviele bit pro Takt (Schritt) übertragen werden können. Zur Leistungssteigerung zusätzlich Caches, also extrem schnelle (und teure) Speicher, als Ergänzung zum RAM eingebaut. 61 / 102

62 Übersicht Grundlegende Sprachelemente von Java Einführung Wie funktioniert Java? Elemente eines Java-Programmes Anweisungen und Blöcke Reservierte Wörter und Literale Kommentare Pakete und import-anweisungen Applikationen, Strings und Ausgaben Ausgabe eines Textes Strings Möglichkeiten der Ausgabe Variablen, Datentypen und Operatoren Eingaben Prozedurale Programmierung Logik und Verzweigung Wiederholung durch Schleifen Arrays Die for-each-schleife Mehrdimensionale Arrays 62 / 102

63 Java als Programmiersprache Java ist eine objektorientierte Programmiersprache. großer Teil der Syntax von C++ geerbt speziell entwickelt, um sichere und fehlerfreie Programme erstellen zu können viele Konzepte aus Smalltalk übernommen entwickelt ab 1991, zunächst unter den Namen Green und Oak Durchbruch durch Java eingebettet in Webseiten (Applets) 63 / 102

64 Ausführen von Programmen Es gibt im wesentlichen zwei Möglichkeiten, selbst erstellte Programme auf dem Computer auszuführen: Compilieren Es wird ein Übersetzungsprogramm (Compiler) verwendet, um das Programm einmalig für das entsprechende Betriebssystem direkt vollständig zu übersetzen. Dort, und nur dort, ist das compilierte Programm dann direkt lauffähig. Interpretieren Das Programm wird bei jedem Aufruf erneut Schritt für Schritt, dafür aber direkt in den Arbeitsspeicher, übersetzt ( interpretiert ). 64 / 102

65 Compilierung aus Sicht des Entwicklers Vorteile Compiler erkennt Fehler der Syntax Compilierte Programme sind schneller, weil der Übersetzungsprozess nur einmalig stattfindet. Nachteile Compiliertes Programm läuft nur auf dem Betriebssystem, für das es compiliert ist (plattformabhängig). benutzt unter Umständen betriebssystem-spezifische Funktionen, sodass eine Übersetzung für andere Betriebssysteme gar nicht oder nur sehr schwer möglich ist. 65 / 102

66 Java als vernünftiger Kompromiss Quelle.java javac (Compiler) Quelle.class java Virtual Machine für Windows Virtual Machine für Linux Virtual Machine für Mac Quelltext Bytecode JRE (Interpreter) Abbildung: Vom Quellcdode zur Ausführung eines Java-Programms (JRE = Java Runtime Environment) 66 / 102

67 Programmarten von Java Applikationen sind eigenständige Programme, die nur eine virtuelle Maschine als Interpreter brauchen und stand-alone lauffähig sind. Applets laufen als Ünterprogramme ëines Webbrowsers Servlets laufen als Unterprogramme eines Webservers und erweitern damit dessen Funktionalitäten Midlets laufen auf Mobilgeräten wie Handys, Smartphones usw. 67 / 102

69 Anweisungen und Deklarationen Jedes Programm besteht aus einer Folge von Deklarationen und Anweisungen (d.h. wohldefinierten, kleinschrittigen Befehlen), die der Interpreter zur Laufzeit des Programmes ausführt. Semikolon als Abschluss einer Deklaration oder Anweisung Jede Deklaration oder Anweisung wird in Java mit einem Semikolon (;) abgeschlossen! Ausdruck Wirkung Aspekt Deklarationen Speicherreservierung statisch (Struktur) Anweisung Tätigkeit dynamisch (Zeit) 69 / 102

70 Blöcke Anweisungen werden zu Blöcken zusammengefasst, die durch geschweifte Klammern ( { und } ) umschlossen sind. Blöcke können auch weitere Blöcke beinhalten. Klammern Zu beachten ist, dass die Klammern immer korrekt geschlossen werden müssen. Die Blöcke eines Programmes weisen stets eine hierarchische Struktur auf. Lesbarkeit und Klammerneingabe Zur Verbesserung der Lesbarkeit eines Programmes und zur optischen Strukturierung sollte jede Zeile eines Blockes stets gleich weit eingerückt werden. Zudem sollte bei Öffnung eines Blockes stets die schließende Klammern direkt mit eingegeben werden. 70 / 102

71 Code-Conventions Oracle hat Konventionen zur Strukturierung von Java-Codes veröffentlicht. Code-Convention Für Ihre Programme sollen Sie die Code-Conventions von Oracle einhalten. Code-Conventions-Download: http: // 71 / 102

72 Reservierte Wörter Anweisungen eines Java-Programmes enthalten oft reservierte Wörter, die Bestandteile der Programmiersprache sind und eine bestimmte Bedeutung haben. abstract assert boolean break byte case catch char class continue default do double else enum extends final finally float for if implements import instanceof int interface long native new package private protected public return short static strictfp super switch synchronized this throw throws transient try void volatile while Literale false true null 0, 1, -2, 2.0 Abc In Java nicht verwendete reservierte Wörter byvalue cast const future generic goto inner operator outer rest var Tabelle: Die reservierten Wörter in Java 72 / 102

73 Literale Zu den reservierten Wörtern gehören auch Literale true, false und null konstante Werte wie 14 oder 3.14 Zeichen ( a ) Strings ( Hallo! ) 73 / 102

74 Kommentare Kommentare werden in ein Programm eingefügt zur Dokumentation des Programmes zur Verbesserung der Lesbarkeit um das Verstehen des Programmes auch für Dritte zu erleichtern Kommentare bewirken keine Aktion bei der Ausführung des Programmes und werden vom Compiler ignoriert! //... leitet einen einzeiligen Kommentar ein /*... */ leitet eine mehrzeiligen Kommentar ein /**... */ leitet einen Dokumentations-Kommentar ein 74 / 102

75 Pakete und import-anweisungen Fertige Programme werden üblicherweise in Paketen zur Verfügung gestellt, die im Dateisystem gewöhnlichen Verzeichnissen entsprechen. Insbesondere werden alle Programme der Java-API in Paketen bereitgestellt. Um solche Pakete zu verwenden, müssen Sie ausdrücklich importiert werden, z.b. 1 import javax. swing. ; Das einzige Paket, das nicht eigens importiert werden muss, ist java.lang, das die wichtigsten Java-Basisklassen enthält. 75 / 102

77 Textausgabe im Fenster 1 import javax. swing. JOptionPane ; 2 /* 3 * Ausdruck von zwei Zeilen in einem Dialogfenster 4 */ 5 public class Willkommen { 6 public static void main ( String [ ] args ) { 7 JOptionPane. showmessagedialog ( null, 8 " Willkommen" + 9 " zur \n Java - Programmierung!" ) ; 10 } 11 } 77 / 102

78 Dateiname Merkregel Eine Klasse in Java muss in einer Datei, die genauso heißt, wie die Klasse, mit der Erweiterung.java gespeichert werden. Per Konvention beginnen Klassennamen mit einem Großbuchstaben und bestehen aus einem Wort. Im Gegensatz dazu werden Methodenund Variablennamen klein geschrieben. 78 / 102

79 Compilieren und Starten Um das Programm ablaufen zu lassen, muss es zuerst compiliert werden und danach mit dem Java- Interpreter ausgeführt werden. Compilieren javac Willkommen.java Ausführen java Willkommen 79 / 102

80 Bestandteile eines Java-Programmes Jedes Java-Programm hat grundsätzlich einige feste Bestandteile, d.h. es besteht stets aus mind. einer öffentlichen Klasse und beginnt daher mit den Schlüsselworten public class sowie dem Namen der Klasse. ist in Einheiten gepackt, die man an den Blöcken erkennen kann, die vorweg mit einer Bezeichnung versehen sind (z.b. public class Willkommen oder public static void main(...)) enthält als Startpunkt (jeder Applikation) die Methode main(). Hier steigt der Java-Interpreter in die Ausführung des Programmes ein und arbeitet die Anweisungen sequenziell ab. 80 / 102

81 Strings Strings Strings (oder Zeichenketten) sind eine Anordnung von beliebigen Zeichen. In Java wird String stets durch doppelte Anführungszeichen eingeschlossen, also... ein Text.... Innerhalb der Anführungszeichen können beliebige Unicode-Zeichen stehen, also insbesondere Leerzeichen, aber auch Escape-Sequenzen wie das Steuerzeichen \n oder \ für die Ausgabe der doppelten Anführungszeichen. 81 / 102

82 Escape-Sequenzen und Unicode Zur Darstellung von Steuerzeichen, wie z.b. einen Zeilenumbruch, aber auch von Sonderzeichen aus einer der internationalen Unicode-Tabellen, die Sie nicht auf Ihrer Tastatur haben, gibt es die Escape-Sequenzen: Das ist ein Backslash (\) gefolgt von einem (ggf. auch mehreren) Zeichen. Escape- Bedeutung Beschreibung Zeichen \uxxxx Unicode das Unicode-Zeichen mit Hexadezimal-Code xxxx z.b. \u222b ergibt \n line feed LF neue Zeile. Der Bildschirmcursor springt an den Anfang der nächsten Zeile \t horizontal führt einen Tabulatorsprung aus tab HT \\ \ Backslash \ \" " Anführungszeichen " \ Hochkomma (Apostroph) Tabelle: Wichtige Escape-Sequenzen in Java 82 / 102

83 Weitere Möglichkeiten der Ausgabe Ausgaben können auch in der Console stattfinden. 1 System. out. print ( "Hallo, Willkommen" ) ; 2 System. out. println ( "Hallo, Willkommen!" ) ; 3 System. out. printf ( "Sie sind %1$d", ) ; 4 System. out. println ( "Sie sind " + ( ) ) ; 83 / 102

92 Übersicht Grundlagen der Objektorientierten Programmierung Grundidee der Objektorientierung Klassendiagramme der UML Programmierung von Objekten Erzeugen von Objekten Fallbeispiel DJTools Zeit- und Datumsfunktionen in Java Objekte in Interaktion 92 / 102

99 Übersicht Spezielle Themen javadoc - Der Dokumentations-Generator jar-archive Formatierte Ausgabe mit HTML Öffentlichkeit und Privatsphäre 99 / 102