Kapitel 3. Programmierkurs. Arten von Anweisungen. 3.1 Was sind Anweisungen?

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1 Kapitel 3 Programmierkurs Birgit Engels, Anna Schulze ZAIK Universität zu Köln Anweisungen, Variablen Arten von Anweisungen Variablen Konstanten Höchste Zeit für ein Programm Gültigkeitsbereich von Variablen WS 07/08 1 / Was sind Anweisungen? Arten von Anweisungen Wir haben verschiedene (semantische) Bestandteile von Programmen genauer kennengelernt: Einfache Klassendefinition: class <Klassenname> Methodendefinition am Beispiel: public static void main(string agrs[]) (Rest) Anweisungen, z.b.: System.out.println(); import java.io.*; Der Grossteil des Programmtextes besteht aus verschiedenen Arten von Anweisungen oder Befehlen (Java ist eine imperative=befehlsorientierte Programmiersprache). Erinnerung: Anweisungen werden immer mit Semikolon ; abgeschlossen. Anweisungen kommen vor allem innerhalb von Methoden vor und sind unterteilt in: Deklaration Zuweisung Kontrollstruktur (Auswahl, Wiederholung) Aufruf Import-Anweisung (Später) Exceptions/Ausnahmen (Später) 3 / 39 4

2 Arten von Anweisungen Arten von Anweisungen Deklaration: Bekanntmachung einer Variablen (und ihres Typs). Zuweisung: Wertänderung einer Variablen, oft aufgrund der Auswertung arithmetischer Ausdrücke. Kontrollstruktur (Auswahl, Wiederholung): Veränderungen von Variablen, abhängig vom Wert anderer Variablen. Aufruf: Benutzen vordefinierter oder eingener Methoden, mit variablen Parametern. Deklaration: Bekanntmachung einer Variablen (und ihre Typs). Zuweisung: Wertänderung einer Variablen, oft aufgrund der Auswertung arithmetischer Ausdrücke. Kontrollstruktur (Auswahl, Wiederholung): Veränderungen von Variablen, abhängig vom Wert anderer Variablen. Aufruf: Benutzen vordefinierter oder eigener Methoden, mit variablen Parametern. Anweisungen enthalten Variablen, verändern Variablen, benötigen Variablen: Beschäftigen uns mit Variablen. 5 / Variablen Erinnerung: Namensgebung Variablen haben Namen (zeigt auf reservierten Hauptspeicherbereich). haben Datentyp (legt bestimmte Parameter fest, s.u.). müssen deklariert werden (Angabe von Typ und Name). belegen Speicher ( Platz durch Datentyp festgelegt, Zugriff über Namen). haben Wertebereich (durch Datentyp festgelegt). haben Wert. haben Geltungsbereich (Später). Namen Zeichenkette (Buchstaben, Ziffern, Unterstrich ) Dürfen nicht mit Ziffer anfangen Unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung Tipp: Aussagekräftige Namen benutzen Tipp: Variablennamen einheitlich Groß- und Kleinschreibung für alle Variablennamen einheitlich verwenden Benutzte Fremdsprache (Deutsch, Englisch) durchgehend verwenden Immer bedenken, dass das Programm auch noch nach einiger Zeit bzw. für andere Programmierer lesbar sein soll 7 / 39 8

3 Deklaration Initialisierung int ganzezahl; int : Datentyp. ganzezahl : Variablenname. ; : Deklaration ist spezielle Anweisung, daher Abschluss mit Semikolon. Nach der Deklaration ist (im Geltungsbereich) bekannt: Wo der Wert von ganzezahl im Speicher zu finden ist. Wieviel Speicher die Variable ganzezahl belegen darf. Welche Werte ganzezahl annehmen kann. Achtung: Die Variable ganzezahl besitzt noch keinen verlässlichen Wert. Der Variablenname ganzezahl zeigt auf einen Bereich des Hauptspeichers. Dieser Bereich enthält noch zufällige Daten ( Übung), die irgendwann dort abgelegt wurden. Die Variable ganzezahl muss mit einem sinnvollen Wert, hier z.b. 0 initialisiert werden: ganzezahl = 0; ganzezahl : Variable = : Zuweisungsoperator ; : Initialisierung ist spezielle Anweisung, eine Zuweisung, daher Abschluss mit Semikolon. 9 / Deklaration und Initialisierung 3.3 Konstanten Da fehlende Initialisierung eine Fehlerquelle ist, sollten (falls möglich) Deklaration und Initialisierung zusammengefasst werden: int ganzezahl = 0; Variablen kann ein neuer Wert zugewiesen werden ( variabel): ganzezahl = 1000; Wenn neuer Wert in Variable gespeichert wird, wird alter Wert überschrieben. Auslesen von Variablen ist nicht destruktiv, d.h. der Wert bleibt nach Auslesen erhalten. Im Gegensatz zu Variablen, können Konstanten nicht durch Zuweisungen im Verlauf eines Programms andere Werte annehmen. Konstanten wird nur einmal, direkt durch kombinierte Deklaration und Initialisierung ein Wert zugewiesen: static final double PI=3.1415; final int TEMPOLIMIT; 11 / 39 12

4 Konstanten mit und ohne static Konstanten mit und ohne static static final double PI=3.1415; final int TEMPOLIMIT; static: Konstanten gehören immer zu einer Klasse bzw. einem Objekt, nicht zu einer einzelnen Methode. Durch das Attribut static wird angezeigt, dass die Konstante PI zu Klasse gehört. Die Konstante TEMPOLIMIT ohne static gehört zu einem Objekt (Instanz einer Klasse). TEMPOLIMIT wird daher erst im Konstruktor (Später!) (mittels Übergabeparameter) initialisiert. Andernfalls hätte die Konstante für jedes Objekt der Klasse den gleichen Wert und könnte damit gleich als static deklariert werden. static final double PI=3.1415; final int TEMPOLIMIT; Das Attribut final Macht die folgende Variablen- Deklaration zu einer Konstanten-Deklaration, d.h. der (bei Deklaration oder im Konstruktor festgelegte) Initialwert ist unveränderbar. double PI= / int TEMPOLIMIT: Normale Deklaration (und Initialisierung). Bei Verwendung von static muss Deklaration und Initialisierung direkt erfolgen! Konvention: Konstantennamen komplett in Grossbuchstaben. 13 / Warum Konstanten? Besonders bei oft benutzten Werten, ist es sinnvoll eine Konstante mit aussagekräftigem Namen, anstelle des Wertes selbst zu benutzen: Übersicht (z.b. math. Konstante PI ) : Kreisumfang=2 PI r leichter lesbar als 2 3, 1415 r Tippfehler: Compiler erkennt 2 ip r als falsch (falls es keine Variable/Konstante ip gibt), aber nicht 2 1, 3415 r Schreibaufwand, Wartbarkeit: Anpassung des Tempolimits nur einmal bei Konstantendeklaration, nicht bei jeder Verwendung im Programm. Schutz: Einer als Konstante deklarierten Variablen kann nicht versehentlich ein neuer Wert zugewiesen werden. 3.4 Ein Programm mit Variablen und Konstanten Lernziele Deklaration/Initialisierung von Variablen Deklaration/Initialisierung von Konstanten Ein Eingabeproblem: Motivation Datentypen Einfache Anweisung: Motivation Operatoren 15 / 39 16

5 Altersberechnung I: Age.java 1. /* Programmierkurs WS0708 AFS RS, BE, AS */ 2. import java.io.*; 3. public class Age 4. { 5. static final int CURRENTYEAR = 2007; 6. public static void main(string[] args) 7. throws IOException 8. { 9. String yearstring; 10. int yearint, age; 11. BufferedReader in = new BufferedReader 12. ( new InputStreamReader(System.in) ); 13. System.out.println( Eingabe Geburtsjahr: ); Altersberechnung I: Age.java 1. /* Programmierkurs WS0708 AFS RS, BE, AS */ 2. import java.io.*; 3. public class Age 4. { 5. static final int CURRENTYEAR = 2007; 6. public static void main(string[] args) 7. throws IOException 8. { Deklaration und Initialisierung der Konstanten 9. String yearstring; CURRENTYEAR. 10. int yearint, age; 11. BufferedReader in = new BufferedReader 12. ( new InputStreamReader(System.in) ); 13. System.out.println( Eingabe Geburtsjahr: ); 17 / Altersberechnung I: Age.java 1. /* Programmierkurs WS0708 AFS RS, BE, AS */ 2. import java.io.*; 3. public class Age 4. { 5. static final int CURRENTYEAR = 2007; Deklaration der Variablen 6. public static void main(string[] yearstring vom args) Typ String 7. throws IOException und 2 int Variablen yearint, 8. { age gemeinsam. 9. String yearstring; 10. int yearint, age; 11. BufferedReader in = new BufferedReader 12. ( new InputStreamReader(System.in) ); 13. System.out.println( Eingabe Geburtsjahr: ); Altersberechnung II 1. // Tastatureingabe als String einlesen! 2. yearstring = in.readline(); 3. // String in ganze Zahl umwandeln 4. yearint = Integer.parseInt(yearString); 5. age = CURRENTYEAR - yearint; 6. System.out.println( \ n Sie sind + 7. age + Jahr(e) alt. ); 8. } 9. } 19 / 39 20

6 Altersberechnung II Altersberechnung II 1. // Tastatureingabe als String einlesen! 2. yearstring = in.readline(); 3. // String in ganze Zahl umwandeln 4. yearint = Integer.parseInt(yearString); 5. age = CURRENTYEAR - yearint; 6. System.out.println( \ n Sie sind + 7. age + Jahr(e) alt. ); 8. } 9. } Typproblematik: Später. Für praktische Anwendung an Beispiel merken. 1. // Tastatureingabe als String einlesen! 2. yearstring = in.readline(); 3. // String in ganze Zahl umwandeln 4. yearint = Integer.parseInt(yearString); 5. age = CURRENTYEAR - yearint; 6. System.out.println( \ n Sie sind + 7. age + Jahr(e) alt. ); 8. } Einfache arithmetische Anweisung 9. } 21 / Altersberechnung - Ausgabe 3.5 Gültigkeitsbereich von Variablen Eingabe Geburtsjahr: 1980 Sie sind 27 Jahr(e) alt. Wir haben gesehen, dass Konstanten in der Klassendefinition und Variablen (bisher) innerhalb des Methodenkörpers definiert werden. Dies hat in Java strukturelle Gründe (später: OO), beeinflusst aber auch den Gültigkeitsbereich der Variablen. Der Gültigkeitsbereich der Variablen ist der Bereich, in dem die Variable bekannt ist: Gültigkeitsbereich: Eine Variable ist im kleinsten Block gültig, der ihre Deklaration einschließt. 23 / 39 24

7 Blöcke Verlassen eines Blocks Ein Block besteht aus einem ein Paar geschweifter Klammern und den darin eingeschlossenen Anweisungen. {... } Ein Block wird von außen als einzelne Anweisung betrachtet. Daher können auch Blöcke verschachtelt sein, d.h. ein Block umfasst Anweisungen, die wieder Blöcke sind. { {... } } Beim Verlassen eines Blocks wird der für darin deklarierte Variablen reservierte Speicherplatz wieder freigegeben: Alle im Block deklarierten Variablen sind vergessen. Variablen müssen vor erneuter Verwendung erst neu deklariert werden. Der frühere Wert bleibt dann aber verloren. 25 / Betreten eines Blocks Globale und lokale Variablen Beim Betreten eines Blocks, kann eine neue Deklaration einer Variable, eine bereits ausserhalb des Blocks deklarierte Variable mit gleichem Namen verdecken. Man spricht von Sichtbarkeit einer Variablen. Ist eine Variable in einem Block nicht sichtbar, so kann ihr Wert weder ausgelesen noch verändert werden. Beim Verlassen des Blocks wird die innere (lokalere) Variable vergessen, die äußere (globalere) wieder sichtbar. Variablen, die direkt in der Klassendefinition deklariert werden (wie Konstanten) sind in der ganzen Klasse gültig. Zugriff kann ( später) auch von außerhalb der Klasse (mit voll qualifiziertem Namen und Punktnotation) erfolgen. Solche Variablen haben als Teil des durch die Klasse beschriebenen Objektes aber eine besondere Stellung (Membervariablen, später). Andere Variablen, die innerhalb von Methoden oder darin enthaltenen Blöcken deklariert sind, nennt man lokal. Auf diese Variablen kann nicht von außerhalb des Blockes zugegriffen werden. 27 / 39 28

8 Tipp: Eindeutige Benennung Klassen und Methoden sind Blöcke mit Namen, der als Kommentar der schliessenden Klammer zur Übersicht beiträgt: public static void class XYZ main(string args[]) { { {... } {... } } //XYZ } // main() Es ist immer günstig, keine Variablen innerhalb einer Klasse gleich zu benennen! Ausnahme: Sogenannte Laufvariablen Kontrollstrukturen Hinweis: Oft, aber nicht immer, führen Mehrfachdeklarationen zu Kompilerfehlern (Daher: Beispiel mit Trick). 29 / Sichtbarkeit : OldAge.java Sichtbarkeit : OldAge.java 1. /* Programmierkurs WS0708 AFS RS, BE, AS */ 2. import java.io.*; 3. public class Age 4. {// Spezieller Block: Klasse 5. static final int CURRENTYEAR = 2007; 6. static int age = 1000; 7. public static void main(string[] args) 8. throws IOException 9. {// Spezieller Block: Methode 10. System.out.println( \ n Sie sind age + Jahr(e) alt. ); 1. /* Programmierkurs WS0708 AFS RS, BE, AS */ 2. import java.io.*; 3. public class Age 4. {// Spezieller Block: Klasse 5. static final int CURRENTYEAR = 2007; 6. static int age = 1000; 7. public static void main(string[] args) 8. throws IOException Deklaration und Initialisierung der Variablen age auf 9. {// Spezieller Block: Methode 10. System.out.println( Klassenebene \ n Sie sind age + Jahr(e) alt. ); 31 / 39 32

9 Sichtbarkeit : OldAge.java Sichtbarkeit : OldAge.java 1. {// Ein Extra-Block 2. String yearstring; 3. int yearint, age; 4. BufferedReader in = new BufferedReader 5. ( new InputStreamReader(System.in) ); 6. System.out.println( Eingabe Geburtsjahr: ); 7. // Tastatureingabe als String einlesen! 8. yearstring = in.readline(); 9. // String in ganze Zahl umwandeln 10. yearint = Integer.parseInt(yearString); 1. {// Ein Extra-Block 2. String yearstring; 3. int yearint, age; 4. BufferedReader in = new BufferedReader 5. ( new InputStreamReader(System.in) ); 6. System.out.println( Eingabe Geburtsjahr: ); 7. // Tastatureingabe als String einlesen! 8. yearstring = in.readline(); 9. // String in ganze Zahl umwandeln Erneute (lokale) Deklaration von 10. yearint = Integer.parseInt(yearString); age 33 / Sichtbarkeit : OldAge.java Sichtbarkeit : OldAge.java 1. age = CURRENTYEAR - yearint; 2. System.out.println( \ n Sie sind + 3. age + Jahr(e) alt. ); 4. }// Block zu Ende 5. System.out.println( \ n Sie sind + 6. age + Jahr(e) alt. ); 7. }// main() 8. }// Age 1. age = CURRENTYEAR - yearint; 2. System.out.println( \ n Sie sind + 3. age + Jahr(e) alt. ); 4. }// Block zu Ende 5. System.out.println( \ n Sie sind + 6. age + Jahr(e) alt. ); 7. }// main() 8. }// Age Benutzung der lokal sichtbaren Variable age. 35 / 39 36

10 Sichtbarkeit : OldAge.java Altersberechnung - Ausgabe 1. age = CURRENTYEAR - yearint; 2. System.out.println( \ n Sie sind + 3. age + Jahr(e) alt. ); 4. }// Block zu Ende 5. System.out.println( \ n Sie sind + 6. age + Jahr(e) alt. ); 7. }// main() Blockende: Welches age ist 8. }// Age sichtbar? Sie sind 1000 Jahr(e) alt. Eingabe Geburtsjahr: 1980 Sie sind 27 Jahr(e) alt. Sie sind 1000 Jahr(e) alt. Variable age auf Klassenebene sichtbar. Variable age auf Klassenebene von lokaler Variable überdeckt. Variable age auf Klassenebene wieder sichtbar. 37 / Vereinbarung Haben gesehen, dass kleine Beispiele schon mehrere Folien füllen. Reduzieren ab jetzt Beispielprogramme meist auf die Hauptmethode. Beachte: Jede Methode liegt aber weiterhin innerhalb einer (gedachten) Klassendefinition (siehe Angabe des Java-Programmes)! 39 / 39