Einführung in die. Informatik. die Wissenschaft / Technik / Anwendung

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1 Informatik 10 Seite 1 Einführung in die Informatik Informatik ist: der die Wissenschaft / Technik / Anwendung maschinellen Verarbeitung, Speicherung und Übertragung von Information. Das Fach Informatik am Gymnasium vermittelt: - systematisches Basiswissen über informationstechnische Systeme - typische Denkweisen, die den Informations-Techniken zugrunde liegen. Fachprofil.ppt (Uli Freiberger) Was_ist_Informatik.htm (GI e.v.) 1. Modellierung Modellieren.ppt (Uli Freiberger) (zur Umgebung) (welche Objekte?) (welche Eigenschaften?) (Klassen) (Beziehungen) - objektorientierte Modellierung - funktionale Modellierung - datenorientierte Modellierung - zustandsorientierte Modellierung U. Freiberger - Algorithmen -... Modell: abstrahierte Beschreibung eines Systems mit den (für ein bestimmtes Ziel) wesentlichen Eigenschaften Vorteil eines Modells: leichtere formale Beschreibung, größere Anschaulichkeit als das reale System

2 Informatik 10 Seite 2 2. Die objektorientierte Modellierung 2.1 Objekte und Klassen in einer Datenbank Bsp.: Modell einer Schule in einer Datenbank Betrachte nur die Personen der Schule als Objekte (Hausmeister, Postbote,... weglassen), es interessieren nur Name, Vorname, Geschlecht, Fächerverb bei Lehrern, GebDatum bei Schülern (Eigenschaften, Attribute), wir teilen sie ein in zwei Klassen (Schüler, Lehrer) und interessieren uns nur für die Beziehung unterrichtet oder wird unterrichtet von (das ist: Abgrenzung, Abstraktion, Idealisierung, Aggregation und Strukturanalyse) Hafner Bertram M/Ph m Scheiner Marlies L/F w Klasse Lehrer Lehrer Nachname Vorname Fächerverb Geschlecht Meier Franz m Silvia Huber w unterrichtet Verena Sowieso w Heinz Heino m Klasse Schüler Beziehung zw. Klassen unterrichtet Schüler Nachname Vorname GebDatum Geschlecht Martina Klein w Gustav Müller m Objekte mit ihren Attributwerten Klassen mit ihren Attributen (Eigenschaften) ausführlich sh. Kap. 3 Datenbanken

3 Informatik 10 Seite Objekte und Klassen in einer objektorientierten Programmiersprache (hier Delphi) Edit1 ist ein Objekt der Klasse TEdit, Memo1 ein Objekt der Klasse TMemo. Die vier Buttons sind Objekte der Klasse TButton. Das ganze Fenster Form1 ist ein Objekt der Klasse TForm. Die Eigenschaftswerte (Attributwerte) der Objekte kann man im Voraus mit dem Objektinspektor einstellen, z.b. hat ein TForm-Objekt die Eigenschafen Caption, Left, Width, Color,... Die Objekte besitzen auch bestimmte Operationen ( Methoden ), z.b. besitzen TEdit-Objekte und TMemo-Objekte die Methoden clear, copytoclipboard, pastefromclipboard, selectall, hide, show usw.. Diese Methoden können nur während der Ausführung des Programms aufgerufen werden. Man benutzt sie also nur im Quelltext des Programms. Mit der Taste F12 öffnet und schließt sich das Fenster mit dem Quelltext. Durch Hinzufügen selbstgeschriebener Ereignis-Methoden können die Objekte auf Ereignisse reagieren, z.b. auf einen Mausklick. Objekte können andere Objekte enthalten: Das Fenster Form1 enthält die Objekte Button1, Button2, Edit1 und Memo1. Aber auch Memo1 enthält Objekte, z.b. das Objekt Lines von der Klasse TStrings, das den mehrzeiligen Text des Memo aufnimmt. Das Objekt Lines hat Methoden zum Speichern und Laden des Textes. Zu jeder Klasse liefert dir die Delphi-Hilfe umfassende Informationen und Beispiele. (Markiere z.b. einen Button und drücke die Taste F1.) Klasse TEdit <<Eigenschaften>> Text: string Color: Tcolor Width: integer... (und viele andere) <<Methoden>> create hide show clear copytoclipboard pastefromclipboard... (und viele andere) Klasse TButton <<Eigenschaften>> Caption: string enabled: boolean Width: integer... (und viele andere) <<Methoden>> create hide show broadcast click... (und viele andere)

4 Informatik 10 Seite 4 etliche Delphi-Komponenten (=Klassen) besprechen/vorführen: TEdit, TButton, TLabel, TForm Dabei mit dem Inspektor die Eigenschaften einstellen. Ereignis-Methoden schreiben und Eigenschaften während des Programmlaufs verändern. Methoden der Objekte aufrufen. Auto zeichnen mit Shapes, mit Tastendruck fahren lassen, färben... TRadiogroup (z.b. für Farbauswahl) Geschwindigkeit des Autos mit TTrackBar-Objekt regeln Dialogfenster für Farbe, Öffnen, Speichern Aufgaben: 1. Auto fahren lassen (Objekte der Klassen: TShape, TButton, TTimer) Zusatz: Tempo variieren (TTrackBar), auch rückwärts; umlackieren (TColorDialog) 2. Zwei TMemo-Objekte sollen über ein TMainMenu-Obj. bearbeitet werden können: mit den Einträgen Bearbeiten Memo1 / kopieren, einfügen, löschen. Ebenso für Memo2. Zusatz 1: Eintrag für Sehr geehrter Herr/Frau je nach RadioGroup1-Einstellung. Zusatz 2: Eintrag für Datei / öffnen, speichern / beenden Zusatz 3: Gib jedem TMemo-Objekt ein TPopupMenu-Objekt mit kopieren,... Dazwischen nochmal deutlich erklären: Projekt speichern, neuen Ordner!, exe-datei, Kompilieren, was muss ich auf Diskette kopieren?,... und die folgenden 3 Seiten!!

5 Informatik 10 Seite 5 [Attribut = Eigenschaft; Attributwert = Eigenschaftswert] [Daten = Attributwerte eines Objekts] U.Freiberger Zugriff auf Objekte: Ein Objekt ist für seine Daten selber verantwortlich. Das bedeutet: Nur mit Hilfe seiner eigenen Methoden gestattet es anderen Objekten, auf seine Eigenschaftswerte zuzugreifen: m2.kleidungnennen(); stellt eine Botschaft an das Objekt m2 dar: Bitte liebes Objekt m2, führe deine Methode KleidungNennen() aus. Als Ergebnis liefert die Methode Pullover. m1.abteilungmerken( Service ); Diese Botschaft könnte ein Personalchef an Objekt m1 senden lassen: Sie bedeutet eine Versetzung von der Verwaltung zum Service. Mit der Methode AbteilungMerken() ändert Objekt m1 selber seinen Eigenschaftswert von Abteilung. Warum sollte den Eintrag Service nicht der Personalchef vornehmen? Z.B. weil das Objekt bei diesem Vorgang auch den Eigenschaftswert von Kleidung ändern muss. Und da soll es gefälligst selber dran denken. Dieses Prinzip der objektorientierten Modellierung nennt man Datenkapselung: Zugriff auf die Daten eines Objekts hat man nur über seine Methoden. Bei der Modellierung der Objekt-Klasse wurde festgelegt, wie und auf welche Daten Zugriff möglich sein soll.

6 Informatik 10 Seite 6 Zugriff auf Delphi-Objekte im Quellcode des Programms: a) Methoden aufrufen Memo1.Clear; (Objekt) (Methode) Beispiele: Memo1.Clear; Button1.Hide; Form1.Close; OpenDialog1.Execute; Memo2.CopyToClipboard; Memo2.PasteFromClipboard; (Memo1 löscht seinen Text) (Button1 macht sich unsichtbar) (Formular1 schließt sich) (Öffnen-Dialogfenster führt sich aus) (Memo2 kopiert seinen Text in die Zwischenablage) (Memo2 fügt Text aus der Zwischenablage ein) Image1.Picture.LoadFromFile( C:\Bilder\Foto.jpg ) (Objekt) (Objekt) (Methode von Picture) (Parameter der Methode) Das Objekt Image1 enthält ein Picture-Objekt, dessen Methode LoadFromFile aufgerufen wird. Image1.Picture.LoadFromFile(OpenDialog1.Filename) (Objekt) (Objekt) (Methode) Parameter: (Objekt) (Eigenschaft) Hier wird der Parameter (Dateiname mit Pfad) nicht direkt angegeben sondern aus der Eigenschaft Filename von OpenDialog1 herausgelesen. b) Eigenschaftswerte zuweisen (schreiben) und abfragen (lesen) Form1.Caption := mein Programm (Objekt) (Eigenschaft) (zugewiesener Eigenschaftswert) Das Symbol := benutzt Delphi als Zuweisungs-Istgleich. Das Attribut Caption erhält durch diese Anweisung den Wert mein Programm. Dies scheint auf den ersten Blick dem Prinzip der Datenkapselung zu widersprechen. In Wirklichkeit ist diese Schreibweise eine Abkürzung für: Form1.setCaption( mein Programm ). Es wird also nicht einfach nur der Wert einer Variablen verändert, sondern eine unsichtbare Methode setcaption() aufgerufen. Diese sorgt dafür, dass der Wert in eine unsichtbare Variable FCaption geschrieben wird und dass der veränderte Wert auf dem Bildschrim erscheint. Du siehst: Eigenschaften von Delphi- Objekten, die der Objektinspektor anzeigt, sind mehr als nur Attribute. Die Wertzuweisung an eine Objekt-Eigenschaft ist in Delphi immer ein Methoden-Aufruf. Die Schreibweise := wurde ursprünglich nur für die Wertzuweisung bei Variablen benutzt (a := 5; b := a-3). Dass Delphi sie auch bei Objekt-Eigenschaften benutzt, ist sehr praktisch: man muss sich nicht merken, ob es bei einer Klasse nun heißt setcaption() oder changecaption() oder writecaption(). Das weiß dann schon das Objekt selber. Und vor allem: diese Methoden lassen sich durch den Objekt-Inspektor bereits zur Entwicklungszeit aufrufen. Sobald du im Inspektor einen Wert in eine Eigenschaft eintippst, wird die Methode ausgeführt.

7 Informatik 10 Seite 7 Beispiele: Edit2.Text := Hier Name eingeben! ; Shape1.Left := 120; Shape2.Left := Shape1.Left + Shape1.Width + 20; Shape3.Brush.Color := clgreen; Label1.Autosize := false; Timer1.Enabled := true; if RadioGroup1.ItemIndex = 2 then Form1.Color := clred; if Edit1.Text = männlich then Label1.Caption := Sehr geehrter Herr + Edit2.Text else Label1.Caption := Sehr geehrte Frau + Edit2.Text; Die Kontrollstrukur if...(bedingung) then...(anweisung1) else...(anweisung2) nennt man Entscheidungsanweisung oder bedingte Anweisung. Diese ist in allen Programmiersprachen ein wichtiger Baustein für die Programmierung. Lässt man den else-teil weg, nennt man die Entscheidungsanweisung einseitig, sonst zweiseitig. Alle Programmiersprachen unterscheiden zwischen dem Vergleichs-Istgleich (in Delphi = ) und dem Zuweisungs-Istgleich (in Delphi := ). Der Ausdruck Edit.Text= männlich ergibt einen Wahrheitswert (true oder false). Je nach dem wird die Anweisung hinter then oder die Anweisung hinter else ausgeführt. Beachte: 1. Die Methoden der Objekte können nur während des Programmlaufs ( zur Laufzeit ) aufgerufen und ausgeführt werden, denn die Objekte werden erst beim Druck auf den Start -Knopf (d.h beim Compilieren des Quellcodes) im Computerspeicher erschaffen. Dagegen kann man viele Eigenschaftswerte von sichtbaren Delphi-Objekten auch im Voraus ( zur Entwicklungszeit ) mit dem Objektinspektor festlegen. Dabei wird auch eine Methode aufgerufen, deren Wirkung man sofort sieht. Man hat damit alle sichtbaren Eigenschaften des Objekts besser im Überblick und braucht nicht so viel Code zu schreiben. 2. Ein Delphi-Programm arbeitet ereignis-orientiert: Jede Aktion wird von einem Ereignis ausgelöst, z.b. Click auf einen Button, Timer-Ereignis, Drücken einer Taste, Schließen eines Fensters, Auswählen eines Menüeintrags usw. Deswegen besitzt ein sichtbares Delphi-Objekt normalerweise eine Vielzahl von Standard-Ereignissen, auf die es reagieren kann, wenn du zu einem Ereignis eine Ereignis-Methode schreibst. Mache im Objekt-Inspektor auf das gewünschte Ereignis einen Doppelklick und ergänze die Methode, welche Delphi dir anbietet, mit selbstgeschriebenen Anweisungen zwischen begin und end. Beispiel: Du möchtest mit einem Click auf Button1 den Timer1 einschalten und dieser soll immer nach 0,1 Sekunden Shape1 veranlassen, sich um 1 Pixel nach rechts zu bewegen: procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin Timer1.Interval:=100; Timer1.Enabled:=true; end; procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject); begin shape1.left:=shape1.left + 1; end;

8 Informatik 10 Seite 8 1. Termin-Aufgabe: Erstelle ein Delphi-Programm, mit dem du in einem TMemo-Objekt Texte schreiben und bearbeiten kannst. Das Programm soll mindestens folgenden Anforderungen genügen: - Es soll eine Menü-Leiste besitzen mit den Einträgen Datei / öffnen, speichern, beenden (Speichern als txt-datei) Bearbeiten / kopieren, ausschneiden, einfügen Text / Schriftauswahl - Es soll eine ListBox haben, in der ein paar Namen eingetragen sind. Durch Click auf einen Namen in der ListBox soll ein fertiger Briefkopf mit diesem Namen in das Memo eingefügt werden. Wenn du magst, kannst du dir noch Zusätzliches ausdenken, z.b. eine RadioGroup, in der du auswählen kannst Brief förmlich oder privat. Viel Spaß! Hn Die Klasse TCanvas Außer den Objekt-Klassen, die in der Komponenten-Palette von Delphi zur Verfügung stehen, gibt es viele weitere Objekt-Klassen. (Im nächsten Kapitel werden wir sogar selber neue Klassen erstellen.) Eine häufig gebrauchte Klasse ist TCanvas, das ist eine Zeichenfläche, die viele andere Klasse TCanvas Klassen verwenden, z.b. TForm.Canvas, TImage.Pictur <<Eigenschaften>> e.bitmap.canvas, TPaintbox.Canvas, TPrinter.Canvas. Brush: TBrush Immer wenn etwas grafisch dargestellt werden soll, Pen: TPen macht man das in einem TCanvas-Objekt. Die häufig PenPos: TPoint gebrauchten Eigenschaften und Methoden von TCanvas Font: TFont habe ich hier zusammengestellt. Wie du siehst, benutzt Pixels[x,y]:TColor TCanvas wiederum Objekte weiterer Klassen: Brush: ist zuständig für den Hintergrund (Farbe,...). Pen: definiert einen Zeichenstift (Farbe, Dicke,...). Font: legt die Schrift für Textausgabe fest. Mit der Eigenschaft PenPos liest oder schreibt man die aktuelle Position des Stifts, und mit der Eigenschaft Pixels kann man die Farbe einzelner Punkte lesen oder schreiben. Die Zeichen-Methoden von TCanvas probierst du am besten selber aus und studierst dabei jeweils die Beispiele in der Delphi-Hilfe.... (und andere) <<Methoden>> arc draw ellipse moveto lineto textout floodfill... (und viele andere)

9 Informatik 10 Seite 9 Beachte das Koordinatensystem von TCanvas: In der Mathematik läuft die x-koordinate nach rechts, die y-koordinate nach oben. Bei TCanvas (und generell bei Ausgaben auf dem Bildschirm) zeigt die y-koordinate nach unten und der Koordinaten-Ursprung liegt in der Ecke links oben. Aufgabe: 1. Füge in das Hauptformular Form1 ein TPaintbox-Objekt ein und spiele mit den Methoden von TCanvas. Probiere am besten das nachfolgende Beispiel aus und füge selber noch was hinzu. Dort wird anstelle eines Button zeichne, der mit onclick den Zeichenvorgang auslöst, einfach das Ereignis onpaint der Paintbox verwendet. Dieses Ereignis tritt immer ein, wenn das Objekt sich zeichnen muss, z.b. beim Start des Programms. Beachte auch die praktische Anweisung with... do... y Bildschirm-Koordinaten x Wenn du anstatt with PaintBox1.Canvas... schreibst: with Form1.Canvas... so wird die ganze Grafik auf die Zeichenfläche von Form1 gezeichnet. Wenn du das gleiche mit Printer.Canvas machst: with Printer.Canvas... dann kannst du das auf den Drucker ausgeben. Dazu muss man aber noch ein bißchen mehr wissen.

10 Informatik 10 Seite Probiere das folgende Beispiel aus. Hier wird das Ereignis onmousemove verwendet, das immer eintritt, wenn die Maus bewegt wird. Du siehst, dass die Methode die Koordinaten der Maus x, y übergibt, das kann man doch prima ausnutzen... Die Maus-Koordinaten als Parameter 3. Zeichne in ein Paintbox-Objekt ein Schachbrett. Zeichne 9 Linien waagrecht und 9 Linien senkrecht. Benutze dafür eine Wiederholungsanweisung: for i := 0 to 8 do... (siehe 11. Klasse) Zum Ausfüllen der Flächen benutze die Methode floodfill. Zuvor musst du die Hintergrundfarbe in brush festlegen. Für floodfill brauchst du die Koordinaten eines Punkts der Fläche. Ihre Berechnung innerhalb einer Wiederholungsanweisung ist nicht ganz einfach! 4. In dieser Aufgabe benutzen wir kein TCanvas-Objekt, passt aber gut zum Thema Grafik: Ein TImage-Objekt kann fertige Bilder aufnehmen und auf dem Bildschirm unterschiedlich darstellen. Dazu besitzt es ein Objekt Picture, und dieses hat eine Methode zum Laden einer Bilddatei; ebenso Methoden zum Vergrößern oder Verkleinern des Bildes. Wie du siehst, soll dein Programm ein Bild öffnen, in verschiedener Größe anzeigen und auch mit Scrollbar-Objekten horizontal und vertikal verschieben können.