11. Vektoren und Pointer Programmieren / Algorithmen und Datenstrukturen 1 Prof. Dr. Bernhard Humm FB Informatik, Hochschule Darmstadt

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1 11. Vektoren und Pointer Programmieren / Algorithmen und Datenstrukturen 1 Prof. Dr. Bernhard Humm FB Informatik, Hochschule Darmstadt 1

2 Kontrollfragen Klassen und Objekte Evaluation Was ist der Unterschied zwischen Klassen und Objekten? Was machen Objekte aus? Wie werden sie beschrieben? Wie erfolgt die Trennung zwischen Außensicht und Innensicht bei der Implementierung von Klassen in C++? Was bedeutet private und public? Was ist das Geheimnisprinzip (Information Hiding)? Wie wird es bei Klassen in C++ umgesetzt? 2

3 Agenda Vektoren Namenskonventionen Konstruktorparameter Pointer UML Vorstellung Praktikumsaufgabe 3

4 Vektoren in C++ Bibliothek für Vector #include <vector> Variablendeklaration: der Datentyp der Vektorelemente steht in < > vector<string> words{"these", "are", "some", "words"}; testequal(4, words.size()); testequal("are", words.at(1)); words.at(1) = "were"; testequal("were", words.at(1)); words.push_back("more..."); testequal(5, words.size()); testequal("more...", words.at(4)); words.pop_back(); testequal(4, words.size()); Initialisierung (optional). Wenn nicht vorhanden, ist der Vektor leer. Größe (Anzahl Elemente) Elementzugriff (Beginn mit 0) Zuweisung von neuen Werten für existierende Elemente Anhängen von neuen Elementen am Ende (Vergrößerung des Vektors) Löschen von Elementen am Ende (Verkleinerung des Vektors) 4

5 Iterieren durch Vektor-Elemente Iteration über Indexzähler: string text = ""; for (int i = 0; i < words.size(); ++i) { text += words.at(i); } Oder einfacher: string text = ""; for (string word : words) { text += word; } Enspricht text = text + words.at(i) Variable word nimmt nacheinander alle Elemente des Vektors words an Für detaillierte Informationen zu Vektoren siehe 5

6 C++11 Standard Wichtig: Für die Nutzung von Features wie die Initialisierung von Vektoren oder die vereinfachte for-schleife muss in den Project Properties der C++- Standard auf C++11 gesetzt werden! 6

7 C++ Vektoren im Vergleich zu C++ Arrays und Logo Listen Element- Datentyp C++ Array C++ Vector Logo Liste Festgelegt bei Deklaration Festgelegt bei Deklaration Flexibel Elementzugriff a[i] v.at(i) item i l Elementzuweisung Größe a[i] = x v.at(i) = x Nur indirekt Festgelegt bei Deklaration Änderbar (push_back, pop_back) Änderbar (fput, bf) 7

8 Agenda Vektoren Namenskonventionen Konstruktorparameter Pointer UML Vorstellung Praktikumsaufgabe 8

9 Namenskonventionen Klassennamen: groß, z.b. Customer Variablen: klein, z.b. i Objektvariablen (in Klassen deklariert): klein mit Unterstrich, z.b. name_ Operationen, incl. Methoden: klein, z.b. setname CamelCase : bei mehreren Worten jeweils neues Wort mit Großbuchstaben, z.b. customernumber Konstanten: alle Buchstaben groß, Worttrennung durch Unterstrich, z.b. MAX_VALUE Alle Namenskonventionen (Style Guide): 9

10 Agenda Vektoren Namenskonventionen Konstruktorparameter Pointer UML Vorstellung Praktikumsaufgabe 10

11 Übung Diese Übung basiert auf der letzten Hörsaalübung: Klasse Customer mit Variable name_ und Zugriffsmethode getname() Erstellen Sie einen vector<customer> Fügen Sie 2-3 Customer hinzu Iterieren Sie durch den Vektor und sammeln Sie die Namen aller Kunden in einem String Überprüfen Sie das erwartete Ergebnis mit testequal 11

12 Agenda Vektoren Namenskonventionen Konstruktorparameter Pointer UML Vorstellung Praktikumsaufgabe 12

13 Konstruktoren mit Parametern Book.h class Book { public: Book(string author, string title); private: string author_; string title_; Konstruktor mit Parametern deklarieren }; Book.cpp Konstruktor mit Parametern implementieren: Initialisierungsliste: Variablennamen und (in Klammern) Initialisierungswerte #include "Book.h" Book::Book(string author, string title) : author_(author), title_(title) { } 13

14 Agenda Vektoren Namenskonventionen Konstruktorparameter Pointer UML Vorstellung Praktikumsaufgabe 14

15 Beispiel Bibliothek: Kunden und Bücher -name_: string Customer <<create>>-customer(name: string) +getname(): string -author_: string -title_: string Book <<create>>-book(author: string, title: string) +gettitle(): string +getauthor(): string name_: Peter name_: Paul author_: Stroustrup title_: C++ Quelle: Wikimedia name_: Mary 15

16 Modellierung des Leihscheins: Loan (Kunde leiht Buch) -customer_: shared_ptr<customer> -book_: shared_ptr<book> Loan <<create>>-loan(customer: shared_ptr<customer>, book: shared_ptr<book>) +getbook(): shared_ptr<book> +getcustomer(): shared_ptr<customer> customer_ * * book_ 1 1 Book -name_: string Customer <<create>>-customer(name: string) +getname(): string -author_: string -title_: string <<create>>-book(author: string, title: string) +gettitle(): string +getauthor(): string Quelle: Wikimedia name_: Peter name_: Paul customer_: book_: author_: Stroustup title_: C++ name_: Mary 16

17 Pointer Pointer erlauben Verweise auf Objekte Das Objekt auf das verwiesen wird (z.b. Customer) existiert unabhängig von dem Objekt, das verweist (z.b. Loan) Mehrere Objekte können auf ein und dasselbe Objekt verweisen (z.b. Mehrfachausleihe) 17

18 Pointer in C++11 Zur Erinnerung: Objekt-Instanziierung klassisch: Book book("stroustrup", "C++"); testequal("c++", book.gettitle()); Instanziierung eines Objekts mit Pointer: Deklaration von Pointer-Variablen #include <memory> using namespace std; shared_ptr<book> bookptr1 = nullptr; bookptr1 = make_shared<book>("stroustrup", "C++"); testequal("c++", bookptr1->gettitle()); shared_ptr<book> bookptr2 = bookptr1; testequal("c++", bookptr2->gettitle()); Initialisierung mit leerem Pointer Erzeugung eines neuen Objekts (Konstruktoraufruf) und Rückgabe des Pointers darauf Zugriff auf Methoden über -> (statt.) Zuweisung eines Pointers: Es wird nicht das Objekt kopiert! 18

19 Agenda Vektoren Namenskonventionen Konstruktorparameter Pointer UML Vorstellung Praktikumsaufgabe 19

20 UML (Unified Modeling Language Grafische Notation zur übersichtlichen Darstellung von Klassen etc. -name_: string Customer <<create>>-customer(name: string) +getname(): string 1 -customer_: shared_ptr<customer> -book_: shared_ptr<book> Loan <<create>>-loan(customer: shared_ptr<customer>, book: shared_ptr<book>) +getbook(): shared_ptr<book> +getcustomer(): shared_ptr<customer> customer_ * * book_ 1 -author_: string -title_: string Book Klasse Variablen (erst Name, dann Datentyp Methoden Referenzen (z.b. mittels Pointer <<create>>-book(author: string, title: string) +gettitle(): string +getauthor(): string 20

21 Agenda Vektoren Namenskonventionen Konstruktorparameter Pointer UML Vorstellung Praktikumsaufgabe 21

22 Übung Erstellen Sie einen vector<shared_ptr<customer>> Fügen Sie Pointer auf 2-3 Customer hinzu Iterieren Sie durch den Vektor und sammeln Sie die Namen aller Kunden in einem String Überprüfen Sie das erwartete Ergebnis mit testequal 22

23 Agenda Vektoren Namenskonventionen Konstruktorparameter Pointer UML Vorstellung Praktikumsaufgabe 23