Programmierung mit Java

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1 JUSTUS-LIEBIG-UNIVERSITÄT GIESSEN ALLG. BWL UND WIRTSCHAFTSINFORMATIK UNIV.-PROF. DR. AXEL C. SCHWICKERT Übungsaufgaben zur Lehrveranstaltung Programmierung mit Java Übung im Master-Modul Systems Engineering Wintersemester 2017/18 Univ.-Prof. Dr. Axel C. Schwickert

2 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/18 2 Übungsaufgaben Die Übungsaufgaben zur Veranstaltung sind von den Studierenden unbedingt zu absolvieren. Sie sind Grundlage für die Veranstaltung Programmierung mit Java (Übung) und tragen wesentlich zur erfolgreichen Vermittlung der Lehrinhalte und dem Bestehen der Projektarbeiten bei. Grundlage für die Übungsaufgaben sind die WBT zum Themenbereich Einführung in die Programmierung mit Java. Die Kapitel der Übungsaufgaben beziehen sich auf die Inhalte der jeweiligen WBT (Beispiel: Kapitel 1 Grundlagen bezieht sich auf die Inhalte des WBT 01 Einführung in die Programmierung ). Die WBT sind vor den Übungsaufgaben zu absolvieren! 1 Grundlagen Aufgabe 1: Erstellen Sie auf der Festplatte C:/ das Verzeichnis /workspace. Erstellen Sie in /workspace das Projektverzeichnis /mein_javaprojekt (falls nicht vorhanden). Erstellen Sie in /mein_javaprojekt den Ordner /wbt01. Speichern Sie in /wbt01 ein Textdokument mit beliebigem Namen. Verwenden Sie das Textdokument, um die Antworten auf die Fragen in Aufgabe 2 bis Aufgabe 6 zu dokumentieren. Aufgabe 2: Beschreiben Sie kurz, was unter einem Programm verstanden wird. Was ist ein Algorithmus und was ist Maschinencode? Aufgabe 3: Beschreiben Sie kurz die wesentlichen Bestandteile eines Computers. Gehen Sie auch darauf ein, warum Programme häufig in verschiedenen Versionen vorliegen müssen, wenn sie auf mehreren Computern eingesetzt werden sollen? Aufgabe 4: Wie unterscheidet sich eine Programmiersprache von Maschinencode und wo werden Befehle, die in einer Programmiersprache geschrieben werden, gespeichert? Aufgabe 5: Interpreter? Was sind Compiler und Interpreter? Worin unterscheiden sich Compiler und Aufgabe 6: Beschreiben Sie den Prozess vom Java-Quellcode zum Maschinencode. Was sind die wesentlichen Vorteile von Java-Bytecode? 2 Erste Schritte mit Java Aufgabe 7: Laden Sie die passende Java Plattform SE (JDK) herunter und installieren Sie diese auf Ihrem Rechner. Die Java Plattform SE (JDK) finden Sie unter:

3 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/18 3 Aufgabe 8: (Siehe WBT 02) Passen Sie die Umgebungsvariable PATH in Systemeinstellungen -> Erweiterte Systemeinstellungen -> Umgebungsvariablen anpassen an. PATH muss auf das Verzeichnis bin/ der Java-Installation verweisen (z. B "C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_25\bin"). Starten Sie ihren Rechner neu (nur bei Windows!). Aufgabe 9: Legen Sie auf ihrem Rechner im Verzeichnis /mein_javaprojekt den Ordner /wbt02 an (falls nicht vorhanden). Öffnen Sie anschließend einen Editor und erstellen Sie folgenden Quellcode: package wbt02; public class HalloJava{ public static void main(string[] args){ System.out.println("Hallo, Java!"); Speichern Sie den Quellcode in der Java-Datei HalloJava.java unter mein_javaprojekt/wbt02. Aufgabe 10: Öffnen Sie die Konsole (Windows = Eingabeaufforderung; Mac OS = Terminal) und navigieren Sie in das Projektverzeichnis /mein_javaprojekt mit dem Befehl cd <Pfad zum Verzeichnis>/mein_javaprojekt. Kompilieren Sie die Java-Datei HalloJava.java mit dem Befehl javac wbt02/hallojava.java. Führen Sie die erzeugte Class-Datei HalloJava.class mit java wbt02.hallojava aus! Auf dem Bildschirm, im Konsolen-Fenster, sollte Hallo, Java! erscheinen! 3 Strukturelemente und Befehle Aufgabe 10: Ein Java-Programm besteht aus einer Java-Datei (.java) und einer Class-Datei (.class). Was wird in der Java-Datei gespeichert und was steht in der Class-Datei? Aufgabe 11: Welche Strukturelemente kennen Sie? Welche Rolle spielen die geschweifte Klammern {? Für was wird das Semikolon ; verwendet? Aufgabe 12: Beschreiben Sie kurz die Rolle der main-methode. Verwenden Sie dazu eine passende Form der Visualisierung. Aufgabe 13: Erstellen Sie in /mein_javaprojekt das Verzeichnis /wbt03 (falls nicht vorhanden). Bauen Sie den Quellcode des Hallo, Java! -Programms aus Kapitel 2 nach. Wichtig: Ändern Sie den Klassennamen in HalloJava2. Speichern Sie den Quellcode unter /wbt03 in der Datei HalloJava2.java. Aufgabe 14: Kompilieren Sie HalloJava2.java und führen Sie HalloJava2.class aus!

4 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/18 4 Aufgabe 15: Modifizieren Sie HalloJava2.java: Das Programm soll nicht mehr nur den Satz Hallo, Java! ausgeben, sondern: Hallo, Java! Mein Name ist <Ihr Name>! Aufgabe 16: Erstellen Sie ein Java-Programm TestMain. TestMain soll keine main- Methode beinhalten. Speichern Sie TestMain in einer passenden Java-Datei unter /wbt03 und kompilieren Sie den Quellcode. Welche Fehlermeldung wird beim Ausführen ausgegeben und warum? Aufgabe 17: Ersetzen Sie den Quellcode in TestMain durch: package wbt03; public class TestMain{ public static void main(string[] args){ methode2(); public static void methode2(){ System.out.println("Hallo, Welt!"); Führen Sie TestMain aus. Was passiert? Wo liegt der Unterschied zu bisherigen Programmen? Aufgabe 18: Welche Aufgabe erfüllt der Befehl System.out.println();? Die Beschreibung finden Sie unter folgendem Link: g%29 4 Variablen und Konstanten Aufgabe 19: Erstellen Sie das Verzeichnis /wbt04 in /mein_javaprojekt (falls nicht vorhanden). /wbt04! Aufgabe 20: Variablen können deklariert und initialisiert werden, was bedeutet das? Schreiben Sie ein Java-Programm, das die Initialisierung und Deklaration einer Variablen meine_variable mit beliebigem Datentyp vornimmt und dann den Wert auf dem Bildschirm in der Konsole anzeigt.

5 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/18 5 Aufgabe 21: Welche einfachen Datentypen kennen Sie und welche Werte können in den Datentypen gespeichert werden? Aufgabe 22: Erstellen Sie eine ausführbare (Hinweise: main-methode) Java-Klasse. Speichern Sie folgende Werte in Variablen mit passendem Datentyp. Verbrauchen Sie so wenig Speicherplatz wie möglich: - Bevölkerungszahl in Deutschland (int) - Ihren Geburtstag (byte), Geburtsmonat (byte) und das Geburtsjahr (short) - Ihren Vor- plus Nachnamen (String) - Einen aktuellen Kurs der VW-Aktie (float) Geben Sie die Werte der Variablen mit einem passenden Beschreibungstext nacheinander in der Konsole aus! Aufgabe 23: Legen Sie in einer Klasse Konstanten eine Konstante mit dem Wert von PI (4 Stellen nach dem Komma) an. Versuchen Sie den Wert der Konstanten nach der Initialisierung zu manipulieren. Welche Fehlermeldung wird ausgegeben und warum? 5 Operatoren Aufgabe 24: Erstellen Sie das Verzeichnis /wbt05 in /mein_javaprojekt (falls nicht vorhanden). /wbt05! Aufgabe 25: Welche Operatoren kennen Sie? Unterscheiden Sie zwischen arithmetischen, logischen und Vergleichsoperatoren! Aufgabe 26: Modifizieren Sie die Klasse aus Aufgabe 23. Berechnen Sie mit Hilfe der Konstanten PI das Volumen (V) einer Kugel mit einem Radius (r) von 3 cm. V =! π r" " Aufgabe 27: Schreiben Sie ein Java-Programm FundamentalWert, das den folgenden Fall löst: Im vergangen Jahr schüttet N.EON eine Dividende (D) von 3,50 Euro aus. Für eine Investition in eine Anlage der gleichen Risikoklasse fordern Marktteilnehmer eine Rendite (r) in Höhe von 6 % p. a.. Im Zuge des Atomkraftausstiegs ist jedoch mit einem konstanten Dividendenwachstum (g) in Höhe von -2 % zu rechnen. Wie hoch ist der Fundamentalwert (P) der N.EON AG? Hinweis: 1% = 0.01!

6 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/18 6 P = & ( (*+,)./, Aufgabe 28: Erweitern Sie das Programm aus Aufgabe 27. Berechnen Sie zusätzlich den Fundamentalwert (P) für eine Aktie mit den Eigenschaften D: 4 Euro, r: 4 % und g: + 2%. Vergleichen Sie die Fundamentalwerte beider Aktien mit allen bekannten Vergleichsoperatoren, speichern Sie die Ergebnisse in Variablen und zeigen Sie diese an. Aufgabe 29: Daten welchen Typs liefert ein Vergleich? Vergleichen Sie in einem Programm StackHeap zwei ganze Zahlen miteinander und speichern Sie das Ergebnis in einer Variablen ergebnis. Versuchen Sie anschließend zwei identische Zeichenketten (a und b) miteinander zu vergleichen. Was passiert? Testen Sie auch a.equals(b);. Was passiert? Aufgabe 30: Nutzen Sie den Operator %. Welche Aufgabe erfüllt der Operator %? Schreiben Sie ein einfaches Beispiel-Programm ModuloTest, das die Berechnung 17 % 5 vornimmt und das Ergebnis in der Konsole anzeigt. Aufgabe 31: Schreiben Sie ein einfaches Java-Programm, das nachvollziehbar zwei Vergleichsoperationen mit einer logischen Operation kombiniert und das Ergebnis anzeigt. 6 Bedingte Anweisungen und Schleifen Aufgabe 32: Erstellen Sie das Verzeichnis /wbt05 in /mein_javaprojekt (falls nicht vorhanden). /wbt05! Aufgabe 33: Was versteht man unter bedingten Anweisungen. Welche bedingten Anweisungen kennen Sie? Aufgabe 34: Schreiben Sie ein Programm Fahrtauglichkeit. Speichern Sie in einer Variablen (int alter) das Alter einer beliebigen Person. Überprüfen Sie mit einer if-else- Anweisung, ob der Wert der Variablen größer oder größer gleich 18 ist. Liefert der Vergleich das Ergebnis wahr, soll das Programm Die Person darf Auto fahren! ausgeben. Liefert der Vergleich falsch, soll Die Person darf kein Auto fahren! angezeigt werden. Aufgabe 35: Neben der if-else-anweisung gibt es noch die switch-anweisung. Vervollständigen Sie das vorliegende Programm Switch. Das Programm soll überprüfen, ob der Wert von c ein Vokal ist. Führen Sie das Programm aus. package wbt06; public class Switch{

7 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/18 7 public static void main(string[] args){ char c; boolean istvokal; //Bitte hier c mit einem Zeichen initialisieren! switch(c){ case 'a': istvokal = true; break; case 'e': istvokal = _; break; case _: istvokal = true; break; case 'o': istvokal = true; break; case _: istvokal = true; break; default: istvokal = _; if(istvokal == true){ System.out.println( c+ " ist ein Vokal!"); else{ System.out.println( c+ " ist kein Vokal!"); Aufgabe 36: Beschreiben Sie kurz welche Arten von Schleifen Sie kennen und für was Schleifen verwendet werden. Aufgabe 37: Schreiben Sie ein Programm RaketenStart, das mit einer for-schleife von 0 bis 10 zählt und dann mit einer Textausgabe in der Konsole den Lift-off bestätigt! Aufgabe 38: Schreiben Sie ein Programm MarsSondenLandung, das mit einer while- Schleife von 10 bis 0 zählt und dann mit einer Textausgabe in der Konsole die Landung bestätigt!

8 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/ Arrays Aufgabe 39: Erstellen Sie das Verzeichnis /wbt07 in /mein_javaprojekt (falls nicht vorhanden). wbt07! Aufgabe 40: Schreiben Sie ein Programm ArrayTest, das ein Array vom Datentyp int mit 5 Feldern anlegt. Speichern Sie Zahlen in den Feldern des Arrays und geben Sie diese mit einem Ausgabebefehl auf dem Bildschirm in der Konsole aus. Aufgabe 41: Schreiben Sie ein Programm ArraySchleife. Versuchen Sie das vorliegende angepasste Struktogramm mit ArraySchleife nachzubauen. Paket: wbt07 Klassenname: ArraySchleife Array n mit 5 Feldern (int) deklarieren Variable c deklarieren c mit 0 initialisieren n mit Werten initialisieren Solange c < n.length Zeige den Wert von n[c] c = c + 1 Zeige Array ausgelesen! an Aufgabe 42: Bauen Sie MainEingabe nach. Kompilieren Sie das Programm und führen Sie es mit: java wbt07.maineingabe Eins Zwei Drei aus. Was passiert? Welche Rolle spielt args? package wbt07; public class MainEingabe{ public static void main(string[] args){ for( int i = 0; i < args.length; i = i + 1 ) System.out.println(args[i]); Aufgabe 43: Schreiben Sie ein Programm EinkaufsListe. Speichern Sie in einem Array einkaufsliste eine beliebige Anzahl an Produkten (z. B. Eier, Milcht,...). Geben Sie den Inhalt der einkaufsliste mit einer for-schleife auf dem Bildschirm in der Konsole aus.

9 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/ Methoden Aufgabe 44: Erstellen Sie das Verzeichnis /wbt08 in /mein_javaprojekt (falls nicht vorhanden). /wbt08! Aufgabe 45: Beschreiben Sie kurz, was eine Methode ist. Welche Rolle hat die main- Methode, was ist ein Rückgabewert und was ein Parameter? Aufgabe 46: Beschreiben Sie kurz den Aufbau der vorliegenden Methode direkt in einer Java-Datei. Verwenden Sie Kommentare (siehe WBT 03). Was ist der Rückgabewert, was der Name und was der Parameter. Was bedeutet return? public static int quadriere(int x){ return x * x; Aufgabe 47: Schreiben Sie ein Java-Programm MultiDiv, das, neben der main-methode, eine Methode zum Multiplizieren von zwei int-werten und eine Methode zum Dividieren von zwei double-werten beinhaltet. Testen Sie die Methoden. Aufgabe 48: Beschreiben Sie mit Stichpunkten, was im Programm Kaskade passiert. Bauen Sie das Programm nach und überprüfen Sie ihre Erwartungen. package wbt08; public class Kaskade{ public static void anzeigen(int v){ System.out.println("Das Ergebnis ist " +v); public static int multipliziere(int x, int y){ return x * y; public static int quadriere(int x){ return x * x; public static void main(string[] args){ anzeigen(multipliziere(quadriere(2), quadriere(5)));

10 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/ Modulare Programmierung Aufgabe 49: Erstellen Sie das Verzeichnis /wbt09 in /mein_javaprojekt (falls nicht vorhanden). /wbt09! Aufgabe 50: Beschreiben Sie kurz, was unter modularer Programmierung verstanden wird. Wie viele Klassen dürfen pro Java-Datei existieren? Aufgabe 51: Erstellen Sie eine Java-Klasse GrundRechenArten (ohne main-methode!), die Methoden für die vier Grundrechenarten beinhaltet. Aufgabe 52: Schreiben Sie eine ausführbare Java-Datei mit der Klasse RechenProgramm, die in der main-methode auf Methoden von GrundRechenArten zugreift und diese verwendet. Speichern Sie RechenProgramm in /wbt09 und führen Sie die Klasse aus. Aufgabe 53: Lagern Sie GrundRechenArten in /mein_javaprojekt/module aus. Passen Sie den Quellcode mit package module; an, um mitzuteilen, dass GrundRechenArten jetzt Teil des Pakets module ist. Aufgabe 54: Schreiben Sie eine ausführbare Java-Klasse RechenProgramm2 die GrundRechenArten aus dem Paket module importiert und für mindestens eine Rechenaufgabe verwendet. Aufgabe 55: Machen Sie sich mit der Programmierschnittstelle (API) von Java vertraut. Suchen Sie nach der Klasse Math im Paket java.lang. Wie ist die Dokumentation der Klassen gegliedert? Was wird zu jeder Klasse dokumentiert? 10 Objektorientierung Aufgabe 56: Erstellen Sie das Verzeichnis /wbt10 in mein_javaprojekt (falls nicht vorhanden). Speichern Sie alle Java-Programme dieser Übung in /wbt10! Aufgabe 57: Erklären Sie kurz was Objekte sind und was objektorientierte Programmierung bedeutet? Wie werden Eigenschaften und Verhalten von Objekten in einer Programmiersprache realisiert? Verwenden Sie ein anschauliches Beispiel. Aufgabe 58: Schreiben Sie eine Klasse Konto. Die Klasse Konto soll die Eigenschaften inhaber, guthaben, iban und blz haben - sonst nichts. Verwenden Sie passende Datentypen für die Eigenschaften!

11 Programmierung mit Java (Teil 1) - WS 2017/18 11 Aufgabe 59: Erzeugen Sie die Klasse BankProgramm. Erzeugen Sie in der main-methode von BankProgramm zwei Objekte (girokonto, tagesgeld) vom Datentyp Konto. Speichern Sie Werte in den Eigenschaften der Objekte. Aufgabe 60: Erweitern Sie die Klasse Konto mit den Objektmethoden ueberweisung() und kontostand(). ueberweisung() soll Werte empfangen, die von guthaben abgebucht werden. kontostand() soll den aktuellen Wert von guthaben auf dem Bildschirm in der Konsole anzeigen. Aufgabe 61: Erweitern Sie Konto mit einem Konstruktor. Verwenden Sie zudem den Modifikator private für die Eigenschaften von Konto. Aufgabe 62: Was bewirkt private? Versuchen Sie aus BankProgramm direkt auf private Eigenschaften eines Objekts der Klasse Konto zuzugreifen. Was passiert? Aufgabe 63: Erweitern Sie die Methode ueberweiseung(). Es soll nur noch Geld überweisen werden können, wenn der Kontostand größer 0 ist und der zu überweisende Betrag kleiner als der Kontostand! (Ende)