Beispiel: Schriftliche Addition

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1 Beispiel: Schriftliche Addition Eingabe Ausgabe Zwischen werte Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 18

2 2. Grundlagen der Programmierung 2.1 Einfache Programme Der lange Weg von der Idee zum Programm Idee Spezifikation Algorithmus Programm Maschinenprogramm Ausführung Compiler Mensch Computerprogramm Computer Entwicklungsumgebung Eclipse Am Anfang steht die Idee, etwas berechnen zu wollen. Überlegen sie ganz genau, was Sie berechnen wollen: Was ist die Eingabe und was ist die Ausgabe? Entwerfen Sie einen Algorithmus für ihr Problem. Schreiben Sie ein Java-Programm, das Ihren Algorithmus implementiert. Lassen Sie das Java-Programm von einem Compiler (=Übersetzer) in ein maschinenlesbares Programm übersetzen. Führen Sie das maschinenlesbare Programm auf einem Computer aus. Testen Sie Ihr Programm ausgiebig, insbesondere auf Eingaben, zu denen Sie das korrekte Ergebnis kennen. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 19

3 Beispiel: Fakultätsberechnung Problem Factorial: geg: n N ges: die Fakultät von n 1: berechne n! Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 20

4 Beispiel: Fakultätsberechnung Problem Factorial: geg: n N ges: die Fakultät von n 1: berechne n! 2: berechne Q n i=1 i Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 20

5 Beispiel: Fakultätsberechnung Problem Factorial: geg: n N ges: die Fakultät von n 1: berechne n! 2: berechne Q n i=1 i 3: berechne n Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 20

6 Beispiel: Fakultätsberechnung Problem Factorial: geg: n N ges: die Fakultät von n 4: Multipliziere alle Zahlen von 1 bis n miteinander. 1: berechne n! 2: berechne Q n i=1 i 3: berechne n Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 20

7 Beispiel: Fakultätsberechnung Problem Factorial: geg: n N ges: die Fakultät von n 4: Multipliziere alle Zahlen von 1 bis n miteinander. 5: Multipliziere alle Zahlen von 1 bis n in aufsteigender Reihenfolge miteinander. 1: berechne n! 2: berechne Q n i=1 i 3: berechne n Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 20

8 Beispiel: Fakultätsberechnung Problem Factorial: geg: n N ges: die Fakultät von n 1: berechne n! 2: berechne Q n i=1 i 3: berechne n 4: Multipliziere alle Zahlen von 1 bis n miteinander. 5: Multipliziere alle Zahlen von 1 bis n in aufsteigender Reihenfolge miteinander. 6: Faculty() { input(n); /* lese Zahl n ein */ i = 1; /* init Laufvariable */ x = 1; /* init Ausgabewert */ solange i nicht größer ist als n x = x i; /* multipl.mit i */ i = i + 1; /* nächstes i */ output(x); /* gebe x = n! aus */ Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 20

9 Beispiel: Fakultätsberechnung Problem Factorial: geg: n N ges: die Fakultät von n 1: berechne n! 2: berechne Q n i=1 i 3: berechne n 4: Multipliziere alle Zahlen von 1 bis n miteinander. 5: Multipliziere alle Zahlen von 1 bis n in aufsteigender Reihenfolge miteinander. 6: Faculty() { input(n); /* lese Zahl n ein */ i = 1; /* init Laufvariable */ x = 1; /* init Ausgabewert */ solange i nicht größer ist als n x = x i; /* multipl.mit i */ i = i + 1; /* nächstes i */ output(x); /* gebe x = n! aus */ Wir haben uns langsam eine immer genauere Vorstellung von dem Algorithmus gemacht, den wir benutzen wollen. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 20

10 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java int n = In.readInt(); Das Programm liest n, berechnet n! in der Variable erg und gibt n! aus. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 21

11 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java mit Kommentaren // Eingabeaufforderung int n = In.readInt(); /* Eingabewert von Tastatur */ /* Initialisierung des Ergebnisses */ /* solange n noch nicht 0 ist... */ /* multipliziere Ergebnis mit n */ /* erniedrige n um 1 */ // end of main // end of Fakultaet Kommentare sind rot markiert. Beachten Sie die zwei verschiedenen Kommentararten. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 21

12 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Programmname int n = In.readInt(); Das Programm hat einen Namen. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 22

13 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Klassendeklaration und Main-Methode int n = In.readInt(); Die orange markierten Anweisungen sind notwendig. Wir erläutern sie aber erst viel später. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 23

14 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Eingabe und Ausgabe int n = In.readInt(); Eingabe und Ausgabe des Programms Fakultaet ist orange markiert. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 24

15 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Rechnung int n = In.readInt(); Die Rechnung ist orange markiert. Sie transferiert die Eingabe n in die Ausgabe n! Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 25

16 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Konstanten int n = In.readInt(); Numerische Konstanten und Textkonstanten sind orange markiert. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 26

17 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Variablen int n = In.readInt(); Variablen sind orange markiert. Variablen sind Behälter für Werte! Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 27

18 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Variablendeklarationen int n = In.readInt(); Variablen müssen vor Benutzung definiert werden! Sie bekommen Namen und Wertebereich. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 28

19 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Ausdrücke int n = In.readInt(); /* spezieller Ausdruck. Später! */ Ausdrücke sind Berechnungsvorschriften, die Operatoren (Zahlen, Texte) miteinander verknüpfen. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 29

20 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Zuweisungen int n = In.readInt(); Zuweisungen legen das Ergebnis der Auswertung eines Ausdrucks in einer Variablen ab. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 30

21 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Ablaufsteuerung int n = In.readInt(); Ablaufsteuerung bestimmt, ob und in welcher Reihenfolge Anweisungen durchlaufen werden. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 31

22 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Schlüsselwörter int n = In.readInt(); Schlüsselwörter dürfen nicht als Namen für Variablen verwendet werden. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 32

23 Beispiel: Fakultätsberechnung in Java: Trennzeichen int n = In.readInt(); Das Trennzeichen ; trennt Anweisungen voneinander. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 33

24 Zusammenfassung Das Programm kann numerische Konstanten und Textkonstanten verwenden. Ihre Werte können sich nicht ändern. Variablen sind Behälter für Werte. Ihre Inhalte können sich ändern. Variablen müssen vor Benutzung definiert werden. Sie bekommen Namen und Wertebereich. Ausdrücke sind Berechnungsvorschriften, die Operatoren (Zahlen, Texte) miteinander verknüpfen. Zuweisungen legen das Ergebnis der Auswertung eines Ausdrucks in einer Variablen ab. Die Ablaufsteuerung bestimmt, ob und in welcher Reihenfolge Anweisungen durchlaufen werden. Schlüsselwörter dürfen nicht als Namen für Variablen verwendet werden. Anweisungen werden durch ; voneinander getrennt. Universität Paderborn Technische Informatik für Ingenieure (TIFI) WS 09/10 34