Ein Vortrag von Markus Durzinsky Student der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

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1 Vortrag am 06. Februar 2004 Zeitansatz 60min (+180min programmieren) Werner-von-Siemens Gymnasium Magdeburg CASE, OOP, UML Schwerpunkt: Klassendiagramme Ein Vortrag von Markus Durzinsky Student der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg www-e.uni-magdeburg.de/durzinsk

2 0. Gliederung 1. CASE Computer Aided Software Engineering 2. Abstraktion und Modellierung 3. UML Unified Modelling Language 4. OOP Objektorientierte Programmierung 5. Klassendiagramme in UML 6. Programmieraufgabe 7. Zusammenfassung 8. Internetadressen / Literatur 0. Gliederung

3 1. Software Engineering Standards Werkzeuge Methoden Maßsystem Ressourcen Erfahrung ISO 9126, POSIX, ANSI JBuilder, Rational Rose UML, Aufwandsschätzung Speicherplatz, Laufzeit Personal, Hard/Software 1. CASE - Computer Aided Software Engineering

4 Software-Lebenszyklus Problemdefinition Anforderungsanalyse Spezifikation Entwurf / Design Implementierung Erprobung Auslieferung Anforderungen des Kunden Machbarkeit, Kosten, Zeit Beschreibung Funktionsweise (Was) Systembezogene Beschreibung (Wie) Codierung, Testen Betatest, Feldtest Übergabe an Kunden / Anwendung Dokumentation Wartung Support, Fehlerbehebung 1. CASE - Computer Aided Software Engineering

5 2. Wozu Modellierung und Abstraktion? Abstraktion dient der Vereinfachung Komplexe Zusammenhänge bleiben überschaubar Modellierung zur Abstraktion und schematischen Darstellung 2. Abstraktion und Modellierung

6 Abstraktionsgrad von Programmiersprachen Abstraktion Assembler reiner Maschinencode 100% C, Pascal, BASIC strukturierte Anweisungen 30% C++, (Pascal) erweitert um OOP Java reine OOP 2% Geschwindigkeit des Programms wird gesenkt Programmiereffizienz wird erhöht Geschwindigkeit 2. Abstraktion und Modellierung

7 3. UML Unified Modelling Language Sprache und Notation Für Modelle von Softwaresystemen Spezifikation Konstruktion Visualisierung Dokumentation Notationsdiagramme 3. UML - Unified Modelling Language

8 Diagrammtypen Anwendungsfalldiagramm (use case) Verhaltensdiagramme Zustandsdiagramm Aktivitätsdiagramm Sequenzdiagramm Kollaborationsdiagramm Implementierungsdiagramme Komponentendiagramm Verteilungsdiagramm Klassendiagramm 3. UML - Unified Modelling Language

9 Anwendungsfalldiagramm Bankautomat Anwendungsfall Karte und PIN prüfen <<include>> Geldbetrag auszahlen <<include>> Name Akteur Geld abheben Diagrammname Bank Geld auffüllen Kunde Systemgrenze 3. UML - Unified Modelling Language

10 Zustandsdiagramm Zustand Aktivität Übergang Automat frei Kunde am Automat Automat leer Karte einführen Geld auszahlen [kein Geld übrig] Geld auszahlen [Geld übrig] Anfang Ende Geld auffüllen 3. UML - Unified Modelling Language

11 Aktivitätsdiagramm Aktivität / Funktion Verlauf Karte einführen Anfang Ende Betrag eingeben Verzweigung PIN eingeben nein OK ja Betrag auszahlen Abbuchung an Bank melden Zusammenführung Splittung Synchronisation 3. UML - Unified Modelling Language

12 4. Crashkurs in abstrakten Datentypen, Datenstrukturen Felder mehrere Werte gleichen Typs A : array[0..10] of Integer; for i := 0 to 10 do A[i] := 2 * i; Datensätze mehrere Werte unterschiedlichen Typs type NeuerType : record x, y : Integer; str : String; end; var r : NeuerType; r.x := 20; r.str := 'Hello World'; 4. OOP - Objektorientierte Programmierung

13 Objekte und Klassen Objekte repräsentieren Datensätze, erweitert um eigene Funktionen type NeueKlasse = class EigenschaftA : Integer; EigenschaftB : Real; function MethodeA : Integer; procedure MethodeB(a : Real; b : Real); end; obj := NeueKlasse.Create; { obj ist ein Objekt } { bzw. Instanz von NeueKlasse } obj.eigenschafta := 1024; obj.methodeb(1.234, e-6); 4. OOP - Objektorientierte Programmierung

14 Beispiel einer Klasse Definieren eines Fahrzeuges type Fahrzeug = class farbe : String; motoran : Boolean; procedure startemotor; virtual; procedure stoppemotor; virtual; end; procedure Fahrzeug.starteMotor; begin motoran := true; writeln('motor gestartet'); end; procedure Fahrzeug.stoppeMotor; begin motoran := false; writeln('motor gestoppt'); end; 4. OOP - Objektorientierte Programmierung

15 Vererbung ein spezielles Fahrzeug durch Vererbung type Cabriolet = class(fahrzeug) verdeckoffen : Boolean; procedure oeffneverdeck; virtual; procedure stoppemotor; override; { überschreibt Methode aus Klasse Fahrzeug } end; procedure Cabriolet.oeffneVerdeck; begin verdeckoffen := true; end; procedure Fahrzeug.stoppeMotor; begin verdeckoffen := false; inherited stoppemotor; end; 4. OOP - Objektorientierte Programmierung

16 Casting und Polymorphie Entscheidung fällt zur Laufzeit procedure polizeikontrolle(wagen : Fahrzeug); begin wagen.stoppemotor; end; var cabrio : Cabriolet; Cabrio = Cabriolet.Create; { neue Instanz erstellen } cabrio.startemotor; polizeikontrolle(cabrio); { Casting von Cabriolet nach Fahrzeug } Was ist cabrio.verdeckoffen? true / false 4. OOP - Objektorientierte Programmierung

17 5. Klassendiagramme Darstellung der Klassen des Projektes Relationen und Verwandtschaften zwischen Klassen NeueKlasse EigenschaftA: TypA EigenschaftB: TypB MethodeA() MethodeB(p1, p2) type NeueKlasse = class { oder object } EigenschaftA: TypA; EigenschaftB: TypB; procedure MethodeA; procedure MethodeB(p1: Typ1; p2: Typ2); end; 5. UML - Klassendiagramme

18 Vererbung von Klassen stellt eine Vererbungshierarchie dar Person alter redenmit(p:person) Lehrer fach Schüler klassenstufe unterrichten() lernen() 5. UML - Klassendiagramme

19 Assoziationen Vernetzung von Klassen zur Kommunikation * Lehrer fach unterrichten() 1 * implementiert als Eigenschaft von Direktor, z.b. lehrerliste : TList 1 Direktor klassenstufe verwalten() 5. UML - Klassendiagramme

20 Aggregation stellt einen wesentlichen Bestandteil dar Schule name 1 1 * * KlassenRaum nummer 5. UML - Klassendiagramme

21 komplexes Beispiel der Aufbau einer Schule Person * Lehrer Schüler 1 Direktor InfoLehrer 1 * InfoRaum 1 Schule 1 1 * KlassenRaum 5. UML - Klassendiagramme

22 6. Programmieraufgabe man Modelliere folgendes System eine Superklasse für geometrische Objekte Klassen für verschiedene Formen (Punkt, Linie, Kreis, etc.), die von der Superklasse erben eine Klasse zum Verwalten der Instanzen Welche Methoden/Eigenschaften sollte die Superklasse enthalten? Programmieren einer Anwendung zum Erstellen und Zeichnen der Objekte 6. Programmieraufgabe

23 Lösungsidee GeomObject GeomList color setcolor(c) getcolor() paint(canvas) * 1 additem(geomobject) getlength() getitem(i) paintall(canvas) GeomPoint GeomLine GeomRectangle x y setx(ax) sety(ay) getx() gety() Paint(canvas) 1 edgea 1 edgeb 1 1 setedgea(x,y) setedgeb(x,y) paint(canvas) paint(canvas) 6. Programmieraufgabe

24 7. Zusammenfassung Prinzipien der Objektorientierung Vererbung (inheritance) Polymorphismus Kapselung (encapsulation, data hiding) Abstraktion Modularisierung Objektorientierte Programmierung liegt nahe an realen Gegebenheiten (Bsp. Schule) UML ist Standard zur Modellierung dieser Gegebenheiten 7. Zusammenfassung

25 8. Internetadressen / Literatur OMG Unified Modelling Language Informationen und Neuigkeiten UML-Notationsübersicht Object Engineering Process Oestereich, Bernd; Die UML-Kurzreferenz für die Praxis; München, Wien; Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2001 Balzert, Heide; Objektorientierung in 7 Tagen; Heidelberg, Berlin; Spektrum Akademischer Verlag, Internetadressen / Literatur

26 Informationen zum Vortrag der Vortrag wurde gehalten im Rahmen des Spezialistenlagers Informatik am Werner-von-Siemens-Gymnasium (2. bis 6. Februar 2004) für den Vortrag ist eine Zeitdauer von 1,5 bis 2 Stunden geplant im Anschluss sollte eine Programmieraufgabe gestellt werden, die von den Schülern innerhalb von 2 Stunden selbstständig bearbeitet wird zu bedenken ist die informatische Vorbildung der Schüler programmieren in Delphi Kenntnisse über Kontrollstrukturen (if, for, while) Funktionen, Prozeduren keine Kenntnisse über :-( höhere Datenstrukturen OOP