Einstieg in die Informatik mit Java

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1 1 / 21 Einstieg in die Informatik mit Java Felder, eindimensional Gerd Bohlender Institut für Angewandte und Numerische Mathematik

2 Gliederung 2 / 21 1 Überblick: Was sind Felder? 2 Vereinbarung von Feldern 3 Erzeugen von Feldern 4 Zugriff auf Feldkomponenten 5 Felder als Objekte, Referenzen

3 Gliederung 3 / 21 1 Überblick: Was sind Felder? 2 Vereinbarung von Feldern 3 Erzeugen von Feldern 4 Zugriff auf Feldkomponenten 5 Felder als Objekte, Referenzen

4 Überblick: Was sind Felder? Häufig werden viele gleichartige Daten zusammen abgespeichert. e Vektoren, Matrizen, Tabellen, Monitorbilder als eine Matrix von Pixeln. Die Einträge in einem Feld heissen Elemente oder Komponenten. Elemente a 0 bis a n 1 : a 0 a 1 a 2... a n 1 Alle Komponenten sind vom gleichen Typ (Komponententyp). Felder sind in Java Objekte, die dynamisch erzeugt werden, und sind im Prinzip nur eindimensional (können aber als Komponententyp einen anderen Feldtyp besitzen, dies wird später behandelt). 4 / 21

5 Gliederung 5 / 21 1 Überblick: Was sind Felder? 2 Vereinbarung von Feldern 3 Erzeugen von Feldern 4 Zugriff auf Feldkomponenten 5 Felder als Objekte, Referenzen

6 Vereinbarung von Feldern Syntax Komponententyp [ ] Bezeichnerliste; Bezeichnerliste ist eine mit Komma getrennte Liste von Namen für Feldvariablen. Alle haben den gleichen Komponententyp. Alternativ ist auch noch die C++ Syntax möglich: Komponententyp Bezeichner [ ]; Unterschied zu manchen anderen Programmiersprachen Durch die Deklaration wird noch kein Speicher für die Komponenten reserviert, es existiert bislang nur eine Referenz auf das Feld! i n t [ ] tab ; / / Tabelle ganzer Zahlen double [ ] b, c ; / / mathematische Vektoren S t r i n g [ ] s t r ; / / Feld von S t r i n g s 6 / 21

7 Gliederung 7 / 21 1 Überblick: Was sind Felder? 2 Vereinbarung von Feldern 3 Erzeugen von Feldern 4 Zugriff auf Feldkomponenten 5 Felder als Objekte, Referenzen

8 Erzeugen von Feldern 8 / 21 Felder können auf die folgenden Weisen erzeugt werden: (1) Mit dem Operator new bei der Initialisierung, i n t [ ] a = new i n t [ 3 ] ; (2) durch eine Initialisiererliste bei der Deklaration, i n t [ ] b = {1, 2, 3};

9 Erzeugen von Feldern 9 / 21 (3) durch Zuweisung eines mit new erzeugten Feldes, i n t [ ] c ;... c = new i n t [ 3 ] ; (4) durch eine Kombination aus (2) und (3). i n t [ ] d ;... d = new i n t [ ] {1,2,3};

10 10 / 21 Erzeugen von Feldern, Achtung Achtung Bei der letzten Variante muss new int[] stehen (im Gegensatz zur Initialisiererliste bei der Deklaration). Die Anzahl der Feldelemente darf nicht angegeben werden. i n t [ ] d ;... d = {1,2,3}; / / Fehler : new i n t [ ] f e h l t d = new i n t [ 3 ] {1,2,3}; / / Fehler : / / Dimensionsangabe verboten

11 Initialisierung von Feldern 11 / 21 Die Initialisiererliste darf auch Variablen und Ausdrücke enthalten! Dabei dürfen nur definierte Größen verwendet werden. i n t x=11, y =22; i n t [ ] d = {x, 2 y +1};... i n t xx ; i n t [ ] e = {xx, yy } ; / / Fehler / / xx hat keinen Wert, yy u n d e f i n i e r t xx = 27; / / zu spaet!!! i n t yy = 28; / / zu spaet!!!

12 12 / 21 Erzeugen von Feldern Die Länge eines Feldes kann mit einer ganzzahligen Variablen oder einem ganzzahligen Ausdruck angegeben werden. Der Ausdruck muss vom Typ int sein, nicht vom Typ long. Achtung Das heißt natürlich nicht, dass sich die Feldlänge bei einer Änderung der Variablen ebenfalls ändert! i n t dim = 5; i n t [ ] e = new i n t [ dim ] ; / / Feld e hat 5 Komp. dim = 10; / / e h a t immer noch 5 Komp. e = new i n t [2 dim + 5 ] ; / / j e t z t hat e 25 Komponenten

13 Gliederung 13 / 21 1 Überblick: Was sind Felder? 2 Vereinbarung von Feldern 3 Erzeugen von Feldern 4 Zugriff auf Feldkomponenten 5 Felder als Objekte, Referenzen

14 Zugriff auf Feldkomponenten Ist i ein ganzzahliger Ausdruck, so kann mit f[i] auf das i-te Feldelement von f zugegriffen werden. Hierbei muss der Ausdruck i vom Typ int sein, long ist nicht erlaubt. i n t [ ] f = { 11, 22, 33 } ; f[0] f[1] f[2] Damit ergibt sich für die Komponente f[0] der Wert 11, für die Komponente f[1] der Wert 22 und für die Komponente f[2] der Wert / 21

15 : Zugriff auf Feldlänge 15 / 21 Jedes Feld f besitzt eine Komponente f.length vom Typ int, die seine aktuelle Komponentenanzahl angibt. char [ ] vokale = { a, e, i, o, u } ;... for ( i n t i =0; i <vokale. l e n g t h ; ++ i ) System. out. p r i n t l n ( vokale [ i ] ) ;

16 / / Z u g r i f f e auf Feldelemente System. out. p r i n t l n ( farbe [ 0 ] ) ; / / okay System. out. p r i n t l n ( farbe [ 3 ] ) ; / / okay System. out. p r i n t l n ( farbe [ 4 ] ) ; / / Fehler! System. out. p r i n t l n ( farbe [ 1 ] ) ; / / Fehler! System. out. p r i n t l n ( farbe [ farbe. l e n g t h ] ) ; / / Fehler! Maximaler Index i s t length 1 16 / 21 illegaler Zugriff Achtung Die Indizierung der Feldelemente beginnt in Java immer bei Null! Zugriffe auf nichtexistente Feldelemente werden in Java geprüft und führen zu einem Laufzeitfehler! / / ein Feld mit 4 Komponenten S t r i n g [ ] farbe = { Kreuz, Pik, Herz, Karo } ;

17 programm Vektoraddition 17 / 21 import java. u t i l. ; public class AddVek { public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] args ) { Locale. s e t D e f a u l t ( Locale.US ) ; Scanner sc = new Scanner ( System. i n ) ; double [ ] a, b ; System. out. p r i n t ( Dimension = ) ; i n t dim = sc. n e x t I n t ( ) ; a = new double [ dim ] ; b = new double [ dim ] ; for ( i n t i =0; i <a. length ; ++ i ) { System. out. p r i n t ( a [ + i + ] : ) ; a [ i ] = sc. nextdouble ( ) ; System. out. p r i n t ( b [ + i + ] : ) ; b [ i ] = sc. nextdouble ( ) ; } for ( i n t i =0; i <a. length ; ++ i ) System. out. p r i n t l n ( Summe[ + i + ] : +(a [ i ]+ b [ i ] ) ) ; } }

18 Gliederung 18 / 21 1 Überblick: Was sind Felder? 2 Vereinbarung von Feldern 3 Erzeugen von Feldern 4 Zugriff auf Feldkomponenten 5 Felder als Objekte, Referenzen

19 19 / 21 Felder als Objekte, Referenzen Im Gegensatz zu den Grundtypen (Zahlen, Zeichen und boolsche Typen) werden Felder wie alle Objekte als Referenzen behandelt. Das bedeutet, dass eine Zuweisung über den Zuweisungsoperator = nur die Referenzvariable kopiert (gewissermaßen einen Aliasnamen für das Feld erzeugt), jedoch keine echte Kopie der Inhalte. Ein Vorteil hierbei ist, dass eine solche Wertzuweisung extrem schnell ausgeführt werden kann. Sie braucht für ein beliebig großes Feld (oder Objekt) praktisch keine Rechenzeit. Achtung Bei Kopien mit Hilfe des Zuweisungsoperators wird bei Grundtypen der Wert kopiert, bei Referenztypen nur die Referenz, nicht der Wert!

20 20 / 21 : Wertzuweisung bei Referenzen i n t i = 1; i n t j = i ; / / e r g i b t i =1, j =1 i = 2; / / e r g i b t i =2, j =1 i n t [ ] a = {1}; i n t [ ] b = a ; / / e r g i b t a [ 0 ] = 1, b [ 0 ]=1 a [ 0 ] = 2; / / e r g i b t a [ 0 ] = 2, b [ 0 ]=2 i und j sind zwei unabhängige Variablen, die verschiedene ganze Zahlen speichern können a und b sind lediglich zwei unabhängige Referenzen auf die gleiche ganzzahlige Variable

21 : Vergleich bei Referenzen 21 / 21 Dem entsprechend wird bei Vergleichen von Feldern (oder allgemein Referenzvariablen) nur die Referenz verglichen, nicht der Inhalt. Vorteil: ein solcher Vergleich kann extrem schnell ausgeführt werden kann. Er braucht für ein beliebig großes Feld (oder Objekt) praktisch keine Rechenzeit. Nachteil: Dies kann zu unerwarteten Ergebnissen führen! i n t i = 1; i n t j = 1; i f ( i == j )... / / e r g i b t true, g l e i c h e r I n h a l t i n t [ ] a = {1}; i n t [ ] b = {1}; i f ( a == b )... / / e r g i b t f a l s e, verschiedene Referenzen!!!