Java-Programmierkurs SS 2003 Margarita Esponda 1

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1 Objektorientiertes Programmieren Objektorientiertes Programmieren Vorgänge der realen Welt - inhärent paralleles Ausführungsmodell O 1 O 3 Trennung von Auftragserteilung und Auftragsdurchführung - klar definierten Schnittstellen O 2 Speicher Klassifikation und Vererbung - Anpassbarkeit, Klassifikation und Spezialisierung von Programmteilen OO-Programmausführung Die OOP betrachtet eine Programmausführung als ein System kooperierender Objekte OOP: Das Grundmodell Objekte haben einen lokalen Zustand O 1 O 3 Objekte empfangen und bearbeiten Nachrichten Ein Objekt kann seinen Zustand ändern, Nachrichten an andere Objekte verschicken, neue Objekte erzeugen oder existierende Objekte löschen O 2 Speicher Objekte sind grundsätzlich selbständige Ausführungseinheiten, die unabhängig voneinander und parallel arbeiten können statisch! Konzepte objektorientierter Programmierung Objekte Klassen Einführung Nachrichten Kapselung Vererbung später! Polymorphismus Was ist eine Klasse? Eine Klasse ist ein Bauplan, um Objekte einer bestimmten Sorte zu erzeugen Ohne Klassen gibt es keine Objekte in Java! Klassen besitzen den Vorzug der Wiederverwendbarkeit Margarita Esponda 1

2 dynamisch! Was sind Nachrichten? Was ist ein Objekt? Ein Objekt ist ein Softwarebündel aus Variablen und mit diesen Variablen zusammenhängende Methoden A Attri1 Attri3 Methodenaufrufe -Empfänger - Name der auszuführenden Methode - Parameter BdoSomething( args ); Attri1 Attri3 B Ein Objekt ist eine konkrete Ausprägung bzw eine Instanz einer Klasse CdoThis( args ); Jedes Objekt weiß, zu welcher Klasse es gehört return 345; Attri1 Attri3 C Nachrichten person1equal( person2 ) Empfänger Nachricht Argumente Achtung! Bevor ich eine Nachricht zu einem Objekt schicke, muss dieses Empfängerobjekt im Speicher existieren Klasse Attribute: -Eigenschaft 1 -Eigenschaft 2 Verhalten: -Methode 1 -Methode 2 -Methode 3 Beispiel: Katze Attribute : -Name -Besitzer -Farbe - hungrig Verhalten: - isst -läuft -kratz -schläft Klasse Rechteck-Objekte In den meisten OOP-Sprachen werden Objekte durch Klassendeklarationen beschrieben (x, y) Einige Sprachen jedoch verzichten auf Klassendeklarationen und bieten Konstrukte an, um existierende Objekte während der Programmlaufzeit zu klonen, um zur Laufzeit neue Eigenschaften und Methoden in einen Breite Höhe Fläche Umfang verkleinern Objekt zu addieren oder zu löschen vergrößern Sprachen die nur durch Klonen neue Objekte erzeugen, nennt man prototypbasiert verschieben klonen Beispiel: Self Margarita Esponda 2

3 Klasse Klasse Rechteck Verkleinern Fläche Verschieben x y Equal Höhe Rechteck Breite Umfang Rechteck Klonen Objekte Rechteck_C x = 33 y = 45 Höhe = 15 Breite = 15 Rechteck_A x = 0 y = 0 Höhe = 10 Breite = 10 Rechteck_B x = 0 y = 0 Höhe = 10 Breite = 10 Imperative Grundbestandteile von Java Vergessen wir für eine Weile die objektorientierte Verpackung! Machen wir einen Zoom in den Rumpf einer Methode, wo die Welt noch schön und sequenziell ist 1 Was ist eine Variable? 2 Primitive Datentypen in Java 3 Deklaration von Variablen (OOP) 4 Ausdrücke in Java 5 Die vielen Operatoren von Java 6 Einfache Anweisungen 7 Anweisungen zur Ablaufsteuerung Java-Programme Variablen Variablen sind Stellen im Speicher, in denen Werte abgelegt werden können Imperative Programmierung Objektorientierte Programmierung Variablen haben: Typ Namen Wert Variablen können fast überall deklariert werden Ihr Gültigkeitsbereich erstreckt sich von der Stelle ihrer Deklaration bis zum Ende des Blocks, in dem sie deklariert wurden { Variabledeklaration Gültigkeitsbereich bis Ende des Blockes Primitive Datentypen in Java Java legt für jeden primitiven Datentyp eine feste Speichergröße und damit einen festen Zahlenbereich fest Typ Bits Zahlenbereich init byte short int long float 32 ca 3402* * double 64 ca 1798* * boolean 1 true, false false char 16 Unicode \u0000 Namen von Variablen beginnen immer mit einem Buchstaben oder _ keine Sonderzeichen dazwischen kein reserviertes java-wort Konventionen a2345, andreas _zahlen, _100 wie +, =,& usw int, boolean, true Variablennamen werden klein geschrieben umfang große Buchstaben dazwischen pencolor oder underlines dazwischen pen_color Margarita Esponda 3

4 Literale (explizite Wertangabe) Variablendeklaration - Zahlen -Ganze Zahlen 7, -13 -Reelle Zahlen 10, 124e6, 321f - Zeichen -sichtbar a, 2,! -unsichtbar \n \t Modifizierer Datentyp Name Wert int breite ; int hoehe = 10 ; public float radius = 00 ; private float radius = 00 ; Semikolon - Wahrheitswerte true, false - Strings (Zeichenketten): "text" Modifizierer Zugriffsangabe oder Sichtbarkeit Klasse Unterklassen Paket Welt privat package protected public kein Modifikator ist äquivalent zur package Instanzvariablen (Feldvariablen, Attribute) Lokale Variablen Klassenvariablen Variablen Variablen, in denen die Eigenschaften von Objekten gespeichert werden Lebenszeit: nur solange das Objekt existiert Hilfsvariable für Berechnungen Sie werden innerhalb von Methoden deklariert Lebenszeit: nur solange die Methode ausgeführt wird Variablen, die zu einer Klasse gehören Lebenszeit: solange das Programm ausgeführt wird static final Klassenbezogen Konstante Klassenvariablen sind Attribute einer Klasse, von denen nur ein Exemplar für alle Instanzen der Klasse existiert; ihre Lebensdauer erstreckt sich über das ganze Programm Klassenvariablen, die nicht modifizierbar sind Nicht-statische Variablen werden zur Unterscheidung auch Instanzvariablen genannt Beispiel public class VariablenDemo { // Instanzvariable private int solution ; // Klassenvariable public static int question = 100 ; public final float PI = ; public static void main(string[] args) { // Lokale Variable int temp ; // Ende der Klassedeklaration Margarita Esponda 4

5 public class NaturalNumber { // Attribute private int number ; Erste Klassedeklaration // Konstruktor public NaturalNumber( ) { number = 1; Rumpf public int getnumber( ) { return number; public void setnumber( int nr ) { if ( nr>0 ) number=nr; Kopf NaturalNumber n1; n1 = new NaturalNumber(); n1setnumber( 10 ); Arithmetische Operatoren unär Operator Zeichen Rtg Beispiel Priorität positives Vorzeichen negatives Vorzeichen - -x 13 binär Operator Zeichen Rtg Beispiel Priorität Multiplikation * a * b 12 Division / 3 / 5 12 Rest % 6 % PI 12 Addition Subtraktion Variablendeklaration public class MyFirstProgram { public static void main(string[] args) { // Lokale Variablen double y = 105; int a, b, sum, mult; String message; // Wertzuweisungen a = 10; b = 30; sum = a+b; mult = a*b; message = "Berechnungen:"; // Ausgabe im Eingabeaufforderung-Fenster Systemoutprintln(message); Systemoutprintln(a); Systemoutprintln(" Die Summe ist gleich " + sum); // end of main // end of class public static void main(string[] args) { double y = 105; int a, b, sum, mult; a = 10; b = 30; sum = a+b; mult = a*b; Nur primitive Datentypen Systemoutprintln("Es läuft! "); Systemoutprintln( y ); Systemoutprintln("a = "+a); Systemoutprintln(sum*mult); a b sum mult Es läuft! 105 a = y Java-Anwendung Java-Programm Rechteckjava class Rechteck { // Feldvariablen // Konstruktoren Kreisjava class Kreis { // Feldvariablen // Konstruktoren Geometriejava class Geometrie { // Feldvariablen // Konstruktoren main ( ) { start Zeit main objekt1 = new Objekt1(); objekt2 = new Objekt2(); objekt1dosomething(); objekt2dosomething(); maindosomething(); mainwork(); mainwork(); void dosomething(){ dosomework1(); dosomework2(); objekt1 objekt2 void dosomething(){ dosomework3(); dosomework4(); Margarita Esponda 5

6 Klasse Rechteck public class TestRechteck { // main-methode public class Rechteck { // Attribute int x; int y; int width; int height; // Konstruktoren public Rechteck() { x = 0; y = 0; width = 10; height = 10; public static void main( String[] args ) { Rechteck r1 = new Rechteck(); Rechteck r2 = new Rechteck(); public int umfang() { int u = r1umfang(); return 2*(width + height); int f = r2flaeche(); // end of class TestRechteck public int flaeche() { return (width * height); Java-Programmierkurs // end SS of 2003 class Rechteck Margarita Esponda Methoden Die Funktionalität einer Klasse von Objekten, bzw deren Verhalten wird durch Methoden implementiert Methoden enthalten den ablauffähigen Programmcode Es gibt keine Methoden außerhalb von Klassen Jede Deklaration einer Methode kann eine Folge einzelner Parameter enthalten, die für die Berechnungen innerhalb der Methode notwendig sind Methoden dürfen nicht geschachtelt werden Deklaration einer Methode Modifizierer Rückgabetyp Methodenname ( Parameterliste ) { Methodenrumpf Beispiel: public void settime( int h, int m, int s ) { hours = h; minutes = m; seconds = s; Beispiel: public class Time { // Instanzvariablen oder Eigenschaften private int hours ; private int minutes ; private int seconds ; // Konstruktor public Time( ) { hours = 0; minutes = 0; seconds = 0; public int gethours ( ) { return hours; public void sethours ( int neuhours ) { if ( neuhours>=0 neuhours<24 ) { hours= neuhours; public int toseconds( ) { // Lokale Variablen int temp ; temp = seconds + minutes*60 + hours*3600; return temp; // Ende der Klassedeklaration public class TestTime { public static void main(string[] args) { // Lokale Variablen Time zeit; int sekunden; String text; // Objekt der Time-Klasse wird erzeugt zeit = new Time(); zeitsethours (12 ); zeitsetminutes( 25 ); zeitsetseconds( 58 ); sekunden = zeittoseconds(); text = "Zeit zum Aufstehen"; // end of class TestTime Speicher für Objekte zeit 1000 null sekunden text 1020 null Z i u a f e t z m u s unär logische Negation binär Operator Vergleiche Ungleichheit bedingt UND bedingt ODER ternär Gleichheit Vergleichs- und Bedingungsoperatoren Zeichen! <,>,<=,>= ==!= && bedingter Ausdruck B? A 1 : A 2 Rtg Beispiel!a a <= b 3 == x min!= max a && b a b x<0?-x:x Priorität Margarita Esponda 6

7 Beispiele: boolean w1 = false; boolean w2, w3; w2 =!w1; w1 = 6%3 = = 0; w2 = w1 w2; w1 = (6<7) && (7<6); w3 = w1!= w2; Die Vergleichsoperatoren können nur mit den primitiven Datentypen von Java operieren und produzieren immer einen Wahrheitswert Beispiel: bessere Definition der settime-methode public void settime( int h, int m, int s ) { if ( (s > 59) (s < 0) (m > 59) (m< 0) (h > 23) (h < 0) ) { Systemoutprintln( "Falsche Zeitangabe:"+h+":"+m+":"+s); else { hours = h; minutes = m; seconds = s; Die Bedingungsoperatoren operieren nur mit Wahrheitswerten Anweisungen zur Ablaufsteuerung if-else-anweisung Einzelne Anweisungen (statements) werden mit einem Semikolon abgeschlossen: Anweisungen werden durch geschweifte Klammern zu Blöcken zusammengefasst: a = b * c; { a = b * r; x = a + z/a; Die Abarbeitungsreihenfolge der Anweisungen verläuft normalerweise von oben nach unten und von links nach rechts if ( Ausdruck ) { Anweisungen else { Anweisungen Die Anweisungen zur Ablaufsteuerung verändern diese Reihenfolge der Abarbeitung verzweigt abhängig von einer Bedingung in einen von zwei Fällen if-else-anweisung weiter mit if-else-anweisung if(count == b) count = 0; If ( punkte > = 90 ) note = "sehr gut"; else if ( punkte > = 80 ) note = "gut"; else if ( punkte > = 70 ) note = "befriedigend"; else if ( punkte > = 60 ) note = "ausreichend"; else note = "mangelhaft"; if(a < b) max = b; else max = a; count = 13; if(count == 5); {count ++; count += 5; count--; if( punkte >= 90 ) { note = 1; else { if ( punkte >= 80 ) { note = 2; else { if ( punkte >= 70 ) { note = 3; else { if ( punkte >= 60 ) { note = 4; else { note = 5; Margarita Esponda 7

8 return-anweisung return-anweisung Die return-anweisung beendet frühzeitig die Ausführung einer Methode In einer Methode kann es mehrere return-anweisungen geben Methoden, die als Funktionen definiert sind, dh ein Ergebnis liefern, müssen durch eine return-anweisung dieses Ergebnis übergeben Wenn eine Methode kein Ergebnis zurückgibt, wird das Schlüsselwort void als Rückgabetyp verwendet und eine return-anweisung ist nicht erforderlich public int fakultaet ( int zahl ) { int fak = 1; if ( ( zahl == 0 ) ( zahl == 1 ) ) return fak ; else { while ( zahl > 1 ) { fak = fak*zahl; zahl = zahl + 1; return fak ; // end of factorial Die return-anweisung beendet den Lauf der Funktion (Methode) und sorgt für die Übergabe des Ergebnis 2 Übungsblatt public class Main { public static void main( String[] args ) { ClockFrame cf = new ClockFrame(); Timer clock = new Timer(cf); clockstart(); // end of class Main timenextsecond(); oder Timer timeprevioussecond(); Margarita Esponda 8