Java. Warum Programmierung? Programmierung Beispiel Taschenrechner

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1 Java Programmierung Höhere Programmiersprachen Java als Programmiersprache Aufbau der Java-Software Verwendung von JOE Warum Programmierung? Prozessor versteht nur Folgen von 0 und 1 Wie erstellt man die Folge von 0 und 1, um den Prozessor zu der gewünschten Arbeit zu veranlassen? Wie entsteht Software? Programmierung Beispiel Taschenrechner Eingabe von Zahlen über Tastatur incl. Umwandlung in Dualsystem Tasten für bestimmte Funktionen (+ - * / M+ etc.) Prozessor kennt nur die Befehle, die hinter den Tasten liegen (Befehlssatz) => Mensch muss die Abfolge der Eingaben und Operationen selber festlegen Beispiele (3+4):(10-3) Addition zweier 10-stelliger Zahlen mittels Taschenrechner mit 6 Stellen

2 Programmierung Mensch schreibt selber in Sprache des Prozessors (Maschinensprache) Einsatz eines Programms, das Maschinensprache aus anderen Sprachen erzeugt Es bleibt für den Menschen die Notwendigkeit, die Aufgabe in formalisierter Form zu beschreiben. => Modell der Datenverarbeitung Modell der Datenverarbeitung Verarbeitung EVA-Prinzip Addition DV: Einfache Beispiele Telefonnummer suchen Müller Ausgabe- daten Eingabe- daten Telefonbuch Suche

3 Programmierung Problemlösung im Rahmen der EDV erfordert die Formulierung der Lösung in einer der Maschine verständlichen Form. Programmierung Formulierung der Arbeitsvorschrift ift mittels Anweisungen (durch den Menschen) Algorithmus Formalisierte Beschreibung des Algorithmus und Übersetzung in Maschinensprache Programmiersprache Programmierung Algorithmus Programmiersprache Problem- Entwurf Maschinen lösung Formalisiert, code in menschlicher dem Menschen in Sprache der Sprache angepasst Hardware Algorithmus Berechnung der Umsatzsteuer E V A Nettobetrag Steuersatz Programm Endbetrag Realisierung durch eine Reihe von Anweisungen = Algorithmus

4 Sprachliche Formalisierung des Algorithmus Lies Nettobetrag ein (von Tastatur) Lies Steuersatz ein (aus Datei) Steuer := Nettobetrag Steuersatz : 100 Endbetrag := Nettobetrag + Steuer Gib Endbetrag aus (auf Bildschirm) Ende Konstrukte für komplexe Abläufe Verzweigungen (wenn dann sonst) Wenn MwSt-Schlüssel = 1 dann voller MwSt-Satz sonst ermäßigter MwSt-Satz Schleifen (x mal) oder (solange, wie ) Berechne bei degressiver Abschreibung den Abschreibungsbetrag solange, bis der Restbuchwert unter dem Restverkaufserlös liegt Programmiersprache Natürliche Sprache trotz Formalisierung nicht eindeutig genormte Spezialsprache Programmiersprache Formulierung in dieser Sprache ist Aufgabe des Menschen (da es die Maschine ja per Definitionem nicht kann)

5 Umsetzung in Programmiersprache Beispiel in Java public class Umsatzsteuer... { double nettobetrag, endbetrag, steuer; Integer steuersatz; nettobetrag = getdouble(); steuersatz = getinteger(); steuer = nettobetrag * steuersatz / 100; endbetrag = nettobetrag + steuer; System.out.printf("Endbetrag:%25.2f%n", endbetrag); } Umsetzung in Programmiersprache Beispiel in Pascal Program Umsatzsteuer; Var Nettobetrag, Endbetrag, Steuer: Real; Steuersatz: Integer; Begin ReadLn (Nettobetrag); ReadLn (Steuersatz); Steuer := Nettobetrag * Steuersatz / 100; Endbetrag := Nettobetrag + Steuer; WriteLn (Endbetrag:15:2) End Compilierung Programmcode ist eindeutig, aber noch nicht prozessorgerecht Gründe Operationen zu komplex für Prozessor Zerlegung eines komplexen Befehls in viele einfache, z.b. ADD 1,2 oder JMP 64 Übersetzung der einfachen Befehle in Maschinensprache Darstellung im Dualsystem Übersetzung übernimmt der Computer (Compiler ist auch ein Programm)

6 Klassische Schritte der Programmierung Edit Quellprogramm Compile Objektmodul Link ausführbares Programm Execute Höhere Programmiersprachen 3. Generation Problemorientierung kommerziell / technisch-wissenschaftlich Elemente Anweisungen (Statements) Vereinbarungen Übersetzungsprogramm (Compiler) Anweisungen und Vereinbarungen in Folgen von Maschinenbefehlen aufgelöst höhere Programmiersprachen 3. Generation COBOL, RPG: kommerzieller Bereich FORTRAN: technisch-wissenschaftlicher Bereich ALGOL, Pascal und Modula: geprägt durch theoretische Ansätze der Informatik PL/1: Versuch, die Erfahrungen mit COBOL, FORTRAN und ALGOL zu vereinen BASIC: für interaktive Programmierung konzipiert C: im Zusammenhang mit UNIX (2½ GL) ADA: neuere Entwicklung, technisch Java: neuerer Standard PHP: Internet

7 Java Java: umgangssprachlich für Tasse Kaffee => dampfende Tasse Kaffee ist offizielles Java-Logo Entwickelt von Sun Microsystems (hat auch alle Rechte daran), Tochter JavaSoft Entwickelt seit 1991, Name seit 1994, erste offizielle Version veröffentlicht Ursprüngliche Zielrichtung: Programme für WWW-Browser, erst später allgemeine Programmiersprache Java Völlig neu entworfen Ziel: möglichst einfach, Übernahme bewährter Merkmale vorhandener Sprachen unter Verzicht auf fehleranfällige komplexe Bautei- le, Anwendungsbereich vernetzte Systeme einfach, objektorientiert, verteilt, interpretiert, robust, sicher, architekturneutral, portabel, performant, nebenläufig, dynamisch JavaScript Java JavaScript hat mit Java NICHTS zu tun Schritte der Programmierung bei Java Edit erzeugt Quellcode (*.java) Compile erzeugt systemunabhängigen Bytecode (*.class) Laufzeitumgebung (Run Time Environment) virtuelle Maschine (systemabhängig!) lädt und interpretiert ByteCode-Programme dynamisch Sonderversion: Applets Compilieren und Ausführung im WWW-Browser Konsequenz: hohe Portabilität

8 Schritte der Programmierung bei Java (konkrete Arbeiten) Edit Notepad oder anderer Editor (ohne Formatierung!) Speicherung der Datei als xxx.java Compile Bestandteil von Java SDK: javac xxx erzeugt xxx.class Laufzeitumgebung (Run Time Environment) Bestandteil von Java SDK: java xxx führt xxx.class aus Zur Vereinfachung Entwicklungsumgebung, JCreator Java SDK Software Development Kit = Werkzeug zur Erstellung von Software von Fa. Sun kostenlos bereitgestellt, ladbar über das Internet enthält alles, was man für die Programmentwicklung und Ausführung braucht Struktur vorgegeben, Installationsvorschriften (PATH etc.) für Windows, Linux u.a. verfügbar Versionen (1.4.3, 1.5 = Java 5, 1.6 ) JCreator Programmsystem zur Entwicklung von Java- Programmen Ladbar aus dem Internet LE als Testversion nutzbar zur Erstellung von komplexen Programmen, aber auch für klassische zeichenorientierte Programme verwendet die Werkzeuge aus Java SDK, setzt sie geschickt ein (Menüpunkte) eigener Editor

9 Zusätze Uni Münster eigene Unterprogramme (Klassen) für Eingabe im DOS-Fenster müssen zusätzlich in Dateisystem kopiert werden müssen als zusätzliche Klassenpfade eingebunden werden (JCreator) Software / Literatur / Hilfen Java SDK kostenlos ladbar JCreator LE kostenlos ladbar Installationsanleitung unter wiwi wi/ Literaturliste in den Java-Materialien Dokumentation im Java SDK Hilfesystem von JCreator