Propädeutikum zur Programmierung

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1 Propädeutikum zur Programmierung Andreas Bollin Institute für Informatik Systeme Universität Klagenfurt Tel: 0463 / Arrays Wiederholung (1/5) Array = GEORDNETE Sammlung von Elementen des GLEICHEN Typs. Jedes Element erhält einen Index N Elemente Index von 0.. (N-1) Anzahl der Indizes entspricht Anzahl der Dimensionen. a = b = ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 2 von 34 1

2 Arrays Wiederholung (2/5) Anlegen von Arrays (Schritt 1): Vor der Verwendung vereinbaren. Datentyp festlegen (z.b. int, char). Anzahl der Dimensionen: Wird durch die Anzahl der eckigen Klammern nach dem Typ ausgedrückt! int [] a; // Eindimensionales Integer-Array int [][] b; // Zweidimensionales Integer-Array float [][] c; // Zweidimensionales Float-Array Achtung! Dadurch noch kein Array zugewiesen! Ausdruck dient nur der Vereinbarung! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 3 von 34 Arrays Wiederholung (3/5) Anlegen von Arrays (Schritt 2): Festlegen der Anzahl der Elemente. Erzeugen eines Array-Objekts (fixer Größe) mit dem Wortsymbol new. float [][] c; // c kann ein zweidimensionales // Float-Array zugewiesen werden. c = new float [5][3]; // c wird nun ein Float Array der // Größe 5x3 zugewiesen. Achtung! Ein nachträgliches Ändern der Arraygröße ist nicht mehr möglich! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 4 von 34 2

3 Arrays Wiederholung (4/5) Vereinbarung und Erzeugen ist auch in einem Schritt möglich: Erzeugen eines Array-Objekts (fixer Größe) mit dem Wortsymbol new und Vereinbarung durch Typ und Dimension: float [][] c = new float [5][3]; // c wird deklariert und ein Float Array der // Größe 5x3 zugewiesen. Achtung! Werden bei der Erzeugung des Objekts auch gleich die Inhalte initialisiert, so entfällt die Verwendung des Schlüsselwortes new! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 5 von 34 Arrays Wiederholung (5/5) Initialisierung auf 2 Arten: Beim Erzeugen eines Array-Objekts: int [] c = {2, 4, 1, 2, 5, 6, 8, 3; // c wird deklariert und ein Array der // Größe 8 zugewiesen. Nachträgliches Befüllen mit Werten: Array-Objekt muss bereits erzeugt worden sein! Durch Zugriffe auf die einzelnen Elemente des Arrays (über den Index). c[0] = 2; c[1] = 4; c[2] = 1; c[3] = 2; c[4] = 5; c[5] = 6; c[6] = 8; c[7] = 3; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 6 von 34 3

4 Arbeiten mit Arrays (1/5) Zugriff auf einzelne Elemente über den Indexbereich. [0..N] mit N = (Anzahl der Elemente) 1. Bei mehrdimensionalen Arrays müssen die einzelnen Dimensionen nicht gleich groß sein: b = Indexbereich nicht an jeder Stelle ersichtlich: Abhilfe: Array.length liefert die Anzahl der Elemente. b.length; // Liefert 2, da 2 Zeilen (0 und 1) b[0].length; // Liefert 4, da 4 Elemente in Zeile 0 b[1].length; // Liefert 3, da 3 Elemente in Zeile 1 ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 7 von 34 Arbeiten mit Arrays (2/5) Deklarieren, Befüllen und Auslesen über den Index ist einfach. Z.B.: Deklarieren mit variabler Größe: int [] b; N = In.readInt(); b = new int [N]; Z.B.: Auslesen: N = b.length; for (int i = 0; i < N; i++) { el = b[i]; Out.println(el); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 8 von 34 4

5 Arbeiten mit Arrays (3/5) Referenzsemantik: Zuweisung eines Arrays an ein zweites Array möglich. Arrayvariable zeigt auf Arrayobjekt. a= b= a.length; // Liefert 3 b[0]; b[3]; // Liefert 3 und 12 zurück b.length; // Liefert 4 b = a; // Zuweisung des Objektes a an b b[0]; // Liefert 1 b[3]; // Zugriff nicht mehr möglich! b.length; // Liefert 3 a=b= ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 9 von 34 Arbeiten mit Arrays (4/5) Typische Fehler: Falsche Deklaration: Bei einer Deklaration int [] c; wird c mit dem Standardwert null initialisiert (bis ein Objekt erzeugt wurde). Jeder Zugriff auf c (vor der Erzeugung als Objekt) führt zu einer java.lang.nullpointerexception int [] c; c[0] = 1; int [] c; c = new int [4]; c[0] = 1; // Vereinbarung // Null-Pointer Exception! // Vereinbarung // Objekt c erzeugen // Zuweisung ist OK ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 10 von 34 5

6 Arbeiten mit Arrays (5/5) Typische Fehler: Bereichsüberschreitung Eigentlich Index Über/Unterlauf möglich. Jeder Zugriff auf Elemente von c (außerhalb des Indexbereichs) führt zu einer java.lang.arrayindexoutofboundsexception c = new int [4]; // Objekt c erzeugen c[0] = 1; // Zuweisung ist OK c[5] = 3; // IndexOutOfBounds Exception! Besser: Index immer prüfen! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 11 von 34 Arrays - Beispiele (1/5) Bsp01: Schreiben Sie ein Programmfragment, das alle Elemente eines 1-dim. Array summiert. int [] feld = {8,7,6,5,4,3; int summe = 0; for (int i = 0; i < feld.length; i++) { summe = summe + feld[i]; Out.println (summe); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 12 von 34 6

7 Arrays - Beispiele (2/5) Bsp02: Entwickeln Sie ein Programmfragment, das ein 2-dim. Array der Größen N x N erzeugt und mit den Werten (Index Zeile *Index Spalte ) initialisiert. int [][] b; int zeile,spalte; int N = In.readInt(); b = new int [N][N]; for (zeile = 0; zeile < N; zeile++) { for (spalte = 0; spalte < N; spalte++) { b[zeile][spalte] = zeile*spalte; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 13 von 34 Arrays - Beispiele (3/5) Bsp03: Entwickeln Sie ein Programm, das alle Indices eines 2-dim. Arrays ausgibt, an deren Stelle gerade Zahlen stehen. int [][] feld = {{8,7,6,5,4,3,{3,5,7,3,4; int zeile,spalte; for (zeile = 0; zeile < feld.length; zeile++) { for (spalte = 0; spalte < feld[zeile].length; spalte++) { if ( (feld[zeile][spalte] % 2) == 0) Out.println("("+zeile+","+spalte+") = "+feld[zeile][spalte]); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 14 von 34 7

8 Arrays - Beispiele (4/5) Bsp04: Entwickeln Sie ein Programm, das prüft, ob alle Elemente eines 1-dim. Array in absteigender Reihenfolge vorkommen. int [] feld = {2,3,6,15,24,33; int flagge = 1; int VglWert = feld[0]; for (int i = 1; i < feld.length; i++) { if (VglWert <= feld[i]) flagge = 0; VglWert = feld[i]; if (flagge == 0) Out.println ("Nicht Absteigend!"); else Out.println ( Absteigend!"); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 15 von 34 Arrays - Beispiele (5/5) Bsp05: Entwickeln Sie ein Programm, das die Zeilen und Spalten eines 2-dim. Arrays der Größe N x N vertauscht. int [][] a = {{8,7,6,5,{3,5,7,3,{1,2,4,3,{7,4,5,3; int zeile,spalte; int N = a.length; int [][] b = new int [N][N]; for (zeile = 0; zeile < N; zeile++) { for (spalte = 0; spalte < N; spalte++) { b[zeile][spalte] = a[spalte][zeile]; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 16 von 34 8

9 Methoden (1/3) Warum Methoden? Um Teilaufgaben zu erledigen. Unterstützen komplexes Verhalten von Klassen. Um Variablenzugriffe zu unterstützen Implementieren eine Schnittstelle. Eigenschaften: Haben Zugriff auf alle Variablen. Können Werte zurückliefern. Der Wert wird mittels return zurückgegeben. Können Werte (Parameter) übernehmen. ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 17 von 34 Methoden (2/3) Form der Methodendeklaration: Typ Name ( Parameter ) {... Methoden können Werte mit bestimmten Typ zurückliefern, aber auch nur Seiteneffekte haben. Der Typ der Methode ist dann void. public int Alter (int Geburtsjahr) { int a = 2001 Geburtsjahr; return a; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 18 von 34 9

10 Methoden (3/3) Aufruf von Methoden: Ähnlich einer Funktionsanwendung: Funktionsname ( Parameter ); Beispiel: int Andi; Andi = Alter(1971); // Liefert 30 zurück Out.println ( Das Alter ist + Andi); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 19 von 34 Methoden Beispiele (1/5) Bsp06: Schreiben Sie eine Methode, die den Inhalt eines 1-dim. Arrays ausgibt. public static void Zeigan1 (int [] feld) { int N = feld.length; int index; for (index = 0; index < (N-1); index++) { Out.print(feld[index]+","); Out.println (feld[index]); public static void main (String [] args) { int[] a = {1,4,2,56,3,2,4; Zeigan1 (a); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 20 von 34 10

11 Methoden Beispiele (2/5) Bsp07: Schreiben Sie eine Methode, die den Inhalt eines 2-dim. Arrays ausgibt. public static void Zeigan2 (int [][] feld) { int Zeilen = feld.length; int index; for (index = 0; index < Zeilen; index++) { Zeigan1 (feld[index]); public static void main (String [] args) { int[][] b = {{2,3,5,1,{7,3,{9,2,4,1,5,6; Zeigan2 (b); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 21 von 34 Methoden Beispiele (3/5) Bsp08: Schreiben Sie ein Programm, das ein eindim. Array der Größe N mit Primzahlen füllt. 1. Methode zum Testen auf Prim-Eigenschaft. boolean Prim (int Zahl); 2. Berechnen einer Folge von Primzahlen int NextPrim (int AltePrim); 3. Schleife zum Berechnen von N Primzahlen mittels NextPrim und Ablegen in Array 4. Ausgeben des Arrays mittels Zeigean1 ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 22 von 34 11

12 Methoden Beispiele (4/5) Lösung Bsp08: public static boolean Prim (int N) { int Teiler = 2; int Grenze = N; int R; boolean Prim = true; while (Teiler < Grenze) { R = N % Teiler; if (R == 0) Prim = false; Teiler ++; return Prim; public static int NextPrim (int Old) { int NewPrim = Old + 1; while(!prim(newprim)){ NewPrim++; return NewPrim; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 23 von 34 Methoden Beispiele (5/5) Lösung Bsp08 (Forts.): public static void main (String [] args) { Out.print("Wieviele Zahlen? "); int N = In.readInt(); int [] a = new int[n]; int prim = 2; a[0] = prim; for (int i=1; i<n; i++) { prim = NextPrim(prim); a[i] = prim; Out.println("\nErgebnis:\n"); Zeigan1(a); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 24 von 34 12

13 Klassen, Objekte (1/4) Problem: Wiederverwendung, Anpassung OO, Erzeugung von Klonen Klasse: Vorlage, die zur Erzeugung von Objekten verwendet wird. Fasst Objekte mit gleichen Eigenschaften zusammen. Objekt: Besteht aus Variablen und Funktionen. Variablen = Eigenschaften, Funktionen = Methoden (siehe später). ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 25 von 34 Klassen, Objekte (2/4) Datenkapselung: Daten werden innerhalb einer Klasse verarbeitet, durch genau definierter Schnittstelle übergeben. Klassendefinition: Klassen mittels Schlüsselwort class eingeleitet. Innerhalb von { dann Variablen und Methodendefinitionen. public class Auto { public String public int public int Name; Erstzulassung; Leistung; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 26 von 34 13

14 Klassen, Objekte (3/4) Objekterzeugung: Variable muss mit Typ der Klasse deklariert werden (Verwendung von new). 2 Varianten (analog zum Array) Variante 1: Auto Kombi; Kombi = new Auto (); Variante 2: Auto Kombi = new Auto (); // Deklaration // Erzeugung // Dekl. + Erz. ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 27 von 34 Klassen, Objekte (4/4) Objektzugriff: Nach Initialisierung haben Variablen Standardwerte. Der Zugriff erfolgt über die Punktnotation. Kombi.Name = Mercedes 600 ; Kombi.Erstzulassung = 1972; Kombi.Leistung = 250; Die Ausgabe verwendet die selbe Notation: Out.println ( Name... + Kombi.Name); Out.println ( Zugelassen... + Kombi.Erstzulassung); Out.println ( Leistung... + Kombi.Leistung); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 28 von 34 14

15 Objekte und Methoden (1/4) Objektmethoden: Definieren das Verhalten von Objekten. Haben Zugriff auf alle Variablen des Objekten. Deklaration wie bei herkömmlichen Methoden. public int Alter () { int a = 2001 Erstzulassung; return a; Der Aufruf erfolgt wieder über die Punktnotation: Kombi.Alter(); // Liefert 19 zurück ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 29 von 34 Objekte und Methoden (2/4) Bsp09: Ein Programm, das N Autos (Fuhrpark) erzeugt und diese mit Namen, Zulassung und Leistung versieht. Eine Ausgabe eines Typenscheins soll möglich sein. 1. Definieren der Klasse Auto mit den Variablen Name, Zulassung und Leistung bzw. einer Methode Typenschein. 2. Erzeugen eines Arrays zur Speicherung. 3. Erzeugen von N Auto-Objekten. Ablegen im Array. 5. Zuweisen der Objektvariablen. 6. Ausgeben des Fuhrparks. ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 30 von 34 15

16 Objekte und Methoden (3/4) Lösung Bsp09: class Auto { String Name; int Erstzulassung; int Leistung; public int Alter () { int a = Erstzulassung; return a; public void Typenschein () { Out.println(" "); Out.println("Typenschein"); Out.println("Bezeichnung: " + Name); Out.println("Alter: " + Alter()); Out.println("Leistung: " + Leistung); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 31 von 34 Objekte und Methoden (4/4) Lösung Bsp09 (Forts.): class Bsp09 { public static void main (String[] args) { Out.print ("Wieviele Autos? "); int N = In.readInt(); String Bez; int Jahr; int Lstg; Auto[] park = new Auto [N]; for (int i = 0; i < N; i++) { park[i] = new Auto(); Out.print("Neues Auto: "); Bez = In.readIdentifier(); park[i].name = Bez; Out.print("Baujahr? "); Jahr = In.readInt(); park[i].erstzulassung = Jahr; Out.print("Leistung? "); Lstg = In.readInt(); park[i].leistung = Lstg; for (int i = 0; i < N; i++) { park[i].typenschein(); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 32 von 34 16

17 Weitere Informationen (1/2) Literatur Sprechen Sie Java. Hanspeter Mössenböck. dpunkt.verlag, Java in a Nutshell. David Flanagan. O Reilly, Lehrbuch der Programmierung mit Java. Klaus Echtle, Michael Goedicke. dpunkt.verlag, Online-Dokumentation - Links java.sun.com/j2se/1.3/docs.html bscw-itec.uni-klu.ac.at ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 33 von 34 Weitere Informationen (2/2) Weitere interessante Links forum.java.sun.com Entwicklerplatform Suchmaschine Objektorientierung, Linkssammlung ESOP Homepage Weitere interessante Lehrveranstaltungen ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 4 Seite 34 von 34 17