Einführung in die Programmierung am Beispiel von Java

Transkript

1 Einführung in die Programmierung am Beispiel von Java Thomas Röfer Unterstützungsveranstaltung zu Praktische Informatik März März 2000

2 Zeit-/Raumplan und Inhalt Vorlesung Grundlegende Strukturen Donnerstag, Freitag, Dienstag und Mittwoch in SFG 0150 von 9:00 bis 12:00 Montag in SFG 1040 von 9:00-12:00 Praktikum Donnerstag bis Mittwoch im Praktikumsbereich, Räume P1, P4 und P5 von 13:00 bis 15:00 Rahmenprogramm Kontrollstrukturen Typische Fehler Datentypen und Operatoren Funktionen und Objekte Verkettete Strukturen, Rekursion Diverses Folien zum Ausdrucken Exceptions Nach der Vorlesung! Kommentieren und Dokumentieren Einführung in die Programmierung mit Java 2

3 Taschenrechner 6 x 7 = Einführung in die Programmierung mit Java 3

4 Home-Computer Einführung in die Programmierung mit Java 4

5 Home-Computer Konzept Interpreter Totale Integration zwischen Eingabe und Programmiersprache Zeilennummern als Bindeglied Nachteile Keine Funktionen, keine Module Fehlerprüfung nur zur Laufzeit Unübersichtliche Programme Umständliche Programmpflege Einführung in die Programmierung mit Java 5

6 Programmieren in C Einführung in die Programmierung mit Java 6

7 Programmieren in C Konzept Trennung Trennung zwischen zwischen Eingabe, Eingabe, Übersetzung Übersetzung und und Ausführung Ausführung Erkennung Erkennung vieler vieler Fehler Fehler bereits bereits während während der der Übersetzung Übersetzung Funktionen Funktionen mit mit Parametern Parametern Modularität, Modularität, z.t. z.t. über über Konventionen Konventionen Trennung Trennung zwischen zwischen Sprache Sprache und und Bibliothek Bibliothek Einführung in die Programmierung mit Java 7

8 Das erste Java-Programm Einführung in die Programmierung mit Java 8

9 Das erste Java-Programm Konzept Wie Wie C, C, aber aber Pakete Pakete und und Klassen Klassen statt statt Module Module Objektorientierung Objektorientierung Umfangreiche Umfangreiche Klassenbibliothek Klassenbibliothek Unterstützung von von Plattformunabhängigkeit Parallelität Parallelität Sicherheit Sicherheit Einführung in die Programmierung mit Java 9

10 Vom Quelltext zur Ausführung Einführung in die Programmierung mit Java 10

11 Das leere Programm Einführung in die Programmierung mit Java 11

12 Anweisungen Leere Anweisung ; z. z. B. B. ;;;;;;;;;; Variablendeklaration typ bezeichner [ = ausdruck ] {, bezeichner [ = ausdruck ] } ; int i = 0, j = 2; Zuweisungen l-wert [ operator ] = ausdruck ; i = j * 2; Erhöhen/verringern einer Variablen ++ bezeichner ++i; -- bezeichner --i; bezeichner ++ i++; bezeichner -- i--; Funktionsaufruf [ ausdruck. ] bezeichner ( [ ausdruck {, ausdruck } ] ) ; System.out.println(i); Einführung in die Programmierung mit Java 12

13 Kontrollanweisungen Verzweigungen if ( bedingung ) anweisung [ else anweisung ] switch ( ausdruck ) { { case konstausdruck : { anweisung } } [ default : { anweisung } ] } Schleifen while ( bedingung ) anweisung do anweisung while ( bedingung ) ; for ( initialisierung ; bedingung ; aktualisierung ) anweisung Markierung, Abbruch, Rückgabe bezeichner : anweisung break [ bezeichner ] ; continue [ bezeichner ] ; return [ ausdruck ] ; Block { { anweisung } } Einführung in die Programmierung mit Java 13

14 Die Parameter von main >java Programm Hallo "dies und das" String[] String[] args args args.length args[0] args[1] args[2] 3 "Hallo" "21333" "dies und das" static void main(string[ ] args)... Einführung in die Programmierung mit Java 14

15 Greetings Einführung in die Programmierung mit Java 15

16 Die for-schleife Motivation n Aus der Mathematik: Umsetzung i= 1 v i Direkt, z.b. in Basic: FOR variable = anfangswert TO endwert Flexible Umsetzung in Java: for ( initialisierung ; fortsetzungsbedingung ; aktualisierung ) anweisung Alternative Schreibweise for(int i = 0; i < args.length; ++i) int i = 0; { while(i < args.length) System.out.println("Hallo " + args[i]); { } System.out.println("Hallo " + args[i]); ++i; } while-schleife while ( fortsetzungsbedingung ) anweisung Einführung in die Programmierung mit Java 16

17 Beispiel: java Greetings Hinz Kunz static void main(string[] args) args.length = 2; args[0] = "Hinz"; args[1] = "Kunz" int i = 0; while(i < args.length) static while(0 < 2) staticvoid voidmain(string[] args) args) {{ 0 < 2 == true int inti i = 0; 0; Eintritt in Schleife while(i while(i < args.length) args.length) System.out.println("Hallo " + args[i]); {{ System.out.println("Hallo " + args[0]); System.out.println("Hallo "" + args[i]); args[i]); System.out.println("Hallo " + "Hinz"); ++i; ++i; } System.out.println("Hallo Hinz"); } } ++i; } i = i + 1 i = i = 1 Einführung in die Programmierung mit Java 17

18 Beispiel: java Greetings Hinz Kunz while(i < args.length) while(1 < 2) 1 < 2 == true Eintritt in Schleife System.out.println("Hallo " + args[i]); System.out.println("Hallo " + args[1]); System.out.println("Hallo " + "Kunz"); System.out.println("Hallo Kunz"); ++i; i = i + 1 i = i = 2 while(i < args.length) while(2 < 2) 2 < 2 == false Ende der Schleife, Ende des Programms static staticvoid voidmain(string[] args) args) {{ int inti i = 0; 0; while(i while(i < args.length) args.length) {{ System.out.println("Hallo "" + args[i]); args[i]); ++i; ++i; }} }} Einführung in die Programmierung mit Java 18

19 Test von Greetings Einführung in die Programmierung mit Java 19

20 Greetings V 2.0 Einführung in die Programmierung mit Java 20

21 Beispiel: java Greetings Fritz Walter static void main(string[] args) args.length = 2; args[0] = "Fritz"; args[1] = "Walter" int i = 0; static staticvoid voidmain(string[] args) args) while(i < args.length) {{ while(0 < 2) int inti i = 0; 0; Eintritt in Schleife while(i while(i < args.length) args.length) if(args[i].equals("walter")) {{ if(args[0].equals("walter")) if(args[i].equals("walter")) System.out.println("Mein if("fritz".equals("walter")) Gott Gott Walter"); Walter"); else nein, daher weiter mit else else System.out.println("Hallo "" + args[i]); args[i]); else ++i; ++i; System.out.println("Hallo " + args[i]); }} System.out.println("Hallo " + args[0]); }} System.out.println("Hallo " + "Fritz"); System.out.println("Hallo Fritz"); Einführung in die Programmierung mit Java 21

22 Beispiel: java Greetings Fritz Walter ++i; while(i < args.length) while(1 < 2) Eintritt in Schleife if(args[i].equals("walter")) if(args[1].equals("walter")) if("walter".equals("walter")) ja, daher weiter System.out.println("Mein Gott Walter"); else else-zweig überspringen ++i; while(i < args.length) while(2 < 2) Ende der Schleife, Ende des Programms static staticvoid voidmain(string[] args) args) {{ int inti i = 0; 0; while(i while(i < args.length) args.length) {{ if(args[i].equals("walter")) System.out.println("Mein Gott Gott Walter"); Walter"); else else System.out.println("Hallo "" + args[i]); args[i]); ++i; ++i; }} }} Einführung in die Programmierung mit Java 22

23 Test von Greetings V 2.0 Einführung in die Programmierung mit Java 23

24 Verzweigungen if(a if(a == == 1) 1) System.out.println("a ist ist eins"); eins"); if(a if(a == == 1) 1) System.out.println("a ist ist eins"); eins"); else else System.out.println("a ist ist nicht nicht eins"); eins"); if(a if(a == == 1) 1) System.out.println("a ist ist eins"); eins"); else elseif(a if(a == == 2) 2) System.out.println("a ist ist zwei"); zwei"); else elseif(a if(a == == 3) 3) System.out.println("a ist ist drei"); drei"); else else System.out.println("a ist ist etwas etwas anderes"); anderes"); if(a if(a == == 1) 1) if(b if(b == == 1) 1) System.out.println("a und und b sind sind eins"); eins"); else else System.out.println("a ist ist nicht nicht eins"); eins"); if(a if(a == == 1) 1) {{ if(b if(b == == 1) 1) System.out.println("a und und b sind sind eins"); eins"); }} else else System.out.println("a ist ist nicht nicht eins"); eins"); Einführung in die Programmierung mit Java 24

25 Mehrfachverzweigung if(a if(a == == 1) 1) System.out.println("a ist ist eins"); eins"); else elseif(a if(a == == 2) 2) System.out.println("a ist ist zwei"); zwei"); else elseif(a if(a == == 3 a == == 4) 4) System.out.println("a ist ist drei drei oder oder vier"); vier"); else else System.out.println("a ist ist etwas etwas anderes"); anderes"); In In switch-anweisungen müssen die die einzelnen case-blöcke fast fast immer immer mit mit einem einem break break abgeschlossen werden! switch(a) switch(a) {{ case case1: 1: System.out.println("a ist ist eins"); eins"); break; break; case case2: 2: System.out.println("a ist ist zwei"); zwei"); break; break; case case3: 3: case case4: 4: System.out.println("a ist ist drei drei oder oder vier"); vier"); break; break; default: default: System.out.println("a ist ist etwas etwas anderes"); anderes"); }} Einführung in die Programmierung mit Java 25

26 Schleifen Abweisende Schleife while ( bedingung ) anweisung Die Bedingung wird vor der Ausführung überprüft Nicht abweisende Schleife do anweisung while ( bedingung ) ; Die Bedingung wird erst nach dem ersten Durchlauf der Schleife geprüft Zählschleife (abweisend) for ( initialisierung ; bedingung ; aktualisierung ) anweisung Bedingung wird vor Schleifeneintritt geprüft Aktualisierung wird nach jedem Durchlauf ausgeführt while(i while(i > 0) 0) {{ System.out.println(100 // i); i); --i; --i; }} do do Fehler bei i = 0 {{ zu Beginn! System.out.println(100 // i); i); --i; --i; }} while(i while(i > 0); 0); for(int for(inti i = 10; 10; i i > 0; 0; --i) --i) {{ System.out.println(100 // i); i); }} Einführung in die Programmierung mit Java 26

27 Verzweigungen und Schleifen while(i while(i > 0) 0) {{ System.out.println(100 // i); i); --i; --i; }} while(true) while(true) {{ if(i if(i <= <= 0) 0) break; break; else else System.out.println(100 // i); i); }} = if(i if(i > 0) 0) do do {{ System.out.println(100 // i); i); --i; --i; }} while(i while(i > 0); 0); for(int for(inti i = 10; 10; i i >= >= -10; -10;--i) --i) {{ if(i if(i == == 0) 0) continue; continue; else else System.out.println(100 // i); i); }} OuterLoop: OuterLoop: for(int for(intx x = 0; 0; x x < 10; 10; ++x) ++x) {{ for(int for(inty y = 0; 0; y y < 10; 10; ++y) ++y) {{ if(a[x][y] if(a[x][y] == == 42) 42) break; break; else elseif(a[x][y] == == 43) 43) break breakouterloop; }} }} Einführung in die Programmierung mit Java 27

28 Beispiel: Zeichen zählen Einführung in die Programmierung mit Java 28

29 Beispiel: Zeichen zählen Einführung in die Programmierung mit Java 29

30 Beispiel: Zeichen zählen Einführung in die Programmierung mit Java 30

31 Beispiel: Zeichen zählen Einführung in die Programmierung mit Java 31

32 Beispiel: Zeichen zählen Einführung in die Programmierung mit Java 32

33 Beispiel: Zeichen zählen Einführung in die Programmierung mit Java 33

34 Der Entwicklungszyklus Editieren edit editxyz.java Kompilierungsfehler Kompilieren javac javacxyz.java Laufzeitfehler Ausführen (Testen) java javaxyz Einführung in die Programmierung mit Java 34

35 Fehler beim Programmieren Tippfehler (auch Copy and Paste) Semikolon vergessen, Klammern passen nicht... Können vom Compiler entdeckt werden, müssen aber nicht Strukturfehler Compiler verwendet andere Zuordnung als man denkt Typfehler Werden bei Zuweisungen erkannt Bleiben in Ausdrücken teilweise unerkannt Fehler im Algorithmus Kommt bei Informatikern nicht vor ;-) for(int for(inti i = 0; 0; i i < 10; 10; ++i) ++i) for(int for(intj j = 0; 0; j j < 10; 10; ++i) ++i) System.out.println(i+j); if(a if(a == == 1) 1) if(b if(b == == 1) 1) System.out.println("ok"); else else System.out.println("a!=!= 1"); 1"); int inti i = "1"; "1"; float float f f = 3 // 2; 2; Einführung in die Programmierung mit Java 35

36 Fehlerbehebung Kompilierungsfehler Nur den ersten Fehler beachten, die anderen könnten Folgefehler sein! Fehlermeldung lesen, Quelltext bei der angegebenen Zeilennummer ansehen Dokumentation zu Fehlermeldung und falschem Konstrukt lesen Fehler während der Programmausführung Falls eine Fehlermeldung angezeigt wird, diese lesen und den Quelltext bei der angegebenen Zeilennummer ansehen Testausgaben einbauen oder Debugger verwenden Aber keine Fehler durch solche Testausgaben einbauen! Verschiedene Testfälle durchspielen: Wann tritt der Fehler auf, wann nicht? Nur Nur ein ein verstandener Fehler Fehler ist ist ein ein beseitigter Fehler! Fehler! Nach Nach Änderung des des Programms kompilieren nicht nicht vergessen! Einführung in die Programmierung mit Java 36