Objektorientierte Modellierung (1)

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1 Objektorientierte Modellierung (1) Die objektorientierte Modellierung verwendet: Klassen und deren Objekte Beziehungen zwischen Objekten bzw. Klassen Klassen und Objekte Definition Klasse Eine Klasse ist ein Datentyp, der sich aus Datenkomponenten, so genannten Attributen zusammensetzt und der Operationen zur Manipulation der Datenkomponenten, so genannte Methoden, anbietet. Definition Objekte Ein Objekt ist eine Datenstruktur, deren Datentyp durch eine Klasse festgelegt ist. Die Klasse beschreibt den Aufbau und die Funktionsweise des Objekts. Bei einem Objekt handelt es ich um eine konkrete Ausprägung einer Klasse, deshalb auch Instantiierung einer Klasse oder kurz Instanz genannt. Klasse Sportwagen Attribute Farbe Km-Stand Preis Höchstgeschwindigkeit Methoden Bremsen Starten Beschleunigen Definition Methoden Methoden sind Operationen, die die Funktionalität eines Objektes festlegen. Mit ihnen kann auf die Attribute eines Objektes zugegriffen werden, um deren Werte herauszufinden oder zu ändern. Methoden haben einen Namen und können Parameter und einen Rückgabewert haben. Definition Attribute Attribute sind Datenkomponenten, aus denen die Objekte einer Klasse bestehen. Sie werden wie Variablen deklariert: String farbe; int km_stand; int preis = 80000; int hoechstgeschwindigkeit = 300; Blatt -1-

2 Arbeitsauftrag: Sortieren bzw. gruppieren Sie die Begriffe auf dem Arbeitsblatt. Ermitteln Sie Strukturen bzw. zusammenhängende Einheiten. Hinweis: Auf dem Arbeitsblatt finden Sie vier Oberbegriffe die eine Kategorisierung ermöglichen. Hausaufgabe: Rückblick auf die Jahrgangsstufe Warum ist Informatik ein eigenes Unterrichtsfach? Bzw. was lernt man im Informatikunterricht, was man in anderen Fächer so nicht lernen würde? 2. Was ist ein Algorithmus (Definition) und geben Sie zwei Beispiele an? 3. Was sind Schleifen, bedingte Anweisungen in der dir bekannten Programmiersprache? 4. Was sind Funktionen (Prozeduren). In welchem Zusammenhang kommen Sie zum Einsatz? 5. Zeichnen Sie ein Struktogramm für eine if-else-verzweigung und eine for- Schleife. Blatt -2-

3 Objektorientierte Modellierung (2) Bei jeder Modellbildung geht es darum, reale Sachverhalte eines Problembereiches in eine Modellumgebung zu übertragen. Die notwendige Abstraktion wird dabei durch die Notation und Darstellungen, einen gewissen Formalismus im Modell und eine Methodik bei der Modellierung realisiert und gekennzeichnet. Paradigma der Objekte Objekte sind Abstraktionen von Problembereichen existierender Einheiten, die für das System relevante Informationen zusammenfassen oder mit denen im System zusammengearbeitet wird. Ein solches Objekt besitzt Eigenschaften, modelliert durch Attribute, die den Zustand des Objekts beschreiben, und Dienste, die ein Objekt ausführen kann bzw. anbietet. Die Entwurfsphase der objektorientierten Methode ist besonders durch die Untersuchung von Objekt- und Klassenstrukturen gekennzeichnet. Für die grafische Darstellung solcher Untersuchungen hat sich UML (Unified Modeling Language) als Standard entwickelt. Einführung in die UML Grundsätzlich umfasst die UML verschiedene Diagrammarten, mit denen verschiedene Aspekte der Softwareentwicklung modelliert (entworfen) werden können. In Folgendem beschränken wir uns auf Klassendiagramme, die die Beziehungen zwischen den verwendeten Klassen analysieren. Notation von Klassen im Klassendiagramm Eine Klasse ist die Definition der Attribute und Operationen für die Menge von Objekten. Alle Objekte einer Klasse entsprechen dieser Definition. Klassen werden durch Rechtecke dargestellt, die entweder nur den Namen der Klasse tragen oder zusätzlich auch Attribute und Operationen. Dabei werden die drei Rubriken Klassenname, Attribute, Operationen jeweils durch eine horizontale Linie getrennt. Klassennamen beginnen mit einem Großbuchstaben. Verschiedene Notationsvarianten für Attribute und Operationen Blatt -3-

4 Notation von Objekten im Klassendiagramm Ein Objekt ist eine im laufenden System konkret vorhandene und agierende Einheit. Jedes Objekt ist ein Exemplar einer Klasse. Ein Objekt enthält eine durch Attribute repräsentierte Information, deren Struktur in der Klasse definiert ist. Objekte werden durch Rechtecke dargestellt, die entweder nur ihren Namen tragen, zusätzlich auch den Namen ihrer Klasse oder auch die Werte bestimmter oder aller Attribute. Werden die Attributwerte angegeben, wird das Rechteck in zwei, durch eine horizontale Linie getrennte Rubriken aufgeteilt. Zur Unterscheidung von der Klassen-Notation wird der Name des Objektes unterstrichen, außerdem beginnt der Objektname gewöhnlich mit einem Kleinbuchstaben. Notationsmöglichkeiten für Objekte Arbeitsaufträge: Aufgabe 1 a) Stellen Sie die Klassen Circle, Square und Triangle mit ihren Attributen und Methoden (Operationen) im Klassendiagramm dar. b) Stellen Sie ein Objekt jeder Klasse im Klassendiagramm dar. Halten Sie für beide Aufgaben die Vorgaben der Notation genau ein! Blatt -4-

5 Aufgabe 2 Im folgenden ist eine noch nicht näher bestimmte bzw. noch nicht genauer definierte Hierarchie bzw. Abhängigkeit zwischen Klassen grafisch dargestellt (beachten Sie, das die Notation zum jetzigen Zeitpunkt nicht dem Standard der UML entspricht). a) Versuchen Sie die Anordnung der Klassen zu erklären bzw. was kann mit der graphischen Darstellung erreicht werden. b) Modellieren Sie das Lise-Meitner-Gymnasium nach dem objektorientierten Ansatz. Definieren Sie möglichst viele Klassen und versuchen Sie durch Verbindungen die Abhängigkeiten zwischen Klassen zum Ausdruck zu bringen. Zum Beispiel: Blatt -5-

6 Objektorientierte Modellierung (3) Die objektorientierte Modellierung verwendet: Klassen und deren Objekte Beziehungen zwischen Objekten bzw. Klassen Zusammenfassung gleichgearteter Objekte zu Klassen Objekte mit gleichen Attributen und gleichen Diensten werden zu Klassen zusammengefasst. Ein Objekt ist also ein Exemplar einer Klasse. Andres gedeutet ist die Klasse eine Vorlage (Template), nach der gleichgeartete Objekte erzeugt werden. Organisation von Ober- und Unterklassen Bei dieser als Vererbung oder auch Verfeinerung bezeichneten Struktur ist jedes Objekt der Unterklasse auch ein Objekt der Oberklasse und erbt damit grundsätzlich die Attribute und Dienste von Objekten der Oberklasse. Man spricht von einer Ist- Beziehung zwischen Unter- und Oberklasse. Blatt -6-

7 Zerlegung von Objekten in kleinere, weniger komplexe Teile Bei dieser Struktur geht man in der Regel davon aus, das ein selbständiges Objekt ein Teil eines anderen Objektes sein kann. In solchen Fällen spricht man von einer Hat-Beziehung zwischen dem Ganzen und seinen Teilen. Wir unterscheiden zwei wichtige Fälle: Die Aggregation Aggregat und Komponenten sind nicht existenzabhängig. Komponente kann (zusätzlich) einem anderen Aggregat derselben Klasse zugeordnet sein Komponente kann (zusätzlich) einer anderen Klasse zugeordnet sein Komponente existiert unabhängig vom Aggregat Die Komposition Eine Komposition ist eine strenge Form der Aggregation, bei der die Teile vom Ganzen existenzabhängig sind. Die Lebenszeit der Teile ist denen des Ganzen untergeordnet: Erzeugung des Aggregats erzeugt auch die Komponenten Löschung des Aggregats löscht auch die Komponenten Allgemein: Ein Objekt, das ein anderes Objekt in seiner Klassenbeschreibung als Attribut enthält und es auch selbst erzeugt, steht zu diesem Objekt in einer Hat-Beziehung. Blatt -7-

8 Verbindung von Objekten Beziehungen zwischen Objekten wie»ist Element von«oder»kommuniziert mit«werden durch die bislang beschriebenen hierarchischen Strukturen nicht erfasst. Bei diesen Beziehungen führen die beteiligten Objekte anders als bei der Verfeinerung oder der Zerlegung ein Eigenleben. Die in Verbindung stehenden Objekte sind zwar aufeinander angewiesen, weil sie beispielsweise miteinander kommunizieren müssen, um eine gemeinsame Aufgabe zu erledigen, aber es reicht, wenn ein Objekt das andere kennt. Man spricht von einer Kennt-Beziehung zwischen Objekten. Allgemein: Ein Objekt, das ein anderes Objekt in seiner Klassenbeschreibung als Attribut enthält, es aber nicht selbst erzeugt, sondern von außen übergeben bekommt, steht zu diesem Objekt in einer Kennt-Beziehung. Blatt -8-