3. Die Programmiersprache Java
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- Timo Fromm
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1 3. Die Programmiersprache Java 3.1 Arbeiten mit BlueJ 3.2 Objekte und Klassen 3.3 Klassen und Unterklassen 3.4 Daten und Operationen 3.5 Ausdrücke 3.6 Algorithmische Kernsprache 3.7 Sprachbeschreibung und Erweiterung 3.8 Objekttypen 3.9 Rekursion 3.10 Abstrakte Klassen und induktive Datenbereiche 3.11 Sichtbarkeit 3.12 Ausnahmen, Ein- und Ausgabe Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-1
2 3.1 Arbeiten mit BlueJ BlueJ ist eine Entwicklungsumgebung für Java. Es unterstützt das Editieren und Kompilieren von Java-Programmen das Erzeugen von Objekten das Aufrufen von Methoden das Inspizieren von Objekten die Benutzung von vorhandenen Java-Klassen. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-2
3 BlueJ Einstieg BlueJ durch Doppelklick starten Neues Projekt anlegen: da passen viele Klassen hinein Projektnamen wählen: Demos Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-3
4 BlueJ Erste Klasse Name: Hallo Klasse Hallo.java ist entstanden Die rechte Maustaste öffnet ein Kontextmenü. Damit können wir die Klasse zum Beispiel editieren. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-4
5 Editieren, Kompilieren (1) Der Editor enthält schon Beispielcode. Meistens werden wir diesen verändern editieren. Wir können ihn aber auch gleich übersetzen kompilieren Shortcut: ctrl-k Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-5
6 Editieren, Kompilieren (2) Text hinzufügen, neu kompilieren (ctrl-k) alternativ: Kompilieren (Übersetzen) aus dem Kontextmenü heraus (rechte Maustaste) aufrufen Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-6
7 Aufruf und Ergebnis Aufruf unserer Funktion main aus dem Kontextmenü Option, Strings als Parameter an main zu übergeben Das Ergebnis: Ein Konsolenfenster mit dem gewünschten Output Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-7
8 Objekte erzeugen (1) Der Klasse im BlueJ- Fenster sieht man an, dass sie erfolgreich compiliert worden ist sie ist jetzt nicht mehr gestreift. Das KontextMenü bietet uns eine weitere Auswahl: new Hallo() Damit erzeugen wir Objekte. Hier sind schon drei Objekte erzeugt worden Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-8
9 Objekte erzeugen (2) Objekte sind wichtigsten Konstrukte des objektorientierten Programmierens. Objekte sind die Instanzen von Klassen. In BlueJ können alle Fähigkeiten der Objekte durch Kontextmenüs direkt aufgerufen werden. Zusätzlich kann man die Objekte inspizieren (Inspect), oder das Objekt entfernen (Remove). Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java 3.1-9
10 Objekte erzeugen (3) Wir öffnen das vorhandene Projekt shapes und erzeugen uns Objekte der Klassen Circle Square Triangle. Wir können den Objekten Namen geben, z. B.: kreis quadrat oder die vorgegebenen Namen circle_1 circle_2 triangle_1... akzeptieren. Wir halten uns an den allgemein akzeptierten Standard: Namen für Objekte beginnen immer mit Kleinbuchstaben. Namen für Klassen beginnen mit einem Großbuchstaben. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
11 Methoden aufrufen Warum sehen wir keinen Kreis? Wir inspizieren das Objekt kreis, indem wir aus dem Kontextmenü Inspect wählen. Es öffnet sich ein Inspektor: Der Kreis hat unter anderem die Eigenschaft isvisible mit dem Wert false Wir müssen also diese Eigenschaft verändern. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
12 Die Methode makevisible() Im KontextMenü von kreis finden wir die Methode makevisible(). Wir klicken diese an, und der Kreis wird in einem Fenster sichtbar Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
13 Methodenerkundung Auf die gleiche Weise machen wir auch quadrat und triangle_2 sichtbar. Anschliessend probieren wir weitere Methoden aus, z. B. von square die Methode moveright() von kreis die Methode movedown() von square die Methode moveup() von square die Methode moveright() Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
14 Methoden mit Argumenten Jetzt wollen wir die Größe des Quadrats ändern und wählen die Methode changesize(int) Es öffnet sich ein InputFenster, das uns auffordert, einen neuen Durchmesser einzugeben. int bedeutet, dass eine ganze Zahl verlangt ist. Im Kommentar werden negative Größen ausgeschlossen //Change size... Size must be >= 0. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
15 Weitere Objekte Wir fügen zwei weitere Kreise hinzu, bewegen einen um 100 nach rechts den anderen um 50 nach unten und machen beide sichtbar. Wir sehen nur zwei blaue Kreise. Wo ist der dritte? Der große blaue verdeckt den kleinen blauen oder umgekehrt. Wir finden im KontextMenü von circle_2 die Methode changecolor(string). Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
16 String-Argumente Wir sollen einen String, also einen Text in Anführungszeichen eingeben. Die erlaubten Werte sind in der Methodenbeschreibung aufgeführt. Jetzt sehen wir auch circle_2: Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
17 Nach-Inspektion Wir schauen noch einmal im Inspektor für kreis nach und erkennen, dass die Felder diameter xposition yposition isvisible neue Werte haben. Offensichtlich kommen drei Typen von Werten vor: int steht für ganzzahlige Werte, z. B. 1, 20, -300, 0, 42 String steht für Text, z. B. blue, OttoKar, fertig! boolean steht für einen der Werte true oder false. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
18 Ein Haus in BlueJ Versuchen Sie, diese Szene nachzuzeichnen! Entwerfen Sie Ihr eigenes Haus! Malen Sie Ihr eigenes Bild z. B. Fische im Aquarium Smileys eine Lokomotive... Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
19 Ein Maler als Java-Programm Bisher haben wir alle Manipulationen interaktiv erledigt. Kann man das auch programmgesteuert machen? Welche Aktionen waren notwendig? Kreise erzeugen und ihnen Namen geben z. B. kreis, circle_1, circle_2 Quadrate erzeugen und ihnen Namen geben z. B. quadrat Dreiecke erzeugen und ihnen Namen geben z. B. triangle_1, triangle_2 Wie kann man das durch eine Java-Klasse erledigen? Wir benötigen eine Klasse, um Bilder zu produzieren, z. B. die Klasse Maler Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
20 Neue Klasse: Maler (1) Öffnen Sie in BlueJ das Projekt shapes und erzeugen Sie eine neue Klasse mit Namen Maler. Editieren Sie diese. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
21 Neue Klasse: Maler (2) Ausnahmsweise löschen wir alles, bis auf die Zeile class Maler und die geschweiften Klammern Zwischen die geschweiften Klammern kommen die Instruktionen, mit denen der Maler konstruiert wird. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
22 Neue Klasse: Maler (3) Was braucht ein Maler? Jeder Maler d. h. jedes Objekt der Klasse Maler muss Kreise, Quadrate und Dreiecke erzeugen und jedem einen Namen geben eine Methode haben (z. B. zeichnehaus()), die Objekte an die richtige Stelle verschiebt Objekte vergrößert/verkleinert Objekte sichtbar macht die Farbe der Objekte wechselt. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
23 Erzeugung von Objekten (1) Die Erzeugung von Objekten besteht aus zwei Schritten 1. Ein Name für das Objekt wird registriert. 2. Ein neues Objekt wird erzeugt und unter diesem Namen gespeichert. Beispiel: 1. Registriere den Namen sonne für ein noch zu schaffendes Objekt der Klasse Circle. 2. Erzeuge ein neues Objekt der Klasse Circle und nenne es sonne Circle sonne; sonne = new Circle( ); Vorsicht: Java unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung.... CIRCLE Circle circle, SONNE Sonne sonne Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
24 Erzeugung von Objekten (2) Jedes Objekt wird erzeugt und getauft. Wir können das auch in einem Schritt erledigen, z. B. ein neues Objekt der Klasse Circle erzeugen und diesem den Namen sonne geben: Circle sonne = new Circle( ); Registriere sonne als Name für ein Objekt der Klasse Circle Ein neues, konstruiertes Objekt der Klasse Circle. Unter dem soeben registrierten Namen sonne wird das neu konstruierte Objekt der Klasse Circle abgespeichert. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
25 Erzeugung von Objekten (3) Die Klasse Maler mit allen Objekten Die Klasse lässt sich schon kompilieren, und man kann bereits Objekte erzeugen... Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
26 Erzeugung von Objekten (4) Im Kontextmenü der Klasse Maler finden wir die Methode new Maler() und erzeugen das Objekt klecksel. Wir inspizieren das Objekt klecksel. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
27 Erzeugung von Objekten (5) Der Inspektor findet bei klecksel die Felder sonne wand fenster dach Dies sind keine Zahlen, sondern Objekte der Klassen Circle Square Square Triangle. Ein Doppelklick folgt dem Link/Pfeil zu dem betreffenden Objekt, einem Circle: Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
28 Erzeugung von Methoden (1) Wir müssen dem Maler eine Methode zur Verfügung stellen, ein Haus zu malen. Eine Java-Methode hat stets einen Kopf bestehend aus Ergebnistyp hier void Namen z. B. malehaus Parameterliste - hier leer, also () Rumpf, in dem steht, was sie tun soll, z. B. sonne.makevisible(); sonne.changecolor( yellow ); sonne.movehorizontal(100); Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
29 Erzeugung von Methoden (2) Der Kopf einer Java-Methode void malehaus() Typ des Berechnungsergebnisses. Wir wollen keinen Wert berechnen, daher void selbstgewählter Name. Konvention: kleingeschrieben Liste der Parameter Darf nicht fehlen, auch wenn kein Parameter benötigt wird. Köpfe anderer Methoden void maleaquarium( ) void makevisible( ) void changecolor(string farbe) void movehorizontal(int distance) Eine mögliche Methode für Maler Eine Methode von Circle, Square,.. Eine Methode mit String-Parameter Eine Methode mit int-parameter Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
30 Erzeugung von Methoden (3) Der Rumpf einer Java-Methode Der Rumpf einer Java-Methode heißt auch Block. Er besteht aus 1. einer öffnenden Klammer { 2. einer Folge von Anweisungen, z. B.: Variablendeklarationen Zuweisungen Schleifen Aufrufen von void-methoden, z. B.: sonne.makevisible(); dach.changesize(100,150); sonne.movehorizontal(100); 3. einer schließenden Klammer } Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
31 Erzeugung von Methoden (4) Wir erzeugen ein Objekt der Klasse Maler und nennen es klecksel. klecksel Im Kontextmenü von klecksel finden wir die Methode void malehaus() Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
32 Fazit Wir haben BlueJ als ein interaktives Java-Framework kennen gelernt, mit dem wir sehr einfach arbeiten können. In einem ersten Schritt haben wir Klassen erzeugt und dazu Objekte (Instanzen) generiert. Methoden im Inneren von Klassen dienen dazu, Algorithmen zu spezifizieren, die diese (und damit auch ihre Objekte) ausführen können. Praktische Informatik I Wolfgang Effelsberg 3. Die Programmiersprache Java
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