Einführung in die Informatik Algorithmen und Datenstrukturen. Thema 12 Datenverarbeitung

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1 Einführung in die Informatik Algorithmen und Datenstrukturen Thema 12 Datenverarbeitung

2 Daten - Definitionen Foto? Text? Musik? Video? Zeichnung? Programm? Daten, urspr. svw. geschichtl. Zeitangaben; heute allg. Bez. für die Zahlenwerte der Merkmalsgrößen von physikal.-techn. Objekten (Kenndaten), Ereignissen, Prozessen und Abläufen (z. B. Betriebsdaten bei techn. Vorgängen und Geräten, Bahndaten der Bewegungen von Raumflugkörpern). In der Informatik sind D. durch Zeichenfolgen (digitale D.) oder kontinuierl. Funktionen (analoge D.) dargestellte Informationen oder Sachverhalte, die maschinell bearbeitet werden können. (c) Meyers Lexikonverlag. 2

3 Ein- und Ausgabe in Java Die Ein und Ausgabekomponenten werden in Java im Package java.io zusammengefasst. Mögliche Eingabequellen für Daten: Tastatur lokale Dateien Internet Zum Einlesen von Daten stehen die Methoden der abstrakten Klasse InputStream und zur Ausgabe von Daten die Methoden der abstrakten Klasse OutputStream zur Verfügung. 3

4 Grundkonzept - Streams Unter einem Stream versteht man eine Verbindung zwischen einem Programm und einer Datenquelle oder einem Datenziel. Die Verbindung verläuft dabei stets in einer Richtung. Für die Eingabe muss ein Programm zunächst einen mit der Datenquelle verbundenen Stream öffnen und die ankommenden Informationen sequentiell lesen. Für die Ausgabe muss das Programm erst einen Stream zu einem Datenziel öffnen und dann die Informationen sequentiell in den Stream schreiben. Streams können als abstrakte unidirektionale Verbindungen eines Programms mit der Außenwelt betrachtet werden 4

5 Streams in Java In Java werden entsprechend der transportierten Daten zwei Klassen von Streams unterschieden: Character-Streams Zeichenströme transportieren die Daten in Form von 16-Bit-Einheiten (Datentyp byte) Die Basisfunktionalität wird durch die abstrakten Klassen Reader und Writer bereitgestellt. Byte-Streams Byteströme transportieren die Daten in Form von 8-Bit-Einheiten (Datentyp char bzw. Unicode-Zeichen) Die Basisfunktionalität wird durch die abstrakten Klassen InputStream und OutputStream bereitgestellt. 5

6 Eingabedatenverarbeitung Intern werden von Java die Daten im Unicode-Format verarbeitet. Daten liegen häufig im ASCII-Code vor. Daher ist eine Konvertierung notwendig. Stream:Bytes Bytes Programm Reader:char InputStraem DataInput:Daten Internet- Daten 6

7 Unicode Ziel: 7 für jedes sinntragende Schriftzeichen oder Textelement aller bekannten Schriftkulturen und Zeichensysteme soll ein digitaler Code festgelegt werden. Zeichen: Einzelne Codes von Unicode-Zeichen Codepoints genannt werden hexadezimal mit vorangestelltem U+ dargestellt, z. B. U+00DF für das ß. Struktur: Unicode ist untergliedert in 17 Codebereiche zu jeweils 16 Bit bzw Zeichen, sogenannte Ebenen (engl. planes). Die wichtigste Ebene ist die erste Ebene, die Basic Multilingual Plane (BMP, dt. Grundlegender mehrsprachiger Codebereich), auch Plane 0 genannt. /Quelle:

8 Unicode - Basic Multilingual Plane /Quelle: 8

9 Streams in Java - Konsolenausgabe In Java stehen für die Streams vordefinierte Klassen zur Verfügung: System.out.println() In der abstrakten Klasse System enthält ein ist eine Klassenvariable mit dem Namen out vom Typ PrintStream definiert. In der Klasse PrintStream sind u.a. die überladenen Methoden println(), print() und printf() definiert. Darstellung von Sonderzeichen: 9 Zeichen Bedeutung Zeichen Bedeutung \ Hochkomma \ Anführungszeichen \\ Backslash \t Tabulator \b Zeichen löschen \n Neue Zeile \r Wagenrücklauf \f Seitenvorschub

10 Dateien und Verzeichnisse Klasse File Ein Ziel der Datenverarbeitung besteht darin, Daten permanent auf Datenträgern zu speichern und gespeicherte Daten zu lesen. Im Paket java.io befindet sich die Klasse File, deren Objekte eine Datei oder ein Verzeichnis repräsentieren. Der Objektname entspricht dem logischen Dateinamen. public boolean canread() gibt true zurück, wenn das Fileobjekt für das Programm lesbar ist public boolean canwrite() gibt true zurück, wenn das Fileobjekt für das Programm schreibbar ist public boolean createnewfile() legt eine neue Datei mit dem Namen des File-Objektes an public boolean delete() löscht die zum File-Objekt gehörende Datei 10

11 Methoden der Klasse File public boolean exists() gibt true zurück, wenn das Fileobjekt existiert public String getname() gibt den Namen des Fileobjektes zurück public boolean isdirectory() gibt true zurück, wenn das File-Objekt ein Verzeichnis ist public boolean isfile() gibt true zurück, wenn das File-Objekt eine Datei ist public long length() gibt die Größe der Datei in Byte zurück public boolean mkdir() legt ein neues Verzeichnis mit dem Namen des File-Objektes an 11

12 Dateneingabe unter Verwendung der Scanner-Klasse Zur Eingabe von Daten über die Tastatur und aus Dateien kann ein Objekt der Klasse Scanner verwendet werden. Die Klasse befindet sich im Paket java.io. public String next() Liefert das nächste abgeschlossene Token der Eingabe als String public int nextint() public float nextfloat() public double nextdouble() Liefert das nächste abgeschlossene Token der Eingabe als elementaren Datentyp public String nextline() Liefert die nächste Eingabe als String. public boolean hasnext() Liefert true, wenn noch ein weiteres Taken bereitsteht, bzw. noch nicht das Ende der Datei erreicht ist. 12

13 Eingabe über Character-Streams Die abstrakte Klasse Reader stellt für die Eingabe über Character-Streams u.a. folgende Methoden bereit public abstract int read() gibt das nächste Zeichen aus dem Reader-Objekt als int-wert zurück. public int read(char[] c) füllt das von c referenzierte Feld mit Zeichen (maximal c.length vile) aus dem Reader-Objekt und liefert die Anzahl der gelesenen Zeichen zurück public int read(char[] c, int off, int n) füllt das von c referenzierte Feld ab dem Index off mit den nächsten n Zeichen aus dem Reader-Objekt und liefert die Anzahl der tatsächlich gelesenen Zeichen zurück public void close() schließt den Strom. read liest ein Zeichen gibt jedoch einen Integer-Wert zurück 13

14 Ausgabe über Character-Streams public abstract void write(int c) schreibt das Zeichen c in das Writer-Objekt public void write(char[] c) schreibt die im von c ref. Feld gespeicherten Zeichen in das Writer-Objekt public void write(char[] c, int off, int n) schreibt die im von c ref. Feld gespeicherten n Bytes ab Index off in das Writer-Objekt public void write(string s) schreibt die im im String s gespeicherten Zeichen in das Writer-Objekt public void write(string s, int off, int n) schreibt die im String s gespeicherten n Zeichen ab Index off in das Writer- Objekt public void close() schließt den Strom public void flush() leert einen ev. Puffer des Writer-Objektes durch die sofortige Abarbeitung aller noch anstehender Zeichen 14

15 Literatur /BALZERT96/ /BARNES09/ /HEROLD10/ /LOUIS14/ /RATZ10/ Balzert, Helmut; Lehrbuch der Softwaretechnik; Spektrum Verlag, 1996 David J. Barnes, Michael Kölling Java lernen mit BlueJ Pearson Studium, 2009, ISBN-13: Herold, Helmut; Lurz, Bruno; Wohlrab, Jürgen Grundlagen der Informatik, Pearson Studium, 2007 ISBN Lois, Dirk; Müller, Peter Java eine Einführung in die Programmierung, Carl Hanser Verlag München, 2014 ISBN Ratz, Dietmar; Scheffler, Jens; Seese, Detlef; Wiesenberger, Jan; Grundkurs Programmieren in JAVA; Carl-Hanser-Verlag, München, Wien; 2010 ISBN