Einführung in Java. Silke Trißl Wissensmanagement in der Bioinformatik. Linux, Unix, Windows, Macintosh, Kann aus Bausteinen zusammengesetzt werden

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1 Einführung in Java Silke Trißl Wissensmanagement in der Bioinformatik Ein kurzes Java Tutorial Programmiersprache Java Einfach zu erlernen Einfache Syntax Platform-unabhängig Linux, Unix, Windows, Macintosh, Objekt-orientiert Kann aus Bausteinen zusammengesetzt werden verfügt über Vielzahl von Laufzeitbibliotheken andere Programmierer haben häufige Probleme schon gelöst Interpretiert muß vor Ausführung kompiliert werden Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 2

2 Java und how to start Java zum Herunterladen Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 3 Java Grundstruktur // Klassenname.java public class Klassenname { // Ausführbare Klasse (Hauptprogramm) public static void main (String [] args) { Programmanweisungen Alle Anweisungen müssen innerhalb einer Klasse stehen Klassen sind die Bausteine, aus denen Java- Anwendungen aufgebaut sind. Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 4

3 Programme kompilieren und ausführen public class Hallo_Welt { public static void main (String [] args) { System.out.println("Hello World"); javac Hallo_Welt.java Hallo_Welt.class Hallo_Welt.java java Hallo_Welt Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 5 Java Syntax Variablen und Klassennamen müssen mit einem Buchstaben beginnen Sonderzeichen (@, +, #,...) und reservierte Java-Wörter (if, class,...) sind nicht erlaubt Elementare Anweisungen werden immer durch ein Semikolon abgeschlossen Konventionen Aussagekräftige Variablennamen verwenden Variablennamen beginnen mit Kleinbuchstaben, Klassennamen mit Großbuchstaben Groß- / und Kleinschreibung beachten Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 6

4 Kommentare Einzeilig a = 5; // dies ist ein Kommentar // bis zum Ende jeder Zeile Mehrere Zeilen /* Hier kann man einen Kommentar über mehrere Zeilen einfügen a = 5; alles wird ignoriert */ Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 7 Hallo Welt Einfachstes Programm: Hallo_Welt.java // Hallo_Welt.java public class Hallo_Welt { public static void main (String [] args) { System.out.println("Hallo Welt"); System.out.println() System.out.print() String + neue Zeile String ohne neue Zeile Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 8

5 Variablendeklaration Alle verwendeten Variablen in Java müssen vor der ersten Nutzung deklariert werden Datentyp- Ganzzahl int 4 Byte 2 32 Zahlen short 2 Byte 2 16 Zahlen long 8 Byte 2 64 Zahlen byte 1 Byte 2 8 Zahlen Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 9 Variablendeklaration - cont. - Datentyp- Gleitkommazahlen float 4 Byte ± 3,4 *10 38 (6 bis 7 sign. Nachkommast.) double 8 Byte ± 1,8 * (15 sign. Nachkommast.) Weitere Datentypen char 1 Zeichen boolean true / false Sonderfall (als vordefinierte Klasse): String Zeichenketten Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 10

6 Variablendeklaration - Beispiele - Allgemein Datentyp variablenname = Ausdruck; Beispiele double gehalt; int freietage = 15; long erdbevoelkerung; char jazeichen; boolean fertig; String adresse; jazeichen = 'j'; fertig = true; // Deklaration // Initialisierung // Zuweisung Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 11 Konstanten In Java bezeichnet man eine Konstante mit dem Schlüsselwort final. final double CM_PER_INCH = 2.54; Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 12

7 Operatoren Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division +, -, *, / (% für Modulo) int n = 5; int a = 2 * n; // a ist 10 int b = 15 / 2; // b ist 7 int c = 15 % 2; // c ist 1 double d = 15.0 / 2.0; // d ist 7.5 Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 13 Kurzschreibweisen binäre arithmetische Operatoren int x = 0; x = x + 4; // gleichbedeutend mit x += 4; Inkrementieren und Dekrementieren int i = 0; i = i + 1; int n = 0; int a = n++; a = n--; // gleichbedeutend mit i++; // Vorsicht: gibt auch ++i; // a = 0; Test mit ++n; // dekrementieren Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 14

8 Relationale und boolesche Operatoren Gleichheitstest 3 == 7 // false Ungleichheit 3!= 7 // true 3 <= 7 // true 3 > 7 // false Logisch und (&&) und Logisch oder ( ) (x!= 0) && (1/x > 0) // beide müssen true sein (a == 5) (b <= 7) // eine muß true sein Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 15 Bedienungsanweisungen - if... else - Allgemeiner Aufbau: if ( boolean_expression ) { statement(s)_1 else { statement(s)_2 Der boolesche Ausdruck wird ausgewertet. Falls true: statement_1 wird ausgeführt Falls false: statement_2 wird ausgeführt Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 16

9 Flußdiagramm - if... else - Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 17 Aufgabe: if... else 1. Schreibt eine Anwendung, die den Satz "weiter so" ausgibt, wenn der Umsatz des Angestellten größer ist als der Sollumsatz. natürlich ist auch die Konstruktion if (Bedingung) {... else if (Bedingung) {... else { Damit können wir eine gestaffelte Ausgabe einführen Umsatz > 2 * Sollumsatz: Ausgezeichnet Umsatz > 1,5 * Sollumsatz: Gut Umsatz = Sollumsatz: Na ja Umsatz < Sollumsatz: Gefeuert! Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 18

10 Tastatureingaben Eingaben von Strings, Zahlenwerten,... von der Tastatur mit der Methode 'prompt()' immer als String muss zum richtigen Datentyp umgewandelt werden... public static void main(string[] args) { // Einlesen der Argumente String eingabe;... eingabe = prompt("gib einen Wert ein"); Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 19 Methode prompt() import java.io.*; public class Einlesen { public static void main(string[] args) {... eingabe = prompt("gib einen Wert ein"); Methodenaufruf mit Argument(en) public static String prompt(string frage) { System.out.print(frage+ ); byte [] buffer = new byte [255]; try { System.in.read(buffer, 0, 255); catch ( IOException e ) { System.out.println(e.getMessage()); return new String(buffer); Importieren der notwendigen Bibliothek - vor public class Methode Versuche einzulesen, wenn es nicht klappt gib die Fehlermeldung aus Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 20

11 Umwandeln von String zu int oder double... public static void main(string[] args) { // Einlesen der Argumente String eingabe; int value1; double value2;... eingabe = prompt("gib einen Wert ein"); value1 = Integer.parseInt(eingabe); // zu int value2 = Double.parseDouble(eingabe); // zu double Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 21 Fehlerhandling Es können Fehler beim Umwandeln eines Strings in einen anderen Datentypen auftreten String ist wirklich ein String und keine Zahl ',' anstelle von '.' in reellen Zahlen... Exception muss abgefangen werden eingabe = prompt("gib einen Wert ein"); try { value1 = Integer.parseInt(eingabe); // zu int catch (NumberFormatException ne) { System.out.println("War keine Zahl " + ne.getmessage()); Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 22

12 Strings vordefinierte Klasse 'String' String e = ""; // ein leerer String String hallo = "Hallo"; Verknüpfung von Strings mit '+' String name = "Student"; String message = hallo + " " + name; int stud_nummer = 3; System.out.println(message + stud_nummer); // int stud_nummer wird zu String konvertiert Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 23 Teilstrings m Buchstaben eines Strings ab Position n ausgeben 1. Buchstabe im Wort hat den Positionswert 0 int n = 1; int m = 4; String hallo = "Hallo"; String s = hallo.substring(n,m); // ergibt all Buchstabe n eines Strings ausgeben int n = 3; String hallo = "Hallo"; char c = hallo.charat(n); // liefert l Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 24

13 Länge Länge eines Strings String hallo = "Hallo"; int n = hallo.length(); // Ergebnis ist 5 Strings auf Gleichheit testen String hallo = "Hallo"; String hi = "hallo"; boolean greet = hallo.equals(hi); greet = hallo.equalsignorecase(hi); // false // true Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 25 Bestimmte Schleifen - for - Allgemeiner Aufbau for ( Anfang; Bedingung; Iteration ) { statement(s) Beispiel System.out.println("Alle geraden Zahlen bis 10:"); for ( int i = 0; i < 11; i += 2) { System.out.print(i + " "); Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 26

14 Beispiel - for - Wir wollen für einen bestimmten Zeitraum jedes Jahr Geld einzahlen und den Saldo am Ende des Jahres erfahren for ( int jahre = 1; jahre <= n; jahre++ ) { saldo += zahlung; double zins = saldo * zinssatz / 100; saldo += zins; System.out.println("Saldo nach Jahr " + jahre + " beträgt " + saldo); System.out.println("Saldo am Ende der Laufzeit: " + saldo); Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 27 break - Anweisung Ermöglicht den Sprung aus einer Schleife Beispiel: wie eben, aber wenn der Saldo einen gewissen Betrag erreicht hat, wollen wir aufhören for ( int jahre = 1; jahre <= n; jahre++ ) { saldo += zahlung; double zins = saldo * zinssatz / 100; saldo += zins; if ( saldo > ziel ) break; System.out.println("Saldo nach Jahr " + jahre + " beträgt " + saldo); System.out.println("Saldo am Ende der Laufzeit: " + saldo); Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 28

15 Aufgabe: for 1. Schreibt eine Anwendung, mit der alle Vorkommen eines bestimmten Buchstabens in einem String gezählt werden. Hint: Dazu müsst ihr jeden Buchstaben ansehen, mit der Vorgabe vergleichen und wenn sie gleich sind, dann die Zahl der Vorkommen erhöhen. Beispiel: 'a' kommt in dem String 'abbabeatles' 3 mal vor 2. Der wenn der gesuchte Buchstabe mindestens 3 mal vorkommt, soll Hat 3 oder mehr Vorkommen ausgegeben werden. Hint: mit break-anweisung Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 29 Anwendungen - Debug und Breakpoints Debug Laufzeitfehler aufspüren Endlosschleifen Zugriff auf Position n+x eines Strings oder Arrays der Länge n... Breakpoint Setzen in Eclipse: Doppelklick links neben dem Text (Bild folgt) Code wird bis zum Breakpoint ausgeführt Step over arbeitet nächste Anweisung ab Step into geht in eine Methode oder Klasse Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 30

16 Breakpoint setzen Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 31 Debugging starten Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 32

17 Debug - Ansicht Stoppe das Programm Variablen, die an diesem Punkt bekannt sind Step into Step over Gehe bis zum nächsten Breakpoint Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 33 Debug - Step over Variablen ändern sich über den Programmverlauf Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 34

18 Schleifenkonstrukte - while - Wiederholung von Anweisungen Allgemeiner Aufbau (Prüfung am Anfang): while ( boolean_expression ) { statement(s) Der boolesche Ausdruck wird ausgewertet. Falls true: statement(s) werden ausgeführt, anschließend der boolsche Ausdruck nochmals geprüft. Falls false: keine Anweisung wird ausgeführt. Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 35 Flußdiagramm - while - Flußdiagramm für eine Schleife mit Prüfung am Anfang Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 36

19 Beispiel - while - Wie lange dauert es, einen bestimmten Geldbetrag anzusparen, wenn man einen Zinssatz pro Jahr annimmt und jedes Jahr den gleichen Geldbetrag deponiert? while (saldo < ziel) { saldo += zahlung; double zins = saldo * zinssatz / 100; saldo += zins; jahre++; Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 37 Schleifenkonstrukte - do... while - Allgemeiner Aufbau (Prüfung am Ende): do { statement(s) while ( boolean_expression ); do-anweisung wird immer erst einmal ausgeführt. Der boolesche Ausdruck wird ausgewertet. Falls true: die gesamte do-anweisung wird noch einmal ausgeführt. Falls false: keine weitere Anweisung wird ausgeführt. Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 38

20 Flußdiagramm - do... while - Flußdiagramm für eine Schleife mit Prüfung am Ende Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 39 Beispiel - do... while - Gleiches Problem wie vorhin, nur der Nutzer soll entscheiden, ob er weiter sparen will. do { saldo += zahlung; double zins = saldo * zinssatz / 100; saldo += zins; jahre++; System.out.println("Der Saldo ist " + saldo); // fragen, ob weiter sparen, und Eingabe holen while (input.equals("y")); Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 40

21 Vergleich - for - while - do... while bestimmte Anzahl Einlesen bis EOF Einlesen bis!ok for for(i=0; i<end; i++){ statements; for(i=0; i!=eof; i++){ in.read(); readuser(); for (i=0;!ok; i++) { readuser(); while i = 0; while (i<end) { statements; i++; while (!EOF) { in.read(); readuser(); while ( ok ) { readuser(); do... while i = 0; if (i<end) { do { statements; i++; while (i<end); if (!EOF) { do { in.read(); while (!EOF); do { readuser(); while ( ok ); Silke Trißl: Bioinformatik für Biophysiker, WS 2006/07 41