Datenstrukturen und Algorithmen

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1 Datenstrukturen und Algorithmen Prof. Dr.-Ing. H. Ney, G. Leusch, C. Plahl, D. Stein Einführungsveranstaltungen Informatik Sommersemester 2006 Human Language Technology and Pattern Recognition Lehrstuhl für Informatik VI Computer Science Department RWTH Aachen University, Germany Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 1 Sommersemester 2006

2 Übersicht 1 Einführung 4 2 Kaltstart 5 3 Variablen 7 4 Grunddatentypen 9 5 Kontrollstrukturen if-then-else Schleifen Abbruch Methoden 14 7 Felder (Arrays) 15 8 Objekte/Instanzen 17 9 Reference vs. Value 19 Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 2 Sommersemester 2006

3 10 Pakete Rekursion Was fehlt noch? Literatur 26 Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 3 Sommersemester 2006

4 1 Einführung Grundkonzepte für Java einfach objektorientiert implizites Speichermanagement (garbage collection) Write Once, Run Anywhere Weiterführende Informationen: Informatik-Bibliothek: Handapparat Programmierung Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 4 Sommersemester 2006

5 Das erste Java-Programm: 2 Kaltstart public class HelloWorld { public static void main (String[] args) { System.out.println("Hello World"); Groß- und Kleinschreibung wichtig! Semikolon am Ende von Anweisungen Dateiname: Klassenname.java Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 5 Sommersemester 2006

6 Vorgehensweise: In Datei schreiben: HelloWorld.java Kompilieren: > javac HelloWorld.java Erzeugt ein ausführbares Programm (Bytecode) Ausführen: > java HelloWorld Hello World Oder in einer Entwicklungsumgebung (Eclipse etc.) Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 6 Sommersemester 2006

7 3 Variablen public class HelloWithVariables { public static void main(string[] args) { String s1 = "Hello"; String s2 = "World"; System.out.println(s1 + " " + s2); s2 = "Aachen"; System.out.println(s1 + " " + s2); > javac HelloWithVariables.java > java HelloWithVariables Hello World Hello Aachen Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 7 Sommersemester 2006

8 public class HelloWithVariables { public static void main(string[] args) { String s1 = "Hello"; String s2 = "World"; System.out.println(s1 + " " + s2); s2 = "Aachen"; System.out.println(s1 + " " + s2); Deklariere Variablen s1 und s2 vom Typ String Weise Werte Hello und World zu Greife dann auf Werte zu Bei Strings: "+" bedeutet Konkatenation Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 8 Sommersemester 2006

9 4 Grunddatentypen public class TypTest { public static void main(string[] args) { int i1 = 3; int i2 = 2; int i = i1 / i2; System.out.println("int: " + i1 + "/" + i2 + "=" + i); // int: 3/2=1 double d1 = 3; double d2 = 2; double d = d1 / d2; System.out.println("double: " + d1 + "/" + d2 + "=" + d); // double: 3.0/2.0=1.5 boolean b = (23 > 42); System.out.println("boolean: Ist 23 groesser als 42? " + b); // boolean: Ist 23 groesser als 42? false char c = X ; System.out.println("char: " + c); // char: X Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 9 Sommersemester 2006

10 Grunddatentypen: byte, short, int, long float, double + - * / char, String boolean ==!= < <= > >= && (void) Typkonversion (Typecasts): int i = 17; double d = (double) i; Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 10 Sommersemester 2006

11 5 Kontrollstrukturen 5.1 if-then-else public class GoodMorningWorld { public static void main(string[] args) { int hour = 6; if (hour < 9) { System.out.println("Good Morning World"); else { System.out.println("Good Afternoon World"); if-then-else-struktur else-zweig kann auch weggelassen werden switch-struktur Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 11 Sommersemester 2006

12 5.2 Schleifen public class HelloWorldSpam { public static void main(string[] args) { int i = 0; while (i < 10) { System.out.println("Hello World Spam!"); i = i + 1; for (i=0; i < 10; i++) { System.out.println("Even more Hello World Spam!"); for(init; bedingung; zählen) while(bedingung) { anweisung i = i + 1 kann man auch schreiben als i++ Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 12 Sommersemester 2006

13 5.3 Abbruch public class HelloWorldSpamFilter { public static void main(string[] args) { int i = 0; while (i < 10) { System.out.println("Hello World Spam!"); i = i + 1; if (i == 1) { break; break continue Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 13 Sommersemester 2006

14 6 Methoden public class HelloWithMethod { static String gethello(string lang) { if (lang == "de") { return "Hallo Welt"; else { return "Hello World"; public static void main(string[] args) { System.out.println( gethello("de") ); System.out.println( gethello("en") ); Auch: Prozedur, Funktion,... static: keine Klasseninstanz String: Rückgabetyp String public: für alle anderen Klassen sichtbar void: Kein Rückgabewert Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 14 Sommersemester 2006

15 7 Felder (Arrays) public class HelloArray { public static void main(string[] args) { String[] planeten = {"Merkur", "Venus", "Erde", "Mars", "Jupiter", "Saturn", "Uranus", "Neptun", "Pluto"; int[] quadrate = new int[9]; int i; for (i = 0; i < 9; i++) { System.out.println("Hallo " + planeten[i]); quadrate[i] = i*i; Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 15 Sommersemester 2006

16 > java HelloArray Hallo Merkur Hallo Venus [... ] Hallo Pluto Feld gleicher Typen Feste Größe bei Initialisierung vorgegeben Zugriff über variable[index] Index geht von 0 bis N 1!!! Deklaration sowohl als String[] planeten als auch als String planeten[] möglich Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 16 Sommersemester 2006

17 8 Objekte/Instanzen class HelloClass { public HelloClass(String lang) { if (lang == "de") { hellostring = "Hallo Welt"; else { hellostring = "Hello World"; public String gethello() { return hellostring; private String hellostring; Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 17 Sommersemester 2006

18 public class HelloWithClass { public static void main(string[] args) { HelloClass h1 = new HelloClass("de"); HelloClass h2 = new HelloClass("en"); System.out.println(h1.getHello()); System.out.println(h2.getHello()); Neue Instanz (mit new) Konstruktor initialisiert Variablen Methode aufrufen Punktnotation für Methoden (und Variablen) Grundsätzlich: Kapselung der Daten (Zugriff nur über Methoden) Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 18 Sommersemester 2006

19 9 Reference vs. Value Vorsicht bei Zuweisungen/Parameterübergabe: class RefTestInt { public int i; public class ReferenzTest { private static void aenderei(int i) { i = 4711; private static void aenderer(reftestint r) { r.i = 4711; Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 19 Sommersemester 2006

20 public static void main(string[] args) { int i1 = 42; int i2 = i1; System.out.println("i2 ist jetzt " + i2); // 42 i1 = 23; System.out.println("i2 ist jetzt " + i2); // 42 aenderei(i2); System.out.println("i2 ist jetzt " + i2); // 42 RefTestInt r1 = new RefTestInt(); r1.i = 42; RefTestInt r2 = r1; System.out.println("r2.i ist jetzt " + r2.i); // 42 r1.i = 23; System.out.println("r2.i ist jetzt " + r2.i); // 23 aenderer(r2); System.out.println("r2.i ist jetzt " + r2.i); // 4711 Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 20 Sommersemester 2006

21 > java ReferenzTest i2 ist jetzt 42 i2 ist jetzt 42 i2 ist jetzt 42 r2.i ist jetzt 42 r2.i ist jetzt 23 r2.i ist jetzt 4711 Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 21 Sommersemester 2006

22 Merke: Grunddatentypen: Variable enthält Daten selbst Wertübergabe (Call by Value) Änderungen in Kopie wirken sich nicht auf Original aus Komplexe Datentypen: Variable enthält Referenz auf Daten Daten werden grundsätzlich nur einmal im Speicher abgelegt Referenzübergabe (Call by Reference) Änderungen in Kopie wirken sich auf Original aus Wenn nötig, explizite Kopien anlegen (über entspr. Konstruktor etc.) Referenzen entsprechen Pointern (Zeigern) in Modula, Pascal, C,... Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 22 Sommersemester 2006

23 10 Pakete import java.util.date; public class HelloToday { public static void main(string[] args) { Date today = new Date(); System.out.println("Hello World. Today is " + today.tostring()); // Hello World. Today is Mon Apr 10 17:10:03 CEST 2006 import importiert die Methoden aus einem Paket mit *: Alle Anweisungen aus dem Paket Beispiel: import java.util.* Standardmäßig importiert: java.lang Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 23 Sommersemester 2006

24 11 Rekursion public class HelloWorldRecursive { public static void main(string[] args) { System.out.println( hello(10) ); static String hello(int i) { if ( i > 0 ) { return hello(i - 1) + "."; else { return "Hello World"; // Hello World... Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 24 Sommersemester 2006

25 12 Was fehlt noch? Vererbung Interfaces, Collections Überladen Dateiein- und -ausgabe Kommandozeilenparameter Später in Frontalübungen, oder aus Literatur Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 25 Sommersemester 2006

26 13 Literatur J. Bishop: Java lernen. 2. Aufl., Addison-Wesley, 2001 J. Bishop: Java Gently. 3rd. ed., Addison-Wesley, 2001 E.-E. Doberkat, S. Dißmann: Einführung in die Objektorientierte Programmierung mit Java, Oldenbourg, 2000 H. Mössenböck: Sprechen Sie Java?, 3. Aufl., dpunkt.verlag, 2005 D. Flanagan: Java in a Nutshell, 4. Aufl., O Reilly & Associates Inc., 2002 R. Sedgewick: Algorithms in Java, 3rd ed., Addison-Wesley, 2002 Stein, Plahl, Leusch: Datenstrukturen und Algorithmen: 26 Sommersemester 2006