Grundkurs Programmieren in Java

Transkript

1 Dietmar Ratz Jens Scheffler Detlef Seese Jan Wiesenberger Grundkurs Programmieren in Java Band 1: Der Einstieg in Programmierung und Objektorientierung 4 V iiberarbeitete Auflage HANSER

2 Vorwort 13 1 Einleitung Java - mehr als nur kalter Kaffee? Java fur Anfanger - das Konzept dieses Buches Weitere Infos und Kontakt zu den Autoren Verwendete Schreibweisen 18 2 Einige Grundbegriffe aus der Welt des Programmierens Computer, Software, Informatik und das Internet Was heifit Programmieren? 22 I Einstieg in das Programmieren in Java 27 3 Aller Anfang ist schwer Mein erstes Programm Formeln, Ausdriicke und Anweisungen Zahlenbeispiele Verwendung von Variablen ,,Auf denschirm!" Das Programmgeriist Eingeben, iibersetzen und ausfiihren Ubungsaufgaben 36 4 Grundlagen der Programmienmg in Java Grundelemente eines Java-Programms Kommentare Bezeichner und Namen Literate Reservierte Worter, Schliisselworter Trennzeichen Interpunktiortszekhen, Operaiorsymbole 45

3 4.1.8 import-anweisungen Zusammenfassung Ubungsaufgaben ErsteSchritteinJava Grundstruktur eines Java-Programms Ausgaben auf der Konsole Eingaben von der Konsole Schoner Programmieren in Java Zusammenfassung Ubungsaufgaben Einfache Datentypen Ganzzahlige Datentypen Gleitkommatypen Der Datentyp char fur Zeichen Zeichenketten Der Datentyp boolean fur Wahrheitswerte Implizite und explizite Typumwandlungen Zusammenfassung Ubungsaufgaben Der Umgang mit einfachen Datentypen Variablen Operatoren und Ausdriicke Arithmetische Operatoren Bitoperatoren Zuweisungsoperator Vergleichsoperatoren und Logische Operatoren Inkrement- und Dekrementoperatoren Prioritat und Auswertungsreihenfolge der Operatoren Allgemeine Ausdriicke Ein-und Ausgabe Statischer Import der IOTools-Methoden Zusammenfassung Ubungsaufgaben Anweisungen und Ablaufsteuerung Anweisungen Blocke und ihre Struktur Entscheidungsanweisung Dieif-Anweisung Die switch-anweisung Wiederholungsanweisungen,Schleifen Die f or-anweisung Vereinfachtefor-Schleifen-Notation Die while-anweisung 89

4 Die do-anweisung Endlosschleifen Sprungbefehle und markierte Anweisungen Zusammenfassung Ubungsaufgaben 94 5 Praxisbeispiele Worum geht es in diesem Kapitel? Teilbarkeit zum Ersten Aufgabenstellung Analyse des Problems Algorithmische Beschreibung Programmierung in Java yorsicht, Falle! Ubungsaufgaben Teilbarkeit zum Zweiten Aufgabenstellung Analyse des Problems Algorithmische Beschreibung Programmierung in Java Vorsicht, Falle! Ubungsaufgaben Dreierlei Aufgabenstellung Analyse des Problems Algorithmische Beschreibung Programmierung in Java Vorsicht, FaUe! Ubungsaufgaben Referenzdatentypen Felder Was sind Felder? Deklaration, Erzeugung und Initialisierung von Feldern Felder unbekannter Lange Referenzen Ein besserer Terminkalender Mehrdimensionale Felder Mehrdimensionale Felder unterschiedlicher Lange Vorsicht, Falle; Kopieren von mehrdimensionalen Feldern Vereinfachte f or-schieifen-notation Zusammenfassung Ubungsaufgaben Klassen Was sind Klassen? 147

5 6.2.2 Deklaration und Instantiierung von Klassen Komponentenzugriff bei Objekten Ein erstes Adressbuch Klassen als Referenzdatentyp Felder von Klassen Vorsicht, Falle: Kopieren von geschachtelten Referenzdatentypen Auslagem von Klassen Zusammenfassung Ubungsaufgaben 161 Methoden, Unterprogramme Methoden Was sind Methoden? Deklaration von Methoden Parameteriibergabe und -riickgabe Aufruf von Methoden Uberladen von Methoden Variable Argument-Anzahl bei Methoden Vorsicht, Falle: Referenzen als Parameter Sichtbarkeit und Verdecken von Variablen Zusammenfassung Ubungsaufgaben Rekursiv definierte Methoden Motivation Das Achtdamenproblem Aufgabenstellung Losungsidee Erste Vorarbeiten: Die Methoden ausgabe und bedroht DieRekursion DieLosung Zusammenfassung Ubungsaufgaben Die Methode main Kommandozeilenparameter Anwendung der vereinfachten f or-schleifen-notation Zusammenfassung Ubungsaufgaben Methoden aus anderen Klassen aufrufen Klassenmethoden Die Methoden der Klasse java. lang. Math Statischer Import Methoden von Objekten aufrufen 195

6 7.5.1 Instanzmethoden Die Methoden der Klasse java. lang. String Ubungsaufgaben Praxisbeispiele, Mastermind zum Ersten Aufgabenstellung Analyse des Problems Unterteilen einer Zahl Giiltigkeit einer Zahl Finden einer giiltigen Zahl Anzahl der Treffer Ein- und Ausgabe Zum Hauptprogramm Das komplette Programm im Uberblick Mastermind zum Zweiten Aufgabenstellung Analyse des Problems Verwendete Datenstrukturen Vergleich der Versuche Zum Hauptprogramm Das komplette Programm im Uberblick Blackjack Aufgabenstellung Analyse des Problems Mischen eines Kartenspiels Die Pflichten des Gebers Zum Hauptprogramm Das komplette Programm im Uberblick Ubungsaufgaben 229 II Objektorientiertes Programmieren in Java Die objektorientierte Philosophie Die Welt, in der wir leben Programmierparadigmen - Objektorientierung im Vergleich Die vier Grundpfeiler objektorientierter Programmierung Generalisierung Vererbung Kapselung Polymorphismus Weitere wichtige Grundbegriffe Modellbildung - von der realen Welt in den Computer Grafisehes Modellieren mit UML 247

7 9.4.2 CRC-Karten Entwurfsmuster Zusammenfassung Ubungsaufgaben Der grundlegende Umgang mit Klassen Vom Referenzdatentyp zur Objektorientierung Instanzmethoden Zugriffsrechte Was sind Instanzmethoden? Instanzmethoden zur Validierung von Eingaben Instanzmethoden als erweiterte Funktionalitat Statische Komponenten einer Klasse Klassenvariablen und -methoden Konstanten Instantiierung und Initialisierung Konstruktoren Uberladen von Konstruktoren Der statische Initialisierer Der Mechanismus der Objekterzeugung Zusammenfassung Ubungsaufgaben Vererbung und Polymorphismus Wozu braucht man Vererbung? Aufgabenstellung Analyse des Problems EinersterAnsatz Eine Klasse fur sich Starken der Vererbung Ubungsaufgaben Die super-referenz Uberschreiben von Methoden und Variablen Die Klasse java.lang.object Ubungsaufgaben Abstrakte Klassen und Interfaces Ubungsaufgaben Weiteres zum Thema Objektorientierung Erstellen von Paketen Zugriffsrechte Innere Klassen Anonyme Klassen Zusammenfassung 334 ll.lotibungsaufgaben 335

8 11 12 Praxisbeispiele Strenggeheim Aufgabenstellung Analyse des Problems Verschltisselung durch Aufblahen XOR-Verschliisselung Ein einfacher Test Ubungsaufgaben Mastermind zum Dritten Aufgabenstellung Die Klassen GameModel und GameEngine Wir bauen ein Modell Grundlegende Datenstruktur Implementierung des Interfaces, Teil Implementierung des Interfaces, Teil Programmstart Fazit Ubungsaufgaben Game of Life Aufgabenstellung Designphase Die Klasse Zelle Die Klasse Petrischale Interne Straktur und einfacher Datenzugriff Erster Konstruktor: Zufallige Belegung der Zellen Zweiter Konstruktor: Die neue Generation Die komplette Klasse im Uberblick Die Klasse Life Fazit Ubungsaufgaben Exceptions und Errors Eine Einfuhrung in Exceptions Was ist eine Exception? Ubungsaufgaben Abfangen von Exceptions Ein Anwendungsbeispiel Die Runt imeexcept ion Ubungsaufgaben Exceptions fur Fortgeschrittene Definieren eigener Exceptions Ubungsaufgaben Vererbung und Exceptions Vorsicht, Falle! 405

9 Der f inally-block Die Klassen Throwable und Error Zusammenfassung Ubungsaufgaben Assertions Zusicherungen im Programmcode Compilieren des Programmcodes Ausfiihren des Programmcodes Zusammenfassung Fortgeschrittene objektorientierte Programmierung Aufzahlungstypen Deklaration eines Aufzahlungstyps Instanzmethoden der enum-objekte Selbstdefinierte Instanzmethoden fur enum-objekte Ubungsaufgaben Generische Datentypen Generizitat in alten Java-Versionen Generizitat ab Java Einschrankungen der Typ-Parameter Wildcards Bounded Wildcards Generische Methoden AusblickaufBand Ubungsaufgaben ZuguterLetzt Collections Sortieren von Feldern GrafischeOberfiacheninJava 447 A DerWegzumgutenProgrammierer 455 A.I Die goldenen Regeln der Code-Formatierung 456 A.2 Die goldenen Regeln der Namensgebung 459 A.3 Zusammenfassung 461 B Die Klasse IOTools-Tastatureingaben in Java 465 B.I Kurzbeschreibung 465 B.2 AnwendungderlOTools-Methoden 466 C Glossar 469 Literaturverzekhnis 479 Stichwortverzeichnis, 481