CS1005 Objektorientierte Programmierung

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1 CS1005 Objektorientierte Programmierung Bachelor of Science (Informatik) Bedingte Anweisungen und Ausdrücke Aufzählungstypen Boolesche Werte Dateneingabe und -Ausgabe Seite 1 Th Letschert

2 Programme Übersetzen und Ausführen Programm-Ausführung Wie wird der Text (Quellcode) der Programme zu Aktionen eines Computers Programm Festlegung von Aktionen in einer exakt festgelegten Notation Interpreter liest das Programm und befolgt dessen Anweisungen Varianten Hardware (CPU, Prozessor) Programm wird durch Hardware ausgeführt die Basis aller Programmausführung Software (Programm) Programmausführung durch ein Programm Seite 2

3 Kontrollstrukturen Kontrollstrukturen Sprachelemente zur Formulierung eines Programmablaufs Sequenzen Handlungen als Anweisungsfolgen formulieren Bedingte Anweisungen Anweisungen abhängig von einer Bedingung ausführen Bedingte Ausdrücke Werte abhängig von einer Bedingung berechnen Schleifen Anweisungen wiederholt ausführen Seite 3

4 Sequenzen Sequenz Handlungsfolge Im Programmtext aufeinander folgende Anweisungen werden von rechts nach links und von oben nach unten abgearbeitet Aktion-1 Aktion-1 Aktion-2 Aktion-2 Struktogramm Programmablaufplan x = y+x; y = h; Programmbeispiel Seite 4

5 Bedingte Anweisungen Bedingte Anweisungen Anweisungen abhängig von einer Bedingung ausführen 2-armige If-Anweisung Eine von zwei Alternativen auswählen 1-armige If-Anweisung Eine Aktion unter Umständen ausführen Switch-Anweisung Eine von mehreren Aktionen auswählen Die Formatierung ist prinzipiell frei: Die Formatierung ist prinzipiell frei: Den Compiler interessieren LayoutDen Compiler interessieren LayoutFragen nicht. Aber: Fragen nicht. Aber: 1. Die Text-Struktur soll immer 1. Die Text-Struktur soll immer die logische Struktur wiedergeben. die logische Struktur wiedergeben. 2. Die Textstruktur soll immer 2. Die Textstruktur soll immer gängigen Standards folgen. gängigen Standards folgen. Seite 5 if (x>y) { max = x; else { max = y; if (x>y) { max = x; switch (x-2) { case 1: y = 1; break; case 2: y = 4; break; case 3: y = 16; break; default: y = 100; Programmbeispiele

6 Bedingte Anweisungen If-Anweisung Formen: if ( Bedingung ) Anweisung einarmig if ( Bedingung ) { Anweisung1 Anweisung2 zweiarmig if ( Bedingung ) Anweisung1 else Anweisung2 if ( Bedingung ) { Anweisung11 Anweisung12 else { Anweisung21 Anweisung22 Entscheidung ja Aktion 1 Entscheidung ja nein nein Aktion Aktion 2 Struktogramme T Aktion 1 Ent scheid ung Ent scheid ung F F Aktion 2 T Aktion Programmablaufpläne Seite 6

7 Bedingte Anweisungen If-Anweisungen / Beispiel T max = a a>b F max = b c > max T max = c F Programmablaufplan (Flussdiagramm) max ausgeben Implementieren Sie ein entsprechendes Programm! Seite 7

8 Bedingte Anweisungen If-Anweisungen / Beispiel T max = a a>b F max = b c > max Ist dieser Algorithmus korrekt? Wie kann man sich von der Korrektheit überzeugen? T F max ausgeben Seite 8 max = c

9 Bedingte Anweisungen Test T max = a a>b F max = b c > max Ist dieser Algorithmus korrekt? Wie kann man sich von der Korrektheit überzeugen? T max = c F max ausgeben Testen mit repräsentativen Testen mit repräsentativen Testwerte, z.b.: Testwerte, z.b.: 1,1,1 alle gleich 1,1,1 alle gleich 1,2,3 aufsteigend 1,2,3 aufsteigend 3,2,1 absteigend 3,2,1 absteigend 1,2,0 auf-, absteigend 1,2,0 auf-, absteigend 3,2,4 ab, aufsteigend 3,2,4 ab, aufsteigend Testfall Testfall 1,1,1 1,1,1 1,2,3 1,2,3 3,2,1 3,2,1 1,2,0 1,2,0 3,2,4 3,2,4 Seite

10 Bedingte Anweisungen / Zusicherungen If-Anweisungen / Maximum-Algorithmus Verifikation? T? max = a? a>b F max = b c > max Ist dieser Algorithmus korrekt? Wie kann man sich von der Korrektheit überzeugen??? T? max = c F max ausgeben Leite durch logisches Schlussfolgern ab, Leite durch logisches Schlussfolgern ab, welche Zusicherungen (logische Bedingungen) welche Zusicherungen (logische Bedingungen) an einzelnen Punkten im Programmablauf stets an einzelnen Punkten im Programmablauf stets gelten. gelten. Seite 10??

11 Bedingte Anweisungen / Zusicherungen Maximum von drei Werten Algorithmus durch Zusicherungen verifizieren a > b & max = a T in max ist die Größere der beiden ersten Werte! max = a a b & max = b a>b F a > b & max = a a b & max = b => max a & max b & (max =a max = b) max = b c > max max a & max b & c max & (max =a max = b) max a & max b & max c (max =a max = b max = c) in max ist die Größere der drei Werte! max = c F max ausgeben Seite 11 T max a & max b & c > max & (max =a max = b) =>c a & c b

12 Bedingte Anweisungen / Zusicherungen Maximum von drei Werten als Programm mit Zusicherungen package mypackage; public final class Max { private Max() { public static void main(final String[] args) { int a = Integer.parseInt(args[0]); int b = Integer.parseInt(args[1]); int c = Integer.parseInt(args[2]); int max; if (a > b) { max = a; assert a > b && max == a; else { max = b; assert a <= b && max == b; assert (max >= a && max >= b) && (max == a max == b); if (c > max) { max = c; assert (max >= a && max >= b && max && (max == a max == b Seite 12 Auswertung von Zusicherungen aktivieren: java -ea in Eclipse über run ~> run Configurations ~> Arguments VM-Arguments: -ea Programm-Idee: max enthält das Maximum von zunehmend vielen Werten. >= c) max == c);

13 Bedingte Ausdrücke Bedingte Ausdrücke Form: Bedingung? Ausdruck1 : Ausdruck2 Verwendung Alternative zu bedingten Anweisungen Entscheidung in einem Ausdruck treffen (statt in einer Anweisung) Beispiel: max = (x>y)? x : y; ~ if (x>y) { max = x; else { max = y; Seite 13

14 Bedingte Ausdrücke Beispiele max = a > b? a : b; max = c > max? c : max; ~ if ( a > b ){ max = a; else { max = b; if ( c > max ){ max = c; Maximum von drei Werten mit bedingten Ausdrücken max = a>b? a > c? : : b > c? : Maximum von drei Werten mit bedingten Anweisungen a c b c; Maximum von drei Werten mit einem bedingten Ausdruck Seite 14

15 Bedingte Anweisungen Switch-Anweisung Form: nur Ausdrücke und Werte die mit int kompatibel sind. Ab Java 7 auch Strings. switch ( Ausdruck ) { case Wert1 : Anweisung12 Anweisung13 break; case Wert2 : Anweisung22 Anweisung23 break; default : Anweisungn1 Anweisungn Switch kann bis Java 6 nur über int und eng verwandte Typen (char, short, byte) verzweigen, ab Java 7 auch über Strings - der default-zweig kann weggelassen werden - break kann weggelassen werden, dann geht die Ausführung in den nächsten Zweig Seite 15 optional

16 Bedingte Anweisungen Switch-Anweisung / Beispiel String xs = JOptionPane.showInputDialog("Bitte 1-te Zahl eingeben"); String ys = JOptionPane.showInputDialog("Bitte 2-te Zahl eingeben"); String op = JOptionPane.showInputDialog("Operator"); int x = Integer.parseInt(xS); int y = Integer.parseInt(yS); switch ( op.charat(0) ) { case '+': System.out.println( break; case '-': System.out.println( break; case '*': System.out.println( break; case '/': System.out.println( break; default : System.out.println( x + y ); x - y ); x * y ); x / y ); "Ungültige Eingabe!" ); Seite 16

17 Schleifen While- und For-Schleifen Anweisungen wiederholt ausführen while-schleife Wiederholung solange eine Bedingung erfüllt ist for-schleife while (x<10) { x = x+1; for (int i=0; i<10; i++) { x = x+i; Eine Wertefolge durchlaufen do-while Schleife while-schleife mit mindestens einer Ausführung Seite 17 do { x = x+1; while (x<10);

18 Aufzählungstypen Aufzählungstypen Eigenen Datentyp durch Aufzählung (der Namen) seiner Werte definieren Beispiel // Wochentage als Typ definieren enum Wochentag {Montag, Dienstag, Mittwoch, Donnerstag, Freitag, Samstag, Sonntag; public static void main(string[] args) { String tags = JOptionPane.showInputDialog("Bitte eine Tag eingeben"); Wochentag tag = Wochentag.valueOf(tagS); switch (tag) { case Montag: case Dienstag: case Mittwoch: case Donnerstag: case Freitag: JOptionPane.showMessageDialog(null, "Heute ist ein Werktag. Geh zur Arbeit"); break; case Samstag: case Sonntag: JOptionPane.showMessageDialog(null, "Heute wird ausgeschlafen"); break; Wie würde das Programm ohne enum aussehen? Was wären die Nachteile im Vergleich zu dieser Version? Seite 18

19 Boolesche Werte Boolesche Werte, Ausdrücke und Variablen Boolescher Wert: Wahrheitswert Boolescher Ausdruck: Ausdruck der wahr oder falsch ist. Boolesche Variable: Variable deren Wert ein Wahrheitswert ist. boolean w = true; w = 4 > 5; System.out.println(w); w = (4 > 5) (5 > 4); if (w) { System.out.println(w); else { System.out.println(!w); Seite 19 Boolesche Operatoren Boolesche Operatoren! : Negation! : Negation : Oder : Oder && : Und && : Und

20 Dateneingabe / Datenausgabe Einfache Eingabe und Ausgabe Seite 20

21 Dateneingabe / Datenausgabe Dateneingabe / Datenausgabe Programmargument: Programm wird mit Daten (Programmargument) gestartet Konsolen-I/O Programm liest Daten von der Konsole, gibt Daten auf die Konsole aus GUI-I/O Programm liest Daten über ein Fenster und gibt Daten in ein Fenster aus Seite 21

22 Dateneingabe / Programmargumente Programmargument Informationen bei Programmstart mitgeben Programm-Argument ~> javac mypackage/temperatur.java ~> java mypackage.temperatur Grad Fahrenheit ist Grad Celsius ~> public static void main(final String[] args) { public static void main(final String[] args) { double f = 0.0; // Variable, enthaelt Grad in Fahrenheit double f = 0.0; // Variable, enthaelt Grad in Fahrenheit double c = 0.0; // Variable, enthaelt Grad in Celsius double c = 0.0; // Variable, enthaelt Grad in Celsius //Grad in Fahrenheit von der Kommandozeile einlesen: //Grad in Fahrenheit von der Kommandozeile einlesen: f = Double.parseDouble(args[0]); f = Double.parseDouble(args[0]); Konsolenausgabe //Grad in Celsius berechnen: //Grad in Celsius berechnen: c = ((f - 32) * 5) / 9; c = ((f - 32) * 5) / 9; //Grad in F. und C. ausgeben: //Grad in F. und C. ausgeben: System.out.println(f + " Grad Fahrenheit ist " System.out.println(f + " Grad Fahrenheit ist " + c + " Grad Celsius "); + c + " Grad Celsius "); Seite 22

23 Programmargument und Eclipse Übersetzen und Ausführen Run ~> Run Configurations... Programm-Argument Seite 23

24 Dateneingabe / Datenausgabe : Konsolen-I/O Konsolen-I/O Informationen über die Konsole einlesen und ausgeben Beispiel: ~> javac mypackage/temperatur.java ~> java mypackage.temperatur ~> Grad Fahrenheit ist Grad Celsius ~> import java.util.scanner; import java.util.scanner; public final class Temperatur { public final class Temperatur { private Temperatur () { private Temperatur () { public static void main(final String[] args) { public void//main(final { Fahrenheit double static f = 0.0; Variable, String[] enthaelt args) Grad in double f = 0.0; // Variable, enthaelt Grad Fahrenheit double c = 0.0; // Variable, enthaelt Grad inincelsius double c = 0.0; // Variable, enthaelt Grad in Celsius //Grad in Fahrenheit von der Konsole einlesen: //Grad scan in Fahrenheit von der Konsole einlesen: Scanner = new Scanner(System.in); Scanner scan = new Scanner(System.in); f = scan.nextdouble(); f = scan.nextdouble(); //Grad in Celsius berechnen: Celsius c //Grad = ((f -in32) * 5) /berechnen: 9; c = ((f - 32) * 5) / 9; //Grad in F. und C. ausgeben: //Grad in F. und C. +ausgeben: System.out.println(f " Grad Fahrenheit ist " + c + " Grad Celsius "); System.out.println(f + " Grad Fahrenheit ist " + c + " Grad Celsius "); Seite 24

25 Dateneingabe / Datenausgabe : Konsolen-I/O Konsole Variablen der Klasse System die mit externen (Betriebssystem-) Mechanismen zur Text-I/O auf einer Konsole (Terminal) verbunden sind Eingabe-Konsole System.in Standard-Eingabe via Tastatur Ausgabe-Konsole System.out Standard-Ausgabe auf ein Terminal Fehler-Konsole Sytem.error Fehler-Ausgabe auf ein Terminal Seite 25 java.lang Class System static PrintStream static InputStream static PrintStream err in out

26 Dateneingabe / Datenausgabe : Konsolen-I/O Konsolen-Ausgabe out: Normale Ausgabe err: Ausgabe auf ein Medium für Fehlerausgaben (in Eclipse rot gefärbte Ausgabe) public class Hallo { public static void main(string[] args) { System.out.println("Normale Konsolenausgabe!"); System.err.println("Eine Fehlermeldung"); Seite 26

27 Dateneingabe / Datenausgabe : Konsolen-I/O Konsolen-Eingabe via Scanner-Klasse Eingabe mit Scanner: Daten auf der Systemeingabe scannen, d.h. erkennen und ins gewünschte Format bringen import java.util.scanner; class Hallo { public static void main(string[] args) { Scanner scan = new Scanner(System.in); int x = scan.nextint(); System.out.println("Die Eingabe war: " + x); scan.close(); Seite 27

28 Dateneingabe / Datenausgabe : GUI-I/O GUI-I/O Informationen über ein Fenster einlesen und ausgeben Beispiel mit JOptionPane ~> javac mypackage/temperatur.java ~> java mypackage.temperatur ~> import javax.swing.joptionpane; import javax.swing.joptionpane; public final class Temperatur { public final class Temperatur { private Temperatur () { private Temperatur () { public static void main(final String[] args) { public static void main(final String[] args) { double f = 0.0; // Variable, enthaelt Grad in Fahrenheit doublec f= =0.0; 0.0; ////Variable, Variable,enthaelt enthaeltgrad GradininCelsius Fahrenheit double double c = 0.0; // Variable, enthaelt Grad in Celsius //Grad in Fahrenheit via Fenster einlesen: //GradfSin= Fahrenheit via Fenster einlesen: String JOptionPane.showInputDialog("Bitte Grad in Fahrenheit eingeben"); fs = JOptionPane.showInputDialog("Bitte Grad in Fahrenheit eingeben"); f String = Double.parseDouble(fS); f = Double.parseDouble(fS); //Grad in Celsius berechnen: Celsius c //Grad = ((f -in32) * 5) /berechnen: 9; c = ((f - 32) * 5) / 9; //Grad in F. und C. via Fenster ausgeben: //Grad in F. und C. via Fenster ausgeben: JOptionPane.showMessageDialog(null, f + " Grad Fahrenheit ist " + c + " Grad Celsius "); JOptionPane.showMessageDialog(null, f + " Grad Fahrenheit ist " + c + " Grad Celsius "); Seite 28

29 Dateneingabe / Datenausgabe : GUI-I/O JoptionPane Klasse mit Funktionen zur einfachen Erzeugung von Dialogen javax.swing.joptionpane Klasse JoptionPane.showXXXDialog statische Methoden Modale Dialoge: Anwendung wartet bis Eingabe vorliegt Dialoge: showconfirmdialog showinputdialog showmessagedialog showoptiondialog Ja- / Nein-Entscheidungen Eingabe-Wert anfordern Nachricht zeigen Auswahl treffen lassen Seite 29

30 Eingabe und Ausgabe: JOptionPane import javax.swing.joptionpane; public class JOptionDemo { public static void main(string[] args) { String inputstr1; //Eingabe-String 1 öffnet Eingabefenster int inputint1; //Eingabe-Wert 1 String inputstr2; //Eingabe-String 2 int inputint2; //Eingabe-Wert 2 //Eingabe-Dialog 1: inputstr1 = JOptionPane.showInputDialog("Enter input 1:"); inputint1 = Integer.parseInt(inputStr1); //Eingabe-Dialog 2: inputstr2 = JOptionPane.showInputDialog("Enter input 2:"); inputint2 = Integer.parseInt(inputStr2); öffnet Ausgabefenster //Ausgabe-Fenster: JOptionPane.showMessageDialog( null, " " + inputint1 + " + " + inputint2 + " = " + inputint1 + inputint2 ); Beispiel Seite 30

31 Eingabe und Ausgabe: Dialoge Eingabe über Dialogfenster: String-Variable = JOptionPane.showInputDialog(String-Ausdruck) Öffnet ein Fenster mit der Nachricht String-Ausdruck in das der Benutzer einen String eingeben kann, der dann in der String-Variable gespeichert wird. Ausgabe über Dialogfenster: JOptionPane.showMessageDialog(null, String-Ausdruck) Öffnet ein Fenster mit der Nachricht String-Ausdruck. Seite 31

32 Eingabe und Ausgabe: Dialoge Beispiel showinputdialog String options[] = {"Rosa", "Blau", "Gelb"; String farbe = (String) JOptionPane.showInputDialog(null, "Welches Schweinchen soll es sein?", // Text "Schweinchen Wahl", // Titel JoptionPane.QUESTION_MESSAGE, // Art null, options, options[0]); // Wahl if ( farbe.equals("gelb") ) JOptionPane.showMessageDialog( null, "Gelb?", "SchweinchenError", JOptionPane.ERROR_MESSAGE); else if ( farbe.equals("blau") ) JOptionPane.showMessageDialog( null, "Blau?", "SchweinchenWarnung", JOptionPane.WARNING_MESSAGE); else if ( farbe.equals("rosa") ) JOptionPane.showMessageDialog( null, "Rosa-Prima!", "SchweinchenInfo", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); Seite 32

33 Eingabe und Ausgabe: Dialoge Beispiel showoptiondialog String[] options = {"Rot", "Gelb", "Gruen", "Blau", "Schwarz"; int n = JOptionPane.showOptionDialog(null, "Welche Farbe haetten Sie gerne", //Text "Farbwahl", //Titel JOptionPane.YES_NO_CANCEL_OPTION, JOptionPane.QUESTION_MESSAGE, null, options, options[2]); //Vorauswahl liefert in n die Nummer der gewählten Option (Alternative) Seite 33

34 Eingabe und Ausgabe: JoptionPane, Message oder Options-Dialog Zwei Arten eine Auswahl anzubieten: String[] options = { "Greorianisch", "Orthodox" ; String kandender = (String) JOptionPane.showInputDialog(null, "Welcher Kalender soll es sein?", "Kalender Wahl", JOptionPane.QUESTION_MESSAGE, null, options, options[0]); JOptionPane.showMessageDialog(null, "Ihre Wahl: " + kandender); String[] options = { "Greorianisch", "Othodox" ; int n = JOptionPane.showOptionDialog(null, "Welcher Kalender soll es sein?", "Kalenderwahl", JOptionPane.DEFAULT_OPTION, JOptionPane.QUESTION_MESSAGE, null, options, options[0]); JOptionPane.showMessageDialog(null, "Ihre Wahl: " + n); Seite 34

35 Eingabe und Ausgabe: JoptionPane, Confirm-Dialog Ja- / Nein-Entscheidungen: int-variable = JoptionPane.showConfirmDialog(null, messagestring, titlestring, JOptionPane.Yes_NO_OPTION) zeigt eine Dialog-Fenster für Ja/Nein-Entscheidungen liefert Entscheidungswert in der int-variable Beispiel: int dec = JoptionPane.showConfirmDialog( null, "Stop?", "StopDialog", JOptionPane.YES_NO_OPTION); if (dec == JOptionPane.YES_OPTION) {... Seite 35

36 Eingabe und Ausgabe: JoptionPane, ConfirmDialog boolean weiter = true; while (weiter) { inputstr = JOptionPane.showInputDialog("Eingabe:"); v = Integer.parseInt(inputStr); JOptionPane.showMessageDialog(null, "Eingabe war " + v ); int dec = JOptionPane.showConfirmDialog(null, "Stop?", "StopDialog", JoptionPane.YES_NO_OPTION); if ( dec == JOptionPane.YES_OPTION ) {... etwas tun... else { weiter = false; Seite 36