7.0 Arbeiten mit Objekten und Klassen

Transkript

2 Uebersicht 7.1 Initialisierung Variable in Methoden Variable (Attribute) in Klassen 7.2 Listen als Beispiel Warum kopieren wir in einem Program Referenzen? Copyright (c) Pearson 2013 and Thomas Gross All rights reserved. 2

3 Variable in einer Methode -- Initialisierung Variable, die in einer Methode deklariert sind, müssen einen Wert haben, bevor sie als Operand oder Parameter verwendet werden können. 3

4 Variable eines Basistyps, Methode public static void somefct() { int x; // first stmt System.out.println(x); Class2b.java:4: variable x might not have been initialized System.out.println(x) 1 error ^ x 5

5 7

6 Zuweisung eines Wertes Entweder im Initalisierungblock einer Deklaration int a = 1; int [] mydata = {1, 2, 3; Oder durch Anweisungen (Assignment Statement) int a; a = 42; 8

7 Variable eines Basistyps, Instanzmethode void somefct() { int x = 1; int y = x + 1; int z = 0; // first stmt x y z

8 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { SomeClass c; // first stmt System.out.println(c); Class2d.java:8: variable c might not have been initialized System.out.println(c) 1 error ^ c 12

9 Variablen (Attribute) in einer Klasse Die Variable in einer Klasse werden automatisch initialisiert. Werden auf Null gesetzt Es sei denn es gibt einen Konstruktor der andere Werte zuweist Null hängt vom Typ ab int: 0 double: 0.0 Referenztypen: null (Nullreference) 13

10 Variable eines Basistyps, Attribute public class SomeClass { int x ; x 0 void somefct() { System.out.println(x); SomeClass sc = new SomeClass(); sc.somefct(); // Output: 0 15

11 Variable eines Basistyps, Attribute public class SomeClass { int x = 1; int y = x + 1; int z; x y z 16

12 public class SomeClass { OtherClass.java SomeClass.java int x = 1; int y = x + 1; int z; public class OtherClass { void otherfct() { x 1 y 2 z 0 SomeClass sc = new SomeClass(); // z set to 0 even w/o initialization 18

13 20

14 Objekte Ein Objekt (mit new erschaffen) wird initialisiert Der Konstruktor übernimmt diese Aufgabe. Default Konstruktor: alles auf Null 21

15 Objekte public class SomeClass { int age; String name; // somewhere public static void somefct() { SomeClass d = new SomeClass(); 0 d null 23

16 Objekte und Arrays Was für Objekte gilt gilt auch für Arrays Nur gibt es für Arrays keinen Konstruktor Default Werte Die Elemente des neuen Arrays werden auf Null gesetzt! Beispiele mydata = new int[4]; myscore = new double[4]; names = new String[4]; link = new SomeClass[4]; null null null 25 null null null null null

17 Variable in Methoden Alle Variablen in einer Methode müssen initialisiert werden Gilt auch für Variable die Referenzen (Verweise) auf Objekte speichern Gilt für auch für Array Referenzen Verwenden auchreferenzvariable Sonst gibt es eine Compiler Error Message Es muss für den Compiler klar sein dass eine Zuweisung stattfand Wenn möglich in Definition initialisieren 26

18 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { int [] x; // first stmt System.out.println(x); Class2d.java:8: variable x might not have been initialized System.out.println(x) 1 error ^ x 28

19 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { int [] x = new int[3]; x // first stmt Index Element

20 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { int [] x = {2, 5, 8; x // first stmt Index Element

21 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { String [] s = null; s // first stmt 33

22 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { String [] s = new String[3] s // first stmt Index Element null null null 34

23 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { String [] s = { a1, b2, c3 ; s // first stmt Index Element a1 b2 c3 35

24 Kombinationen public class SomeClass { int i; int [] ia; OtherClass o; i ia o 36

25 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { SomeClass c = new SomeClass(); c // first stmt i 0 ia null o null 38

26 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { SomeClass [] ca = new SomeClass[3]; ca // first stmt Index Element null null null 39

27 41

28 43

29 45

30 Attribute einer Klasse public class SomeClass { int i; int [] ia; SomeClass o; i ia o 46

31 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { SomeClass c = new SomeClass(); SomeClass d = null; c d i ia o 0 null null 47

32 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { SomeClass c = new SomeClass(); SomeClass d = null; c d d = c; d.i = 1; i ia 1 null o null 49

33 Arbeiten mit 2 Objekten public static void somefct() { SomeClass c = new SomeClass(); SomeClass d = new SomeClass(); c d i 0 i 0 ia null ia null o null o null 53

34 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { SomeClass c = new SomeClass(); SomeClass d = new SomeClass(); c d c.o = d; i 0 i 0 ia null ia null o o null 55

35 Variable eines Referenztypes ( reference variable ) public static void somefct() { SomeClass c = new SomeClass(); SomeClass d = new SomeClass(); c d c.o = d; Wie kann ich d.i auf 1 setzen? i ia 0 null i ia 0 null 2 Möglichkeiten o o null 56

36 58

37 Null Referenzen Referenzvariable können auf ein anderes Objekt verweisen es sei denn, der Wert der Referenzvariable ist null... dann verweist die Referenzvariable auf nichts. Der Wert null kann für alle Arten von Referenzvariablen verwendet werden. public class Student { String name; Student nextstudent; timmy name null Student timmy = new Student(); nextstudent null

38 Dereferenzieren Die Dot Notation erlaubt Zugriff auf ein Element eines Objekts (entweder ein Attribut oder eine Methode) oder einer Klasse z.b. s.length() oder Arrays.toString() Student timmy = new Student(); timmy.name = "Timmah"; String s = timmy.name.touppercase(); timmy name nextstudent Student null null String 'T' 'i' 'm' 'm' 'a' 'h' public int indexof(string s) {... public int length() {... public String touppercase() {...

39 Dereferenzieren Die Dot Notation erlaubt Zugriff auf ein Element eines Objekts (entweder ein Attribut oder eine Methode) oder einer Klasse z.b. s.length() oder Arrays.toString() Student timmy = new Student(); timmy.name = "Timmah"; String s = timmy.name.touppercase(); s String 'T' I' M' M' A' H' public int indexof(string s) {... public int length() {... public String touppercase() {...

40 7.2 Beispiel 66

41 Datenstrukturen mit Verküpfungen Bisher hatten wir Arrays als Datenstruktur kennen gelernt Ein Array besteht aus Elementen eines Typs int [] ia = {42, -3, 17, Grösse muss im Voraus bekannt sein (new int[length]) Oft wollen wir mit einer unbestimmten Anzahl von Elementen arbeiten. Diese können wir als verknüpfte Objekte ( linked objects ) organisieren. Jedes Objekt (Knoten) speichert ein Element und einen Verweis auf einen anderen Knoten. front null

42 Eine Klasse für Knoten einer Liste public class ListNode { int data; ListNode next; Jeder Knoten der Liste speichert: Den Wert einer ganzen (int) Zahl Einen Verweis auf einen anderen Listenknoten null ListNodes können zu einer Kette verbunden ( linked ) werden um eine Menge oder Liste von Werten zu speichern.

43 ListNode Klient - Beispiel public class ConstructList1 { public static void main(string[] args) { ListNode list = new ListNode(); list.data = 42; list.next = new ListNode(); list.next.data = -3; list.next.next = new ListNode(); list.next.next.data = 17; list.next.next.next = null; System.out.println(list.data + " " + list.next.data + " " + list.next.next.data); // list null

44 Konstruktor für Knoten einer Liste public class ListNode { int data; ListNode next; public ListNode(int data) { this.data = data; this.next = null; public ListNode(int data, ListNode next) { this.data = data; this.next = next;

45 Uebung Modifizieren Sie das letzte Klientenprogramm so dass es diese Konstruktoren verwendet. 71

46 Verknüpfte Knoten -- Uebungsproblem 1 Welche Folge von Anweisungen verändert dieses Bild: list in dieses? list list.next.next = new ListNode(30);

47 Verknüpfte Knoten -- Uebungsproblem 2 Welche Folge von Anweisungen verändert dieses Bild: list in dieses? list list = new ListNode(30, list);

48 Verknüpfte Knoten -- Uebungsproblem 3 Welche Folge von Anweisungen verändert dieses Bild: list in dieses? list list list2 40

49 rest = list2.next; list2.next = list1.next; list1.next = list2; list2 = rest; 77

50 Referenzen vs. Objekte Variable = Wert; Eine Variable (links von = ) ist ein Zeiger ("Referenzvariable") Ein Wert (rechts von = ) ist ein Verweis auf ein Objekt (ein Rechteck,; worauf der Zeiger zeigt) Für die Liste rechts: a.next = Wert; heisst anpassen worauf zeigt Variable = a.next; heisst die Variable setzen so dass sie auf 1 a zeigt 2 20

51 Referenzen verändern Wenn das Programm sagt: a a.next = b.next; b dann heisst das: Lasse die Variable a.next auf den selben Wert (Objekt) zeigen wie b.next." Oder, Lasse a.next auf den selben Ort wie b.next zeigen."

52 Verknüpfte Knoten -- Uebungsproblem 4 Welche Folge von Anweisungen verändert dieses Bild: list in dieses? list data 1000 next

53 Frage über verknüpfte Knoten Nehmen wir an wir haben eine lange Kette von Knoten: list Wir wissen nicht wie lang die Kette ist. Wie könnten wir die Werte in allen Knoten ausgeben?

54 Algorithmus Pseudocode Fangen wir am Anfang der Liste an, front ist der 1. Knoten while (es gibt noch Knoten auszugeben): Gebe den data Wert des Knotens aus Gehe weiter zum nächsten Knoten via das next Attribut. list

55 Algorithmus Pseudocode Fangen wir am Anfang der Liste an, front ist der 1. Knoten while (es gibt noch Knoten auszugeben): Gebe den data Wert des Knotens aus Gehe weiter zum nächsten Knoten via das next Attribut. list 10 Wie wissen wir ob noch Knoten auszugeben sind? Wir haben einen Verweis auf einen Knoten Nach der Ausgabe des letzten Knotens ist next null

56 Algorithmus Pseudocode Fangen wir am Anfang der Liste an, front ist der 1. Knoten while (es gibt noch Knoten auszugeben): Gebe den data Wert des Knotens aus Gehe weiter zum nächsten Knoten via das next Attribut. list Wie können wir uns durch die Liste arbeiten? 990 list = list.next; // is this a good idea?

57 Abarbeiten einer Liste? Ein (schlechter) Weg jeden Wert in der Liste auszugeben : while (list!= null) { System.out.println(list.data); list = list.next; // move to next node Was ist das Problem?

58 Abarbeiten einer Liste? Ein (schlechter) Weg jeden Wert in der Liste auszugeben : while (list!= null) { System.out.println(list.data); list = list.next; // move to next node Was ist das Problem? (Wir verlieren die Liste während wir sie ausgeben) list

59 Eine weitere Referenz: current Wir wollen list nicht verändern. Wir deklarieren eine andere Variable und ändern diese. Eine ListNode Variable istnicht einlistnode Objekt sondern eine Referenz (Verweis) auf ein Objekt ListNode current = list; list current

60 Eine weitere Referenz: current ListNode current = list; list current Was passiert wenn wir jetzt diese Anweisung ausführen: current = current.next;

61 Korrektes Durchlaufen einer Liste Der korrekte Weg jeden Wert der Liste auszugeben: ListNode current = list; while (current!= null) { System.out.println(current.data); current = current.next; // move to next node list Das Verändern von current hat keinen Einfluss auf die Liste

62 Eine Klasse LinkedIntList ListNodes sollen nicht von Klienten direkt verändert werden. Also entwickeln wir eine Klasse die die Knoten versteckt: LinkedIntList. LinkedIntList front ListNode ListNode ListNode element 0 element 1 element 2