13. Erweiterte Konzepte Grundlagen der Programmierung 1 (Java)

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1 13. Erweiterte Konzepte Grundlagen der Programmierung 1 (Java) Fachhochschule Darmstadt Haardtring 100 D Darmstadt Prof. Dr. Bernhard Humm FH Darmstadt, 31. Januar 2006

2 Einordnung im Kontext der Vorlesung 1. Einführung 2. Einfache Programme 3. Kontrollstrukturen 4. Objekt-Orientierung 5. Algorithmen und Datenstrukturen 6. Interfaces 8. Parametrisierte Typen (Generics) 9. Fehler und Ausnahmen 10. Gutes Programmieren 11. Komponenten 12. Rekursion 13./14. Erweiterte Konzepte 7. Pakete , Seite 2

3 Agenda Characters Advanced Strings Advanced Arrays Advanced Subversion , Seite 3

4 char Zeichencodes: ASCII und Unicode ASCII (American Standard Code for Information Interchange) 1 Zeichen = 1 Byte (128 bzw. 256 Zeichen darstellbar) z.b. in Pascal oder C verwendet Unicode ( 1 Zeichen = 2 Bytes (65536 Zeichen darstellbar) auch Umlaute, griechische, arabische Zeichen etc. z.b. in Java und C# verwendet ASCII ist Teilmenge von Unicode , Seite 4

5 Seite , ASCII Code NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US space! " # $ % & ' ( ) * +, -. / : ; < = >? A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z { } ~ DEL Wichtige Steuerzeichen BS HT ESC backspace horizontal tab escape löscht Zeichen vor Cursor Tabulatorsprung CR LF FF carriage return line feed form feed Zeilenvorschub folgt auf CR Seitenvorschub

6 Unicode F F FF FF F FF FF... ASCII-Zeichen Umlaute, Akzente, Sonderzeichen griechische Zeichen cyrillische Zeichen armenische Zeichen hebräische Zeichen arabische Zeichen... Deutsche Umlaute 00E4 00F6 00FC ä ö ü 00C4 Ä 00D6 Ö 00DCÜ 00DFß Details siehe , Seite 6

7 Unicode-Zeichenkonstanten Alle Zeichen können auch mit ihrem Unicode-Wert angegeben werden: '\udddd' Beispiele: '\u0041' 'A' '\u000d' CR (carriage return) '\u0009' TAB '\u03c0' p Spezielle Zeichen '\n' LF (line feed, newline) '\r' CR (carriage return) '\t' TAB '\\' \ '\'' ' '\ddd' Zeichenwert als Oktalzahl , Seite 7

8 Zeichen-Operationen Zuweisungen char ch1, ch2 = 'a'; ch1 = ch2; int i = ch2; ch1 = (char)i; // ok, gleicher Typ // ok, char kann int zugewiesen werden // Zuweisung nach Typumwandlung möglich double float long int short byte char Vergleiche (==,!=, <, <=, >, >=) Zeichen sind nach Unicode-Wert geordnet; Buchstaben und Ziffern liegen aufeinanderfolgend if ('a' <= ch && ch <= 'z' 'A' <= ch && ch <= 'Z')... Arithmetische Operationen (+, -, *, /, %) 10 + (ch - 'A') // Ergebnistyp: int Zeichenarrays char[] s = new char[20]; // initialisiert alle Elemente mit '\u0000' char[] t = {'a', 'b', 'c'}; , Seite 8

9 Beispiel: Nachbauen von readint static int readint() { int val = 0; char ch = In.read(); // liest ein einzelnes Zeichen while (In.done() && '0' <= ch && ch <= '9') { val = 10 * val + (ch - '0'); ch = In.read(); } //! In.done() ch < '0' ch > '9' return val; } Schreibtischtest: Eingabe 123+ val ch 0 '1' (49) '0' = 48 1 '2' (50) 12 '3' (51) 123 '+' (43) "Horner-Schema" , Seite 9

10 Standardfunktionen mit Zeichen if (Character.isLetter(ch))... if (Character.isDigit(ch))... if (Character.isLetterOrDigit(ch))... true, wenn ch ein Unicode-Buchstabe ist true, wenn ch eine Ziffer ist if (Character.isJavaIdentifierStart(ch))... if (Character.isJavaIdentifierPart(ch))... true, wenn ein Java-Name mit ch beginnen kann true, wenn ch in einem Java-Namen vorkommen kann if (Character.isLowerCase(ch))... if (Character.isUpperCase(ch))... true, wenn ch ein Kleinbuchstabe ist true, wenn ch ein Großbuchstabe ist ch1 = Character.toUpperCase(ch2); ch1 = Character.toLowerCase(ch2); wandelt ch2 in einen Großbuchstaben um wandelt ch2 in einen Kleinbuchstaben um , Seite 10

12 Klassen zur String-Verarbeitung Zeichenketten (Strings) sind in Java Objekte Java stellt drei Klassen für den Umgang mit Strings zur Verfügung Klasse String für konstante Zeichenketten, die nachträglich nicht mehr verändert werden können Klasse StringBuffer für variable Zeichenketten; es stehen Operationen zum Einfügen und Ändern zur Verfügung Klasse StringTokenizer um eine Zeichenkette in einzelne Teilzeichenketten (substrings) zu zerlegen; hierzu können Trennzeichen spezifiziert werden, die die einzelnen Teilketten voneinander trennen , Seite 12

13 Klasse String Zeichenketten sind Objekte auf die über Referenztypen verwiesen wird eine konstante Zeichenkette ist eine unveränderbare Folge von Zeichenkonstanten (Länge und Inhalt sind konstant) wichtige Unterschiede String s3 = ""; // neues String-Objekt mit leerem String als Wert String s4 = " "; // String-Objekt erzeugt mit 1 Blank als Wert String s5 = null; // kein String-Objekt erzeugt s3 "" s4 " " s5? , Seite 13

14 Identität von Strings String s5 = "Welt"; eines neues String-Objekt erzeugt (mit dem Wert Welt ) die Referenzvariable s5 verweist darauf s5 Welt s5 = "Europa"; ein neues String-Objekt wird erzeugt (mit dem Wert Europa ) Referenzvariable s5 verweist nun darauf Referenz auf das alte Objekt ( Welt ) geht verloren String s6 = s5 es wird neue Referenzvariable s6 erzeugt s6 verweist auf das selbe Objekt wie die s5 s5 s5 s6 Welt Europa "Europa" , Seite 14

15 String Methoden (1/2) Konkatenation (Aneinanderhängen) von Strings über speziellen Operator + z.b.: System.out.println( "Hallo" + "Welt" ); Vergleichen von Strings Vergleich 2 Referenzvariablen mit == vergleicht nur deren Referenzen Vergleich des Inhalts zweier String-Objekte mit Methode equals() if (str1.equals(str2))... // str1 & str2 seien String-Objekte Inhalt (Werte) eines String-Objektes kann nie geändert werden jede Zuweisung erzeugt immer ein neues String-Objekt String s = "Hallo"; s = s + " Welt"; benötigt man String-Objekte, die verändert werden sollen, benötigt man eine andere Klasse StringBuffer s s "Hallo" "Hallo" "Hallo Welt" , Seite 15

16 String Methoden (2/2) Konstruktoren String (String s) // erzeugt neuen String als Kopie von s statische Methoden static String valueof(int i) // erzeugt String-Objekt aus int-wert static String valueof(double d) // erzeugt String-Objekt aus double-wert Instanz-Methoden int length() char charat(int index) // liefert Länge des Strings // liefert Zeichen an Stelle index int compareto(string par) // lexikographische Ordnung // 0, falls beide Strings gleich sind, einen negativen Wert, falls this-string < par String trim() // entfernt Blanks an Anfang und Ende String substring(int beg, int end); // liefert Teilstring mit Indizes beg<= i < end int indexof(string par) int indexof(string par, int j) // sucht String par & liefert Index auf 1.Vorkommen // -1, falls es den String nicht gibt // sucht String par ab Index j , Seite 16

17 Beispiel: Entfernen doppelter Blanks Aufgabe: Programm soll zwei aufeinanderfolgende Blanks durch ein einzelnes ersetzen! Hallo Welt -> Hallo_Welt Programm-Ausschnitt Spaces.java (ohne Eingabe) String s = "dieser String enthält viele Blanks"; int blankpos = 0, startesuchevon = 0; while (true) { blankpos = s.indexof(" ",startesuchevon); if (blankpos==-1) // keine Blanks mehr enthalten break; else if (blankpos==0) // Blank direkt am Anfang s = s.substring(1,s.length()-1); // 1. Zeichen entfernen else s = s.substring(0,blankpos) // substring < blankpos + " " // 1 Blank + s.substring(blankpos+2,s.length()-1);// restl.string startesuchevon = blankpos+2; } System.out.println(s); , Seite 17

18 Klasse StringBuffer - Variable Zeichenketten Klasse StringBuffer repräsentiert veränderbare Zeichenketten mit folgenden Eigenschaften Länge der Zeichenkette ist nicht festgelegt Inhalt einer Instanz lässt sich verändern. Erzeugung von StringBuffer-Objekten mit new und Konstruktoren StringBuffer() StringBuffer(int length) StringBuffer(String str) Methoden zur Manipulation von Zeichenketten Anhängen an das Ende einen vorhanden String: append(string s) oder append(stringbuffer sb) Einfügen in einen vorhanden String: insert(int pos, String s) Konvertierung einer variablen in eine konstante Zeichenkette String s = sb2.tostring(); , Seite 18

19 Beispiel StringBuffer Vorgehensweise zur Manipulation von String-Objekten Umwandlung des zu manipulierenden String-Objektes in StringBuffer-Objekt Manipulation mit StringBuffer-Methoden Rückumwandlung mittels tostring-methode in String- Objekt String str = "moin moin"; StringBuffer buffer = new StringBuffer(str); for (int i=0; i < buffer.length(); i++) If (buffer.charat(i) == 'o') buffer.setcharat(i,'e'); str = buffer.tostring(); System.out.println(str); // mein mein , Seite 19

20 Klasse StringTokenizer - Zerlegung von Zeichenketten Klasse StringTokenizer ermöglicht es, eine Zeichenkette in einzelnen Zeichenketten zu zerlegen Trennzeichen müssen spezifiziert werden, die Teilzeichenketten (Token) trennen Konstruktoren StringTokenizer(String str) erzeugt neues Objekt für str mit voreingestellten Trennzeichen Leerzeichen, Tabulator etc. StringTokenizer(String str, String delimiters) erzeugt neues Objekt für str. Als Trennzeichen dienen die in delimiters enthaltenen Zeichen wichtigste Methoden public String nexttoken() liefert die nächste Teilzeichenkette public boolean hasmoretoken() wahr wenn noch weitere Token vorliegen , Seite 20

21 Beispiele StringTokenizer String text = "Name, Vorname"; StringTokenizer Teilkette = new StringTokenizer(text,","); String name = Teilkette.nextToken(); String vorname = Teilkette.nextToken(); String name = "aber = hallo + hier"; StringTokenizer st = new StringTokenizer(name, "+="); while ( st.hasmoretokens() ) { System.out.println( st.nexttoken() ); } Ausgabe: > aber > hallo > hier , Seite 21

23 Mehrdimensionale Arrays (1/2) a[0][0] a[0][2] a[0] a[1] a[2] a[3] Zweidimensionales Array Matrix In Java als Array von Arrays implementiert a a[0] a[1] a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[1][0] a[1][1] a[1][2] Deklaration und Erzeugung int[][] a; a = new int[4][3]; a[2] a[3] a[2][0] a[2][1] a[2][2] a[3][0] a[3][1] a[3][2] Zugriff a[i][j] = a[i][j]+1; , Seite 23

24 Mehrdimensionale Arrays (2/2) Zeilen können unterschiedlich lang sein (das ist aber selten sinnvoll) a a[0] a[1] a[2] a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[1][0] a[1][1] a[2][0] a[2][1] a[2][2] a[0][3] int[][] a = new int[3][]; a[0] = new int[4]; a[1] = new int[2]; a[2] = new int[3]; Initialisierung int[][] a = {{1, 2, 3},{4, 5, 6}}; a , Seite 24

25 Beispiel: Matrixmultiplikation i a b c k i = j j c 0,0 = a 0,0 *b 0,0 + a 0,1 *b 1,0 + a 0,2 *b 2,0 static float[][] matrixmult (float[][] a, float[][] b) { float[][] c = new float[a.length][b[0].length]; for (int i = 0; i < a.length; i++) for (int j = 0; j < b[0].length; j++) { float sum = 0; for (int k = 0; k < b.length; k++) sum += a[i][k] * b[k][j]; c[i][j] = sum; } return c; } , Seite 25