Grundkurs Programmieren in Java

Transkript

1 Dietmar Ratz Jens Scheffler Detlef Seese Grundkurs Programmieren in Java Band 1: Der Einstieg in Programmierung und Objektorientierung 2., neu bearbeitete Auflage HANSER

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 15 1 Einleitung Java - mehr als nur kalter Kaffee? Java für Anfänger - Das Konzept dieses Buches Weitere Infos und Kontakt zu den Autoren Verwendete Schreibweisen 20 2 Einige Grundbegriffe aus der Welt des Programmierens Computer, Software, Informatik und das Internet Was heißt Programmieren? 24 Einstieg in das Programmieren in Java 29 Aller Anfang ist schwer Mein erstes Programm Formeln, Ausdrücke und Anweisungen Zahlenbeispiele Verwendung von Variablen Auf den Schirm!" Das Programmgerüst Eingeben, übersetzen und ausführen Übungsaufgaben 38 Grundlagen der Programmierung in Java Grundelemente eines Java-Programms Kommentare Bezeichner und Namen Literale Reservierte Wörter, Schlüsselwörter Trennzeichen Interpunktionszeichen 46

3 Inhaltsverzeichnis Operatorsymbole Import-Anweisungen Zusammenfassung Übungsaufgaben Erste Schritte in Java Grundstruktur eines Java-Programms Ausgaben auf der Konsole Eingaben von der Konsole Schöner Programmieren in Java Zusammenfassung Übungsaufgaben Einfache Datentypen Ganzzahlige Datentypen Gleitkommatypen Der Datentyp char für Zeichen Zeichenketten Der Datentyp boolean für Wahrheitswerte Implizite und explizite Typumwandlungen Zusammenfassung Übungsaufgaben Der Umgang mit einfachen Datentypen Variablen Operatoren und Ausdrücke Arithmetische Operatoren Bitoperatoren Zuweisungsoperator Vergleichsoperatoren und Logische Operatoren Inkrement- und Dekrementoperatoren Priorität und Auswertungsreihenfolge der Operatoren Allgemeine Ausdrücke 77 AAA Ein- und Ausgabe Zusammenfassung Übungsaufgaben Anweisungen und Ablaufsteuerung Anweisungen Blöcke und ihre Struktur Entscheidungsanweisung Die if-anweisung Die switch-anweisung Wiederholungsanweisungen, Schleifen Die f or-anweisung Die while-anweisung Die do-anweisung 90

4 Inhaltsverzeichnis Endlosschleifen Sprungbefehle und markierte Anweisungen Zusammenfassung Übungsaufgaben 94 Praxisbeispiele Worum geht es in diesem Kapitel? Teilbarkeit zum Ersten Aufgabenstellung Analyse des Problems Algorithmische Beschreibung Programmierung in Java Vorsicht, Falle! Übungsaufgaben Teilbarkeit zum Zweiten Aufgabenstellung Analyse des Problems Algorithmische Beschreibung Programmierung in Java Vorsicht, Falle! Übungsaufgaben Dreierlei Aufgabenstellung Analyse des Problems Algorithmische Beschreibung Programmierung in Java yorsicht, Falle! Übungsaufgaben 112 Referenzdatentypen Felder Was sind Felder? Deklaration, Erzeugung und Initialisierung von Feldern Felder unbekannter Länge Referenzen Ein besserer Terminkalender Mehrdimensionale Felder Mehrdimensionale Felder unterschiedlicher Länge Vorsicht, Falle: Kopieren von mehrdimensionalen Feldern Zusammenfassung Übungsaufgaben Klassen Was sind Klassen? Deklaration und Instantiierung von Klassen 146

5 10 Inhaltsverzeichnis Komponentenzugriff bei Objekten Ein erstes Adressbuch Klassen als Referenzdatentyp Felder von Klassen Vorsicht, Falle: Kopieren von geschachtelten Referenzdatentypen Auslagern von Klassen Zusammenfassung Übungsaufgaben Unterprogramme, Methoden Methoden Was sind Methoden? Deklaration von Methoden Parameterübergabe und -rückgabe Aufruf von Methoden Überladen von Methoden Vorsicht, Falle! Sichtbarkeit und Verdecken von Variablen Zusammenfassung Übungsaufgaben Rekursiv definierte Methoden Motivation Das Achtdamenproblem Aufgabenstellung Lösungsidee Erste Vorarbeiten: Die Methoden ausgäbe und bedroht Die Rekursion Die Lösung Zusammenfassung Übungsaufgaben Die Methode main Zusammenfassung Übungsaufgaben Methoden aus anderen Klassen aufrufen Klassenmethoden Die Methoden der Klasse j ava. lang. Math Methoden von Objekten aufrufen Instanzmethoden Die Methoden der Klasse j ava. lang. String Übungsaufgaben 195

6 Inhaltsverzeichnis 11 8 Praxisbeispiele Mastermind zum Ersten Aufgabenstellung Analyse des Problems Unterteilen einer Zahl Gültigkeit einer Zahl Finden einer gültigen Zahl Anzahl der Treffer Ein-und Ausgabe Zum Hauptprogramm Das komplette Programm im Überblick Mastermind zum Zweiten Aufgabenstellung Analyse des Problems Verwendete Datenstrukturen Vergleich der Versuche Zum Hauptprogramm Das komplette Programm im Überblick Black jack Aufgabenstellung Analyse des Problems Mischen eines Kartenspiels Die Pflichten des Gebers Zum Hauptprogramm Das komplette Programm im Überblick Übungsaufgaben. 227 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 Grafisches Modellieren mit UML CRC-Karten Entwurfsmuster Zusammenfassung Übungsaufgaben 248

7 12 Inhaltsverzeichnis 10 Der grundlegende Umgang mit Klassen Vom Referenzdatentyp zur Objektorientierung Instanzmethoden Zugriffsrechte Was sind Instanzmethoden? Instanzmethoden zur Validierung von Eingaben Instanzmethoden als erweiterte Funktionalität Statische Komponenten einer Klasse Klassenvariablen und -methoden Konstanten Instantiierung und Initialisierung Konstruktoren Überladen von Konstruktoren Der statische Initialisierer Der Mechanismus der Objekterzeugung Zusammenfassung Übungsaufgaben Vererbung und Polymorphismus Wozu braucht man Vererbung? Aufgabenstellung Analyse des Problems Ein erster Ansatz Eine Klasse für sich Stärken der Vererbung Übungsaufgaben Die Super-Referenz Überschreiben von Methoden und Variablen Die Klasse j ava. lang. Ob ject Übungsaufgaben Abstrakte Klassen und Interfaces Übungsaufgaben Weiteres zum Thema Objektorientierung Erstellen von Paketen Zugriffsrechte Innere Klassen Anonyme Klassen Zusammenfassung 332 ll.loubungsaufgaben Praxisbeispiele Streng geheim Aufgabenstellung Analyse des Problems 346

8 Inhaltsverzeichnis Verschlüsselung durch Aufblähen XOR-Verschlüsselung Ein einfacher Test Übungsaufgaben 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 Übungsaufgaben Game of Life Aufgabenstellung Designphase Die Klasse Zelle Die Klasse Petrischale Interne Struktur und einfacher Datenzugriff Erster Konstruktor: Zufällige Belegung der Zellen Zweiter Konstruktor: Die neue Generation Die komplette Klasse im Überblick Die Klasse Life Fazit Übungsaufgaben Exceptions und Errors Eine Einführung in Exceptions Was ist eine Exception? Übungsaufgaben Abfangen von Exceptions Ein Anwendungsbeispiel DieRuntimeException Übungsaufgaben Exceptions für Fortgeschrittene Definieren eigener Exceptions Übungsaufgaben Vererbung und Exceptions Vorsicht, Falle! Der f inally-block Die Klassen Throwable und Error Zusammenfassung Übungsaufgaben 411

9 14 Inhaltsverzeichnis 13.3 Assertions Zusicherungen im Programmcode Compilieren des Programmcodes Ausführen des Programmcodes Zusammenfassung Zu guter Letzt Collections Sortieren von Feldern Grafische Oberflächen in Java 421 A Der Weg zum guten Programmierer A.l Die goldenen Regeln der Code-Formatierung 430 A.2 Die goldenen Regeln der Namensgebung 433 A.3 Zusammenfassung 435 B Die IOTools- Tastatureingaben in Java 439 B.l Kurzbeschreibung 439 B.2 Anwendung der IOTools-Methoden 440 C Einige Neuerungen in Java C.l Vereinfachte Schleifen-Notation 444 C.2 Variable Argument-Anzahl bei Methoden 445 C.3 Formatierte Ausgabe 446 C.4 Vereinfachte Eingabe 446 C.5 Statische Importe 447 C.6 Aufzählungstypen 448 C.7 Generische Datentypen 451 C.8 Automatische Typwandlung für die Wrapper-Klassen 457 D Glossar 459 Literaturverzeichnis 469 Stichwortverzeichnis 471