Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Grundbegriffe der Objektorientierung. Das komplette Material finden Sie hier:

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1 Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form Auszug aus: Grundbegriffe der Objektorientierung Das komplette Material finden Sie hier: School-Scout.de

2 Einführung in die Objektorientierung Allgemeine Grundlagen Alle Gegenstände lassen sich auf verschiedenste Art und Weise abbilden, je nach Verwendungszweck. Die Abbildungen können 2-dimensional als Zeichnungen oder 3-dimensional als Modelle vorliegen mit verschiedenen Informationsgehalten. Die einfachste Art der Abbildung ist die Freihandskizze. Mit wenigen einfachen geometrischen Formen ist es möglich, komplexe Gegenstände so abzubilden, dass man sie wiedererkennen kann. Die einfachen Formen heißen in der Informatik Objekte. Alle vereinfachten Abbildungen sind Modelle, ihre Erstellung bzw. Veränderung wird Modellierung genannt. Objekte lassen sich aufgrund gemeinsamer Eigenschaften klassifizieren, d. h. in Klassen einteilen. Die Klassifizierung ist rein willkürlich, folgt aber logischen Regeln. Ein Objekt kann unterschiedlich klassifiziert werden. Objekte sind Mitglieder bestimmter Klassen. Klassen können als Objekte übergeordneter Klassen gesehen werden. Das gilt sowohl für einfache grafische Formen als auch für komplexe Gegenstände in der Realität. Grafische Objekte eignen sich besonders gut, um Gegenstände zu modellieren. Objekte besitzen Eigenschaften (Attribute) und Eigenschaftswerte (Attributwerte) sowie Methoden. Zur Darstellung von Objekten mit ihren Eigenschaften werden Objektkarten genutzt. Objektkarten sind in ihrer Struktur stark an die wohlbekannten Quartettspielkarten angelehnt. Der Aufbau der Objektkarten und die Beschreibung der Objekte auf den Karten folgen bestimmten Schreibregeln (Punktnotation). Die Attributwerte lassen sich in der Modellierung am Computer mithilfe von Methoden bearbeiten. Die hierzu erforderlichen Methodenaufrufe werden ebenfalls nach den Regeln der Punktnotation geschrieben. Den meisten Methoden müssen Argumente bzw. Parameter übergeben werden. Methodenaufrufe sind bereits die ersten Schritte einer objektorientierten Programmierung (Programm-Code). Die gemeinsamen Eigenschaften der Objekte einer Klasse und die Methoden, die mit ihnen ausgeführt werden können, werden in Klassenkarten dargestellt. Für den Aufbau der Klassenkarten gelten feste Regeln. Klassenkarten unterscheiden sich in ihrer äußeren Form von Objektkarten und können so nicht verwechselt werden.

3 Du kannst also mit relativ wenigen Informationen einen Gegenstand, der in der Wirklichkeit sehr kompliziert ist, abbilden und abgebildete Gegenstände, die du kennst, wiedererkennen. Ein Haus, das in der Realität aus Tausenden von Einzelheiten besteht, kannst du mit wenigen Bleistiftstrichen in einer Skizze darstellen und jeder, der die Skizze sieht, erkennt sofort, dass in der Abbildung ein Haus mit Garage skizziert wurde. Das gilt auch für die anderen hier abgebildeten Skizzen. Du kannst sofort erkennen, um welche Gegenstände es sich in der Realität handelt: Schneemann, Segelboot, Leiter. Alle diese Gegenstände sind in der Realität wesentlich komplizierter. Bei allen diesen Freihandskizzen sehen wir, dass sich hinter jedem der dargestellten Gegenstände einfache geometrische Formen und Figuren verbergen. Weltbekannt sind die Skizzen des berühmten Malers Leonardo da Vinci ( ). In der folgenden Abbildung siehst du einige seiner Skizzen. Einfache Zeichnungen von Gegenständen sind Freihandskizzen.

4 In der nebenstehenden Abbildung ist eine Landkarte des ostafrikanischen Landes Uganda dargestellt. Die Karte ist ein vereinfachtes Modell eines ganzen Landes bzw. eines Teils der Erdoberfläche. Sie besteht nur aus wenigen grafischen Elementen: Linien, Flächen, Punkten, Zahlen und Worten. Malst du eine Skizze deines Wohnortes auf ein Blatt Papier, ist das zwar keine maßstabsgetreue Landkarte, aber die Skizze zeigt den richtigen Weg, obwohl sie nur aus wenigen Strichen und Worten besteht. Sie ist ebenfalls ein Modell der Erdoberfläche.

5 Einführung in die Objektorientierung Objekte Betrachten wir die Freihandskizze des Hauses in der Abbildung weiter vorne, sehen wir, dass das Haus aus einfachen geometrischen Figuren besteht: Rechteck, Dreieck, Kreis. Fertigen wir eine Liste der benötigten geometrischen Formen. Die Formen werden in der Modellierung Objekte genannt. Form Name Menge Maße Rechteck Hausfenster 5 0,84 cm x 0,75 cm Rechteck Hauswand 1 1,72 cm x 2,96 cm Rechteck Haustür 1 1,48 x 1,16 cm Rechteck Garagenwand 1 1,4 x 2,1 cm Rechteck Garagentor 1 1,5 cm x 1,2 cm Dreieck Hausdach 1 3,3 cm, 3,3 cm, 4,6 cm Kreis Türgriff 2 0,55 cm Radius Wir benötigen insgesamt 12 Objekte, um ein Haus mit Garage abzubilden. Dabei verwenden wir nur drei verschiedene Objektarten: Rechteck, Kreis, Dreieck. Info Solche einfachen Objekte lassen sich sehr gut am Computer mit Office-Programmen (Word, Writer, Draw usw.) zeichnen. Um detaillierte Objekte zu zeichnen, werden CAD-Programme (CAD = Computer Aided Design) verwendet, z. B. für technische Zeichnungen. Die Maße der Objekte (Höhe, Breite, Radius, Kantenlänge) sind ihre Eigenschaften. Wir nennen sie Attribute. Das Objekt Haustür hat also die Attribute Höhe und Breite mit den Maßen 1,48 x 1,16 cm. Die Maße sind Attributwerte. Die einzelnen geometrischen Formen sind Objekte. Die Eigenschaften der Formen sind Attribute. Die Eigenschaftswerte sind Attributwerte. Objekte sind Dinge, die wir in unserer Vorstellung schaffen.

6 Um die genaue Lage der Objekte angeben zu können, braucht man einen festen Bezugspunkt. Der feste Bezugspunkt ist der Schnittpunkt der beiden Koordinatenachsen (Nullpunkt) mit den Koordinaten X = 0 und Y = 0 (0/0). Es reicht, wenn die Koordinaten jeweils eines Punktes von einem Objekt angegeben werden. Wenn du die Koordinaten der linken unteren Ecke eines Rechtecks weißt und die Höhe und Breite hast, kannst du das Rechteck genau positionieren. Das geht natürlich mit jeder anderen Ecke. Oder wir geben die Koordinaten der linken oberen und der rechten unteren Ecke an. Dann benötigen wir die Höhe und Breite nicht mehr. Das geht allerdings nur, wenn die Kanten des Rechtecks achsenparallel verlaufen. Oder wir geben den Schnittpunkt der Diagonalen als Mittelpunkt sowie die Seitenlängen an. Wenn wir in alle vier achsenparallelen Richtungen die halbe Kantenlänge auftragen, haben wir den Abststand zum Mittelpunkt.

7 Ändern der Objekt-Attribute Größe ändern, verschieben, drehen Das neu gezeichnete Objekt besitzt rechteckig angeordnet acht sogenannte Anfass- oder Ziehpunkte, an jeder Ecke und Seite je einen, mit denen du die Größe des Objektes bzw. die Größenattribute ändern kannst. Der Mauszeiger verwandelt sich in einen Doppelpfeil, wenn du auf einen Ziehpunkt zeigst. Bei gedrückter Maustaste kannst du den Ziehpunkt beliebig verschieben und somit die Größe sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung ändern. Bei gedrückter Umschalt-Taste bleiben die Seitenverhältnisse des Objekts erhalten, ansonsten wird das Objekt achsenparallel verformt. Linien haben als einziges Objekt nur zwei Anfasspunkte. Mithilfe des sternförmigen grünen Drehpunktes kannst du das Objekt drehen. Wenn du mit der Maus auf den Drehpunkt zeigst, verwandelt sich der Mauszeiger in drei kreisförmig angeordnete gebogene Pfeile. Durch Ziehen der Maus bei gedrückter Taste dreht sich das Objekt. Durch Festhalten der Umschalt-Taste wird das Objekt in 15 - Schritten gedreht. Fährst du mit der Maus über ein nicht markiertes Objekt, zeigen sich an der Mauszeigerspitze zwei gekreuzte Doppelpfeile. Bei gedrückter linker Maustaste kannst du nun das Objekt verschieben. Durch Festhalten der Umschalt-Taste lässt sich das Objekt nur horizontal oder vertikal verschieben. Markierte Objekte können auch mit der Pfeiltaste bewegt werden. Führst du die letztgenannte Aktion mit gedrückter rechter Maustaste aus, öffnet sich ein Kontextmenü nach dem Loslassen der Maustaste, mit dem du entscheiden kannst, ob das Objekt zum Zielpunkt verschoben werden soll oder ob es dorthin kopiert werden soll. Kopieren, Löschen Ein Objekt kopierst du ganz einfach, indem du das Objekt zunächst markierst. Du klickst auf das Objekt und es erscheinen die Ziehpunkte, daran erkennst du, dass das Objekt nun markiert bzw. aktiv ist. Um zu kopieren, drückst du nun die Tastenkombination Strg + C und anschließend Strg + V. Das kopierte Objekt erscheint nun ein bisschen versetzt gleich neben dem ursprünglichen Objekt. Wenn du Strg + V mehrfach hintereinander drückst, erzeugst du sehr schnell mehrere gleichartige Objekte. Diese Kopier- und Einfügetechnik (Copy & Paste) ist dir sicher schon bekannt. Sie funktioniert in vielen Windows-Programmen. Markierte Objekte werden gelöscht durch Drücken der Entf-Taste. Alle markierten Objekte mit Ausnahme von einfachen Linien sind von acht Anfass- bzw. Ziehpunkten umgeben. Die Ziehpunkte sind in einem Rechteck angeordnet.

8 Für obenstehende Abbildung benötigen wir folgende Objekte: Objektname Objekt der Klasse Gruppe Hauswand Tür Fenster1 Fenster2 Fenster3 Fenster4 Fenster5 Dachfenster Türgriff Dach Rumpf Rad1 Rad2 ELLIPSE ELLIPSE VIELECK ELLIPSE ELLIPSE Haus Auto

9 Folgende Objekte werden für die Zeichnung oben benötigt: 13 Ellipsen (12 Kreise und 1 Ellipse), 21 Rechtecke, 3 Vielecke (Dreiecke) und 1 Linie. Das sind insgesamt 38 Objekte. Zuerst zeichnen wir die im Hintergrund stehenden Objekte. Als Erstes zeichnen wir das Kirchenschiff als Rechteck. Es folgt der untere Teil des Daches als Dreieck. Wir ziehen ein regelmäßiges Vieleck auf, verwandeln es mithilfe des Kontextmenüs in ein Dreieck. Das Dreieck muss anschließend gedreht und verformt werden. Darüber legen wir ein zweites Dreieck, das wir durch Copy & Paste erzeugt und verformt haben. Der Kirchturm besteht aus vier Etagen, die nach oben jeweils etwas schmaler werden. Wir zeichnen ein Rechteck als untere Etage, passen es ein und kopieren es 3-mal. Bevor wir kopieren, stellen wir natürlich die Farbe ein. Wir setzen die Rechtecke übereinander und verschmälern sie jeweils ein bisschen. Die untere Hälfte der Kuppel bilden wir ebenfalls als Rechteck ab. Doch zuvor zeichnen wir die Kuppel als Ellipse und überdecken sie dann halb mit dem Rechteck. Die Böden der einzelnen Etagen werden als graue Rechtecke auf die Begrenzungslinien zwischen den Stockwerks-Rechtecken gelegt.

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