II. Grundlagen der Programmierung. 9. Datenstrukturen. Daten zusammenfassen. In Java (Forts.): In Java:

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1 Technische Informatik für Ingenieure (TIfI) WS 2005/2006, Vorlesung 9 II. Grundlagen der Programmierung Ekkart Kindler Funktionen und Prozeduren Datenstrukturen 9. Datenstrukturen Daten zusammenfassen Motivation & Grundprinzip Beispiel: Daten zusammenfassen, die logisch zusammen gehören (nächste Folie); Bezüge zwischen Daten herstellen (später) Logisch zusammengehörige Daten nennen wir im folgenden ein Objekt. Eine besteht aus Vorname Name Straße Hausnummer PLZ Ort Attribute des Objekts : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 3 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 4 In Java: class { String name = ""; String vorname = ""; String strasse = ""; String nr = ""; String plz = ""; String ort = ""; Namen und Typ der Attribute (wie Variablen) Name des Datentyps Initialer Wert der Attribute beim Anlegen einer neuen (wie Variablen) Die Attribute eines Objekts werden wie Variablen deklariert. In Java (Forts.): Ein Datentyp definiert die Struktur gleichartiger Objekte. Der Datentyp legt insbes. den Namen und den Typ aller gemeinsamen Attribute der Objekte fest. Der Datentyp selbst erhält ebenfalls eine Bezeichnung, unter der er im Programm benutzt werden kann. : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 5 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 6

2 In Java (Forts.): Im folgenden... In Java wird ein Datentyp durch das Schlüsselwort class gefolgt von dem Namen des Datentyps und einer Deklaration aller zugehörigen Attribute definiert. Es sind auch Deklarationen ohne Initialisierung möglich. (Eine Klasse ist eine Verallgemeinerung des Datentyps, die wir erst später kennenlernen werden; das Schlüsselwort class benutzen wir jetzt schon) reduzieren wir der Einfachheit halber unser Beispiel auf drei Attribute: class { String name = ""; String vorname = ""; String ort = ""; : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 7 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 8 Beispiel: Adressverwaltung class { String name; String vorname; String ort; Achtung hier werden die Attribute nicht initialisiert. public static readadr() { = new (); Funktion, die eine neue vom Benutzer einliest! Hier wird ein neues Adressobjekt angelegt! public class Adressverwaltung { Out.println("Bitte der Reihe nach Name, Vorname " + "und Ort eingeben:"); : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 9.name = In.readLine();.vorname = In.readLine();.ort = In.readLine(); Hier werden die einzelnen return ; Die eingelesene Attribute des Adressobjekts ist das eingelesen! Ergebnis der Funkt. : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 10 public static void printadr( ) { Out.println(.name); Out.println(.vorname); Out.println(.ort); Out.println(); Prozedur zum Ausgeben einer am Bildschirm. public static void main(string[] args) { [] essen = new [100]; int anzahladr = 0; int option; do { Out.println("Wählen Sie 1, 2 oder 3:"); option = In.readInt(); In.readLine(); Hier wird ein Array für 100 n angelegt (als lokale Variable). if (option == 1) { // Neue einlesen (wenn noch Platz) if ( anzahladr < 100 ) { essen[anzahladr]= readadr(); anzahladr = anzahladr + 1; : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 11 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 12

3 else if (option == 2) { // suchen Out.println("Geben Sie einen Namen ein"); String name = In.readLine(); // Suche in der Tabelle for (int i = 0; i < anzahladr; i++) { if (name.equals(essen[i].name)) { printadr(essen[i]); else if (option == 3) { // Gib alle n aus for (int i = 0; i < anzahladr; i++) { printadr(essen[i]); while ( option >= 1 && option <= 3); Das vollständige Programm steht (etwas erweitert und kommentiert) bei den Vorlesungsunterlagen im WWW. : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 13 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 14 Selbstdefinierte Datentypen Selbstdefinierte Datentypen Ein selbstdefinierter Datentyp kann in Java wie jeder vordefinierte Datentyp benutzt werden! Es können Felder über diesem Datentyp definiert werden. Der Datentyp kann als Parametertyp und als Ergebnistyp von Funktionen und Prozeduren benutzt werden. Der Datentyp kann insbesondere als Datentyp eines Attributs eines anderen Datentyps benutzt werden (nächste Folie). : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 15 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 16 Beispiel Selbstdefiniere Datentypen class Name { String vorname; String familienname; class Anschrift { String strasse; String nr; String ort; class Person { int nr; Name name; Anschrift anschrift; => Strukturierung zusammengehöriger Daten Wie bei Feldern muß ein neues Objekt eines selbstdefinierten Datentyps explizit mit new angelegt werden. Bsp: = new (); Achtung: runde Klammern! Wie bei Feldern ist die Variable ein Verweis auf ein Objekt vom Typ (später mehr) : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 17 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 18

4 Selbstdefinierte Datentypen Weitere Beispiele: Auf ein Attribut name eines Objekts obj kann mit obj.name zugegriffen werden. obj.name kann überall dort stehen, wo eine Variable entsprechenden Typs stehen darf (wie bei Feldern gilt dies auch für Zuweisungen und Operationen wie ++ und --) Bei verschachtelten Datentypen kann man über mehrere Stufen auf ein Attribut zugreifen: person.name.vorname oder person.anschrift.ort class Punkt { double x; double y; class Rechteck { Punkt lo; Punkt ru; class Complex { double re; double im; class PseudoString { char[] zeichenfolge; int length; : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 19 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL Objektvariablen als Verweise Beispiel Für einen selbstdefinierten Datentyp kann man Variablen dieses Typs deklarieren! Beispiel: ; = new ();.name = Egon ; Eine solche Variable ist ein Verweis (Pointer) auf ein Objekt dieses Typs! name String Egon vorname ort : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 21 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 22 Objektvariable als Verweise null: Der undefinierte Verweis Objektvariable verhalten sich analog zu Array-Variablen: Ein Parameter mit selbstdefiniertem Datentyp ist ein Referenzparameter! Alle Attribute eines mit new neu angelegten Objekts erhalten zunächst den vordefinierten Wert des entsprechenden Datentyps (Zur Erinnerung: Zahlen: 0 bzw. 0.0, Zeichen: \u0000, Wahrheitswerte: false, sonst null) Der vordefinierte Wert für alle nicht-primitiven Datentypen ist null null kann jeder Variablen mit nicht-primitivem Datentyp zugewiesen werden ( null hat jeden Typ ; Genaueres später) Wenn == null gilt; führt der Zugriff.name zu einem Laufzeitfehler!! Achtung: Beim Programmieren aufpassen! : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 23 Exception in thread "main" java.lang.nullpointerexception at Test.main(Compiled Code) : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 24

5 3. Rekursive Datentypen Prinzip: class Liste { ; Liste next; Liste next name vorname ort Liste next name vorname ort Liste next Adress nam vornam or Terminie rung mit null Ein Attribut eines Objekts kann denselben Datentyp haben wie das Objekt selbst! (Im Datentyp Liste ist das Attribut next wieder vom Typ Liste) Dies ist möglich, da ein Wert des Attributs ein Verweis auf ein Objekt ist (und nicht das Objekt selbst) Der Wert null entspricht dem Terminierungs-fall : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 25 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 26 Beispiel: Adressverwaltung 2 (AV2) AV2: Datentypen Bisher haben wir in der Adressverwaltung am Anfang ein Feld der Länge 100 angelegt; die Anzahl der gespeicherten n war dadurch beschränkt. Nun verwalten wir die n in einer Liste; dadurch können wir beliebige viele n einfügen; außerdem können wir n an der alphabetisch richtigen Stelle einfügen (sortierte Liste). class { String name; String vorname; String ort; class Liste { ; Liste next; : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 27 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 28 AV2: in- und -ausgabe AV2: rekursive Ausgabe der Liste public class Adressverwaltung { public static readadr() { // wie gehabt public static void printadr( ) { // wie gehabt /* Druckt alle n der Liste der Reihe nach * (also alphabetisch sortiert) aus. */ public static void printliste(liste liste) { if (liste!= null) { printadr(liste.); printliste(liste.next); : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 29 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 30

6 AV2: rekursive Suche und Ausgabe AV2: rekursives Einfügen /* Druckt alle n der Liste mit dem Namen * name aus. */ public static void printnameadr(liste liste, String name) { if (liste!= null) { if (name.equals(liste..name)) { printadr(liste.); if (name.compareto(liste..name) >= 0) { // name ist groesser als der name der erste // Name in der liste printnameadr(liste.next, name); public static Liste insertadr(liste liste, ) { if (liste == null) { Liste ergebnis = new Liste(); ergebnis. = ; return ergebnis; Nach new gilt: ergebnis.next == null else if (liste..name.compareto(.name)<= 0) { // name der einzufuegenden ist groesser // als der erste Name in dieser Liste liste.next = insertadr(liste.next,); return liste; else : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 31 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 32 AV2: rekursives Einfügen AV 2: Hauptprogramm { Liste ergebnis = new Liste(); ergebnis. = ; ergebnis.next = liste; return ergebnis; public static void main(string[] args) { Liste liste = null; int option; do { Out.println("Waehlen Sie '1', '2' oder '3' "); option = In.readInt(); In.readLine(); : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 33 : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 34 AV 2: Hauptprogramm (Forts.) if (option == 1) { liste = insertadr(liste, readadr()); else if (option == 2) { Out.println("Bitte einen Namen eingeben: "); String name = In.readLine(); printnameadr(liste, name); else if (option == 3) { printliste(liste); while (option >= 1 && option <= 3); : Technische Informatik für Ingenieure, WS 2005/06, Universität Paderborn VL 9 35