Begleittext: Einführung in das Programmieren in Java für Nichtinformatiker Andreas Keese Institut f. Wissenschaftliches Rechnen TU Braunschweig 8. September 2014 Der Text, die Abbildungen und Programme wurden mit größter Sorgfalt erarbeitet. Der Autor kann dennoch für möglicherweise verbliebene fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Die in diesem Text erwähnten Software und Hardwarebezeichnungen sind in den meisten Fällen auch eingetragene Marken und unterliegen als solche den gesetzlichen Bestimmungen. Copyright 1999, 2000, Andreas Keese. Alle Rechte vorbehalten Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 6 1.1 Lehrbücher zu Java.......................... 6 1.2 Über diesen Text........................... 7 2 Grundlagen: Wie arbeitet ein Computer? 9 2.1 Der Aufbau eines Computers.................... 9 2.2 Organisation des Arbeitsspeichers Bits und Bytes....... 11 2.3 Die Organisation des Arbeitsspeichers Adressen........ 13 2.4 Programmierung eines Computers................. 13 2.5 Zusammenfassung des Kapitels................... 16 3 Das Java Programmiersystem JDK 17 3.1 Bestandteile des JDK........................ 17 3.2 Übersetzen und Ausführen von Java-Programmen......... 18 3.3 Zusammenfassung.......................... 20 4 Erste Schritte die Turtlegraphik 21 4.1 Testen der Turtlegraphik....................... 21 4.2 Die Bestandteile eines einfachen Java Programms......... 22 4.3 Turtlebefehle............................. 25 1
5 Grundlagen der Java-Syntax 30 5.1 Grundsätzliches zur Syntax von Java Programmen........ 30 5.2 Zusammenfassung.......................... 34 6 Variablen und Datentypen 35 6.1 Variablen und ihr Typ........................ 35 6.1.1 Ganze Zahlen......................... 36 6.1.2 Fließkommazahlen...................... 38 6.1.3 Logischer Datentyp...................... 38 6.1.4 Zeichen und Zeichenketten................. 39 7 Ausdrücke 40 7.1 Was ist ein Ausdruck?........................ 40 7.2 Literal Ausdrücke.......................... 42 7.2.1 Ganzzahlige Literale..................... 42 7.2.2 Reellwertige Literale..................... 43 7.2.3 Litarale vom Typ boolean.................. 44 7.2.4 Zeichenliterale........................ 45 7.2.5 Zeichenketten......................... 46 7.3 Verwendung von Variablen..................... 47 7.4 Ausdrücke mit Operatoren...................... 49 7.4.1 Arithmetische Operatoren.................. 52 7.4.2 Inkrement und Dekrement Operatoren........... 52 7.4.3 Relationale Operatoren................... 55 7.4.4 Logische Operatoren..................... 55 7.4.5 Bitweise Operatoren..................... 56 7.4.6 Zuweisungsoperatoren.................... 57 7.4.7 Weitere Operatoren..................... 58 7.5 Zusammenfassung.......................... 59 8 Typwandlungen 60 8.1 Automatische Typkonvertierungen................. 60 8.2 Manuelle Typkonvertierungen.................... 63 8.3 Zusammenfassung.......................... 64 9 Anweisungen und Kontrollstrukturen 65 9.1 Leere Anweisung........................... 65 9.2 Blockanweisung............................ 65 9.3 Variablendefinitionen......................... 66 9.4 Ausdrucksanweisungen........................ 67 9.5 If Anweisung............................. 68 9.6 Switch Anweisung.......................... 69 9.7 Schleifen................................ 70 2
9.7.1 Die While Schleife...................... 70 9.7.2 Die Do Schleife........................ 72 9.7.3 Die For Schleife....................... 74 9.7.4 break und continue...................... 77 9.8 Zusammenfassung.......................... 78 10 Objekte in Java 79 10.1 Objekte und primitive Datentypen................. 79 10.2 Der Lebenszyklus eines Objektes.................. 81 10.2.1 Die Erzeugung von Objekten................ 82 10.3 Die Identität eines Objektes..................... 84 10.4 Die Kommunikation mit Objekten................. 86 10.5 Welche Botschaften versteht ein Objekt?............. 88 10.6 Die Zerstörung von Objekten.................... 89 10.7 Zusammenfassung.......................... 90 11 Arrays 92 11.1 Definition von Arrays........................ 92 11.2 Verwendung von Arrays....................... 93 11.3 Array Literale............................ 95 11.4 Primitive Arrays und Objektarrays................. 95 11.5 Referenztypen am Array-Beispiel................. 96 11.6 Mehrdimensionale Arrays...................... 97 11.7 Zusammenfassung.......................... 99 12 Klassen in Java 100 12.1 Instanz- und Klassenbestandteile.................. 100 12.2 Zugriff auf Methoden und Attribute................ 103 12.3 Die Bestandteile einer Java Klasse................. 104 12.4 Attribute............................... 106 12.5 Definition von Methoden....................... 107 12.6 Mehrere Methoden mit gleichem Namen.............. 114 12.7 Konstruktoren............................ 116 12.8 Die Parameterübergabe an eine Methode............. 118 12.9 Zusammenfassung.......................... 119 13 Dokumentieren von Java Programmen 120 13.1 Wie arbeitet javadoc?........................ 120 13.2 Zusammenfassung.......................... 122 14 Vererbung Extensionen von Klassen 123 14.1 Ein einführendes Beispiel...................... 123 14.2 Erweitern von Klassen........................ 125 14.3 Überschreiben von Methoden.................... 126 3
14.4 Die super Variable.......................... 128 14.5 Vererbung und Konstruktoren.................... 129 14.6 Beispiele................................ 130 14.7 Die Object-Klasse.......................... 134 14.8 Abstrakte Klassen.......................... 135 14.9 Zuweisung an Variablen und Arrays................ 138 14.10Zusammenfassung.......................... 141 15 Packages 142 15.1 Zusammenfassung.......................... 144 16 Exceptions 145 16.1 Try catch............................... 145 16.2 Ausnahmen werfen.......................... 148 16.3 Exceptions in Methoden....................... 149 16.4 Ein paar abschließende Bemerkungen................ 152 16.5 Zusammenfassung.......................... 153 A Anhang: Unix, Editor und CIP-Pool 154 A.1 Hinweise zu weiterer Unix-Literatur................ 154 A.2 Editoren................................ 154 A.2.1 Der nedit-editor....................... 154 A.2.2 Der Emacs-Editor...................... 154 A.3 Das Hilfe-System........................... 155 A.3.1 Der man-befehl........................ 155 A.3.2 Der Apropos-Befehl..................... 156 A.4 Ausgabeumleitung.......................... 157 A.5 Trennung von Rechner und Bildschirm............... 159 B Anhang: Verwendung von Java unter Unix 161 B.1 Java-Compiler und Laufzeitumgebung............... 161 B.2 Kompilation.............................. 161 B.3 Datentypen.............................. 162 C Probleme 163 C.1 Probleme bei Verwendung von javac................ 163 C.2 Probleme bei Verwendung von java................. 164 D Goldene Regeln fürs Programmieren 166 D.1 Allgemeines............................. 166 D.2 Quelldateien.............................. 166 D.3 Klassen................................ 167 D.4 Methoden............................... 167 D.5 Variablen, Konstanten und Literale................. 167 4
D.6 Kontrollstrukturen.......................... 169 E Installation von Java und Turtle Graphik 170 E.1 Installation von Java......................... 170 E.2 Der CLASSPATH.......................... 170 E.3 Installation der Turtle Graphik................... 171 E.4 Erweitern des CLASSPATH...................... 172 5