Kein Folientitel - Institut für Geodäsie und Geoinformation der

Institut für Kartographie und Geoinformation
Prof. Dr. Lutz Plümer, Dr. Thomas H. Kolbe
Einführung in die
Programmierung mit Java
4. Vorlesung WS 2001/2002
Übersicht
• Besprechung der Übungsaufgaben
• Besondere Zuweisungsbefehle
– Prä-/Post-Inkrement bzw. Dekrement
• Kontrollstrukturen
– Fallunterscheidungen
– break-Anweisung
• Programmentwicklung für einfache Probleme
– Entwicklungs- und Programmierrichtlinien
– Namenskonventionen
T. H. Kolbe - Einführung in die Programmierung mit Java - 1. Semester - WS 01/02
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1. Übungsaufgabe vom 7. 11.
Erzeugen Sie ein Array mit 1000 zufälligen doubleWerten und geben Sie das Minimum, das Maximum
sowie den Durchschnitt aller Werte aus.
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Lösung zu Aufgabe 1)
Teil 1/3
public class Statistik extends java.lang.Object {
public static void main (String args[]) {
// Variablendeklaration
double min, max, summe, mittelwert;
int i;
// Erzeugen eines Arrays mit 1000 Double-Werten
// und füllen des Arrays mit Zufallszahlen
double[] werte = new double[1000];
for (i=0; i<werte.length; i=i+1)
werte[i]=Math.random();
... Fortsetzung auf der nächsten Seite
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Lösung zu Aufgabe 1)
Teil 2/3
// Bestimmung des Minimums, des Maximums,
// der Summe und des Mittelwertes
min = werte[0];
// min, max und summe werden
max = werte[0];
// mit dem ersten Wert des
summe = werte[0];
// Arrays initialisiert.
for (i=1; i<werte.length; i=i+1) { // Schleife beginnt
summe = summe+werte[i];
// mit 2. Element
if (werte[i]<min)
min=werte[i];
else if (werte[i]>max)
max=werte[i];
}
mittelwert = summe / werte.length;
... Fortsetzung auf der nächsten Seite
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Lösung zu Aufgabe 1)
Teil 3/3
// Ausgabe des Ergebnisses
System.out.print("Minimum: ");
System.out.print(min);
System.out.print("
Maximum: ");
System.out.print(max);
System.out.print("
Mittelwert: ");
System.out.println(mittelwert);
}
}
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2. Übungsaufgabe vom 7. 11.
Drehen Sie die Reihenfolge der Elemente eines Arrays
mit Integerzahlen um und geben Sie das Ergebnis aus.
Beispiel:
gegeben: {4,12,67,90,-10,39,0,1}
Ausgabe: {1,0,39,-10,90,67,12,4}
a) unter Verwendung eines zweiten Arrays (Zielarray)
b) innerhalb des selben Arrays
Lösung:
a) trivial
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Lösung zu Aufgabe 2) a)
public class Array1 extends Object {
public static void main (String args[]) {
int i;
int[] anfangsarray = {4,12,67,90,-10,39,0,1};
int[] zielarray = new int[anfangsarray.length];
for (i=0; i<anfangsarray.length; i=i+1)
zielarray [anfangsarray.length-1-i]=anfangsarray [i];
// Ausgabe des Zielarrays
for (i=0; i<anfangsarray.length; i=i+1) {
System.out.print(zielarray[i]);
System.out.print(" ");
}
}
}
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2. Übungsaufgabe vom 7. 11.
Drehen Sie die Reihenfolge der Elemente eines Arrays
mit Integerzahlen um und geben Sie das Ergebnis aus.
Beispiel:
gegeben: {4,12,67,90,-10,39,0,1}
Ausgabe: {1,0,39,-10,90,67,12,4}
a) unter Verwendung eines zweiten Arrays (Zielarray)
b) innerhalb des selben Arrays
Lösung:
a) trivial
b) 1. Tauschen der Werte mittels Hilfsvariable
2. Vorsicht Falle: Schleife darf nur bis Arraygröße / 2 laufen,
sonst wird der Array-Inhalt zweimal umgedreht!!
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Lösung zu Aufgabe 2) b)
public class Array2 extends Object {
public static void main (String args[]) {
int i, tausch;
// tausch ist Hilfsvariable
int[] array = {4,12,67,90,-10,39,0,1};
for (i=0; i < array.length/2; i=i+1) {
tausch=array[i];
// "Dreieckstausch"
array[i]=array[array.length-1-i];
array[array.length-1-i]=tausch;
}
// Ausgabe des Arrays
for (i=0; i<array.length; i=i+1) {
System.out.print(array[i]);
System.out.print(" ");
}
}
}
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Kontrollstrukturen: switch-Anweisung
• dient zur Realisierung von Fallunterscheidungen
• Syntax:
switch (Ausdruck ) {
case Wert1 : Anweisung1; // 1. Fall Ausdruck=Wert1
case Wert2 : Anweisung2; // 2. Fall Ausdruck=Wert2
...
default: Ansonsten-Anweisung; // ansonsten
}
• es werden alle Anweisungen ab der ersten erfüllten caseBedingung ausgeführt (inkl. der Ansonsten-Anweisung )
• Ausdruck muss vom Typ byte, short, int oder char sein
• Werti muss eine Konstante vom gleichen Typ wie Ausdruck sein
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Beispiel 1 zur switch-Anweisung
Programm:
Ausgabe:
class Switch1 {
public static void main (String args[]) {
int i;
for (i=0; i < 10; i=i+1)
switch(i) {
case 1: System.out.println("eins");
case 2: System.out.println("zwei");
case 5: System.out.println("fünf");
default: System.out.println(i);
}
}
}
0
eins
zwei
fünf
1
zwei
fünf
2
3
4
fünf
5
6
7
8
9
Problem: fehlerhafte Ausgabe, da jeweils nach der ersten
passenden case-Bedingung alle anderen Anweisungen
ohne weitere Überprüfung ausgeführt werden!
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Die break-Anweisung (1)
• dient zum Abbruch von switch-Fallunterscheidungen
• Syntax:
switch ( Ausdruck ) {
case Wert1 : { Anweisung1; break; }
case Wert2 : { Anweisung2; break; }
...
default: Ansonsten-Anweisung;
}
• Der Programmablauf wird bei Ausführung eines breakBefehls hinter der switch-Anweisung fortgesetzt!
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Beispiel 2 zur switch-Anweisung
Programm:
Ausgabe:
class Switch2 {
public static void main (String args[]) {
int i;
for (i=0; i < 10; i=i+1)
switch(i) {
case 1: {System.out.println("eins"); break;}
case 2: {System.out.println("zwei"); break;}
case 5: {System.out.println("fünf"); break;}
default: System.out.println(i);
}
}
}
0
eins
zwei
3
4
fünf
6
7
8
9
Die Ausgabe ist nun korrekt, da die switch-Anweisung jeweils nach der
Ausführung der passenden case-Bedingung mittels break verlassen wird.
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Die break-Anweisung (2)
• kann auch zum Abbruch von Schleifen (for, while, dowhile) eingesetzt werden
Beispiel while-Schleife:
while ( boolean-Ausdruck1 ) {
...
if ( boolean-Ausdruck2 ) break; // Abbruch
...
}
• Der Programmablauf wird hinter der
Schleifenanweisung fortgesetzt
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Entwicklung einfacher Programme
2. Programmentwurf
1. Problemanalyse
Software-Entwicklung
für einfache Probleme
4. Testen
3. Implementierung
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Software-Entwicklung: Problemanalyse
Was sind die
Eingangsdaten?
Was soll
ausgegeben
werden?
Ein- und Ausgabe
Wie werden aus
den Eingabedaten
die Ausgabedaten
hergeleitet?
Zerlegung in
Teilprobleme
Problemanalyse
Formalisierung
Randbedingungen
Komplexität
Software-Entwicklung
für einfache Probleme
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Software-Entwicklung: Programmentwurf
Zerlegung in
Einzelschritte
Notation
in Pseudo-Code
als Ablaufdiagramm
direkt in der
Zielprogrammiersprache
Datenstrukturen
Programmentwurf
Algorithmen
Auswahl
geeigneter
Software-Entwicklung
für einfache Probleme
Roter Faden
=
Hauptprogramm
für viele Teilprobleme
gibt es bereits fertige
Alg. + DS
(siehe Vorlesung
Diskrete Mathe)
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Software-Entwicklung: Implementierung
Software-Entwicklung
für einfache Probleme
Realisierung
in einer konkreten
Programmiersprache
Auswahl geeigneter
Datentypen
Implementierung
Berücksichtigung
vorhandener
Funktionsbibliotheken
Schrittweise Umsetzung
des Pseudo-Codes
in der Ziel-Programmiersprache
Dokumentation des
Quelltextes nicht vergessen!
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Software-Entwicklung: Testen
Software-Entwicklung
für einfache Probleme
Korrektheit
Terminierung
Sicherung der
Programmeigenschaften
Falsche
Ergebnisse
Absturz (z.B.
Durch Fehleingaben)
typische Fehler
Testen
Endlossschleifen
Testszenarien
definieren
Programm mit repräsentativen
Eingabedaten starten und
Ergebnisse überprüfen
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Zerlegung in
Einzelschritte
in Pseudo-Code
Was sind die
Eingangsdaten?
Was soll
ausgegeben
werden?
Zerlegung in Teilprobleme
Formalisierung
Notation
als Ablaufdiagramm
direkt in der
Zielprogrammiersprache
Ein- und Ausgabe
Datenstrukturen
 Programmentwurf
Wie werden aus
den Eingabedaten
die Ausgabedaten
hergeleitet?
 Problemanalyse
Auswahl geeigneter
Algorithmen
für viele Teilprobleme
gibt es bereits
fertige Alg.+DS
(siehe Vorlesung
Diskrete Mathe)
Roter Faden
=
Hauptprogramm
Randbedingungen
Komplexität
Software-Entwicklung
für einfache Probleme
Korrektheit
Terminierung
falsche
Ergebnisse
Absturz
(z.B. durch
Fehleingaben)
Endlossschleifen
Sicherung der
Programmeigenschaften
typische Fehler
 Testen
Testszenarien
definieren
Programm mit
repräsentativen
Eingabedaten
starten und
Ergebnisse überprüfen
 Implementierung
Realisierung
in einer konkreten
Programmiersprache
Auswahl geeigneter
Datentypen
Berücksichtigung
vorhandener
Funktionsbibliotheken
Schrittweise Umsetzung
des Pseudo-Codes
in der Ziel-Programmiersprache
erst ab hier
erfolgt die
Eingabe am
Rechner
Dokumentation des
Quelltextes nicht vergessen
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Übung im GIS-Labor
• Schreiben Sie ein Programm, das die Summe der
Zahlen von 1 bis n (n nist ein n
ganzzahliger
Wert)
( n  1)
i
berechnet.

2
i 1
• Hacker-Lösung:
Schleife von 1 bis n und Aufsummieren der Zahlen
• Einfache und elegantere Lösung:
n
Formalisierung:
Wert   i
i 1
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Übungsaufgabe
Schreiben Sie ein Programm, das den Wert einer
ganzzahligen Variablen w (0 bis 999) so als Text ausgibt,
wie er ausgesprochen wird.
Beispiele:
w = 285
Ausgabe: "zweihundertfünfundachtzig"
w = 513
Ausgabe: "fünfhundertdreizehn"
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