Kapitel 2, Teil 1

1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Teil II
Objektorientierte Programmierung in
Java
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1. Erste Java-Programme
public class HelloWorld{
public static void main(String[] args){
System.out.println("Hello World!");}
}
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Schritte zur Ausführung
• Java SE (JDK 6 Update 21)
http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk6-jsp-136632.html
(oder andere Entwicklungsumgebung) besorgen und installieren
(u.a. Pfade richtig setzen!)
• Klasse mit Editor erstellen und in Datei HelloWorld.java
speichern
• Compilieren: javac HelloWorld.java erzeugt
HelloWorld.class
(Byte-Code, Zwischencode)
• Ausführen: java HelloWorld führt die Methode main der
Hauptklasse aus
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Grundbegriffe der Objektorientierung
• ein Java-Programm besteht aus mehreren Klassen
• zu jeder Klasse gibt es Objekte (Instanzen)
• alle Instanzen der gleichen Klasse haben gleiche Struktur
(Attribute, Variablen) und gleiches Verhalten (Methoden)
• jedem Attribut ist ein Wertebereich (wie z.B. ganze Zahl (int),
Gleitkommazahl (float) oder Verweis auf ein Nachbarobjekt)
zugeordnet
• jedes Attribut kann nur einen Wert des zugehörigen
Wertebereichs annehmen
• ein Objekt hat eine Identität (OID)
(Mehrfachverweise möglich; Objekte mit gleichem Zustand ggfs.
ungleich)
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Klassendiagramme
• Klassen und deren Beziehungen werden durch
Klassendiagramme visualisiert
• Klasse: dargestellt durch Rechteck (unterteilt in Name, Attribute
und Methoden)
• eine (Nachbarschaft-)Beziehung (Assoziation) zwischen zwei
Klassen wird dargestellt durch Linie zwischen den zugehörigen
Rechtecken
Beispiel:
Konto
saldo
getSaldo
setSaldo
ueberweise
Klasse
Name
Attribute
Methoden
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1.1 Beispiel: SimpelBank in Java
public class Konto{
// Attribute
private int saldo;
// Methoden, hier: Kontruktor, getter und setter, ueberweise
public Konto(int betrag){
saldo = betrag;}
// Zuweisung
public int getSaldo(){
return saldo;}
// Rueckgabeanweisung
public void setSaldo(int betrag){
saldo = betrag;}
public void ueberweise(Konto ziel, int betrag){
saldo = saldo - betrag;
ziel.setSaldo(ziel.getSaldo() + betrag);} //Methodenaufrufe
}
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Beispiel: SimpelBank in Java (Fortsetzung)
public class SimpelBank{
public static void main(String[] args){
Konto konto1 = new Konto(50);
Konto konto2 = new Konto(80);
System.out.println("alter Saldo von Kunde 1: "
+ konto1.getSaldo());
System.out.println("alter Saldo von Kunde 2: "
+ konto2.getSaldo());
konto1.ueberweise(konto2,10);
System.out.println("neuer Saldo von Kunde 1: "
+ konto1.getSaldo());
System.out.println("neuer Saldo von Kunde 2: "
+ konto2.getSaldo());}
}
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Syntax und Semantik
• jedes Sprachkonstrukt hat eine Syntax und eine Semantik
• Syntax: Wie sieht das Konstrukt aus?
• Semantik: Was bedeutet es?
• die Syntax wird oft beschrieben durch (endlich viele) Regeln in
erweiterter Backus-Naur-Form (EBNF) (s.u.)
• Beschreibung der Semantik:
• präzise mathematisch (vgl. Kapitel 4) oder
• weniger präzise in natürlicher Sprache (hier: Deutsch)
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Erweiterte Backus-Naur-Form
• EBNF-Regel hat Gestalt (Syntax): hNichtterminali ::= hEBNF-Ausdrucki
wobei ein hEBNF-Ausdrucki wie folgt aufgebaut sein kann:
(metasprachliche Erläuterungen selbst in EBNF)
hEBNF-Ausdrucki
::=
hEBNF-Ausdrucki
::=
hNichtterminali
hTerminali
hEBNF-Ausdrucki
::=
hEBNF-Ausdrucki∗
// beliebig häufige Wiederholung (auch 0)
hEBNF-Ausdrucki
::=
hEBNF-Ausdrucki?
// optionaler Ausdruck (0 oder 1 Mal)
hEBNF-Ausdrucki
::=
hEBNF-Ausdrucki+
// mindestens einmalige Wiederholung
hEBNF-Ausdrucki
::=
hEBNF-Ausdrucki |
hEBNF-Ausdrucki
::=
hEBNF-Ausdrucki
// Alternative
(hEBNF-Ausdrucki)
// Klammern klären Zusammengehörigkeit
• zu jedem Nichtterminal: weitere EBNF-Regeln, die den syntaktischen
Aufbau des hierdurch beschriebenen Konstrukts festlegen
• Terminale werden nicht durch weitere Regeln beschrieben, sondern so
verwendet, “wie sie in dem EBNF-Ausdruck vorkommen”
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Klassendeklaration
• im Beispiel: SimpelBank und Konto
• allgemeine Syntax (im folgenden generell vereinfacht):
hKlassei ::= hSichtbarkeiti class hKlassennamei{
hAttribut-Deklarationi∗
hMethodei∗ }
• Semantik: legt Struktur (Attribute) und Verhalten (Methoden) jedes
Objekts der Klasse fest
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Attribut-Deklaration
• Beispiel: private int saldo;
• Syntax: hAttribut-Deklarationi ::=
hSichtbarkeiti hTypi hAttributnamei (= hAusdrucki)? ;
• Semantik:
• reserviert benannten Speicherplatz in jedem Objekt der
zugehörigen Klasse
• dieser Speicherplatz kann nur Werte des angegebenen Typs
aufnehmen
• Initialisierung optional
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Sichtbarkeit und Namen
hSichtbarkeiti ::= private | public | . . .
• Sichtbarkeitsangaben regeln die Zugriffsrechte auf eine Variable
bzw. Methode
• private: nur Methoden der betrachteten Klasse dürfen zugreifen
• public: von überall her darf zugegriffen werden
(bei Attributen vermeiden!)
hKlassennamei, hAttributnamei, hMethodennamei, sonstige Namen:
Buchstabe gefolgt von Buchstaben und Ziffern
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Typen
hTypi ::= int | float | hKlassennamei | . . .
• Speicherplätze enthalten Bitfolgen
• die gleiche Bitfolge kann (semantisch) unterschiedlich interpretiert
werden
• z.B.: 2.0 (float) und 1073741824 (int) durch gleiche Bitfolge
repräsentiert
• der Typ legt fest, wie die Bitfolge zu interpretieren ist
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Methodendeklarationen
• Beispiel: public int getSaldo(){return saldo;}
• Syntax: hMethodei ::=
hSichtbarkeiti(hTypi| void)? hMethodennamei (hParameterlistei)
{ hAnweisungi∗ }
• Semantik:
• stellt für die Objekte der Klasse eine benannte,
parametrisierte Anweisungsfolge zur Verfügung
• durch Methodenaufruf (s.u.): Anweisungsfolge wird ausgeführt
• das Ergebnis ist vom angegebenen Typ (oder fehlt: void)
wobei
hParameterlistei ::= (hParameteri (, hParameteri)∗ )?
hParameteri ::= hTypi hParameternamei
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Anweisungen
• Syntax: hAnweisungi ::=
hZuweisungi | hRückgabeanweisungi | hAusdrucki? ; |
{ hAnweisungi∗ } | hVariablen-Deklarationi | . . .
• Semantik:
• s. Zuweisung, Rückgabeanweisung, . . .
• wird ein Ausdruck als Anweisung verwendet, so interessieren nur
die bei seiner Auswertung auftretenden Seiteneffekte (z.B.
Ein-/Ausgaben);
der berechnete Wert wird ignoriert
• Anweisungsfolgen werden von links nach rechts (oben nach unten)
ausgeführt
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Zuweisungen
• Beispiele:
• saldo = betrag;
• saldo = saldo + 1;
• Syntax: hZuweisungi ::= hAttributnamei = hAusdrucki;
• Semantik:
• der Ausdruck wird ausgerechnet,
• der erhaltene Wert wird in dem mit hAttributnamei benannten
Speicherplatz des betrachteten Objekts abgelegt
• Achtung: Zuweisung nicht verwechseln mit math. Gleichung!
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Rückgabeanweisungen
• Beispiel: return saldo;
• Syntax: hRückgabeanweisungi ::= return hAusdrucki?;
• Semantik:
• Rückgabeanweisungen kommen nur in der Anweisungsfolge einer
Methode vor
• der Ausdruck wird ausgerechnet und
• als Ergebnis des Aufrufs der zugehörigen Methode geliefert
• der Typ dieses Werts muss dem aus der zugehörigen
Methodendeklaration entsprechen
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Ausdrücke
• Beispiele:
• Konstanten, z.B. 2 oder 2.0
• i+j,
konto1.getSaldo()
• Syntax: hAusdrucki ::= hKonstantei | hVariablei | hMethodenaufrufi |
(hAusdrucki) | hAusdrucki hOperationssysmboli hAusdrucki
• Semantik:
• der Wert einer numerischen Konstanten ist “die Konstante selber”
• der Wert einer Variablen (inkl. Attribut und Parameter) findet sich
im zugehörigen Speicherplatz
• bei zusammengesetzten Ausdrücken:
• die Teilausdrücke werden ausgewertet
• die so erhaltenen Werte werden gemäß des Operationssymbols
verknüpft
• Beispiele für Operationssymbole: +, -, *, /, <<, !=, &&
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Methodenaufrufe
• Beispiele: konto1.getSaldo()
konto1.setSaldo(10)
• Syntax: hMethodenaufrufi ::=
(hAusdrucki.)? hMethodennamei( (hAusdrucki (, hAusdrucki)∗ )?)
• Semantik: (call by value)
• der Ausdruck vor . wird ausgewertet und
muss eine Objektreferenz liefern
• die übrigen Ausdrücke werden ausgewertet
• ihre Werte werden den Parameter-Variablen zugeordnet,
die in der zugehörigen Methodendeklaration vorkommen
• die zur Methode gehörige Anweisungsfolge wird ausgeführt
• hierbei wird auf die Attribute des ermittelten Objekts zugegriffen
• Abarbeitung endet i.d.R. bei Erreichen einer Rückgabeanweisung
• Wert eines Methodenaufrufs: in Rückgabeanweisung angegebener
Wert
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Beispiel: Methodenaufruf mit call-by-value-Semantik
public class Testcbv{
private static int k = 3;
public static void foo(int i, int j){
System.out.print("i: "+ i);
i = i+j;
System.out.print(", i: "+ i);}
public static void main(String argv[]){
foo(k,k+2);
System.out.println(", k: "+ k);}
}
liefert: i: 3, i: 8, k: 3
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Deklaration lokaler Variablen
• lokale Variablen werden in einer Anweisungsfolge (einer Methode)
deklariert
• die Deklaration enspricht syntaktisch der von Attributen,
jedoch ohne Sichtbarkeitsangabe
• Beispiel: Konto konto1= new Konto(50);
• Syntax: hVariablen-Deklarationi ::=
hTypi hVariablennamei (= hAusdrucki)? ;
• Semantik:
• reserviert benannten Speicherplatz, der nur während der
Abarbeitung der zugehörigen Anweisungsfolge bereitsteht
• außerhalb der Anweisungsfolge ist die Variable unbekannt
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Konstruktoren
• ein Konstruktor ist eine spezielle Methode ohne Ergebnistyp
(auch nicht void)
• jeder Konstruktor einer Klasse heißt genau wie die Klasse
• der Ausdruck: new hKonstruktori((hAusdrucki (, hAusdrucki)∗ )?)
liefert ein neues Objekt der zugehörigen Klasse
• Beispiel: new Konto(50)
• beim Anlegen dieses Objekts werden die Anweisungen
des Konstruktors ausgeführt
• zu jeder Klasse kann es mehrere Konstruktoren
mit unterschiedlichen Parametertypen geben
• hat eine Klasse keinen Konstruktor, so wird ein trivialer
Konstruktor ohne Parameter automatisch ergänzt
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
1.2 Beispiel: Verwandschaft
public class Person{
// Attribute (inkl. Assoziationen)
private String name;
private Person vater;
private Person mutter;
// keine Verknüfung mit Kindern
// Methoden
public Person(String n, Person v, Person m){
name = n; vater = v; mutter = m;}
public String getName(){return name;}
Multiplizitäten
Assoziation
2
Person
name
getName
*
getVater
getMutter
grosseltern
main
public Person getVater(){return vater;}
public Person getMutter(){return mutter;}
...
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
public void grosseltern(){
if (vater != null){
if (vater.getMutter() != null)
System.out.println(vater.getMutter().getName());
if (vater.getVater() != null)
System.out.println(vater.getVater().getName());}
if (mutter != null){
if (mutter.getMutter() != null)
System.out.println(mutter.getMutter().getName());
if (mutter.getVater() != null)
System.out.println(mutter.getVater().getName());}}
public static void main(String[] args){
Person adam = new Person("Adam",null,null);
Person eva
= new Person("Eva",null,null);
Person seth = new Person("Seth",adam,eva);
Person lamech = new Person("Lamech",seth,null);
Person noah = new Person("Noah",lamech,null);
seth.grosseltern(); lamech.grosseltern(); noah.grosseltern();}
}
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Neue Konstrukte im Verwandschaft-Beispiel
• bedingte Anweisung (if)
• Typen boolean und String
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Weitere Typen
hTypi ::= . . . | boolean | String
• der Typ boolean umfasst die Wahrheitswerte true und false
• String ist kein Basistyp (wie z.B. int und boolean) sondern
eine Klasse
• eine String-Objekt repräsentiert eine Zeichenkette
• Stringkonstanten (Literale) werden in Anführungszeichen
eingeschlossen
• Strings können durch + verkettet werden
• Beispiel: "Dies ist ein " + "verketteter String"
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Bedingte Anweisung (Verzweigung)
• Beispiele:
• if (vater != null){...}
• if (x > y) max = x; else max = y;
• Syntax: hAnweisungi ::= hif-Anweisungi | . . .
hif-Anweisungi ::= if ( hAusdrucki ) hAnweisungi
(else hAnweisungi)?
• Semantik:
• der Ausdruck muss vom Typ boolean sein
• falls die Auswertung des Ausdrucks true liefert,
wird die erste Anweisung ausgeführt
• falls sie false liefert, die zweite Anweisung (sofern vorhanden)
• im Zweifel gehört ein else-Zweig zum innersten if
• Beispiel: if (x>=0) if (x>0) x = 0; else x = 1;
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
2. Basistypen und Basisoperationen
• Java unterstützt die folgenden Basistypen
Ganze Zahlen
Bits
Bereich
byte
8
-128 .. 127
short
16
-32768 .. 32767
int
32
-231 .. (231 − 1)
long
64
-263 .. (263 − 1), z.B. 42L
float
32
+/- 3.4E+38 .. +/- 1.4E-45
double
64
+/- 1.7E+308 .. +/-4.9E-324
char
16
Unicode-Zeichen
boolean
?
true, false
Gleitkommazahlen
sonstige
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Arithmetische Operationen (auf Zahlen)
• binär (infix): +,-,*,/,%
• unär: --,++ (präfix oder postfix), +,• Beispiele: x * (-1), x++, ++x, 1 + 1.0 (liefert: 2.0)
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Relationale Operationen
• binär, infix
• >,<,>=,<=,==,!=,instanceof
• Ergebnistyp: boolean
• Vor.: Operanden haben “kompatiblen Typ”
• Beispiel: x >= 0, konto1 instanceof Konto
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Boolesche Operationen
• Operanden und Ergebnis boolean
• binär (infix):
&&: nicht-striktes “und”
2. Argument wird nur ausgewertet, wenn 1.
Argument true
||: nicht-striktes “oder”
2. Argument wird nur ausgewertet, wenn 1.
Argument false
&: striktes “und”; beide Argumente werden ausgewertet
|: striktes “oder”; beide Argumente werden ausgewertet
• unär: !: “nicht”; in Präfixnotation, z.B. ! fertig
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Beispiel: Strikte vs. nicht-strikte Operationen
1) if (x > 1 && y % x-- > 0) x = y;
2) if (x > 1 & y % x-- > 0) x = y;
• wenn x den Wert 0 hat: 2) Absturz, 1) nicht
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Verzweigung auf Ausdruck-Ebene
statt: if (x == 0) x = 1; else x = 1/x;
auch: x = (x == 0) ? 1 : 1/x;
allgemein:
hAusdrucki ::= ( hAusdrucki0 ) ? hAusdrucki1 : hAusdrucki2
• falls hAusdrucki0 zu true ausgewertet wird,
ist der Wert von hAusdrucki1 das Ergebnis
• bei false der von hAusdrucki2
• nur einer von beiden Ausdrücken wird ausgewertet
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Bit-Operationen
• Vor.: Argumente und Ergebnis byte, short, int oder long
• op1 >> op2 bzw. op1 >>> op2
Binärdarstellung von op1 wird um op2 Positionen nach rechts
geschoben
bei >> Vorzeichen-erhaltend, bei >>> nicht
• op1 << op2 Linksshift, analog
• weiterhin: & (bitweises “und”), | (bitweises “oder”),
^ (bitweises “xor”), ˜ (bitweises Komplement, unär)
• geeignet zur effizienten Implementierung von Mengenoperationen
• Beispiele: 7>>1 =
ˆ 3, 6&3 =
ˆ 2, -7>>1 =
ˆ -4,
-7>>>1 =
ˆ 2147483644
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Zuweisungsoperationen
• Grundform: x = e
• außerdem: x += e =
ˆ x = x + e
• analog: -=, *=, /=, %=, &=, |=, ^=, <<=, >>=
• Beispiele:
• x += 1 =
ˆ x = x + 1 =
ˆ x++
• x *= 2 =
ˆ x = x * 2
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Operatorpräzedenz
Operation
[] . (params) expr++ expr-++expr --expr +expr -expr ˜ !
new (type)expr * / %
+<< >> >>>
< > <= >= instanceof
== !=
• absteigende Präzedenz, z.B.
-x+y*2 == z<<1 && !b =
ˆ
&
^
|
(((-x)+(y*2)) == (z<<1)) && (!b)
&&
||
?:
= += usw.
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Konstanten
• werden Attribute als final gekennzeichnet, so ist ihr Wert
unveränderlich
• sie entsprechen damit benannten Konstanten
• Beispiel: private final int mehrwertSteuer = 19;
• zur besseren Verständlichkeit und Wartungsfreundlichkeit sollten
in Anweisungen keine unbenannten Konstanten (außer 0, 1, 2
u.ä.) verwendet werden
Beispiel: brutto = netto * (mehrwertSteuer + 100)/100;
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Fallen der Rechnerarithmetik
• Rechnerarithmetik ist i.allg. nicht assoziativ
Beispiel:
4.0 * 8E+307 /2.0
→ Infinity
4.0 * (8E+307 /2.0) → 1.6E+308
• bei Gleitkomma-Arithmetik entstehen Rundungsfehler
• ⇒ Gleitkommazahlen nicht auf gleich oder ungleich testen!
Beispiel:
statt: if (x != 1.0) ...
besser:
final double epsilon = 0.0001; ...
if (Math.abs(x - 1.0) > epsilon) ...
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3. Felder (Arrays)
Motivation
• häufig: viele gleichartige
public class FirmaNaiv{
private int umsatzM1;
Daten
private int umsatzM2;
...
• naiv und umständlich:
private int umsatzM12;
jeweils eigene Variable
public int jahresUmsatz(){
• Beispiel:
int summe = 0;
summe += umsatzM1;
summe += umsatzM2;
...
summe += umsatzM12;
return summe;}
// weitere Methoden
}
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Jahresumsatz-Beispiel mit Arrays
public class Firma{
private int[] umsatz = new int[12];
public int jahresUmsatz(){
int summe = 0;
for (int i = 0; i < umsatz.length; i++)
summe += umsatz[i];
return summe;}
// weitere Methoden
}
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Eigenschaften von Arrays
• verwendet bei mehreren gleichartigen Daten
(Vor.: feste oder begrenzte Anzahl)
• Zugriff auf Element über Index, z.B. umsatz[i]
• zugehörige Kontrollstruktur meist for-Schleife (s.u.)
• für ein Array a liefert a.length die Anzahl der Elemente
• der Indexbereich läuft von 0 bis a.length-1
• Achtung: Indexbereich nicht verlassen!
• ein Arrayelement kann wie eine Variable verwendet werden
• new hTypi[n] erzeugt ein Array mit n Elementen
vom angegeben Typ
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Erweiterungen der Syntax
• hTypi ::= hTypi[hAusdrucki?] | . . .
• hAusdrucki ::= hArraynamei[hAusdrucki] | new hTypi . . .
• hZuweisungi::=
hArraynamei[hAusdrucki] hZuweisungsoperatori hAusdrucki; |
...
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Zuweisung von Arrays
• bei einer Zuweisung von Arrays werden nicht die Elemente
sondern nur der Verweis auf das Array kopiert
• beide Arrays arbeiten im folgenden auf den gleichen
Speicherplätzen, Beispiel:
int[] a = new int[12];
// erzeugt ein Array; a verweist darauf
a[5] = 42;
int[] b; // erzeugt einen Verweis auf ein Array, aber kein Array
b = a;
// jetzt verweisen a und b auf das gleiche Array
System.out.println("b[5]:"+b[5]);
// liefert 42
b[5] = 56;
System.out.println("a[5]:"+a[5]);
// liefert 56
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Zählschleifen
• Idee: eine Anweisung wird wiederholt ausgeführt
• Beispiel: for (int i=1; i <= n; i++) fakultaet *= i;
• geeignet, wenn Anzahl der Schleifendurchläufe vorab bekannt
• Syntax:
hAnweisungi ::= hfor-Schleifei | . . .
hfor-Schleifei ::=
for ( hAusdrucki0 ; hAusdrucki1 ; hAusdrucki2 ) hAnweisungi
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Semantik der Zählschleife
• Initialisierung:
• hAusdrucki0 wird am Anfang der Schleife ausgewertet
• typischerweise wird hierbei eine Zählvariable (bereitgestellt und)
initialisiert
• Abbruchbedingung:
• hAusdrucki1 muss boolean sein
• er wird vor jeder Abarbeitung der Anweisung ausgewertet
• liefert hAusdrucki1 den Wert false, wird die Schleife beendet
• anderfalls wird die Anweisung ein (weiteres) Mal ausgeführt
• ist hAusdrucki1 direkt false, wird die Anweisung nie ausgeführt
• Inkrementierung:
• hAusdrucki2 wird nach jeder Abarbeitung der Anweisung
ausgewertet
• typischerweise wird hier die Zählvariable hochgezählt
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4. Kontrollstrukturen
• bestimmen, in welcher Reihenfolge Anweisungen ausgeführt
werden
• elementare Anweisung: Zuweisung, Methodenaufruf,
Variablendeklaration
• Sequenz
• Verzweigung: if, Mehrfachverzweigung (switch)
• Schleife: for-, while- und do-while-Schleife
• Rekursion
• Exceptions (später)
• Threads (später)
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Mehrfachverzweigung
Beispiel:
int wochentag;
...
switch (wochentag){
case 1: System.out.println(" vormittags" );
case 2: case 3: case 4: case 5:
System.out.println(" geöffnet" ); break;
default: System.out.println(" geschlossen" );}
• Syntax:
hAnweisungi ::= hswitch-Anweisungi | break ; | . . .
hswitch-Anweisungi ::= switch ( hAusdrucki ) { hFalli+
(default : hAnweisungi∗ )? }
hFalli ::= case hKonstantei : hAnweisungi∗
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
Semantik der Mehrfachverzweigung
• der Ausdruck muss vom Typ int sein
• die Konstanten müssen (unbenannte) ganze Zahlen sein
• zunächst wird der Ausdruck ausgewertet
• dann wird der Fall ermittelt, dessen Konstante dem erhaltenen
Wert entspricht
• die Anweisungen dieses Falls und der folgenden Fälle (!) werden
sukzessiv abgearbeitet, bis eine break-Anweisung erreicht wird
• durch eine break-Anweisung wird die switch-Anweisung beendet
(und die hierauf folgende Anweisung bearbeitet)
• wird kein passender Fall gefunden, so werden die Anweisungen
des default-Falls ausgeführt (sofern vorhanden)
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
while-Schleife
Beispiel:
while (x >= y)
x = x - y;
Bem.: Beispiel berechnet x mod y (für x>0, y>0)
• geeignet bei komplizierter Abbruchbedingung und wenn
#Durchläufe unbekannt
• Syntax:
hAnweisungi ::= hwhile-Anweisungi | hdo-while-Anweisungi | . . .
hwhile-Anweisungi ::= while ( hAusdrucki ) hAnweisungi
• Semantik:
• solange der (boolesche) Ausdruck true liefert,
wird die Anweisung ausgeführt (ggfs. gar nicht)
• die Überprüfung findet vor Ausführung der Anweisung statt
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1.Bsp Typen Feld Kontr. OO GUI IK Exc. Gen. Loop Box Enum Junit Datei Wert GC Applet Thread GP
do-while-Schleife
Beispiel:
do x = x - y;
while (x >= y);
• geeignet, wenn #Durchläufe vorab unbekannt aber > 0
• Syntax:
hdo-while-Anweisungi ::= do hAnweisungi while hAusdrucki ;
• Semantik:
• führt die Anweisung aus, solange der (boolesche) Ausdruck true
liefert (mindestens ein Mal)
• die Überprüfung findet nach Ausführung der Anweisung statt
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Rekursion
• oft lässt sich die Lösung eines Problems auf die Lösung eines
gleichartigen (“kleineren”) Problems zurückführen
• hierzu eignen sich rekursive (sich selbst aufrufende) Methoden
Beispiel: Türme von Hanoi
public static void turm(int n,
int quelle, int ziel, int hilf){
if (n >= 1) {
turm(n-1,quelle,hilf,ziel);
System.out.println("von " +quelle+
" nach " +ziel);
turm(n-1,hilf,ziel,quelle);}}
Aufruf z.B. turm(2,1,3,2)
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Weiterführung des Verwandschaft-Beispiels
public class Person{
private String name;
private Person vater;
private Person mutter;
private Person[] kind = new Person[10];
private int kinder = 0;
public Person(String n, Person v, Person m){
name = n; vater = v; mutter = m;
if (vater != null) vater.addKind(this);
if (mutter != null) mutter.addKind(this);}
public void addKind(Person neugeboren){kind[kinder++] = neugeboren;}
//getName, getVater, getMutter wie bisher; vorfahren, nachkommen s.u.
public static void main(String[] args){
//
Person adam, eva, seth, lamech, noah wie bisher
noah.vorfahren(); eva.nachkommen();}
}
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Weiterführung des Verwandschaft-Beispiels (2)
public void vorfahren(){
if (vater != null){
System.out.println(vater.getName());
vater.vorfahren();}
if (mutter != null){
System.out.println(mutter.getName());
mutter.vorfahren();}}
public void nachkommen(){
for(int i=0; i<kinder; i++){
System.out.println(kind[i].getName());
kind[i].nachkommen();}}
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