pkj 2005/1 stefan dissmann zusammenfassung bisher bekannt: einfache typen (z.b. int, char, boolean)...

PKJ 2005/1Stefan Dissmann

Zusammenfassung

Bisher bekannt:

• Einfache Typen (z.B. int, char, boolean)

• Zusammengesetzte Typen (Felder, auch String)

• Operatoren für diese Typen

• Anweisungen

• Bedingte Anweisungen: if und if-else

• Schleifen: while und for

• Methoden (auch rekursiv)


Zusammenfassung

Mit diesen Hilfsmitteln möglich:

• Lösen von algorithmischen Fragestellungen• Bearbeitung von Problemen mit

fester Anzahlsequentiell angeordneter Elementeeines Typs

Nicht möglich:

z.B. komfortabler Umgang mit den Daten aller

Studierendeneiner Universität


Ausblick

Es fehlen noch:

• Möglichkeiten zum Strukturieren größerer Programme

• Umgang mit variabler Zahl von Elementen• Umgang mit nicht-sequentiellen Strukturen• Umgang mit Strukturen aus heterogenen Typen

In JAVA gelöst durch

Klassen und Objekte


Klassen und Objekte

In der „physikalischen“ Umwelt:

abgeschlossene Einheiten mit vorgegebener

Funktionalität,zum Beispiel:

– Kaffeemühle

– Taschenrechner

– Handy

– Videorekorder

Auffällig: technische Details sind uninteressant


Formalisierung

Kaffeemühle


Kaffeemühle: Funktionen

Formalisierung

Kaffeebohneneinfüllen

Kaffeepulverentnehmen

kurbeln = mahlen


Kaffeemühle: Zustand

Formalisierung

Vorrat Bohnen

Vorrat Pulver


Charakterisierung der Kaffeemühle

Die Kaffeemühle unterstützt bestimmte Funktionen zur Nutzung:

• Füllen (mit Kaffeebohnen)• Mahlen (manipuliert den Inhalt)• Entnehmen (von Kaffeepulver)

• Inspektion des Bohnenvorrates• Inspektion des Pulvervorrates

Formalisierung


Formalisierung

Charakterisierung der Kaffeemühle (Fortsetzung)

Die Kaffeemühle besitzt zustandsbestimmende, interne Werte (= Attribute):

• Vorrat an Kaffeebohnen• Vorrat an Kaffeepulver



Zwischen der Ausführung der Funktionenund den Attributen (= interner Zustand) besteht Zusammenhang:

• Füllen ist nur möglich, wenn der Vorrat an Kaffeebohnen noch nicht voll ist.

• Mahlen erzeugt nur dann Kaffeepulver, wenn ein Vorrat von Kaffeebohnen noch vorhanden ist.

• Entnehmen ist nur möglich,wenn zuvor gemahlen wurde undnoch nicht alles Pulver entnommen wurde.

Formalisierung


Formalisierung


aber: Die technische Realisierungder internen Abläufe bleibt unbekannt!

• Wie funktioniert das Mahlen?• Wie kommen Bohnen zum Mahlwerk?

und: Das Wissen um die technische Realisierung ist für die Benutzung der Kaffeemühle unerheblich!


Weitere Diskussion- Taschenrechner

Taschenrechner ist auch eine abgeschlossene Einheit!

• Funktionen:• Ziffern eingeben• Ziffern anzeigen• Operator wählen• Ziffern eingeben• Ziffern anzeigen • Auswertung anstoßen und

Ergebnis anzeigen

1 2 3

4 5 6

7 8 9

0

+

–

x

/C =


Taschenrechner

präzisere Beschreibung der internen Abläufe:• Ziffer eingeben und

anzeigen und dabei andere Ziffern verschieben)

• Operator wählen und merken

• Wert eines Operanden aus Ziffernfolge bestimmen und merken

• Auswertung anstoßen und Ergebnis berechnen als Anwenden des Operators auf die beiden Operanden

• Ergebniswert in Ziffernfolge umwandeln und anzeigen


Taschenrechner

Taschenrechner• besitzt Gedächtnis, in dem mindestens

2 Zahlenwerte und 1 Operator abgelegt werden,• manipuliert Gedächtnis nach Druck von Tasten,• nutzt Werte aus Gedächtnis für Berechnungen,• bestimmt Ergebnis aus Gedächtnis,• löscht Gedächtnis.

oder abstrakter:• besitzt definierte extern verwendbare Funktionen

(= Eingabe über Tasten),• besitzt einen durch Attribute gegebenen internen Zustand

(= Gedächtnis),• verwendet nur intern bekannte Operationen

(= Ziffernfolge zu Zahl)


Erkenntnisse

Prinzipien bei der Gestaltung von abgeschlossenen Einheiten:

• Kapselung• Jede Einheit hat Grenzen.

• Lokalität• Funktionen und Daten der Einheit sind zusammengefasst.

• konzeptionelle Vollständigkeit• Jede Einheit kann ihre Aufgaben erledigen.

• Geheimhaltung von „Interna“• Jede Einheit verbirgt Daten und Handlungsumsetzung.

• Autonomie• Jede Einheit entscheidet selbstständig.


Beispiel: BibliothekAnwendung der Prinzipien

Leihbibliothek auf Vertrauensbasis

BücherbestandZugang

Buchausgabe und -rückgabe durch Selbstbedienung


Beispiel: Bibliothek

Leihbibliothek mit Kontrolle


- Buchausgabe und -rückgabe werden überwacht

- Organisation des Buchbestandes ist unsicher

Aufsicht



Leihbibliothek mit Service


- Kontrolle der Organisation des Bestandes

- universelle Aufsicht muss leistungsfähig sein

Aufsicht



Leihbibliothek mit spezialisiertem Service

Bücherbestand

Zugang

- spezialisierte Bibliothekare erfüllen einfache Teilaufgaben

- Organisation des Buchbestandes ist ohne Bedeutung


Klassen und Objekte

Objekt ist abgeschlossene Einheit im JAVA-Programm

Klasse istKonstruktionsbeschreibung für Objekte

Folgerungen:• Klasse wird benötigt, um Objekt zu erzeugen.• Aus einer Klasse können viele Objekte erzeugt werden.


Beispiel – Klasse Studierende

Folgende Daten von jedem Studierenden sollen verwaltet werden:

• Vorname• Name• Geburtsdatum• Matrikelnummer• Studiengang• Studienbeginn• Semesterzahl


Beispiel – Klasse Studierende

Folgende Daten von jedem Studierenden sollen verwaltet werden:

• Vorname Text• Name Text• Geburtsdatum Datum• Matrikelnummer Zahl• Studiengang Text• Studienbeginn Datum• Semesterzahl Zahl


Klasse

public class Studierende {

private String name, vorname, studiengang;

private int matNr, semester;

private ??? geburt, beginn;

}


Klasse





}

bekannt


Klasse





}

neu


Klasse





}

neu

Geheimnisprinzip Attribut


Klasse





}

unklar


Klasse




private Datum geburt, beginn;

}

public class Datum {

private int tag, monat, jahr;

}


Attribut


Attribut• ist „Variable “ auf Ebene einer Klasse• steht in der ganzen Klasse zur Verfügung• wird ähnlich vereinbart wie eine Variable in Methode• hat eine Angabe zu Zugriffsrecht (hier: private)

private• verbirgt Attribut innerhalb eines Objektes,• so dass kein Zugriff von Objekten anderer Klassen aus möglich

ist.• Objekte der Klasse Studierende sind völlig abgeschottet!


Methode

Lösung:

• Hinzufügen von Methoden, die auf Attribute zugreifen.• Methoden müssen von außen zugreifbar sein.

Analogie:Tasten des Taschenrechners oder Videorekorders


Klasse




private Datum geburt, beginn;

public void setzeName(String n) {

name = n;

}

public String gibName() {

return name;

}

}


Klasse

public void setzeName(String n) {

name = n;

}

public String gibName() {

return name;

}

• Methoden nutzen Attribut name lesend und schreibend.• Vereinbarung der Methoden ohne static.• Implementierung der Methoden wie bekannt.


Nutzung von Klassen

Fragen:

Wie werden Klassen genutzt?Wie werden Objekte erzeugt?Wie werden Objekte genutzt?Wie werden Methoden angesprochen?


Nutzung von Klassen

public class TestStud {

public static void main(String[] args) {

Studierende stud;

}

}

• Vereinbart nur eine Referenz, die auf Objekte der Klasse Studierende verweisen kann.

• Dadurch ist noch kein Objekt erzeugt.


Nutzung von Klassen



Studierende stud;

}

}

• Vereinbart nur eine Referenz, die auf Objekte der Klasse Studierende verweisen kann.

• Dadurch ist noch kein Objekt erzeugt.


Nutzung von Klassen



Studierende stud;

stud = new Studierende(); }

}

• Es wird ein neues Objekt der Klasse Studierende erzeugt.• Die Referenz stud verweist auf diese Objekt.•() ist notwendig!


Nutzung von Klassen



Studierende stud;

stud = new Studierende(); stud.setzeName("Musterfrau");

}

}

•setzeName des Objekts, auf das stud verweist, wird aufgerufen!

•"Musterfrau" wird als Parameter übergeben.• Folge:

Das Attribut name des Objekts wird auf "Musterfrau" gesetzt.


Nutzung von Klassen



Studierende stud;

stud = new Studierende(); stud.setzeName("Musterfrau");

}

}

• Zugriff über .-Notation•x.y heißt (in JAVA) immer:

Nimm das Objekt, auf das x verweist,und von diesem Objekt (die Methode) y.


Nutzung von Klassen



Studierende stud;

stud = new Studierende(); stud.setzeName("Musterfrau"); System.out.println("Name:

"+stud.gibName());

}

}

•gibName des Objekts, auf das stud verweist, wird aufgerufen!

•gibName liefert den Wert des Attributs name!

pkj 2005/1 stefan dissmann zusammenfassung bisher bekannt: einfache typen (z.b. int, char, boolean)...

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