Praktikum Entwicklung und Einsatz von Geosoftware I - Sitzung 3 Klassen, Objekte, Arrays und Kontrollstrukturen Sommersemester 2003 Lars Bernard.

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1 Praktikum Entwicklung und Einsatz von Geosoftware I - Sitzung 3 Klassen, Objekte, Arrays und Kontrollstrukturen Sommersemester 2003 Lars Bernard

2 Geosoftware I – Lars Bernard Klassen und Objekte OO-Programmierung: Welche Objekte lassen sich identifizieren? Was müssen diese Objekte können? Objekte bestehen aus Methoden und Daten! Beispiel Geo (vereinfacht): Punkte (Point) müssen erzeugt und nach ihren Koordinaten gefragt werden können. Gezeichnet wird auf einem Bildschirm (Screen), der eine bestimmte Auflösung und einen Rahmen hat. Gespeichert wird in einer Datei (Stream), die erzeugt oder gelesen wird.

3 Geosoftware I – Lars Bernard Klassen und Objekte Klassen deklarieren (class...) Jede Klasse braucht (mindestens) einen Konstruktor: Die Methode, die speziell zur Initialisierung der Klassenattribute notwendig ist. Methoden der Klasse deklarieren: Wie spreche ich mit einem Objekt der Klasse? Was will ich von dem Objekt? Attribute (=Member-Variablen) von Klassen definieren: Wie und wo speichere ich für das Objekt nötige Informationen? Der new-Operator erzeugt eine neue Instanz, also ein Objekt der Klasse.

4 Geosoftware I – Lars Bernard Beispiel Number class Number { int number_; Number(int numberIn) { number_ = numberIn; } int getNumber() { return number_; } Attribute Konstruktor Methoden

5 Geosoftware I – Lars Bernard Gültigkeitsbereiche der Variablen Klassen- und Instanzvariablen

6 Geosoftware I – Lars Bernard Sichtbarkeit/Bereich von Attributen und Methoden Zugriffs-Modifizierer static modifiziert zur beständigen Klassenvariable (= für alle Klassen) final Konstante transient Marker für die Serialisierung volatile verhindert Optimierung

7 Geosoftware I – Lars Bernard Bezeichner von Klassen und Variablen Bezeichner dürfen keine Leer- oder Sonderzeichen enthalten. Bezeichner dürfen keine Schlüsselwörter sein. elementare Typen klein (int col) Klassen groß (class Point) sprechende Namen verwenden ausreichend und sinnvoll kommentieren entweder Englisch oder Deutsch

8 Geosoftware I – Lars Bernard Referenzvariablen vs. elementare Variablen Elementare Variable: Speicherplatz für einen Wert int a = 5; Referenzvariable: Zeiger auf eine Instanz Point p1 = new Point(1.0, 5.0);

9 Geosoftware I – Lars Bernard Arrays Arrays für elementare Datentypen int[] manyInts = new int[10]; manyInts[0] = 0; manyInts[9] = 9; int l = manyInts.length; // => l = 10; Arrays für Klasseninstanzen Point[] points = new Point[4]; points[0].output();// => run time error points[0] = new Point(0.0, 0.0); points[0].output();// => ok

10 Geosoftware I – Lars Bernard Entwurf von Methoden (1) Nur die von der Methode zu lösende Aufgabe soll erledigt werden. Der Status des Objektes sollte sich durch die Methode nicht unerwartet ändern. Die Beschreibung der Methoden müssen klar sein (Kommentare!).

11 Geosoftware I – Lars Bernard Entwurf von Methoden (2) Soll die Methode Ergebnisse liefern, muss ein Rückgabewert definiert werden (return-Anweisung). Methoden definieren Schnittstelle kapseln die Implementierung

12 Geosoftware I – Lars Bernard Konstruktor Spezielle Methode, die beim Instanziieren einer Klasse aufgerufen wird: Eine neue Instanz der Klasse Point wird erzeugt und die Referenz dieser Instanz in der Variablen p1 gespeichert: p1 = new Point(1.0, 5.0); Eine neue Referenz auf ein (noch nicht intanziiertes) Objekt der Klasse Point wird erzeugt: Point p1;

13 Geosoftware I – Lars Bernard Methodendefinition Methoden werden beschrieben durch die Methodendeklaration: Rückgabetyp Methode( Parametertyp1 Parameter1, Parametertyp2 Parameter2, etc.) z.B.:double getX(); void setX(double xIn); die Methodendefinition: { lokalerTyp1 lokaleVariable1; lokalerTyp2 lokaleVariable2; Anweisung; } z.B.:double getX() { return x; } void setX(double xIn) { x = xIn; }

14 Geosoftware I – Lars Bernard Verwendung Methoden Die Methoden eines Objektes ruft man auf mit: InstanzName.methodenName( Variable1,... ); double myX = p1.getX(); myX = 12.0; p1.setX( myX ); Methoden werden importiert (durch die Klasse(n), in der die Methoden definiert sind): import PackageName.Klassenname; oder import PackageName.*; import java.util.*;

15 Geosoftware I – Lars Bernard Programmfluss, Verzweigungen, Schleifen...und Modularisierung als Basis strukturierter Programmierung

16 Geosoftware I – Lars Bernard Programmfluss Die Ausführung eines Programms beginnt mit der Methode main(). Die Anweisungen in main() werden sequentiell (von oben nach unten) ausgeführt. Bei einem Methodenaufruf springt der Interpreter in die erste Zeile der Methode. Programmende = letzte Anweisung in main()

17 Geosoftware I – Lars Bernard Kontrollstrukturen für den Programmfluss Bedingungen if (Bedingung) { //Bedingung ist wahr Anweisungen; } else { //Bedingung ist nicht wahr Anweisungen; }

18 Geosoftware I – Lars Bernard Bedingungen: Java-Beispiel boolean regen_in_muenster; if (regen_in_muenster == false) { System.out.println(Heute regnet es mal nicht!); } else { System.out.println(Heute regnet es mal wieder!); }

19 Geosoftware I – Lars Bernard Vergleichsoperatoren für if... else Konstruktionen <, <= (kleiner, kleiner gleich) >, >= (größer, größer gleich) = =, != (gleich, ungleich) Beispiel: if ((a == b) && (a == c)) { System.out.println (a, b und c sind identisch); }

20 Geosoftware I – Lars Bernard Schleifentyp I: for Zweck: dieselbe Anweisung mehrmals durchführen Es wird eine Laufvariable verändert: int i; for (i = 1; i <= 100; i++) { System.out.println("Wert von i " + i + "\n"); } Ausgabe: Zahlen von 1 bis 100 Schleifenkopf

21 Geosoftware I – Lars Bernard Schleifentyp II: while Zweck: dieselbe Anweisung mehrmals durchführen Überprüfung durch Vorbedingung (analog durch Nachbedingung) int i = 1; while (i <= 100) { System.out.println("Wert von i " + i); i++; } Ausgabe: Zahlen von 1 bis 100 Schleifenrumpf Vorbedingung

22 Geosoftware I – Lars Bernard Entwurfsmuster: Iterator (1) Ein Iterator ist ein Objekt, das es ermöglicht, die Elemente eines Collection-Objekts (z.B. List) nacheinander zu durchlaufen. Als Collection-Objekt bezeichnet man ein Objekt, das eine Sammlung (meist gleichartiger) Elemente eines Typs enthält. Ein Iterator implementiert folgende Methoden: hasNext() mit der überprüft wird, ob Elemente vorhanden sind, die noch nicht besucht wurden. next(), die das nächste unbesuchte Element liefert. Methoden der Collection-Klasse (z.B. List): listIterator(): liefert den Iterator, der die gesamte Liste traversiert.

23 Geosoftware I – Lars Bernard Entwurfsmuster: Iterator (2) import java.util.*; public class PointListExample { public static void main(String[] args) { List points; points = new java.util.ArrayList(); for (int i = 1; i < 8; i++) { points.add(new Point2D(i+1.0, i+2.0)); } Iterator itr = points.listIterator(); while (itr.hasNext()) { Point2D p =(Point2D)itr.next(); System.out.println("Current Point: (" + p.getX() + "," + p.getY()+")" ); }

24 Geosoftware I – Lars Bernard Zusammenfassung Programmerstellung (Klassen, Variablen, Methoden, Konstruktoren) Programmfluss und -kontrolle if... else (Verzweigungen) Schleifen (for..., while...) Entwurfsmuster: Iterator

25 Geosoftware I – Lars Bernard Halbrichtig oder falsch? Java lässt keine eigenen Typdefinitionen zu. Daten sind Variablen. Objekte und Instanzen sind Teile einer Klasse. Objekte/Instanzen sind die einzelnen Variablen der jeweiligen Klasse. Die Klasse beinhaltet Variablen und Methoden. Diese Variablen gehören zur gesamten Klasse und nicht zu der Instanz der Klasse. Das Institut für Geoinformatik ist ein Objekt der Klasse Uni. Mit einem Konstruktor legt man ein Objekt in der main-Methode an.

26 Geosoftware I – Lars Bernard Aufgabe 2 und 3 die HA 2 via e-mail an: Lars Bernard (bernard@uni-muenster.de) Montag 12.05; 12.00 st die HA 3 anschauen und Fragen stellen: Lars Bernard (bernard@uni-muenster.de) Montag 19.05; 12.00 st