Einführung in die Programmierung Zusammenfassung Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Einführung in die Programmierung Zusammenfassung Uwe Lämmel www.wi.hs-wismar.de/~laemmel Uwe.Laemmel@hs-wismar.de

Was ist Informatik? "Wissenschaft von der automatischen Informationsverarbeitung mit Hilfe von Computern, insbesondere dem Entwurf und der Formulierung von Algorithmen in angemessenen Sprachen sowie ihrer physikalischen Realisation." Meyers Neues Lexikon, 1993 Unsere Weltsicht: Dinge + Handlungen Begriffswelt der Informatik: Daten + Algorithmen

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Einführung in die Programmierung Was hat es gebracht?

Was war? Objektorientierte Programmentwicklung ~ Klassen Typische Datenbehälter Suchverfahren und einfache Sortieralgorithmen

Was war? Programmentwicklung Bauplan-Klasse Instanzvariable, Konstruktor, Zugriffsmethode Vererbung (class A extends B ... ) realisieren eines Interfaces (class A implements C …) Methoden-Bibliothek (Bibliotheksklasse) statische Methoden ausführbare Klasse main-Methode

Was war? Programmierkonzepte Einfache Datentypen: int, double, boolean, char Referenz – Datentypen eigene Klassen: Person, Student, Rechnung,… Array, vordefinierte Klassen: String, ArrayList Einfache Anweisungen Zuweisung, Methoden-Aufruf, return, break Strukturierte Anweisungen if, switch, for-each, for , do, while Methoden formale / aktuelle Parameter Ergebnis Rekursion

Klasse - Bauplan class Klasse [extends Klasse1] { // Eigenschaften: Instanzen-Variablen (meist private) private int number; // Klassen-Variablen( static ) private static int anzahl; // Konstruktor(en) mit/ohne Parameter public Klasse(){ /* Initialisierungen */ } // Zugriffsmethoden: getX/setX public int getNumber() { return number; } public void setNumber(int n) { number=n; } // Arbeitsmethoden … }//Klasse

Vererbung fördert Wiederverwendung bessere Wartbarkeit Unterklasse - erbt Merkmale - erweitert Oberklasse Überschreiben: dynamischer Methodenaufruf Unterklassen-Objekte auch dort wo Oberklasse erwartet ev. Casting

Klasse als Bibliothek von Methoden class MaFkt { // Klassen-Methoden (static) public static int fakultaet(int n) ... public static int fibonacci(int a) ... public static int ueber(int n, int k) ... ... }//MaFkt

Ausführbare Klasse class Klasse [ throws Exception ] { // weitere Klassen-Methoden (static) möglich // main-Methode: public static void main(String[ ] args) { IntIO io = new Intio(); // Ein-Ausgabeobjekt // Verarbeitung: // Objekt-Erzeugung, Methoden-Auffrufe, … }//main }//Klasse

Methoden Methoden-Kopf (Signatur): Methoden-Körper: public static int[ ] bubbleSort(int[ ] folge, int anf, int ende) { int temp; … } // bubbleSort Methoden-Kopf (Signatur): Sichtbarkeit (public, private , leer) statisch (static) oder dynamisch (an Objekt) void oder Ergebnis-Typ: int, String, Person[ ], … Parameter-Liste: leer () oder Folge aus Typ und Name: (String[ ] args) … (String derName, int scheine) … Methoden-Körper: lokale Variablen Anweisungen, die einen Algorithmus beschreiben Rückgabe des Ergebnis: return erg; // falls nicht void

Strukturierte Programmierung Jeder Algorithmus wird mittels Sequenz, Auswahl und Wiederholung dargestellt. 1966 BÖHM/JACOPINI: Jeder Algorithmus lässt sich so darstellen.

Struktogramme Teile und Herrsche - Divide and Conquer Schrittweise Verfeinerung

Programmentwicklung Man zerlege eine Aufgabe in so viele Teile als es notwendig ist, bis man zu Teilen gelangt, die zu lösen sind. Descartes Diese Regel Descartes ist von geringem Nutzen, solange die Art der Zerlegung nicht erklärt wird. Der ungeübte Problemlöser kann durch falsche Zerlegung das Problem eher vergrößern Leibniz

Programmierstil Programm muss Problemlösung widerspiegeln; erkennbare Programmgliederung aufeinanderfolgende Anweisungen auf eine Zeile, wenn sie logisch zusammengehören: name=““; nr=0; zf=max; // Initialisierungen Anweisungen eines Niveaus beginnen immer in derselben Spalte Einrücken von Unteranweisungen: 2-4 Leerzeichen gegenüber der strukturierten Anweisung: while(a<b) { a=2*a; } // while

Kommentare Schnittstelle des Programms/ der Klasse/ Methode WAS macht das Programm? WELCHE Daten müssen bereitgestellt werden? WO finde ich das Programm? WER hat es erstellt ? WANN wurde es erstellt ? (neueste Variante?) WIE wird die Lösung erzielt(grob) ?

Erklärung lokaler Daten problembezogene Bezeichner (sprechende Namen) double radius; // millimeter ergänzende Kommentare über zugelassene Werte: int code ; // Werte : -1 - Fehler; 2 - ... Bedeutung der Indizes in Arrays: Höhe, Breite, Tiefe verwendete Maßeinheiten

Sprechende Namen Faust: Wie nennst Du Dich? Mephistopheles: Die Frage scheint mir klein Für einen, der das Wort so sehr verachtet, Der, weit entfernt von allem Schein, Nur in der Wesen Tiefe trachtet. Faust: Bei Euch, ihr Herrn, kann man das Wesen Gewöhnlich aus dem Namen lesen,

Programmierstil! Anstatt anzunehmen, unsere Aufgabe sei es, dem Computer zu lehren, was er zu tun hat, sollten wir uns lieber darauf konzentrieren, dem Menschen zu erklären, was wir vom Computer wollen. Knuth, 1984

Was war? Datenbehälter Container, Abstrakte Datentypen, Collection … Sammlungen mit definierten Zugriffsmethoden Trennung Interface und Implementation Keller, Stack, Stapel: LIFO (push, pop, peek, …) Schlange, Queue: FIFO (insert, delete, front, …) Baum: getLeft, setLeft, … binärer Suchbaum: Suchen und Sortieren (Tabelle: Zugriff über Index) Implementation mittels: Array ArrayList verkette Liste (rekursive Datenstruktur)

Was war? Suchen und Sortieren Suchverfahren Lineare Suche: unsortierte Folge, Aufwand: O(n) binäre Suche: sortierte Folge, O(log n) Suche im binären Suchbaum O(log n) Maximum (Minimum) einfache Sortieralgorithmen SelectSort: immer O(n²), Teilfolgen fertig BubbleSort: O(c) .. O(n²), erkennt sortierte Folge InsertSort: O(n²), Einfügen neuer Elemente Quicksort: O(nlog n) Ausgabe eines binären Suchbaums (LWR)

Was war nicht? Programmentwicklung Analyse, Spezifikation, Entwurf, Codierung, Test Java - Konzepte, die nicht betrachtet wurden: Dateiarbeit, (java.io.*) Oberflächen, (java.awt.*; javax.swing.*) Einbindung in HTML (Applets: java.applet) Parallele Prozesse (Threads: java.lang.Thread)

Viel Erfolg O glücklich, wer noch hoffen kann, Aus diesem Meer des Irrtums aufzutauchen! Goethe, Faust I