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OOP und Angewandte Mathematik

Eine Einführung in die Anwendungobjektorientierter Konzepte in derj p

angewandten Mathematik

WS 2011/12WS 2011/12

Organisatorisches

Dozenten Gruppe: Ango Fomuso Ekellem(2.250), Ludger Buchmann(2.250) Webseite: http://www.gm.fh-koeln.de/~afomusoe Fachemail: [email protected] Sprache: Deutsch und Englisch Voraussetzung: keineg Unterlagen: Vorlesungsfolien, Skript, RRZN/Uni Hannover - C++ für

C-Programmierer(1998) und RRZN/Uni Hannover Grundlagen der Programmierung mit Beispielen in C++ und Java(2000)

Sprechstunden: Mittwochs und Freitags (9:30-10:30 und 13:00-15:00) Erwartungen:

Aktive Teilnahme an Vorlesung und Übung ( Punktsystem )Aktives eigenständiges Programmieren (mind. 1 Übungsaufgabe pro Rubrik!)Auseinandersetzen mit den Übungsaufgaben, zumindest Fragen formulieren können!Gemeinsam Spaß beim Studium von C++ und OOP programmierung haben

OOP und Angewandte Mathematik2

Fomuso Ekellem

p p g g

Vorlesungen

Immer ab 11:00Uhr12.10.2011(4 Std) – Wiederholung und objektorientiert denken

OOP(OOP K t Obj kt Kl G d ü t d D t t )19.10.2011- OOP(OOP Konzepte, Objekte, Klassen, Grundgerüste und Datentypen)26.10.2011- OOP(Zugriffsrechten, Konstruktoren(Constructors), Methoden)02.11.2011- OOP(Vererbung und Polymorphie)09.11.2011- Templates, Ausdrucke, Arrays, Zeiger, Referenzen und dynamische Speicherallokation16.11.2011(keine Vorlesung)23.11.2011(4 Std-Praktikum)- Matrizen30.11.2011-Strings und Iteratoren07 12 2011- Debugging und Kosten von Algorithmen07.12.2011 Debugging und Kosten von Algorithmen14.12.2011-Baum - Strukturen21.12.2011-Listen und Sortierung11.01.2011-Vectorraum

F i ih18.01.2011-Fourier reihen25.01.2011-Fourier-Transformation01.02.2011- Wiederholung und Ausblick


Fomuso Ekellem

Inhalt

Tools Ein wenig Theorie

Grundgerüst Compiler Namensraum

S Streams Beteiligte Dateien Definition und Deklaration

Objektorientiert denken Objektorientiert denken Klassengerüst

Paradigmen Wiederholung Wiederholung

Datentypen, Speicher und CPU


Fomuso Ekellem

Tools

Zur Programmierung benötigen Sie einen Editor und einen Compiler: Sie wissen schon: Programme werden als einfacher (ASCII-)Text in einem g ( )

Editor aufgesetzt. Es gibt einfache bis komplexe Editoren mit sehr schönen

Benutzeroberfläche.Benutzeroberfläche. Wir werden beide Exemplare benutzen. Programmiersprache für Vorlesung: C++

All i b h Alles was wir brauchen: Mingw GCC für C++ Hilfsprogram – Notepad++ (Hilfsprogramm zum Kodieren) Visual C++ 2010 Express

Merken: Vermeiden Sie jede Art von Ablenkung. Verwenden Sie nur diese Tools für die ganze Vorlesung.


Fomuso Ekellem

GrundgerüstGrundgerüst

Typisch C++ C-Stil

#include <iostream> #include <stdio.h>

int main() {hier einsetzen

R t 0

int main ( ) { hier einsetzen

return 0;Return 0;}

;}


Fomuso Ekellem

Grundgerüst mit Start-Beispiel

// Ein Kommentar: Das Program schreibt Hallo Welt/*HalloWelt.cpp*/pp

#include <iostream> U i tdUsing namespace std;

int main(){cout << "Hallo Welt!" << endl; // in C-Stil: printf("\n Hallo Welt\n"); Return 0;Return 0;}


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Compiler

Was passiert wirklich, wenn C++ Programme kompiliert werden? Programme(Quelltext kodiert) enthalten nur Befehle.g (Q ) Ein Computer versteht nur bestimmten Satz an elementaren Befehle. Die Befehle sind als Folge von Nullen und Einsen codiert.

Ei C il i t i f h i Üb t Ein Compiler ist einfach ein Übersetzungsprogramm. Die Quelltextdateien werden in einer Maschine Sprache umgewandelt und

mit Hilfe von eingefügte Bibliotheken ausgeführt.


Fomuso Ekellem

Compiler

Die genaue Handhabung der Compiler variiert sehr stark von System zu System. Zum Beispiel in UNIX mit Kommandozeile oder Makefiles starten und MS-DOS/Windows meist mit integrierten grafischen Oberflächen.

Steht das Programm komplett in einer Datei progname.cpp, dann lässt es sich beispielsweise mit dem „Mingw GCC“ Compiler auf jedem System p g p j yübersetzen mit dem Aufruf "g++ progname.cpp -o progname" und starten mit "progname" -o in diesem Sinne bedeutet Output Ordner, und progname ist der Ordner.p p g progname ist ein Executable Datei. Also progname.exe Der Compiler g++ kompiliert progname.cpp und erstellt die progname.exe


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KompilierungQuelldateien

Präprozessor

Entfernen von Kommentaren undInterpretation alle Header-Dateien gekennzeichnet durch #. z.B. #include, #define

Compilerp

Assembly Code

Assembler

Libraries Objekt Code

Link Editor

j

10

Ausführbare Code

Namensraum (Namespace)

#include <iostream>Using namespace std;

Bedeutung

All D t i i d C++ St d dg p ;

int main(){

Alle Dateien in der C++ Standard-Bibliothek erklären alle ihre Einheiten im std-Namespace. Deshalb wird in der Regel using{

cout << "Hallo Welt!" << std::endl;Return 0;}

Deshalb wird in der Regel „usingNamespace std“ allgemein benutzt für alle Programme die irgendeine Einheit von „ iostream“ aufruft.} Einheit von „ iostream aufruft.

“using namespace std; “ heißt: wirbrauchen nicht überall in unseremQ ll “ d ” hQuelltext “std::” vorhängen.


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Streams- Ausgabe

#include <iostream>Using namespace std;

Bedeutung In der Stream-Bibliothek wird der g p ;

int main(){

In der Stream Bibliothek wird der Ausgabeoperator << und der Eingabeoperator >> für die elementaren Typen definiert:{

cout << "Hallo Welt!" << endl;Return 0;}

ypdouble x = 5.6;int a = 3;cout << "a=";

} cout << a;cout << ’\n’;cout << x;

E h h Es geht auch so: cout << "a=" << a << ’\n’;Dieses Statement wird folgendermaßen abgearbeitet:

((cout << "a=") << a) << ’\n’;((cout << a ) << a) << \n ;


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Streams- Eingabe

#include <iostream>#include <string>

Bedeutung Für die Eingabe gibt es die Klasse

Using namespace std;int main(){string mystring;

Für die Eingabe gibt es die Klasse istream, die für die elementaren Typen den Operator >> zur Verfügung stellt.string mystring;

Int i;cout << “Bitte ein Wert eingeben: "; cin >> i;

g g cin >> mystring; wird auch

benutzt, aber sobald eine Leerstelle erscheint, stoppt das

cout << “i =:" << i << endl;cout << “Schreiben Sie bitte etwas:" << endl;getline (cin, mystring);

Leerstelle erscheint, stoppt das Lesen.

cout << mystring << endl;Return 0;}


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Streams- File-I/O

Um von Files zu lesen, muß zusätzlich <fstream.h> inkludiert werden. Dort werden die Klassen fstream, ifstream und ofstream definiert und zur Verf¨ugung gestellt.

#include <fstream.h>

fstream f; // Definition eines Ein- und Ausgabestromsifstream fi; // Definition eines Eingabestromsifstream fi; // Definition eines Eingabestromsofstream fo; // Definition eines Ausgabestromsofstream fe; // Definition eines Ausgabestroms


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Beteiligte Dateien

Headerdatei Eine besonders wichtige Funktion des Präprozessors ist das Einsetzen von

„Header-Files“ in den Eingabestrom, den der eigentliche Compiler geliefert bekommt (per #include).

In diesen Dateien findet man Deklarationen von Konstanten und Prototypen von F kti ( B Bibli th k ) Si llt k i ht C d th lt Si Funktionen (z.B. aus Bibliotheken). Sie sollten keinen echten Code enthalten. Sie haben die Endung .h wie bei C, manchmal findet man allerdings auch .hpp oder .hxx.

Standard Header Dateien z B Standard-Header-Dateien, z.B.:

iostream.h Ein-/Ausgabe mit C++-Streams, stdio.h Ein-/Ausgabe im C-Stil,

dlib h S d d Bibli h k F k i i stdlib.h Standard-Bibliotheks-Funktionen: exit, qsort, stddef.h Standardtypen und -Werte: size_t, NULL, string.h String-Verwaltungsfunktionen: strcpy, strlenmath.h usw…


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Beteiligte Dateien

Quelldatei

Ein C++-Programm entsteht durch Kompilieren einer oder mehrerer C++- Ein C++ Programm entsteht durch Kompilieren einer oder mehrerer C++Quelltexte in ASCII-Format und Linken mit Bibliotheken (und gegebenenfalls mit bereits übersetzten weiteren Teilen).

Files mit C++-Quelltexten haben meistens die Extension .cpp Es gibt auch .cc oder auch .C


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Deklaration und Definition

Definition und Deklaration sind zwei verschiedene Dinge in C++ oder in der Programmierung überhaupt. Eine Deklaration informiert den Compiler über die Eigenschaften etwa von einem

Typen oder einer Funktion, definiert aber keinen Code, der im ausführbaren Programm verwendet wird. Also namens Gebung von Variablen und Methoden.

Wenn wir ein struct/Method/Klasse/Variable deklarieren, deklarieren wir im Grunde nur ein Muster.

Beispiel: void hallo(); // Deklaration von "hallo" (ohne Definition)i fi i i d i d fi i d i f h b Eine Definition andererseits, definiert etwas, das im ausführbaren Programm

tatsächlich existiert, etwa eine Variable oder Code-Zeilen.void hallo(){ ::std::cout << "Hallo!\n"; } // Definition von "hallo"

***int main(){ hallo ();Return 0; } // Verwendung von "hallo„ in main


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Objektorientiert denken

Der Trick, den die OOP anwendet, besteht darin, zusammengehörende Daten und Funktionen, die auf diesen Daten operieren, in Objekte zu kapseln. D.h. Verallgemeinerung von Eigenschaften und Funktionalität.

Nehmen wir an, Sie wollen ein Program zur Manipulierung von Matrizen! Name der Matrix Zeilen Anzahl Spalten Anzahl Matrix-Werte Matrix Werte

Des weiteren gibt es verschiedene Operationen, die auf dem Matrix ausgeführt werden: Addieren Addieren Subtraktion Multiplikation Tranpose Inverse Determinante usw Tranpose ,Inverse, Determinante usw….


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Objektorientiert denken

Ohne objektorientierte Konzepte wird der Matrix in Ihrem Program durch eine Sammlung von einzelnen Variablen(Daten) und g ( )Funktionen(Operationen) repräsentiert.

Die Beziehung zwischen diesen Daten und Funktionen wird vor allem nur in Ihrem Kopf hergestellt.p g


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Klassengerüst

Class Klassenname{private:p

Datentyp name; //InstanzvariableStatic Datentyp name; //Klassenvariable

blipublic:Klassenname(); //Default KonstructorKlassenname(Datentyp parameter); //KonstruktorDatentyp Funktion1(); //MemberfunktionDatentyp Funktion2(Datentyp parameter); Datentyp Funktion3() const; // const-MemberfunktionDatentyp Funktion3() const; // const-Memberfunktionstatic Datentyp Funktion4() //static-Memberfunktion

}; // Typisch für C++


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Klassengerüst mit DefinitionKlassengerüst mit Definition

Variante 1Class Klassenname{

Variante 2Class Klassenname{

//DeklarationDatentyp Funktion2(Datentyp parameter);

//Gleichzeitig Deklaration und Definition

}; Datentyp Funktion2(Datentyp parameter){Anweisung}

//DefinitionDatentyp Funktion2(Datentyp parameter){

}

};

Anweisung}


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Klassengerüst mit HeaderdateiKlassengerüst mit HeaderdateiVariante 1- Nicht empfehlungswert Headerdatei mit Definition!!!//Headerdatei mit h

Variante 2- Wird empfohlen Headerdatei mit Deklaration//Headerdatei mit h//Headerdatei mit .h

class Klassenname{//DeklarationDatentyp Funktion2(Datentyp parameter);

//Headerdatei mit .h//DeklarationDatentyp Funktion2(Datentyp parameter);class Klassenname{yp ( yp p );

//DefinitionDatentyp Funktion2(Datentyp parameter){

{//Definition und Main in C++ QuelldateiDatentyp Funktion2(Datentyp parameter){

Anweisung}};//Nur Main in C++ Quelldatei

Anweisung}};

//Nur Main in C++ QuelldateiInt Main(){Return 0;

Int Main(){Return 0;

} }


Fomuso Ekellem

Klassen/Funktional Vergleich

Siehe Vergleichdatei.


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Paradigmen

Paradigma bedeutet- "Ein Beispiel, das als Muster oder Modell dient.„

Vier Haupttypen:Vier Haupttypen: Prozedurale/Imperative Funktionelle

L i h Logischen Objektorientierte


Fomuso Ekellem

Pause

Tools Installation!!!!!


Fomuso Ekellem

Compiler installieren

Mingw GCC für C++Mingw.org

26


Mingw GCC für C++Mingw.org

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Mingw GCC für C++

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Mingw GCC für C++ Nach erfolgreicher Installation, PATH

festlegen. z.B für win 7g Systemsteuerung-> System und Sicherheit->y System-> Erweitete Systemeinstellung->y g Systemeigenschaften-> Umgebungsvariablen

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Mingw GCC für C++ Path bearbeiten:Path bis jetzt; Pfad von mingw\binPath bis jetzt; Pfad von mingw\bin

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Hilfsprogram – Notepad++Notepad++ download

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Hilfsprogram – Notepad++

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Mingw und Notepad++ testen

Mingw testen: Windows-> start->cmd

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Program mit Notepad++ so schreiben

Ordner für C++ Programme anlegen und abspeichern mit Name h llhello.cpp.

Compilieren: Windows->Start->cmd-> cd(change directory) „für C++ Programme“

Prompt: g++ hello.cpp -o hello" und starten mit hello" und starten mit „hello .

Siehe nächste Seite…

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Hurra!

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Visual C++ Expressvisual C++ express download

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Visual C++ Express

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