Prof. Dr. Max Mühlhäuser Dr. Guido Rößling

Telecooperation/RBG

Technische Universität Darmstadt

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Grundlagen der Informatik IThema 11: Von Scheme zu Java

Prof. Dr. Max MühlhäuserDr. Guido Rößling

Dr. G. RößlingProf. Dr. M. Mühlhäuser

RBG / Telekooperation©

Grundlagen der Informatik I: T11

Inhaltsübersicht• Allgemeine Unterschiede zwischen Scheme und

Java• Übersetzung von Java-Programmen

(Kurzfassung)• Variablen in Java• Primitive Datentypen• Operatoren für Arithmetik, Logik und

Bitoperationen• Funktionen in Java• Strings in Java• Kontrollflusssteuerung in Java

– Fallunterscheidungen, Schleifen, Rekursion• Listen (Scheme) vs. Felder (Java)• Kommentierung von Java-Elementen• Einführung in die Eclipse

Entwicklungsumgebung

2




Von Scheme zu Java• Mit diesem Foliensatz werden Ihnen einige der

wesentlichen Elemente von Java präsentiert• „Fortgeschrittene“ Themen kommen später

– Objektorientierung, Vererbung, abstrakte Klassen, Interfaces

– Schrittweise Verfeinerung– Java Interpreter, Compiler, Virtuelle Maschine,

Laufzeitumgebung• Das Ziel dieses Foliensatzes ist es, Java anhand der

Parallelen zu Scheme vorzustellen

3




Allgemeine Unterschiede• Scheme und Java folgen zwei unterschiedlichen

Programmierstilen („Paradigmen“)• Scheme ist eine funktionale Programmiersprache

– Im Zentrum stehen Funktionen und die Anwendung von Funktionen

– Problemlösung anhand von Dekomposition und Komposition

– “Um das Problem X zu lösen, zerlege es in die kleineren Probleme Y und Z. Definiere, wie die kleinsten (atomaren) Probleme zu lösen sind und wie Y und Z zu X zusammengesetzt werden müssen.“

– Weiter von der Maschinen-Ebene entfernt– Erzeugt häufig eine gute modulare Struktur im Code

• Zerteile den Code in der Art, wie das Problem zerlegt wird

4




Abstand vom Rechner im funktionalen Stil

5

(define (fold f n) (lambda (x) (if (empty? x) n (f (first x) ((fold f n) (rest x))))))

(define sumlist (fold + 0))(define multlist (fold * 1))

(sumlist ‘(3 4 5))12(multlist ‘(3 4 5)) 60

Erwähnt noch nicht einmal die Liste!Abstraktion von den Details der Ausführung




Allgemeine Unterschiede• Java ist eine objektorientierte Sprache

– Objekte sollen reale „Dinge“ oder Sachverhalte nachbilden

• Details dazu folgen ab T12– Größere Probleme werden durch Delegation von

Aufgaben an andere Objekte gelöst– Die zugrundeliegende Notation ist imperativ: Denken in

Rechenschritten– “Um das Problem X zu lösen, führe die folgende

Reihenfolge von Rechenschritten aus…”– Nah am Rechner orientiert– Es wird nur eine Nachricht mit einer Dienstanweisung auf

einmal geschickt– Wenn mehrere Objekte vorhanden sind, können sie

Botschaften aneinander senden• Teilaufgaben an bekannte Objekte delegieren

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Ein paar Worte zur Java-Lexikalik• Spezielle Symbole: { } ; . ( )

– { } begrenzen Programmblöcke:• die Definition eines Objekttyps (Klassenrumpf), • die Definition einer Methode (Methodenrumpf)• Sequenzen von Anweisungen, z.B. in den

Abzweigungen einer Konditionalanweisung • …

– Ausdrücke und Anweisungen inklusive Operationsaufrufe (Dienstanweisungen) werden innerhalb eines Blocks mit “;“ getrennt

– . trennt den Empfänger vom Operationsnamen– ( ) begrenzen die Liste der Parameter einer

Operation / eines Operationsaufrufs

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(inc c2 5) c2.inc(5);




Ein paar Worte zur Java-Lexikalik

• Name (Identifier): c2, Counter, inc, dec– In Namen dürfen nur bestimmte

Sonderzeichen wie „_“, „$“ auftreten, aber beispielsweise kein „-“

• Schlüsselwörter: new, void, …– Werden benutzt, um die primitiven

Anweisungen eines Programms zu strukturieren.

– Nicht als Name erlaubt– Groß-/Kleinschreibung wird unterschieden!

• Void wird als ein Name und nicht als Schlüsselwort interpretiert 8




• Allgemeine Unterschiede zwischen Scheme und Java

• Übersetzung von Java-Programmen (Kurzfassung)

• Variablen in Java• Primitive Datentypen• Operatoren für Arithmetik, Logik und




Inhaltsübersicht

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Struktur eines Java-Programms• Ein Java-Programm kann aus beliebig vielen

Klassen bestehen, von denen mindestens eine die main-Operation besitzen muss (Hauptprogrammklasse).

• Aufgaben von main:– Objekterzeugung der Aufbau einer anfangs minimalen

Welt• Siehe Foliensatz T12

– Aufruf der ersten Operation– Sollte in der Regel keinen weitergehenden Kontrollfluss

des Java-Programms enthalten– Der Kontrollfluss wird innerhalb der Objektoperationen

realisiert – Nicht vergessen! Berechnung als Kooperation von vielen

Objekten, wobei jedes Objekt nur eine kleine Teilaufgabe erledigt!

• Wird durch Java-Interpreter gestartet und ausgeführt

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Wie alles anfängt…• Die „ausgezeichnete“ Methode namens main wird

aufgerufen, wenn ein Java-Programm ausgeführt wird…• Dazu muss main in einer Klasse (Schlüsselwort class)

stehen– Mehr dazu folgt in T12

11

public class CounterTest { // ... public static void main(String[] args) { CounterConsumer cc = new CounterConsumer(); cc.doSomethingWithCounters(); } // ...} CounterTest.java

Java- Compiler

Java- Bytecode-Interpreter

javac CounterTest.java

java CounterTest




Java-Übersetzung• Java-Compiler

– Eingabe: Java-Quelltextdatei, Datei.java, die eine oder mehrere Klassendefinitionen enthält

• Eine derartige Datei nennt man eine Übersetzungseinheit– Ausgabe: pro Klasse Bsp wird genau eine Datei Bsp.class erzeugt, die das Bytecode-Format der Klasse enthält

12

Java Compiler

Bsp1.class

Bsp2.class

Bsp3.class

class Bsp1 {...}class Bsp2 {...}class Bsp3 {...}

Datei.java




Berechnungen durchführen• Die Aufgabe wird in Dienstanweisungen zerlegt

– Formuliert als Nachrichten (Operationsaufrufe) an Objekte

• Jede Nachricht enthält: – Name des Empfängerobjektes: c2 im Beispiel– Namen des Dienstes (der Operation), der (die) vom

Empfänger ausgeführt werden soll• inc(), dec(), ...• Die Operation muss in der Schnittstelle des Empfängers

enthalten sein• Es wird nur eine Nachricht mit einer

Dienstanweisung auf einmal geschickt• Wenn mehrere Objekte vorhanden sind, können

sie Botschaften aneinander senden– Teilaufgaben an bekannte Objekte delegieren

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Hilfssystem: ACM JTF Bibliothek• Wir nutzen eine Hilfsbibliothek zur

Programmierung• Diese erlaubt es uns, …

– Programme mit grafischer Oberfläche zu bauen – ab sofort;

– Nutzerinteraktion (Werteingaben, …) auch grafisch zu tätigen;

– Viele Beispiele zu nutzen (siehe Webseite);– Den Programmstart mittels „main“ zu vereinfachen

• Die Bibliothek ist die „ACM JTF“ Bibliothek– ACM: Association for Computing Machinery, die größte

Dachorganisation für Informatiker und verwandte Berufe weltweit

• Siehe www.acm.org; ein Beitritt (19$ pro Jahr!) lohnt sich!– JTF: Java Task Force; 10 erfahrene Informatik-Dozenten– ACM JTF: Die von der JTF der ACM entwickelte Bibliothek

• Verlinkt als „acm.jar“ auf der Webseite (etwa 400 kB)

14

http://www.acm.org/




Genereller Aufbau bei Nutzung von ACM JTF

• Ihr Programm erbt (T12) von einer dieser Klassen:– acm.program.ConsoleProgram – für eine Eingabekonsole a

la DOS– acm.program.DialogProgram – für dialogbasierte

Ein-/Ausgabe– acm.program.GraphicsProgram – für grafikbasierte

Ausgabe• In der main-Methode erfolgen nur zwei Operationen:

– Erzeugen eines neuen Objekts (T12) mit „new MyProgram()“

– Aufrufen der Methode start(String[] args)• Damit wird das Aufgabefenster angelegt etc.• Dann wird die von Ihnen zu schreibende Methode run()

aufgerufen• Diese Methode sollte dann alle weiteren Aktionen veranlassen

15




Interessante Methoden in ConsoleProgram

• void print(X value)– Gibt Wert value aus; X steht dabei für einen beliebigen

Typ• void println(X value)

– Gibt Wert value aus und fügt einen Zeilenvorschub an• void println()

– Gibt einen Zeilenvorschub aus• void clear()

– Löscht das Konsolenfenster• void showErrorMessage(String message)

– Zeigt eine Fehlermeldung (in rot) an• String readLine(String p) / int readInt(String p) /

double readDouble(String p)– Zeigt den Text p an und liest eine Textzeile / int / double

ein16




Beispielprogramm: Hello World - Console

import acm.program.ConsoleProgram; // Binde "ConsoleProgram" einpublic class HelloConsole extends ConsoleProgram {

public void run() { println("hello, world"); }

/* Standard Java entry point */ /* This method can be eliminated in most Java environments */ public static void main(String[] args) { new HelloConsole().start(); // startet Console, ruft "run" auf }}

Ausgabefenster:

17




Interaktivität mit DialogProgram• Die Methoden sind identisch zu ConsoleProgram• Für Ein- und Ausgabe werden nun aber Dialoge

genutzt– Pro Ausgabe oder Eingabe erscheint ein entsprechendes

Fenster• Starten Sie dazu das Programm „Add2Dialog“

18




Beispielprogramm: Hello World - Dialogimport acm.program.DialogProgram; // Binde "DialogProgram" einpublic class HelloDialog extends DialogProgram {

public void run() { println("hello, world"); }

/* Standard Java entry point */ /* This method can be eliminated in most Java environments */ public static void main(String[] args) { new HelloDialog().start(); // startet Dialog, ruft "run" auf }}

Ausgabefenster:

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Beispielprogramm: Hello World - Grafikimport acm.graphics.GLabel; // Binde GLabel (anzeigbarer Text) einimport acm.program.GraphicsProgram; // Binde "GraphicsProgram" einpublic class HelloGraphics extends GraphicsProgram { public void run() { GLabel label = new GLabel("hello, world"); // neuer Text

label.setFont("SansSerif-100"); // Font: ohne Serifen double x = (getWidth() - label.getWidth()) / 2; // mittig double y = (getHeight() + label.getAscent()) / 2; // mittig add(label, x, y); // Text hinzufügen

} /* Standard Java entry point */ /* This method can be eliminated in most Java environments */ public static void main(String[] args) { new HelloGraphics().start(); //startet Graphics,ruft "run" auf }

} Ausgabefenster (verkleinert):

20










Inhaltsübersicht

21




Variablen in Java• Daten werden Java in der Regel in Variablen

gespeichert– Insbesondere zur Zuweisung des Ergebnisses von

Rechenschritten• Von Scheme kennen Sie Variablen als gebundene

Namen:

• In Java erfolgen Zuweisungen mittels "=":

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;; provide initial value for counter(define counter-value 0);; increment the counter(set! counter-value (succ counter-value))

// provide initial value for countercounterValue = 0;// increment the countercounterValue = counterValue + 1;




Erste Analyse der Unterschiede

• Kommentare mit „//“ statt „;“• Der Variablendeklaration wird ein Typ vorangestellt

(int)• Variablennamen ohne „-“, dafür Großschreibung im

Wort• „(set! Variable Ausdruck)“ wird zu „Variable =

Ausdruck“• Statt Klammerung enden Anweisungen mit „;“• Statt Präfixnotation (operator param1 … paramn) wird

Infixnotation genutzt– Aus (+ 1 2 3 4 5) wird also 1 + 2 + 3 + 4 + 5

23

;; provide initial value for counter(define counter-value 0);; increment the counter(set! counter-value (+ counter-value 1))

// provide initial value for counterint counterValue = 0;// increment the countercounterValue = counterValue + 1;




Arithmetische Operationen• Java unterstützt alle wesentlichen arithmetischen

Operationen• Beachten Sie, dass die Infixnotation genutzt wird!

– Im Folgenden sei a eine int-Variable (Ganzzahl) mit Wert 15

– Die Tabelle ist nicht vollständig, mehr in einigen Folien

24

Operation In Java

Beispiel

Ergebnis

Addition + 2 + 3 + 7

12

Subtraktion - a – 2 13Multiplikation

* a * 4 60

Division / a / 5 3Divisionsrest % a % 4 3 (da

15=3*4+3)Negation - -a -15




VariablentypJede Variable hat einen Typ, der festlegt…

– welche Art von Daten in der Variablen gespeichert werden können.

– wie viele Speicherzellen benötigt werden.• int 4 Zellen • long 8 Zellen• …

– welche Operationen auf dem (durch diese Variable bezeichneten) Objekt aufgerufen werden können.

• Der Typ wird der Variablen bei Deklaration vorangestellt:

int counter; 25




Deklarationen in Java

• Führen neue Namen ein, oft zusammen mit einem Wert– (define …) in Scheme

• In Java assoziieren Deklarationen auch einen Typ mit dem Namen: – Der Typ legt fest, wie die Namen im

Programm benutzt werden dürfen statisch typisierte Sprachen (später mehr)

26




Variablentyp

27

counter darf nur ganz-zahlige Werte annehmen

counter = 10;counter = "hello";

Nur für ganze Zahlen definierte Operationen dürfen verwendet werden.

counter++;counter.move();

int counter;

4 Speicherzellen

counter




Variablen: Zuweisung & Ausdrücke

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1size = size + delta;

Ausdruck

• Die linke Seite der Zuweisung muss einen Speicherplatz bezeichnen (in Scheme: ein Name in der Umgebung).

• Die rechte Seite muss ein Ausdruck sein.• Ein Ausdruck muss einen Wert ergeben.

234

deltasize

= +

Kontrollfluss Auswertungsreihenfolge










Inhaltsübersicht

29




Primitive Datentypen• Java bietet mehrere primitive Datentypen:

– Wahr/Falsch Werte: boolean mit Werten true, false

– Ganze Zahlen: byte, short, int, long, z.B. 3– Fließkommazahlen: float, double, z.B. 0.84– Buchstaben: char, z.B. 'A'

• Kein primitiver Datentyp, aber bereits vordefiniert:– Zeichenketten: String, z.B. "Hello World"

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Primitive Datentypen• Warum gibt es mehrere Typen für den gleichen Zweck?

– Was ist der Unterschied zwischen short und int? Verschiedene Typen mit unterschiedlichen

Wertebereichen Je größer der Bereich, desto mehr Speicher wird

gebrauchtTyp Minimalwert

Maximalwert

Speicherplatz

byte -128 127 1 Byte (8 Bit)short -32 768 32 767 2 Bytes (16

Bit)int -2 147 483

6482 147 483

6474 Bytes (32 Bit)

long -263 263-1 8 Bytes (64 Bit)

float 1,402·10-45 3,402·1038 4 Bytes (32 Bit)

double 4,94·10-324 1,797·10308 8 Bytes (64 Bit)

boolean false true 1 Bit31

Scheme bewahrt den Nutzer vor diesen maschinenabhängigen Details. einfacher zu nutzen, weniger fehleranfällig, aber höhere Laufzeit.




Zeichen in Java• Java verwendet Unicode für den Datentyp char

– Einen 16-Bit-Zeichensatz, in dem fast alle Zeichen aller Sprachen repräsentiert werden können

• Umlaute etc. sind als Unicode-Escapesequenz anzugeben– Diese beginnt immer mit \u, gefolgt von vier

Hexadezimalziffern• Die wichtigsten Umlaute und ihre Codierung sind:

• Konvertierbar durch Kommandozeilenbefehl native2ascii

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char Code char

Code char

Code char

Code

Ä \u00C4

ä \u00E4

Á \u00C1

á \u00E1

À \u00C0

à \u00E0

Ç \u00C7

ç \u00E7

É \u00C9

é \u00E9

È \u00C8

è \u00E8

Ö \u00D6

ö \u00F6

Ó \u00D3

ó \u00F3

Ü \u00DC

ü \u00FC

Ú \u00DA

ú \u00FA

Ù \u00D9

ù \u00F9

Â \u00C2

ß \u00DF







Bitoperationen• Funktionen in Java• Kontrollflusssteuerung in Java



Inhaltsübersicht

33




Zusammengesetzte Ausdrücke

Beispiele

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double a; int i; char c; boolean b;

a = 3.1415 + 42; // a == 45.1415i = 4 – 9; // i == -5c = 'T'; // c == 'T'i = i + 1; // i == -5 + 1 == -4a = i * 2 + 3; // a == -4 * 2 + 3 == -8 + 3 == -5a = i * (2 + 3); // a == -4 * (2 + 3) == -4 *5 == -20b = true; // b == trueb = i > 0; // -4 > 0 == false b == false




Boolesche Ausdrücke• Vergleiche:

– == für Gleichheit, != für Ungleichheit• Vorsicht: = alleine steht für die Zuweisung

– <, <=, >=, > wie üblich, aber in Infixnotation• Logisches Nicht ( a):

– true wenn a false ist, sonst false– Notation in Java: !a– Notation in Scheme: (not a)

35

a !afalse truetrue false




Zusammengesetzte boolesche Ausdrücke

• Logische Operatoren ermöglichen die Zusammensetzung von einzelnen booleschen Werten

• Aus der Logik bekannte Operatoren:– logisches Und (AB): ergibt nur true, wenn A und B true sind (Java: A && B; Scheme: (and A B))

– logisches Oder (AB): ergibt nur false, wenn A und B false sind (Java: A || B; Scheme: (or A B))

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A B A && B A || Bfalse false false falsefalse true false truetrue false false truetrue true true true

analog zu and, or in Scheme…




Zusammengesetzte boolesche Ausdrücke

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Beispieleboolean a, b; int i; char c;

c = 'A'; i = 2; a = false; b = c == 'A'; // b ist jetzt true b = a && b; // b ist jetzt false b = !b; // b ist jetzt true b = i > 0 && 3 / i == 1; // Da i == 2: b == 2 > 0 and 3 /2 // Mit 3/2 == 1 (Ganzzahldivision) // b ist jetzt true




Nicht-strikte Operatoren• Die logischen Operatoren

a && b (logisches und) a || b (logisches oder)werten den zweiten Operanden nur aus, wenn wirklich benötigt

• Auswertungsabkürzung (nicht-strikte Auswertung)– Beispiel: if (a != 0 && b / a > 1)– Für a == 0 würde b/a einen Fehler erzeugen– Aber false && x ist immer false x wird nicht

ausgewertet

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Bit-Operationen a & b Bitweises Und a | b Bitweises Oder a ^ b Bitweises Exklusiv-Oder, nicht gleich ~a Bitweise Negation a << b Verschiebt a um b Stellen nach links,

entspricht Multiplikation mit 2b

a >> b Verschiebt a um b Stellen nach rechts,

entspricht Division mit 2b

a >>> b Verschiebt a um b Stellen nach rechts und behält das Vorzeichen bei

Diese Operatoren sind für die Typen byte, short, int, long und char definiert. 39




Bit-Operationen

• short i = 5 i = 0000 0000 0000 0101short j = 3 j = 0000 0000 0000 0011

• i & j = 0000 0000 0000 0001 i & j == 1i | j = 0000 0000 0000 0111 i | j == 7i << 1 = 0000 0000 0000 1010 i << 1 == 10i >> 1 = 0000 0000 0000 0010 i >> 1 == 2~i = 1111 1111 1111 1010 ~i == -6

• Warum ist ~i == -6?– Weil short Zahlen mit Vorzeichen [signed], sind, wird

beim Umkippen des signifikantesten Bits das Vorzeichen von negativ zu positiv. Es gibt fünf Inkrementierungen, bis -1 (nur Einser) erreicht ist.

40

Beispiele




Zuweisungsoperator• In Java ist die Zuweisung ein Operator

– Sie ist ein Ausdruck und keine Anweisung• Eine Zuweisung hat einen Rückgabewert,

neben ihrem essentiellen "Nebeneffekt", den Wert des linken Operanden zu verändern.

41

a = b = c = 42;Ausdru

ckAusdruckAusdruck

Ausdruck




Zusammengesetzter Zuweisungsoperator

• Variablenwerte werden sehr oft etwa wie folgt geändert:i = i + STEP;

• Die Zielvariable tritt an der ersten Stelle des Ausdrucks auf

• Hierfür gibt es eine Kurzschreibweise: i += STEP;

• Entsprechende Varianten gibt es für fast alle Operatoren:+=, -=, *=, /=, |=, &=, ^=, %=, <<=, >>=, >>>=

• Nützlich, wenn das Ziel komplex ist oder nur einmal ausgewertet werden soll,z.B. a[i++]+=2; // Kein guter Stil!

• Bei vielen Programmierern als „Abkürzung“ sehr beliebt

42




Unäre Operatoren• Haben nur einen Operanden

– Negation: !a (Scheme: (not a))– Minus als Zeichen (nicht als binärer Operator): -a

• Inkrement/Dekrement Operatoren– Anders als typische unäre Operatoren haben sie einen

Nebeneffekt ++a, a++, --a, a--

– Präfix und Postfix Versionen haben unterschiedliche EffekteBeispiele

43

a = 4; a++; // entspricht: a = a + 1; a==5b = a++; // entspricht: b = a; a = a + 1; a==6, b==5b = ++a; // entspricht: a = a + 1; b = a; a==7, b==7b = a--; // entspricht: b = a; a = a – 1; a==6, b==7




Operator-Prioritäten• Viele arithmetische Ausdrücke können ohne

Klammern geschrieben werden– Die Auswertungsregeln entsprechen denen der

Schulmathematik

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a + b > 27 && b + c < 35 || a < 3

((((a + b) > 27) && ((b + c) < 35)) || (a < 3))

bedeutet

(or (and (> (+ a b) 27) (< (+ b c) 35)) (< a 3))

In Scheme:




Operator-Priorität und Assoziativität• Operator-Priorität

– In einem Ausdruck mit mehreren Operatoren werden Operatoren mit höherer Priorität vor denen mit niedriger Priorität angewendet.

– In Scheme trat dies durch Präfixnotation und Klammerung nicht auf.

• Operator Assoziativität: – In einem Ausdruck mit mehr als einem Operator gleicher

Priorität ... • Der Operator ganz links wird zuerst angewendet, wenn der

Operator eine links-nach-rechts Assoziativität hat. • Der Operator ganz rechts wird zuerst angewendet, wenn der

Operator eine rechts-nach-links Assoziativität hat

• Die Prioritäts- und Assoziativitätsregeln in Java sind im Wesentlichen die „üblichen“, wie man sie aus der Algebra und der Logik kennt.

• Die Verwendung von Klammern, um die Prioritätsregeln zu überschreiben, ist ebenfalls aus der Algebra bekannt.

45




Operator Priorität und Assoziativität

46

Unäre Operatoren ++, --, -, ~, ! rechts

Multiplikation / Division / Rest *, /, % linksAddition/ Subtraktion +, - linksShift <<, >> linksVergleich <, >, <=, >= linksGleichheit ==, != linksbitweises und & linksbitweises xor ^ linksbitweises oder | linkslogisches und && linkslogisches oder || linksBedingungsoperator ? : recht

sZuweisung =, +=, -=,

*=, …rechts

Prio

rität

Assoziativität

In Scheme wegen Präfix Notation nicht notwendig










Inhaltsübersicht

47




Aufrufen von Funktionen• In Scheme werden oft Funktionen angewendet

– Dazu wurde einfach der Funktionsname, gefolgt von allen Parametern, in Klammern gesetzt

• In Java erfolgt der Aufruf durch Angabe des Namens, gefolgt von den Parametern in Klammern (und getrennt mit Komma):

– Das Semikolon ist nur nötig, wenn der Befehl hier endet, „average“ also nicht in weitere Rechnungen eingeht

– In der Regel wird das Ergebnis eines Funktionsaufrufes einer Variablen zugewiesen oder in weiteren Rechnungen genutzt

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(average -42 50) ;; ergibt 4

average(-42, 50); // ergibt 4




Definition von Funktionen• In Scheme erledigt define die Definition von

Funktionen:

• In Java ist die Notation etwas anders:

– Vor dem Namen der Funktion steht der Ergebnistyp (hier: int)

– Die Parameter stehen in Klammern, getrennt durch Komma– Vor jedem Parameter steht sein Typ

• Auch wenn mehrere Parameter nacheinander den gleichen Typ haben

– Geschweifte Klammern begrenzen die Funktion (wie „()“ in Scheme)

– Der Ergebniswert ist ein Ausdruck nach „return“• Methoden ohne Ergebnis haben als Ergebnistyp „void“

49

(define (average x y) (/ (+ x y) 2))

int average(int x, int y) { return (x + y) / 2;}




50

Funktionen in Java

Operationskopf

Operationsrumpf(Implementierung)

Explizite Anweisung zur Rückgabe von

Werten

/** * Increases the current value of counter by 1 */

int inc() {

currentVal = currentVal + 1; return currentVal;}

Liste der formalen Parameter (hier:

leer)

Formulierung der Effekte

(später detaillierter)

;;inc: number;;purpose: increases currentVal by 1 (define inc () (begin (set! currentVal (+ currentVal 1)) currentVal))

Typ der Rückgabe










Inhaltsübersicht

51




Strings in Java• Auch wenn sie zunächst so aussehen, sind Strings

in Java keine primitiven Datentypen• Strings werden erzeugt durch die Nutzung von

doppelten Anführungszeichen: "Hello World" erzeugt einen String– Alternativ durch new String("Hello World")

• Durch die Methode toString() kann jedes Objekt (T12) in eine String-Repräsentation umgewandelt werden– Wurde diese Methode nicht „passend“ implementiert,

entsteht in etwa folgender String: MyClassName@1234567ab

– MyClassName steht dabei für den Namen der Klasse– 1234567ab steht für den „Hash-Code“ der Klasse

• Umwandlung primitiver in String:– String.valueOf(x) wobei x den Typ int, boolean, … haben

kann

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Wichtige Methoden der Klasse String• Hier ist nur eine Auswahl – bitte lesen Sie die Doku!

– char charAt(int index) – liefert das Zeichen an Position index– int compareTo(String o),int compareToIgnoreCase(String o) –

vergleicht den aktuellen String mit o:• Sind beide gleich, ist das Ergebnis 0• Ist der aktuelle String lexikografisch „kleiner“, ist das Ergebnis <

0• Ist der aktuelle String lexikografisch „größer“, ist das Ergebnis >

0• Die erste Variante unterscheidet Groß-/Kleinbuchstaben, die 2.

nicht– int indexOf(char c), int indexOf(String o),

int indexOf(char c, int s), int indexOf(String o, int s)• Liefert die erste Position, an der c bzw. o auftritt, sonst -1• In der zweiten Variante gilt dies erst ab Startposition s

– int lastIndexOf(char c), int lastIndexOf(String o),int lastIndexOf(char c, int s), int lastIndexOf(String o, int s)

• Analog zu indexOf, liefert aber die letzte gefundene Position.53




Wichtige Methoden der Klasse String• int length()

– Liefert die Länge des Strings• String replace(char oldChar, char newChar)

– Ersetzt alle Vorkommen von oldChar durch newChar und gibt einen entsprechenden neuen String zurück.

• boolean startsWith(String s), boolean endsWith(String s)– Liefert true oder false, je nachdem, ob der aktuelle String

mit dem String s anfängt bzw. endet oder nicht.• String substring(int startIndex),

String substring(int startIndex, int endIndex)– Liefert einen Auszug des aktuellen Strings, der an der

Position beginIndex anfängt und bis zum Ende des Strings bzw. in der Variante mit zwei Parametern bis vor endIndex reicht. 54




Wichtige Methoden der Klasse String• String toLowerCase(), String toUpperCase()

– Diese Methoden erstellen einen neuen String, der dem aktuellen String entspricht, aber bei dem alle Großbuchstaben in Kleinbuchstaben umgewandelt wurden bzw. alle Kleinbuchstaben in Großbuchstaben umgewandelt wurden. Andere Zeichen sind nicht betroffen.

• String trim()– Liefert einen String, der dem aktuellen String entspricht,

nachdem alle führenden und abschließenden "Whitespace"-Zeichen (mit ASCII-Code kleiner als 32, der Codierung des Leerzeichens) entfernt wurden. Daher gilt:

– " Hello World! ".trim(); // returns "Hello World!"• char[] toCharArray()

– Liefert ein char[], bei dem jedes Element genau dem Zeichen an der entsprechenden Position entspricht.

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Vergleichen von Strings• Strings bitte nur über String.equals(String s)

vergleichen– Also bitte nicht mit "=="!– Auch wenn es verführerisch ist…– "==" testet in Java, ob zwei Elemente identisch sind, d.h.

es sich um das selbe Objekt - nicht nur um ein "gleiches" handelt.

– Daher sollte man "==" auf Objekten inklusive String immer nur dann verwenden, wenn man wissen will, ob die beiden Objekte wirklich identisch sind und sich nicht nur gleichen.

• == funktioniert aber bei mir – manchmal?– Das liegt an einer „Optimierung“ seitens Java, bei der

mehrfach auftretende gleiche Strings nur einmal gespeichert werden.

– Das gilt aber nicht für dynamisch (zur Laufzeit) erzeugte Strings!

• Strings sind „immutable“ (unveränderlich)– Das heißt: jeder „Änderung“ legt einen neuen String an

(!)

56




StringBuffer und „Zusammenfügen“ von Strings

• Insbesondere bei der Ausgabe möchte man gerne Elemente aneinanderhängen:– "Hello, " + givenName + " " + familyName

• Dafür gibt es den „+“-Operator für Strings• Aber: dieser erzeugt jedesmal (!) einen neuen

String• Daher ist es besser, mit einem StringBuffer (s.

Doku) zu arbeiten• Grundschema (Details siehe Dokumentation):

– StringBuffer sb = new StringBuffer(256);– sb.append("Hello, ").append(givenName).append(" ");– sb.append(familyName);

• Umwandlung in einen String: durch toString()• Nutzung des StringBuffers ist deutlich effizienter

als „+“57










Inhaltsübersicht

58




Kontrollstrukturen in Java• Kontrollstrukturen beeinflussen die Ausführung

von Programmen• Zwei grundlegende Typen:

– Bedingung: Anweisungen werden nur ausgeführt, wenn eine Bedingung erfüllt ist• if- und cond-Spezialformen in Scheme

– Schleife: Anweisungen werden mehrfach ausgeführt

• Die Kontrollstrukturen von Java werden durch folgende Grammatikregel angegeben:

59

<Kontrollanweisung> = <If-Anweisung> | <Switch-Anweisung> |

<Return-Anweisung> | <Break-Anweisung> |<While-Schleife> | <Do-Schleife> | <For-Schleife>




Bedingungen: if-Anweisung

• Die Auswertung von Ausdruck muss vom Typ boolean sein

• Die erste Anweisung wird nur ausgeführt, wenn der Ausdruck als true ausgewertet wird.

• Andernfalls wird der (optionale) else-Zweig ausgeführt• Anweisung kann ein Block sein, also eine Sequenz von

Ausdrücken• In Java geben if-Anweisungen keinen Wert zurück• Der else-Zweig ist optional

60

<If-Anweisung> = if (<Ausdruck>) <Anweisung> [else <Anweisung>]




Fallunterscheidungen: if• In Scheme besteht „if“ immer aus drei Teilen:

– Bedingung– Ausdruck, wenn die Bedingung wahr ist– Ausdruck, wenn die Bedingung falsch ist

• In Java ist die Notation fast identisch (Fokus auf „if“!)

61

(define (absolute x) (if (< x 0) (- x) x))

int absolute(int x) { if (x < 0) return –x; else return x;}




Die Ausdruck-Äquivalente von if• Anweisung versus Ausdruck• In Scheme ist if ein Ausdruck mit Rückgabewert

– Dieser Ausdruck liefert entweder 100 oder 200 als Ergebnis• Ein Scheme-artiges if gibt es in Java durch das

Konstrukt (condition) ? exp1 : exp2• Falls die Bedingung wahr ist, entspricht der Wert

des Ausdrucks exp1, sonst ist der Wert exp2

62

x = (num < 0) ? 100 : 200;

if (num < 0) x = 100; else x = 200; äquivalent

(if (< num 0) 100 200)




Fallunterscheidung

63

• Wir wollen ein einfaches Programm zur Farbunterscheidung schreiben• Je nach übergebenem Parameter soll ein

„passender“ Farbname ausgegeben werden• Häufig in Grafikanwendungen benutzt• Sogenannte „CLUT“ (Color Look-up Table)

(define (color-choice color) (cond [(= color 0) "schwarz"] [(= color 1) "rot"] [(= color 2) "gelb"] [else "Farbe nicht identifizierbar"]) )




switch- und break-Anweisungen

64

Die switch-Anweisung kann als verallgemeinerte Form der Programmverzweigung aufgefasst werden

Mehr oder weniger äquivalent zu cond in Scheme

<Switch-Anweisung> = switch(<KonstanterAusdruck>) {<SwitchBlockAnweisungsGruppe>}

<SwitchBlockAnweisungsGruppe> = <BedingungsFall> ... <BedingungsFall> <DefaultFall>

<BedingungsFall> = case <CaseLabel>: <LokalerBlock> <DefaultFall> = default: <LokalerBlock>

<LokalerBlock> = <VariablenDeklarationen> | <Anweisungen>




switch- und break-Anweisungen

65

public class SwitchAnweisung1 { public static void main(String[] args) { int farbeingabe = 1; switch(farbeingabe) { case 0: System.out.println("schwarz"); case 1: System.out.println("rot"); case 2: System.out.println("gelb"); default: System.out.println(

"Farbe nicht identifizierbar");

} } }

• Maximal eine default-Alternative!• KonstanterAusdruck muss zur

Übersetzungszeit berechnet werden können




Vergleich von switch und cond• Statt mehreren Bedingungen kann in Java nur ein

konstanter Ausdruck genutzt werden• Auch die zu prüfenden Werte (case) müssen

konstant sein• switch passt nur in speziellen Fällen dort, wo man

in Scheme ein cond genutzt hätte• In der Regel entspricht dem cond von Scheme eine

Folge von if-Befehlen

• Da bei return die Methode verlassen wird, können wir hier auch auf „else“ verzichten

66

(define (absolute x) (cond [(> x 0) x] [(= x 0) 0] [else (- x)]))

int absolute(int x) { if (x > 0) return x; else if (x == 0) return 0; else return –x;}




Semantik der switch-Anweisung• Auswertung des konstanten Ausdrucks und

Durchsuchung der case-Labels nach einem passenden Wert

• Passendes case-Label gefunden– Ausführung aller folgenden Anweisungen– Beachte: das sind auch die Anweisungen der

eventuell folgenden case- und default-Labels• Kein passendes case-Label gefunden

– Sprung zum (optimal) vorhandenen default-Label

– Ausführung aller folgenden Anweisungen: • Das könnten auch die Anweisungen der

eventuell folgenden case- und default-Labels sein 67




Semantik der switch-Anweisung

68

public class SwitchAnweisung1 { public static void main(String[] args) { int farbeingabe = 1; switch (farbeingabe) { case 0: System.out.println("schwarz"); case 1: System.out.println("rot"); case 2: System.out.println("gelb"); default: System.out.println(


} } }

Aufruf: java SwitchAnweisung1 liefert: rot gelb Farbe nicht identifizierbar

Nicht was wirwollten




Semantik der switch-Anweisung

69

public class SwitchAnweisung2 { public static void main(String [] args) { int farbeingabe = 1; switch (farbeingabe) { case 0: System.out.println("schwarz"); break; case 1: System.out.println("rot");

break; case 2: System.out.println("gelb"); break; default: System.out.println(


} } }

Beispiel

Aufruf: java SwitchAnweisung2 liefert: rot




Semantik der switch-Anweisung• Bemerkungen:

– Die break- (oder auch return-) Anweisung kann verwendet werden, um den switch-Block zu verlassen

– Ist kein default-Label vorhanden und keines der case-Labels passt, dann wird der switch-Block übersprungen

– Üblicherweise ist break die letzte Anweisung eines case-Labels

– Das default-Label sollte das letzte Label sein70




Rekursive Funktionsaufrufe• In Scheme haben wir in der Regel Rekursion verwendet,

um eine Operation auf mehreren Daten anzuwenden

• Das geht in Java natürlich auch:

• Für viele Anwendungen werden stattdessen Schleifen verwendet

• Eine Schleife führt (nach bestimmten Kriterien) Befehle wiederholt aus

71

(define (sum-until-n n) (if (<= n 0) 0 (+ n (sum-until-n (- n 1))) ))

int sumUntilN(int n) { if (n <= 0) return 0; return n + sumUntilN(n - 1);}

„Addiere alle Zahlen von 1 bis n"




Schleifen• Die einfachste Schleife wiederholt eine Anweisung

eine feste Anzahl mal (engl. „counting loop“)• In Java: for-Schleife

72

<For-Schleife> = for ([<Anweisung> | <Variablen-Deklaration>]; [<Ausdruck>];[<Anweisung>]) <Anweisung> Ausdruck muss vom Typ boolean

seinfor (int i = start; i < end; i++) // vorwaerts...for (int i = end; i > start; i-=2) // rueckwaerts, Schrittweite 2

int sumUntilN(int n) { int sum = 0; for (int i = 1; i <= n; i++) sum += i; return sum;} „Addiere alle Zahlen von 1 bis n"




Schleifen und Rekursion

73

(define (factorial1 n) (if (= n 1) 1 (* n (factorial1 (- n 1))) )

(define (factorial2 n) (local ( (define (iter product counter) (if (> counter n) product (iter (* counter product) (+ counter 1)))))) (iter 1 1) )

(define (factorial3 n) (local ((define product 1) (define counter 1) (define (iter) (if (> counter n) product (begin (set! product (* counter product)) (set! counter (+ counter 1)) (iter))))) (iter)))

Rekursion im Akkumulator-Stil

Iteration mit Zuweisungen

Natürliche Rekursion




Schleifen und Rekursion

74

class Example { public int factorial1(int n) { if (n == 1) { return 1;} else { return n * factorial1(n-1); } }

public int factorial2(int n) { return iter(1, 1, n); } private int iter(int product, int counter, int n) { if (counter > n) { return product; } else { return iter(counter * product, counter + 1, n); } }

public int factorial3(int n) { int product=1; for (int counter = 1; counter <= n; counter = counter + 1) { product = counter * product; } return product; }}

Natürliche Rekursion

Lineare Iteration

Iteration mit Zuweisungen




Die while-Schleife• Häufig werden Schleifen nicht eine feste Anzahl mal

ausgeführt• Eine while-Schleife führt eine Anweisung aus, solange

die Schleifen-Bedingung wahr ist

Ausdruck muss vom Typ boolean sein

• Vor der ersten und vor jeder weiteren Ausführung der Anweisung wird die Schleifenbedingung geprüft.

• Sobald die Bedingung als false ausgewertet wird, endet die Schleife.

Es ist nicht sicher, dass der Schleifenkörper überhaupt ausgeführt wird.

75

<While-Schleife> = while (<Ausdruck>) <Anweisung>




Die while-Schleife: Beispiel

76

Entweder wurde ein Divisor kleiner als number gefunden oder factor wurde erhöht, bis es gleich number wurde.

// Zahl ist groeser als 0boolean isPrime(int number) { int factor = 2; // pruefe alle Faktoren, bis einer die Zahl teilt while (number % factor != 0) { factor = factor + 1; } return number == factor;}

„Prüfe, ob eine Zahl prim ist"




Wie schreibt man eine while-Schleife?

1. Formuliere den Test, der festlegt, ob die Schleife wieder ausgeführt wird. z.B. (x - y*y) > 0.005 bedeutet, dass die

Präzision noch nicht gut genug ist 2. Formuliere die Aktionen für den Schleifenkörper,

der einen Schritt näher an den Abbruch der Schleife führt.• z.B. s = s + i; i++, addiere die Werte

3. Meistens braucht man eine Initialisierung vor der Schleife und etwas Nachbearbeitung nach der Schleife. 77




Schleifen: while und for

• Im Allgemeinen hat eine while-Schleife die Form

• Das passt genau für die for-Schleife– Die Anwendung mit einer festen Ausführungszahl ist

nur ein Spezialfall!

78

<initialization>;while (<condition>) { <core loop body>; <loop advancement>;}

for (<initialization>; <condition>; <loop advancement>) <core loop body>




Die do-while-Schleife• Eine do-while-Schleife prüft die Bedingung

nach der Ausführung des Schleifenkörpers

• Der Schleifenkörper wird wenigstens einmal ausgeführt

• Wenn Ausdruck false ist - die Auswertung findet nach der Ausführung des Schleifenkörpers statt - bricht die Schleife ab

79

<Do-Schleife> = do <Anweisung> while (<Ausdruck>)

<Ausdruck> muss vom Typ boolean sein










Inhaltsübersicht

80




Listen in Scheme• In Scheme wurde sehr viel rekursiv auf Listen

gearbeitet• Listen sind rekursiv definiert (first, rest) und

eignen sich sehr gut für rekursive Algorithmen• Listen sind „fest eingebaut“, müssen also nicht

neu definiert werden– Im Gegensatz etwa zu unseren Bäumen und Graphen

• Listen haben eine unbegrenzte Länge– Sie „wachsen mit“, wenn neue Daten eingefügt werden

• Es gibt spezialisierte Zugriffsfunktionen– first, second, third, …– Sehr einfach zu definieren, falls nicht „schon vorhanden“

• Was bietet Java an Vergleichbarem an?81




Felder / Arrays: Motivation

• Verwendung vieler Variablen (a1, a2, …) geht nicht– Anzahl der Elemente wäre fest– Mühsame Vergleicheif (a1 < a2) { if (a1 < a3) ...

– Erzeugt sehr schwer erweiterbaren Code• Verwendung von Datenstrukturen mit

sequentiellem Zugriff auf die Elemente ist häufig zu ineffizient– Das ist aber genau das, was Scheme mit Listen bietet! 82

Mathe: a1, a2, a3,...Referenz-Typ "Array"Wie kann man schnellen Zugriff auf eine potentiell große Anzahl an Elementen bieten, z.B. um sie zu sortieren?




ArraysLösung: Array• Eine Zusammenfassung mehrerer Elemente des

selben Typs, indizierbar durch die Array Variable<Array-type> ::= <type>[]<Array-Creation> ::= new <type>[<size>]Beispiel:

// erzeuge ein Array mit 15 Ganzzahlenint[] scores = new int[15];

83

Ein zusammenhängender Speicherbereich mit Platz für 15 Ganzzahlen wird reserviert. Dies erlaubt effizienten Zugriff.




Arrays• Zugriff auf ein bestimmtes Array Element

– z.B. a[0], a[1], a[3]• In Java hat das erste Array Element den Index 0,

das letzte hat immer den Index <array size> - 1– Abfragen der Länge eines Arrays a: a.length

• ohne Klammern!– Die Nutzung eines illegalen Index verursacht eine

Exception (ArrayIndexOutOfBoundsException) Laufzeitfehler

• Der Vorteil von a[0] im Vergleich zu a0 ist die potentielle Verwendung einer Variablen als Indexint i = 5;a[i+1] = a[i] + a[i–1];

84




Initialisierung von Arrays

85

int[] scores = new int[]{ 6, 4, 2, 8, 3 };

String[] predators = new String[] { "lion", "tiger", "shark"};

String[] predators = new String[3];predators[0] = "lion";predators[1] = "tiger";predators[2] = "shark";

Deklariert und definiert automatisch ein Array mit 5 Elementen

äquivalent




Referenz-Typ „Array“• Arrays sind Objekte

– Werden mit "new" erzeugt (-> mehr in T12…)– Werden durch garbage collection entsorgt

• Array-Variablen enthalten Referenzen zu Array-Objektenint[] a;int[] b = new int[]{ 3, 1, 4 };a = b; // a und b greifen jetzt

// auf das selbe Array zu!

• Unterschiede zu anderen Referenz-Typen:– new-Operator benutzt keinen „Konstruktor"– Keine Vererbung zwischen Array Typen

86

3 1 4

b a




Mehrdimensionale Arrays

• Arrays mit Arrays als Elementen– Deklaration: int[][] table;– Erzeugung:

87

table = new int[3][2]; table = new int[3][]; table[1] = new int[2];oder

000

00

0 00

0 0

Keine Dimension spezifiziert. Vorteil:

effiziente Speicherung von nicht-rechteckigen Strukturen dreieckige

Matrix

– Zugriff: table[1][0] = 42;




Mehrdimensionale Arraysint pascal[][] = new int[][] {

{ 1 }, { 1, 2, 1}, { 1, 3, 3, 1}, { 1, 4, 6, 4,

1} }

88

pascal[3][1]

1 12

13

1 31

14641




Mehrdimensionale Arrays

table.length // 3table[0].length // NullPointerExceptiontable[1].length // 2table[1][2] // IndexOutOfBoundsException

89

042

table




Arrays - Darstellung

• Mehrdimensionale Arrays– nutze Zeilen-Spalten-Folge: auf A[2,4] folgt A[2,5] – nutze Spalten-Zeilen-Folge: auf A[2,4] folgt A[3,4] – Unterschied kann wichtig sein im Hinblick auf Caching

90




Arrays - Darstellung• Mehrdimensionale Arrays

– Kann in Java auch ein „Array von Referenzen zu Arrays“ sein.• Frage: Was sind die Vor- und Nachteile von “fortlaufender

Belegung” und “Arrays von Pointern auf Arrays” ?– [C/C++ Notation!]

91










Inhaltsübersicht

92




Kommentierung von Java-Elementen• Bei Nutzung der korrekten Kommentarnotation

kann Java automatisch Dokumentationen in HTML erzeugen

• Möglich für alle „nach außen“ sichtbaren Elemente:– Klassen– Konstante– Klassen- und Objektattribute– Methoden

• Grundlegende Notation: vor dem Element steht ein Kommentar folgender Form

/** * Kommentartext */• Viel mehr unter http://java.sun.com/j2se/javadoc/index.jsp

93

http://java.sun.com/j2se/javadoc/index.jsp




Sonderformate• Es gibt zahlreiche Sonderbefehle

– Fangen immer mit „@“ an• Diese gehören in eine eigene Zeile des

Kommentars– „*“ am Anfang der Zeile nicht vergessen

• @param x text– Kommentar „text“ zu Parameter „x“

• @return text– Kommentiert, was diese Methode zurückgibt– Natürlich nur sinnvoll, wenn die Methode nicht void ist!

• @author text– Autorangabe, oft in Form „Name <email>“

94




Sonderformate II• @throws type text

– Beschreibt das (mögliche) Auftreten einer Exception ( T18) mit Angabe von Typ und „wann / warum“ das passieren kann

• @version double– Angabe der Versionsnummer

• @since text– Angabe, seit wann diese Version existiert– Im JDK oft „1.5“: erst seit Java 1.5/5.0

• @see Referenz– Querverweis auf andere Elemente– Bei anderer Klasse: @see

packagenamen.Klasse#Methode– Methoden mit Parameter: Angabe mit Typ der Parameter

• Z.B. als m(int, String, double) 95




Beispiel/** * This method will sort the array passed in, thus * changing its elements. * Uses quicksort(array, 0, array.length-1) for sorting. * * @param array the array to be sorted * @throws IllegalArgumentException if the array is null * @author Guido Roessling [email protected] * @version 0.2 * @see #quicksort(array, int, int) */public void quicksort(int[] array) { /* … */ }

96

mailto:[email protected]










Inhaltsübersicht

97




Integrierte Entwicklungsumgebung• Eine integrierte Entwicklungsumgebung (integrated

development environment, IDE) ist ein Programm zur Unterstützung von Entwicklern bei der Erstellung von Anwendungen

• Eine IDE besteht normalerweise aus einem Quellcode-Editor, einem Compiler und/oder Interpreter, Werkzeugen zur automatisierten Anwendungserzeugung, und (normalerweise) einem Debugger– Viele moderne IDEs verfügen außerdem über einen

Klassen-browser, einen Objektinspektor und ein Klassenhierarchie-diagramm, die in der Erstellung objektorientierter Anwendungen verwendet werden können.

• Eine IDE ist typischerweise für eine bestimmte Sprache gedacht, wie z. B. die Visual Basic IDE.

• IDEs, die mehrere Programmiersprachen unterstützen: Eclipse, NetBeans, Microsoft Visual Studio

98




Der Eclipse-Java-Editor• Die Fähigkeiten des Eclipse-Editors umfassen auch

Codevervollständigung und Syntaxprüfung.

• Codevervollständigung stellt eine kontextsensitive Liste von Vorschlägen dar, die mit der Tastatur oder Maus ausgewählt werden können:– Eine Liste von Methoden, die zu einem Objekt passen, oder ein zu

ergänzendes Codestück, basierend auf Schlüsselwörtern wie for oder while

– Kann durch Strg-Leertaste aufgerufen werden

• Syntaxprüfung hängt von inkrementeller Übersetzung ab– Wenn der Quelltext gespeichert wird, wird er im Hintergrund übersetzt

und auf Syntaxfehler überprüft• Kein separater Übersetzungsschritt!

– Standardmäßig werden Syntaxfehler rot unterstrichen, und ein roter Punkt mit einem weißen "X" erscheint am linken Rand.

– Fehler, die durch eine Glühbirne am linken Rand des Editors angezeigt werden, kann der Editor selbst beheben Quick Fix

• Erreichbar durch Strg-199




Der Eclipse-Java-Editor

100

Outline (Übersich

t)

Probleme(Compile-Fehler,

Warnungen)

Tabs für Sichten, hier:

Probleme

Code Edito

r

Package Übersich

t




Eclipse: Anzeige von JavaDoc

101




Eclipse: Codevervollständigung

102




Eclipse: Inhaltshilfe

103




Eclipse: Refactoring

104




Debugging mit Eclipse• Der JDT-Debugger von Eclipse kann ein Java-

Programm Zeile für Zeile ausführen, z. B. um Variablenwerte an bestimmten Punkten zu untersuchen– Eine der mächtigsten Möglichkeiten, um Fehler im Code

aufzuspüren– Entspricht der schrittweisen Auswertung in DrScheme

• Um das Debugging vorzubereiten, wird ein Unterbrechungspunkt (breakpoint) im Code gesetzt– An diesem Punkt unterbricht der Debugger die

Ausführung und wechselt zur Debugger-Perspektive– Ein Breakpoint wird durch einen Doppelklick in den

grauen Rahmen auf der linken Seite des Editors gesetzt• Es erscheint ein blauer Punkt, der den Breakpoint anzeigt

• Starten Sie das Program mit „Debug“, nicht mit „Run“ im Menü „Run“! 105




Ansichten der Debugging-Perspektive

106

Die Debug-Ansicht zeigt den Aufrufstack und die Zustände aller Threads, einschl. der bereits fertig ausgeführten

Ansichten zur Modifi-kation von Variablen

und Break-points

schrittweise durch den Code gehen

Editor-Ansicht




Wichtige Tastenkürzel für Eclipse• Eclipse bietet sehr viele sehr gute Möglichkeiten

zur Unterstützung des Programmierens• Hier die wichtigsten allgemeinen Tastenkürzel

– Für Windows; auf anderen Betriebssystemen (Mac; im Pool, …) evtl. teilweise anders

107

Kürzel EffektStrg-Leertaste

Code vervollständigen

Strg-F Text suchen / ersetzenStrg-H Spezielle Suche (nach Klassen, in Dateien, …)Strg-J Inkrementelle Suche („Weitersuchen“)Strg-K Zur nächsten Fundstelle springenStrg-Shift-K Zur vorherigen Fundstelle springenStrg-F11 Programm ausführenF11 Programm im Debugger starten




Tastenkürzel Eclipse für JavaKürzel EffektF3 Deklaration des Elements unter dem Cursor

öffnenF4 Klassenhierarchie im View zeigenAlt-Shift-S Source-Menü einblendenAlt-Shift-Z Codeblock umschließen (etwa mit try/catch, s.

später)Shift-F2 Externe Javadoc-Dokumentation öffnenStrg-/ Zeilen auskommentierenStrg-1 Quick Fix (automatische Korrektur)Strg-2 Abkürzungen für Quick AssistStrg-Alt-H Aufrufhierarchie der aktuellen MethodeStrg-G Deklaration der Klasse im Workspace suchenStrg-I Einrückungen anpassenStrg-O Outline (Übersicht) einblendenStrg-T Klassenhierarchie einblenden 108




Tastenkürzel Eclipse für Java

Kürzel EffektStrg-Shift-F

Code automatisch formatieren

Strg-Shift-G

Referenzen der selektierten Klasse im Workspace suchen

Strg-Shift-O

Import-Anweisungen automatisch erstellen (-> T15)

Strg-Shift-T

Schnellsuche für Klassen

109




Code Refactoring

Kürzel EffektAlt-Shift-C Parameter einer Methode ändernAlt-Shift-I Methode einbettenAlt-Shift-M Methode extrahierenAlt-Shift-R UmbennenenAlt-Shift-T Refactoring-Menü anzeigenAlt-Shift-V Verschieben

110

• Beim Refactoring können Methoden einfach umbenannt, Parametertypen geändert werden etc.

• Normalerweise viel „Handarbeit“• Neben der Methode selbst sind auch alle Methoden

anzupassen, die darauf zugreifen• Eclipse erledigt das automatisch




Tastenkürzel für den Debugger• Auch für den Debugger gibt es hilfreiche

Tastenkürzel

111

Kürzel Effekt F11 Programm im Debugger startenStrg-Shift-B

Haltepunkt an aktueller Codezeile setzen

Strg-Shift-I Variable inspizierenF5 Step into (in Methodenaufrufe etc. hineingehen)F6 Step over (über Methodenaufrufe etc.

hinweggehen)F7 Step return (Methode bis zum return ausführen)F8 Ausführung fortsetzen




Zusammenfassung• OOP ist ein Programmierparadigma, das Berechnungen als

Mengen von Objekten strukturiert, die über Methodenaufrufe kooperieren.

• Klassen und Objekte in Java ähneln Konstruktorfunktionen und den entsprechenden Objekten in Scheme.– Die Unterschiede sind in erster Linie syntaktischer Natur!– Die Dispatch-Mechanismen sind fest in die Semantik von OO-

Sprachen eingebaut (Details dazu folgen später)• Java basiert auf VM-Technologie die beste der Compiler-

und Interpreter-Technologien• Konditionale in Java ähneln denen in Scheme;

Kontrollstrukturen werden oft an Stelle von Rekursion eingesetzt.

• Entwicklungsumgebungen unterstützen den Entwicklungsprozess.

112




Übungsmöglichkeiten• Auf der Webseite finden Sie einige

Programmbeispiele– Binden Sie „acm.jar“ in den CLASSPATH ein, wie dort

beschrieben• Außerdem betreibt der Fachbereich Informatik

Webtasks– http://webtasks.informatik.tu-darmstadt.de/webtasks– Viele Programmieraufgaben, von „sehr einfach“ bis „recht

schwer“• Außerdem auch einige Multiple-Choice Tests für „höhere

Semester“– Insbesondere die Aufgaben zu Arrays und Schleifen sind gut

zum Üben geeignet – auch für „erfahrenere Programmierer“– Jede Einreichung wird mit javac übersetzt und mit JUnit

getestet– Sie erhalten passendes Feedback, was „schief ging“ und

können den Code entsprechend überarbeiten und neu einreichen

– Wer eine Aufgabe gelöst hat, hat Zugriff auf alle anderen Lösungen dieser Aufgabe und kann davon lernen bzw. sie kommentieren

• Nutzung erfolgt mit RBG-Login oder freier Login-Wahl

113

http://webtasks.informatik.tu-darmstadt.de/webtasks




In beiden Stilen programmieren• Programmieren in Java

– Fördert den imperativen Stil auf viele Arten• Bequemer syntaktischer Zucker für viele imperative

Konstrukte, z.B. verschiedene Schleifen für unterschiedliche Zwecke

– Funktionen höherer Ordnung fehlen • Dies macht es schwieriger, manche interessante Muster

der funktionalen Programmierung auszudrücken• Können teils durch Objekte simuliert werden

• Programmieren in Scheme– Scheme unterstützt den funktionalen Stil

sehr gut– Der imperative Stil wird auch unterstützt

• siehe das factorial3-Beispiel114




In beiden Stilen programmieren

• Man kann in Scheme und Java in beiden Stilen programmieren! – Ein guter Programmierer muss in beiden Stilen

ein Experte sein. – Ziel #1 dieser Vorlesung: Sie sollen beide Stile

können!

• “Objektorientierter Stil” ist ein anderes Thema!

115

Prof. Dr. Max Mühlhäuser Dr. Guido Rößling

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