Telecooperation/RBG Technische Universität Darmstadt Copyrighted material; for TUD student use only Grundlagen der Informatik I Thema 11: Von Scheme zu

Telecooperation/RBG

Technische Universität Darmstadt

Copyrighted material; for TUD student use only

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• Kontrollflusssteuerung in Java

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

Entwicklungsumgebung

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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

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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): c1, 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

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• 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 durchJava-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

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Java C

om

pile

rBsp1.class

Bsp2.class

Bsp3.class

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

Datei.java




Berechnungen durchführen• Die Aufgabe wird in Dienstanweisungen zerlegt

– Formuliert als Nachrichten (Operationsaufruf) an Objekte

• Jede Nachricht enthält: – Name des Empfängerobjektes: c1 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)

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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

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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 (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:

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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“

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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

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Operation In Java

Beispiel

Ergebnis

Addition + 2 + 3 + 7

12

Subtraktion - a – 2 13

Multiplikation

* a * 4 60

Division / a / 5 3

Divisionsrest % a % 4 3 (da 15=3*4+3)

Negation - -a -15




Variablentyp

Jede 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)

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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;int counter;

4 Speicherzellen

counter




Variablen: Zuweisung & Ausdrücke

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1

size = 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.

23

4

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"

30




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 gebraucht

Typ Minimalwert

Maximalwert

Speicherplatz

byte -128 127 1 Byte (8 Bit)

short -32 768 32 767 2 Bytes (16 Bit)

int -2 147 483 648

2 147 483 647

4 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 Bit

31

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










Inhaltsübersicht

32




Zusammengesetzte Ausdrücke

Beispiele

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

a = 3.1415 + 42; // a == 45.1415

i = 4 – 9; // i == -5

c = 'T'; // c == 'T'

i = i + 1; // i == -5 + 1 == -4

a = i * 2 + 3; // a == -4 * 2 + 3 == -8 + 3 == -5

a = i * (2 + 3); // a == -5 * (2 + 3) == -5 *5 == -25

b = true; // b == true

b = i > 0; // - 25 > 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)

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a !a

false true

true 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 || B

false false false false

false true false true

true false false true

true true true true

analog zu and, or in Scheme…




Zusammengesetzte boolesche Ausdrücke

36

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. 38




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.

39

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.

40

a = b = c = 42;

Ausdruck

Ausdruck

Ausdruck

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

41




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 Effekte

Beispiele

42

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

43

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.

44




Operator Priorität und Assoziativität

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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

Pri

ori

tät

Assoziativität

In Scheme wegen Präfix Notation nicht notwendig










Inhaltsübersicht

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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“

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

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



Grundlagen der Informatik I: T11 49

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

Typ der Rückgabe










Inhaltsübersicht

50




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 sind durch folgende Grammatikregel angegeben:

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<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

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<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“!)

53

(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: es hat einen 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, dann ist der Wert des

Ausdrucks gleich dem Wert von exp1, sonst dem Wert von exp2

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

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

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

(if (< num 0) 100 200)




Fallunterscheidung

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• 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

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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

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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

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(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

59





60

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





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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





• 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 sein

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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

63

(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

64

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

Ausdruck muss vom Typ boolean sein

for (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

65

(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

66

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 so lange aus, wie 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.

67

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




Die while-Schleife: Beispiel

68

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.69




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!

70

<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

71

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

<Ausdruck> muss vom Typ boolean sein







Bitoperationen• Aufrufen von Funktionen• Definition von Funktionen• Kontrollflusssteuerung in Java



Inhaltsübersicht

72




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 sind der Länge unbegrenzt– 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?73




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!

74

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?




Arrays

Lösung: 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];

75

Ein zusammenhängender Speicherbereich mit Platz für 15 ganzen Zahlen wird bereit gestellt. 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];

76




Initialisierung von Arrays

77

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

Deklariert und definiert automatisch ein Array mit 5 Elementen

äquivalentäquivalent




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

78

3 1 4

b a




Mehrdimensionale Arrays

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

79

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

0

00

0

0

0 0

0

0 0

Keine Dimension spezifiziert. Vorteil:

effiziente Speicherung von nicht-rechteckigen Strukturen dreieckige

Matrix

– Zugriff: table[1][0] = 42;





int pascal[][] = new int[][] { { 1 },

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

1} }

80

pascal[3][1]

pascal[3][1]

1 1

2

1

3

1 3

1

1

4

6

4

1





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

81

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

82




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!]

83







Bitoperationen• Aufrufen von Funktionen• Definition von Funktionen• Kontrollflusssteuerung in Java



Inhaltsübersicht

84




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

85

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>“

86




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) 87




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) { /* … */ }

88

mailto:[email protected]










Inhaltsübersicht

89




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

90




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-1

91




Der Eclipse-Java-Editor

92

Outline (Übersich

t)

Probleme(Compile-Fehler,

Warnungen)

Tabs für Sichten, hier:

Probleme

Code Edito

r

Package Übersich

t




Eclipse: Anzeige von JavaDoc

93




Eclipse: Codevervollständigung

94




Eclipse: Inhaltshilfe

95




Eclipse: Refactoring

96




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“!

97




Ansichten der Debugging-Perspektive

98

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

99

Kürzel Effekt

Strg-Leertaste

Code vervollständigen

Strg-F Text suchen / ersetzen

Strg-H Spezielle Suche (nach Klassen, in Dateien, …)

Strg-J Inkrementelle Suche („Weitersuchen“)

Strg-K Zur nächsten Fundstelle springen

Strg-Shift-K Zur vorherigen Fundstelle springen

Strg-F11 Programm ausführen

F11 Programm im Debugger starten




Tastenkürzel Eclipse für JavaKürzel Effekt

F3 Deklaration des Elements unter dem Cursor öffnen

F4 Klassenhierarchie im View zeigen

Alt-Shift-S Source-Menü einblenden

Alt-Shift-Z Codeblock umschließen (etwa mit try/catch, s. später)

Shift-F2 Externe Javadoc-Dokumentation öffnen

Strg-/ Zeilen auskommentieren

Strg-1 Quick Fix (automatische Korrektur)

Strg-2 Abkürzungen für Quick Assist

Strg-Alt-H Aufrufhierarchie der aktuellen Methode

Strg-G Deklaration der Klasse im Workspace suche

Strg-I Einrückungen anpassen

Strg-O Outline (Übersicht) einblenden

Strg-T Klassenhierarchie einblenden100




Tastenkürzel Eclipse für Java

Kürzel Effekt

Strg-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

101




Code Refactoring

Kürzel Effekt

Alt-Shift-C Parameter einer Methode ändern

Alt-Shift-I Methode einbetten

Alt-Shift-M Methode extrahieren

Alt-Shift-R Umbennenen

Alt-Shift-T Refactoring-Menü anzeigen

Alt-Shift-V Verschieben

102

• 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

103

Kürzel Effekt

F11 Programm im Debugger starten

Strg-Shift-B

Haltepunkt an aktueller Codezeile setzen

Strg-Shift-I Variable inspizieren

F5 Step into (in Methodenaufrufe etc. hineingehen)

F6 Step over (über Methodenaufrufe etc. hinweggehen)

F7 Step return (Methode bis zum return ausführen)

F8 Ausführung fortsetzen








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

Entwicklungsumgebung• Zusammenfassung

Inhaltsübersicht

104




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.

105




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

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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

– Erster-Klasse-Funktionen 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-Beispiel

107




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!

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Documents

Telecooperation/RBG Technische Universität Darmstadt Copyrighted material; for TUD student use only Grundlagen der Informatik I Thema 11: Von Scheme zu