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Einführung in die Programmierung Folie 1Uwe Lämmel

Einführung in die ProgrammierungZusammenfassung

Uwe Lämmel

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

www.wi.hs-wismar.de/~laemmel

[email protected]


Was ist Informatik?

"Wissenschaft von der automatischen Informationsverarbeitung mit Hilfe von Computern, insbesondere dem Entwurf und der Formulierung von Algorithmen in angemessenen Sprachen sowie ihrer physikalischen Realisation."

Meyers Neues Lexikon, 1993

Unsere Weltsicht: Dinge + Handlungen Begriffswelt der Informatik: Daten + Algorithmen


Programmiersprachen

Maschinencode

natürliche Sprache

CompilerProgrammierung

Programm

Programmiersprache

?


Einführung in die ProgrammierungWas hat es gebracht?


Was war?

Objektorientierte Programmentwicklung ~ Klassen

Typische Datenbehälter

Suchverfahren und einfache Sortieralgorithmen


Was war? Programmentwicklung

Bauplan-Klasse – Instanzvariable, Konstruktor, Zugriffsmethode– Vererbung (class A extends B ... )– realisieren eines Interfaces

(class A implements C …)

Methoden-Bibliothek (Bibliotheksklasse)– statische Methoden

ausführbare Klasse– main-Methode


Was war? Programmierkonzepte Einfache Datentypen: int, double, boolean,

char

Referenz – Datentypen– eigene Klassen: Person, Student, Rechnung,…– Array, – vordefinierte Klassen: String, ArrayList

Einfache Anweisungen – Zuweisung, Methoden-Aufruf, return, break

Strukturierte Anweisungen– if, switch, – for-each, for , do, while

Methoden– formale / aktuelle Parameter– Ergebnis

Rekursion


Klasse - Bauplan

class Klasse [extends Klasse1] {// Eigenschaften: Instanzen-Variablen (meist private)private int number;

// Klassen-Variablen( static )private static int anzahl;// Konstruktor(en) mit/ohne Parameterpublic Klasse(){ /* Initialisierungen */ }

// Zugriffsmethoden: getX/setXpublic int getNumber() { return number; }public void setNumber(int n) { number=n; }

// Arbeitsmethoden…

}//Klasse


Vererbung fördert

Wiederverwendung bessere Wartbarkeit

Unterklasse - erbt Merkmale - erweitert Oberklasse

Überschreiben:dynamischer Methodenaufruf

Unterklassen-Objekte auch dort wo Oberklasse erwartet

ev. Casting


Klasse als Bibliothek von Methoden

class MaFkt {

// Klassen-Methoden (static)

public static int fakultaet(int n) ...

public static int fibonacci(int a) ...

public static int ueber(int n, int k) ...

...

}//MaFkt


Ausführbare Klasse

class Klasse [ throws Exception ] {

// weitere Klassen-Methoden (static) möglich

// main-Methode: public static void main(String[ ] args) {

IntIO io = new Intio(); // Ein-Ausgabeobjekt

// Verarbeitung: // Objekt-Erzeugung, Methoden-Auffrufe, …

}//main

}//Klasse


Methoden

public static int[ ] bubbleSort(int[ ] folge, int anf, int ende) { int temp;

… } // bubbleSort

Methoden-Kopf (Signatur):– Sichtbarkeit (public, private , leer)– statisch (static) oder dynamisch (an Objekt)– void oder Ergebnis-Typ: int, String, Person[ ], …– Parameter-Liste: leer () oder Folge aus Typ und

Name:(String[ ] args) … (String derName, int scheine)

…

Methoden-Körper:– lokale Variablen– Anweisungen, die einen Algorithmus beschreiben– Rückgabe des Ergebnis: return erg; // falls nicht void


Strukturierte Programmierung

Jeder Algorithmus wird mittels– Sequenz, – Auswahl und – Wiederholung dargestellt.

1966 BÖHM/JACOPINI:– Jeder Algorithmus lässt sich so darstellen.


Struktogramme

Teile und Herrsche - Divide and Conquer Schrittweise Verfeinerung


Programmentwicklung

Man zerlege eine Aufgabe in so viele Teile als es notwendig ist,bis man zu Teilen gelangt, die zu lösen sind.

Descartes

Diese Regel Descartes ist von geringem Nutzen, solange die Art der Zerlegung nicht erklärt wird.Der ungeübte Problemlöser kann durch falsche Zerlegung das Problem eher vergrößern

Leibniz


Programmierstil

Programm muss Problemlösung widerspiegeln;– erkennbare Programmgliederung– aufeinanderfolgende Anweisungen auf eine Zeile,

wenn sie logisch zusammengehören:name=““; nr=0; zf=max; // Initialisierungen

Anweisungen eines Niveaus beginnen immer in derselben Spalte

Einrücken von Unteranweisungen:2-4 Leerzeichen gegenüber der strukturierten Anweisung:

while(a<b) {

a=2*a;

} // while


Kommentare

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


Erklärung lokaler Daten

problembezogene Bezeichner (sprechende Namen)double radius; // millimeter

ergänzende Kommentare über zugelassene Werte:int code ; // Werte : -1 - Fehler; 2 - ...

Bedeutung der Indizes in Arrays:– Höhe, Breite, Tiefe

verwendete Maßeinheiten


Sprechende Namen

Faust: Wie nennst Du Dich?

Mephistopheles: Die Frage scheint mir kleinFür einen, der das Wort so sehr verachtet,Der, weit entfernt von allem Schein,Nur in der Wesen Tiefe trachtet.

Faust: Bei Euch, ihr Herrn, kann man das WesenGewöhnlich aus dem Namen lesen,


Programmierstil!

Anstatt anzunehmen, unsere Aufgabe sei es, dem Computer zu lehren, was er zu tun hat, sollten wir uns lieber darauf konzentrieren,

dem Menschen zu erklären, was wir vom Computer wollen.

Knuth, 1984


Was war? Datenbehälter

Container, Abstrakte Datentypen, Collection … Sammlungen mit definierten Zugriffsmethoden

– Trennung Interface und Implementation Keller, Stack, Stapel: LIFO (push, pop, peek, …) Schlange, Queue: FIFO (insert, delete, front, …) Baum: getLeft, setLeft, …

– binärer Suchbaum: Suchen und Sortieren (Tabelle: Zugriff über Index) Implementation mittels:

– Array– ArrayList– verkette Liste (rekursive Datenstruktur)


Was war? Suchen und Sortieren

Suchverfahren – Lineare Suche: unsortierte Folge, Aufwand: O(n)– binäre Suche: sortierte Folge, O(log n)– Suche im binären Suchbaum O(log n)– Maximum (Minimum)

einfache Sortieralgorithmen– SelectSort: immer O(n²), Teilfolgen fertig– BubbleSort: O(c) .. O(n²), erkennt sortierte

Folge – InsertSort: O(n²), Einfügen neuer Elemente – Quicksort: O(nlog n)– Ausgabe eines binären Suchbaums (LWR)


Was war nicht?

– Programmentwicklung– Analyse, Spezifikation, Entwurf,

Codierung, Test

– Java - Konzepte, die nicht betrachtet wurden:– Dateiarbeit, (java.io.*)– Oberflächen, (java.awt.*; javax.swing.*)– Einbindung in HTML (Applets: java.applet)– Parallele Prozesse (Threads:

java.lang.Thread)


Viel Erfolg

O glücklich, wer noch hoffen kann,Aus diesem Meer des Irrtums aufzutauchen!

Goethe, Faust I

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