Sitzung: Jeden Freitag in der Vorlesungszeit ab 16 Uhr c. t. im MAR 0.005. In der vorlesungsfreien Zeit unregelmäßig (Jemensch da?). Macht mit!

Javakurs2006/Uebungsaufgaben: Unterschied zwischen den Versionen

(→‎Selbst einige Methoden schreiben!)
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== Selbst einige Methoden schreiben! ==
 
== Selbst einige Methoden schreiben! ==
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Im folgenden wollen wir einige (mathematische)-Methoden programmieren.
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Im Folgenden wollen wir einige (mathematische)-Methoden programmieren.
  
 
* Lege eine neue Klasse "MatheAufgabe" an.
 
* Lege eine neue Klasse "MatheAufgabe" an.
 
* Füge eine <code>public static void main(Strings[] arguments)</code> Methode hinzu.
 
* Füge eine <code>public static void main(Strings[] arguments)</code> Methode hinzu.
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* Deklariere inerhalb der <code>main</code>-Methode eine <code>double</code>-Variable
+
* Deklariere innerhalb der <code>main</code>-Methode eine <code>double</code>-Variable.
−
* Belege diese Variable dem Wert <code>5/3</code> und gib den Inhalt der Variable auf dem Bildschirm aus
+
* Belege diese Variable dem Wert <code>5/3</code> und gib den Inhalt der Variable auf dem Bildschirm aus.
−
* Schreibe nun eine Methode <code>public static double add(double x, double y)</code>, die die Summe der bieden übergebenen Zahlen <code>x</code> und <code>y</code> zurückgibt.
+
* Schreibe nun eine Methode <code>public static double add(double x, double y)</code>, die die Summe der beiden übergebenen Zahlen <code>x</code> und <code>y</code> zurückgibt.
 
** Teste deine Methode mit verschiedenen Eingaben wie z.B.
 
** Teste deine Methode mit verschiedenen Eingaben wie z.B.
 
  <nowiki>
 
  <nowiki>
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System.out.println( x);
 
System.out.println( x);
 
</nowiki>
 
</nowiki>
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* Schreibe nun eine Methode <code>sub</code>, die die Differenz zweier übergebener Werte zurückgibt.
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* Schreibe nun eine Methode <code>sub</code>, welche die Differenz zweier übergebener Werte zurückgibt.
 
** Teste deine Methode wie eben!
 
** Teste deine Methode wie eben!
 
** Überprüfe, ob x == (x - y ) + y gilt! (natürlich mit deinen <code>sub</code> und <code>add</code>-Modthoden)
 
** Überprüfe, ob x == (x - y ) + y gilt! (natürlich mit deinen <code>sub</code> und <code>add</code>-Modthoden)
−
* Schreibe nun eine <code>mul</code>-Methode  
+
* Schreibe nun eine <code>mul</code>-Methode.
 
** Teste deine Methode wie eben!
 
** Teste deine Methode wie eben!
  

Version vom 5. April 2006, 09:52 Uhr

Variablen

Variablendeklaration und Initialisierung

class Beispiel {
	public static void main(String [] ignored) {
		int aWholeNumber;
		double notAWholeNumber;
		String aString;

		aWholeNumber = 0;
		notAWholeNumber = 0.0;
		aString = "";
		System.out.println(aWholeNumber);
		System.out.println(notAWholeNumber);
		System.out.println(aString);

		int anotherWholeNumber = 0;
		double anotherNotSoWholeNumber = 0;
		String anotherString = "";
		System.out.println(anotherWholeNumber);
		System.out.println(anotherNotSoWholeNumber);
		System.out.println(anotherString);
	}
}
  • An welcher Stelle im Programm wird die Variable aWholeNumber definiert?
  • An welcher Stelle im Programm wird die Variable aWholeNumber initialisiert?

Beantworte diese Fragen auch für die Variablen: notAWholeNumber, aString, anotherWholeNumber, anotherNotSoWholeNumber, anotherString

Erkläre deine Meinung einem Tutor.

Selber Deklarationen und Definitionen durchführen

class Beispiel {
	public static void main(String [] ignored) {
		// deklariere eine Variable "birnen"  vom Typ int
		
		// weise ihr den Wert drei zu

//		System.out.println("3 erwartet: " + birnen);
		// addiere fünf zu dem Wert

//		System.out.println("7 erwartet: " + birnen);
		// deklariere eine Variable "aepfel" und weise ihr den Wert fünf zu

//		System.out.println("5 erwartet: " + aepfel);
		// subtrahiere zwei von dem Wert

//		System.out.println("3 erwartet: " + aepfel);

		
	}
}


Zuweisung an Variablen

class Beispiel {
	public static void main(String [] ignored) {
		System.out.println(0);
		int zero = 0;
		System.out.println(zero);
		int one = 1;
		int whatsThis = zero;
		System.out.println(whatsThis);
		whatsThis = one;
		System.out.println(whatsThis);
	}
}

Überlege dir, was dieses Code-Fragment ausgeben würde. Führe es aus und vergleiche die Resultate: Kopiere hierfür den Beispiel-Code in eine Datei, kompiliere sie und führe sie aus.

  • Was sind die Unterschiede?
  • Warum?

Erkläre einem Tutor, zu welchem Schluss du gekommen bist und frage ihn, ob du Recht hast.

Variablen ändern ihre Werte

class Test {
	public static void main(String [] ignored) {
		int number = 1;
		System.out.println(number);
		number = 1;
		System.out.println(number);
		number = 2;
		System.out.println(number);
		number = 3;
		System.out.println(number);
		number = 1;
		System.out.println(number);
		number = 17;
		System.out.println(number);
	}
}

Überlege dir, was dieser Code ausgeben würde. Schreibe ihn in eine Datei, kompiliere ihn und führe ihn aus.

  • Was gibt er tatsächlich aus?
  • Gibt es Unterschiede?

Formatierung und Namen

Wieso haben wir die Code-Beispiele nach den geschweiften Klammern eingerückt und die Variablen so benannt, wie wir es taten und nicht so: 

class _{static long _
(long __,long  ___) {
return __==0 ?___+ 1:
___==0?_(__-1,1):_(__
-1,_(__, ___-1)) ;  }
static  {int _=2 ,___
= 2;System.out.print(
"a("+_+’,’+___+ ")="+
_ (_,  ___) ) ;System
.exit(1);}}//(C) Ulli

Nenne mindestens einen Grund und erkläre ihn deinem Tutor.

Etwas weniger Extrem, wieso haben wir unser zweites Beispiel nicht so gestellt? 

class Beispiel {public static void main
	(String [] ignored) {
	System.out.println(0); int zero = 0;
			System.out.println(zero);
		int one = 1;
		int whatsThis = zero;
			System.out.
		println(whatsThis);
	whatsThis = one;		System.out.println(whatsThis)
;}}

Nenne mindestens einen Grund und erkläre ihn deinem Tutor.

Wieso haben wir unser zweites Beispiel nicht so gestellt? 

class b {
	public static void main(String [] i) {
		System.out.println(0);
		int a = 0;
		System.out.println(a);
		int b = 1;
		int c = a;
		System.out.println(c);
		c = b;
		System.out.println(c);
	}
}

Nenne mindestens einen Grund und erkläre ihn deinem Tutor.

Variablen mit verschiedenen Typen zuweisen

class Test {
	public static void main(String [] ignored) {
		
	}
}

if

Einfache if-Bedingung

Überlege dir, was das folgende Code-Fragment macht. Führe es aus und vergleiche mit deinen Erwartungen.

(Kopiere den Beispiel-Code in eine Datei, kompiliere sie und führe sie aus)

  • Was sind die Unterschiede?
  • Warum?

Erkläre einem Tutor, zu welchem Schluss du gekommen bist und frage ihn, ob du Recht hast. 

public class If_Uebung1 {
    /* Eure Aufgabe:
     * Versucht nachzuvollziehen, was dieses Programm macht 
     * und schaut Euch den Code an.
     */

    public static void main(String[] args) {

        /* 
         * Wir erzeugen uns hier eine Zufallszahl im
         * Bereich 1-6. Warum funktioniert das so?
         * Math.random ist eine statische Funktion im 
         * Math-Paket, die uns eine double-Zahl kleiner
         * als 1.0, aber groesser oder gleich 0 liefert.
         * Mit 6 multipliziert und um Eins erhöht erhalten wir
         * Zahlen von 1.0 bis 6.99999...
         * Durch das Umwandeln in int werden die Nachkommastellen abgeschnitten
         * und wir erhalten ein int von 1 bis 6.
         */
        int wuerfelzahl = (int) (1 + (6 * Math.random()));

        /*
         * Zur Kontrolle geben wir das Ergebnis aus 
         */
        System.out.println("Der Würfel hat " + wuerfelzahl + " ergeben.");

        /*
         * Ist das Ergebnis groesser als 3 ?
         */
        if (wuerfelzahl > 3) {
            // Wenn ja gib diesen Text aus:
            System.out.println("mehr als 3!");
        }

    }

}

if-else-Konstrukt

Überlege dir, was das folgende Code-Fragment macht. Führe es aus und vergleiche mit deinen Erwartungen.

(Kopiere den Beispiel-Code in eine Datei, kompiliere sie und führe sie aus)

  • Was sind die Unterschiede?
  • Warum?

Erkläre einem Tutor, zu welchem Schluss du gekommen bist und frage ihn, ob du Recht hast. 

public class If_Uebung2 {

    public static void main (String[] args){

        int x=10;
        if (x>5) {
             System.out.println("x ist groesser als 5"); 
        } else {
             System.out.println("x ist kleiner/gleich 5");
        }

    }
}

Mehrere if-Bedingungen

Überlege dir, was das folgende Code-Fragment macht. Führe es aus und vergleiche mit deinen Erwartungen.

(Kopiere den Beispiel-Code in eine Datei, kompiliere sie und führe sie aus)

Was macht das Programm für verschiedene Werte von wert?.

Welche If-Abfragen sind unnötig, weil man die Ausgaben in else-Zweige von bereits vorhandenen schreiben könnte? 

public class If_Uebung3 {    
    public static void main(String[] args) {
        
        int wert;
        
        wert = 5;
        
        if (wert<5){
            System.out.println("Der Wert ist echt kleiner 5.");
        }
        
        if (wert>5){
            System.out.println("Der Wert ist echt groesser 5.");
        }
        
        if (wert==5){
            System.out.println("Der Wert ist gleich 5");
        }
        
        if (wert>=5){
            System.out.println("Der Wert ist groesser oder gleich 5");
        }
        
        if (wert<=5){
            System.out.println("Der Wert ist kleiner oder gleich 5");
        }
        
    }

}

while

Einfache Schleife

Schreibe eine Schleife die unendlich oft "Hallo Welt!" ausgibt.

Begrenzte Schleifen

  • Schreibe eine for-Schleife, die 10 mal "Hallo Welt!!" ausgibt.
  • Verändere diese Schleife, so dass sie abwechselnd "Hallo Welt!" und "Ich bin im Javakurs!" ausgibt
    • Es gibt zwei Möglichkeiten das zu realisieren - finde die andere.

einfache while-Schleife

Überlege dir, was das folgende Code-Fragment macht. Welche Zahlen werden ausgegeben? Führe es aus und vergleiche mit deinen Erwartungen.

(Kopiere den Beispiel-Code in eine Datei, kompiliere sie und führe sie aus) 

public class While_Uebung1 {

    public static void main(String[] args) {

        int x=10;
        while (x>0){
            System.out.println(" x=" + x);  // Anhaengen von x an den String
            x=x-1;
        }
    }
}

for

for-Schleifen zum Zählen

Überlege dir, was das folgende Code-Fragment macht. Welche Zahlen werden ausgegeben? Führe es aus und vergleiche mit deinen Erwartungen.

(Kopiere den Beispiel-Code in eine Datei, kompiliere sie und führe sie aus) 


public class For_Uebung1 {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("erste for Schleife:");
        for (int i = 1; i <= 10; i = i + 1) {
            System.out.print(" " + i);
        }
        System.out.println(); // Zeilenumbruch

        System.out.println("zweite for Schleife:");
        for (int i = 1; i <= 10; i = i + 2) {
            System.out.print(" " + i);
        }
        System.out.println(); // Zeilenumbruch

        System.out.println("dritte for Schleife:");
        for (int i = 1; i <= 10; i = i * 2) {
            System.out.print(" " + i);
        }
        System.out.println(); // Zeilenumbruch

    }

}

for-Schleife und if-Bedingung

public class ForIf_Uebung {
    
    // Welche Zahlen gibt dieses Programm aus ?
    
    public static void main(String[] args) {
        for (int i=1;i<10;i++){
            if ((i % 2)==0){ // % ist der Modulo-Operator 
                System.out.println("Die Zahl "+i+" ist gerade.");
            }
        }
    }
}

Methoden

Argumente

class Beispiel {
	public static void main(String [] ignored) {
		ausgabe(1, "Martin");
		ausgabe("Arthur", 2);
		ausgabe(3, "Florian");
		ausgabe("Robert", 4);
	}

	static void ausgabe(int i, String string) {
		System.out.println(i + ": " + string);
	}
}
  • Überlege was dieses Beispiel ausgibt.
  • Probiere es aus und erkläre den Unterschied. (Wenn Fehler auftreten, erkläre wieso)
  • Erkläre das einem Tutor

Was tut das?

Überlege dir, was das folgenden Code-Fragmente machen. Welche Zahlen werden ausgegeben? Führe sie aus und vergleiche mit deinen Erwartungen.

(Kopiere den Beispiel-Code in eine Datei, kompiliere sie und führe sie aus) 

//file: Methoden1.java
class Methoden1 {
    public static void main (String[] arguments) {
        System.out.println( gibMirNeZahl() );
    }
    
    public static double gibMirNeZahl() {
        return 15.3;
    }
}


//file: Methoden2.java
class Methoden3 {
    public static void main (String[] arguments) {
        System.out.println( mathematik(1, 2) );
    }
    
    public static boolean mathematik(int argument1, int argument2) {
        return (argument1 + 5) < (argument2 * 2);
    }
}


//file: Methoden3.java
class Methoden3 {
    public static void main (String[] arguments) {
        System.out.println( mathematik(1, 2) );
        System.out.println( mathematik(1, 5) );
        System.out.println( mathematik(3, 4) );
    }
    
    public static boolean mathematik(int argument1, int argument2) {
        return (argument1 + 5) < (argument2 * 2);
    }
}

//file: Methoden4.java
class Methoden4 {
    public static void main (String[] arguments) {
        int eineZahl = 2;
        System.out.println( mathematik(4, eineZahl) );
        eineZahl = 5;
        System.out.println( mathematik(2, eineZahl) );
        System.out.println( mathematik(eineZahl, 4) );
    }
    
    public static boolean mathematik(int argument1, int argument2) {
        return (argument1 + 5) < (argument2 * 2);
    }
}

Selbst einige Methoden schreiben!

Im Folgenden wollen wir einige (mathematische)-Methoden programmieren.

  • Lege eine neue Klasse "MatheAufgabe" an.
  • Füge eine public static void main(Strings[] arguments) Methode hinzu.
  • Deklariere innerhalb der main-Methode eine double-Variable.
  • Belege diese Variable dem Wert 5/3 und gib den Inhalt der Variable auf dem Bildschirm aus.
  • Schreibe nun eine Methode public static double add(double x, double y), die die Summe der beiden übergebenen Zahlen x und y zurückgibt.
    • Teste deine Methode mit verschiedenen Eingaben wie z.B.
System.out.println(" 1.0 + 2.0 = " + add ( 1.0 , 2.0 ) );
double x = 5.0;
System.out.println( " " + x + " + 2.0 = " + add ( x , 2.0) );
System.out.println( " 2.0 + " + x + " = " + add ( 2.0 , x) );
x = add ( x , 2.0);
System.out.println( x);
  • Schreibe nun eine Methode sub, welche die Differenz zweier übergebener Werte zurückgibt.
    • Teste deine Methode wie eben!
    • Überprüfe, ob x == (x - y ) + y gilt! (natürlich mit deinen sub und add-Modthoden)
  • Schreibe nun eine mul-Methode.
    • Teste deine Methode wie eben!

Die folgende Aufgabe ist eine Schritt-für-Schritt Anleitung. Sie soll euch die Möglickeit geben, einmal genau angeleitet zu sehen, wie man an eine Aufgabe herangehen könnte.

Zuerst stellen wir einen denkbaren Aufgabentext vor, der später ausreichen müsste, um selbst ein Programm zu schreiben.

Aufgabe: Erstelle ein Modul, das die mathematischen Operationen Addition, Subtraktion, und Potenzieren jeweils in einer Methode anbietet. Probiere deine Methoden in der main-Methode aus.

//TODO: Schritt für Schritt Anleitung, wie, in welcher Reihenfolge und wo genau welche Methode implementiert werden soll. Voraussetzung: Verständnis von Schleifen. Rudimentäres Verständnis von Methoden.

Arrays (eindimensional und n-dimensional)

Eindimensionale Arrays

Folgendes Array-Konstrukt wird initialisiert 

int[] meinArray1 = new int[5];
meinArray1[0] = 0;
meinArray1[1] = 1;
meinArray1[2] = 2;
meinArray1[3] = 3;
meinArray1[4] = 4;

int[] meinArray2 = new int[3];
meinArray2[0] = 0;
meinArray2[1] = 1;
meinArray2[2] = 2;


Was geben die folgenden "system.out.println" jeweils aus? Vergleiche die Ausgabe mit Deinem Ergebnis.

1.1. 

System.out.println(meinArray1.length);

1.2. 

System.out.println(meinArray2.length);

1.3. 

System.out.println("Ergebnis:"+meinArray1[1]);

1.4. 

System.out.println("Ergebnis:"+meinArray2[1]);

1.5. 

System.out.println("Ergebnis:"+meinArray1[4]);

1.6. 

System.out.println("Ergebnis:"+meinArray2[4]);

1.7. 

System.out.println(meinArray1.length-1);

1.8. 

System.out.println(meinArray2.length-1);

1.9. 

System.out.println("Ergebnis:"+meinArray1[0]);

1.10. 

System.out.println("Ergebnis:"+meinArray2[0]);


Zweidimensionale Arrays

Folgendes Array-Konstrukt wird initialisiert 

int[][] meinArray3 = new int[2][3];
meinArray3[0][0] = 1;
meinArray3[1][1] = 2;
meinArray3[0][2] = 1;
meinArray3[1][0] = 2;
meinArray3[0][1] = 1;
meinArray3[1][2] = 2;

Was geben die folgenden "system.out.println" jeweils aus? Vergleiche die Ausgabe mit Deinem Ergebnis.

Tipp: Aus der Mathematik kennst Du Matrizen. Ihre Größe wird mit (n x m) angegeben. 

System.out.println(meinArray3[0][0]+meinArray3[0][1]+meinArray3[0][2]);
System.out.println(meinArray3[1][0]+meinArray3[1][1]+meinArray3[1][2]);


Dreidimensionale Arrays

Folgendes Array-Konstrukt wird initialisiert 

int[][][] meinArray3D = new int[2][2][2];
meinArray3D[0][0][0] = 1;
meinArray3D[0][1][1] = 2;
meinArray3D[0][1][0] = 2;
meinArray3D[0][0][1] = 1;

meinArray3D[1][0][0] = 3;
meinArray3D[1][1][1] = 4;
meinArray3D[1][1][0] = 4;
meinArray3D[1][0][1] = 3;

Was geben die folgenden "system.out.println" jeweils aus? Vergleiche die Ausgabe mit Deinem Ergebnis.

Tipp: Aus der Mathematik kennst Du mehrdimensionale Obejekte. 

System.out.println(meinArray3D[0][0][0]+meinArray3D[0][0][1]);
System.out.println(meinArray3D[0][1][0]+meinArray3D[0][1][1]);
System.out.println(meinArray3D[1][0][0]+meinArray3D[1][0][1]);
System.out.println(meinArray3D[1][1][0]+meinArray3D[1][1][1]);


Klassen

Einfache Datenklasse

Manchmal braucht man neue Datentypen, zum Beispiel um eine Farbe oder einen Punkt zu speichern und damit arbeiten zu können.

Die kann dann wie folgt aussehen:

Eine Punktklasse

class Punkt{
 int x;
 int y;
}

Eine Farbenklasse

class Farbe{
 double rotanteil;
 double gruenanteil;
 double blauanteil;
}


Diese beiden Klassen kann man so schon tatsächlich verwenden. Allerdings sind sie alles andere als objektorientiert. Sie sind simple Datencontainer und wenn man sie verwenden will, muss man alles über ihren internen Aufbau wissen, wie folgendes Programm zeigt: 


class PundF{

    public static void main(String[] args){
    
        Farbe farbe1 = new Farbe();

        farbe1.rotanteil = 0.5;
        farbe1.blauanteil = 0.5;
        farbe1.gruenanteil = 0.5;

        Punkt p = new Punkt();

        p.x=123;
        p.y=321;
    }

}


Das ist nicht sehr praktisch, weil man sich vorstellen kann, dass man die Implementierung, also den internen Aufbau z.B. des Punktes, ändern muss. Vielleicht verwendet man statt der kartesischen Koordinaten nun Polarkoordinaten, oder man muss die Farben in einem anderen Farbraum speichern.


Damit jemand, der diese Klassen benutzt, sich nicht darum kuemmern braucht, wie die Daten intern gespeichert werden, benutzt man zum Zugriff auf die Daten sogenannte getter- und setter-Methoden:


Eine bessere Punktklasse - getter und setter

Man kann die Punktklasse nun wie folgt erweitern: 

class Punkt{
   private int x;
   private int y;

   public int getX(){
    return this.x;
   }
   public int getY(){
    return this.y;
   }

   public void setX(int arg){
    this.x = arg;
   }
   public void setY(int arg){
    this.y = arg;
   }

}

Huch - was soll denn dieses ganze private und public ploetzlich?!

Eigentlich ist das relativ einfach. Die Daten haben wir private deklariert, dass heisst, wir dürfen nur noch innerhalb unserer Klasse darauf zugreifen. Damit wird verhindert, dass jemand von aussen versucht direkt auf die x-Koordinate zuzugreifen, die ja vielleicht irgendwann gar nicht mehr direkt vorhanden ist, wenn wir Polarkoordinaten verwenden:

Punkt mit Polarkoordinaten

class Punkt{
   private double length;
   private double angle;

   public int getX(){
    return ...
   }
   public int getY(){
    return ...
   }

   public void setX(int arg){
    this.length = ... 
   }
   public void setY(int arg){
    this.angle = ...
   }

}


Der Vorteil: Alle anderen Programmteile und Klassen koennen wie bisher mit Hilfe der Getter und Setter an die X und Y-Koordinaten kommen, obwohl intern nur Polarkoordinaten vorliegen. Dieses Beispiel ist nicht vollständig, die Mathematik wurde absichtlich weggelassen um Verwirrung zu verhindern ;) [Ausserdem braucht man fuer die Überführung in Polarkoordinaten immer x und y Werte, hat den Sonderfall, dass x nicht 0 sein darf, etc...]

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