Algorithmen und Datenstrukturen 07

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Algorithmen und Datenstrukturen 07

Stefan Ploner

5. Dezember 2011

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Besprechung Blatt 6 Vererbung Unified Modeling Language (UML) Vorbereitung Blatt 7

1 Besprechung Blatt 6 Fragen

2 Vererbung Allgemein abstract Interfaces

3 Unified Modeling Language (UML) Ablaufdiagramme

Klassendiagramme

Anwendungsfalldiagramme 4 Vorbereitung Blatt 7

Anmerkungen

Algorithmen und Datenstrukturen 07 Stefan Ploner

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Fragen zu Blatt 6?

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Besprechung Blatt 6 Vererbung Unified Modeling Language (UML) Vorbereitung Blatt 7 Allgemein

Allgemein

• in Java erben alle Klassen von der Klasse Object

• Schl¨usselwort extends

class A extends Object { ... } class B extends A { ... }

• da alle Klassen, wenn nicht anders angegeben, von Object erben, wirdextends Object weggelassen

class A { ... }

• Erben von mehreren Klassen in Java nicht m¨oglich

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Unterklassen k¨onnen auf

• alle Attribute und Methoden der Klasse selbst und

• alle sichtbaren Attribute und Methoden der Oberklassen zugreifen

Oberklassen k¨onnen

• nur auf Attribute und Methoden der Oberklasse zugreifen

• die Oberklasse weiß nicht, ob und wieviele Unterklassen existieren ⇒ entsprechend keinerlei Zugriff

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class A {

public String name;

private String blubb;

}

class B extends A { public int zahl;

public void toString() {

System.out.println(name + ": " + zahl);

} }

• in B.toString() kann blubbnicht ausgegeben werden, da die Variable dort nicht sichtbar ist

• die toString()-Funktion w¨urde in Klasse A nicht funktionieren, da zahl dort nicht zugreifbar ist

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Konstruktoren

• Konstruktoren werden nicht vererbt

• Konstruktoren rufen automatisch den parameterlosen Konstruktor der Oberklasse auf

• wenn dieser nicht existiert, muss mit superein bestimmter Konstruktor aufgerufen werden

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class Fahrzeug { protected speed;

public Fahrzeug(int speed) { this.speed = speed;

} }

class Auto extends Fahrzeug { public void Auto(int speed) {

// super-Aufruf ist immer die erste Anweisung super(speed);

// setzt oft private Variablen der Oberklasse ...

} }

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Type-Casting

public static void main(String[] args) { Fahrzeug f1 = new Fahrzeug();

Auto a1 = new Auto();

Fahrzeug f2 = new Auto(); // impliziter Cast // Auto ist ein Fahrzeug - ok

Auto a2 = new Fahrzeug(); // Fehler: Oberklasse // kann nicht in Unterklasse konvertiert werden Auto a3 = (Auto)f2; // expliziter Cast

// Fahrzeuge sind nicht zwangslaeufig Autos Auto a4 = (Auto)f1; // ClassCastException // f1 ist kein Auto, im Prinzip wie a2 }

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Statischer und dynamischer Typ

• statischer Typ = Variablentyp

• dynamischer Typ = Typ der Referenzierten Instanz public static void main(String[] args) {

Fahrzeug f1 = new Fahrzeug();

Auto a1 = new Auto();

// a1: statischer und dynamischer Typ Auto Fahrzeug f2 = new Auto(); // impliziter Cast // f2: statisch: Fahrzeug, dynamisch: Auto Auto a3 = (Auto)f2; // expliziter Cast // a3: statisch und dynamsich Auto }

“return this;” ?

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Uberladen (in Java: bei allen Methoden m¨¨ oglich)

• ein Methodenname, mehrere Parameter

• hat nichts mit Vererbung zu tun Uberschreiben (in Java: Instanzmethoden)¨

• Methode in einer Unterklasse mit selbem Namen und Signatur wie eine Methode der Oberklasse

• Methodenaufruf nach dynamischem Typ Verdecken (in Java: Statische Methoden, Attribute)

• Methode in einer Unterklasse mit selbem Namen und Signatur wie eine Methode der Oberklasse

• Methodenaufruf nach statischem Typ

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Besprechung Blatt 6 Vererbung Unified Modeling Language (UML) Vorbereitung Blatt 7 abstract

abstract

• abstrakte Klassen k¨onnen nicht instanziiert werden

• erbende Klassen m¨ussen auch abstract sein oder alle abstrakten Methoden ¨uberschreiben

Fahrzeug fahren() : void

Auto fahren() : void

Boot fahren() : void

Flugzeug fahren() : void

• die Methode fahren() ist in Auto, Boot und Flugzeug anders, daher ist eine Definition in Fahrzeug nicht sinnvoll

• nur Fahrzeuge, die fahren k¨onnen (die die Methode fahren

¨

uberschrieben haben), k¨onnen instanziiert werden

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abstract class Fahrzeug {

private Fahrzeug[] alleFahrzeuge;

protected speed;

public abstract void fahren();

public void alleFahren() {

for (Fahrzeug f : alleFahrzeuge)

f.fahren(); // alle Fahrzeugtypen!

} }

class Auto extends Fahrzeug { public void fahren() {

// brumm brumm }

}

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Besprechung Blatt 6 Vererbung Unified Modeling Language (UML) Vorbereitung Blatt 7 Interfaces

Interfaces

• Interfaces bestehen aus Methodensignaturen

• Klassen k¨onnen beliebig viele Interfaces implementieren

• alle Interfacemethoden m¨ussen in der Klasse vorhanden sein

• Interfacemethoden sind immer public interface Comparable {

int compareTo(Object o);

}

class Datum implements Comparable {

public int compareTo(Object o) { ... } }

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Interfaces

• Klassen k¨onnen auf den “Interface-Typ” gecastet werden

• dann k¨onnen nur die Instanz Methoden ausgef¨uhrt werden

Anwendung:

• viele Sortierfunktionen verwenden das Comparable Interface

• sie k¨onnen dadurch alle Klassen sortieren, die dieses Interface implementieren -ohne deren Inhalt zu kennen!

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Bestandteile eines Flussdiagramms

1 abgerundetes Rechteck: Startpunkt und Endpunkte

2 Rechteck: Anweisungen

3 Raute: Bedingungen - die ausgehenden Pfeile m¨ussen mit dem entsprechendem Fall beschriftet sein

Die Bestandteile werden mit Pfeilen in Flussrichtung verbunden.

Schleifen in Anwendungsfalldiagrammen:

• ein Zweig der Bedingung f¨uhrt nach Anweisungen (Schleifeninhalt) wieder zur¨uck zur Bedingung

• der andere Zweig f¨uhrt zu den Anweisungen nach der Schleife

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Besprechung Blatt 6 Vererbung Unified Modeling Language (UML) Vorbereitung Blatt 7 Klassendiagramme

Aufbau einer “Klassenbox”

<<stereotyp>>

Klassenname Variablen Methoden

Stereotypen:

• <<interface>> Interface

• <<abstract>> Abstrakte Klasse

Abstrakte Klassen / Methoden k¨onnen auch durch kursiv-schreiben des Namens verdeutlicht werden.

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Inhalt von Klassen

UML-Darstellung Repr¨asentiert var : final float Variable

blubb() Funktion

bla(blubb : int) : int Funktion mit Parameter und R¨uckgabetyp

<<abstract>>

Kuh - milch : float + melken() : float + schlachten() : void

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Sichtbarkeitsmodifikatoren in UML-Diagrammen

Modifikator UML-Repr¨asentation

private -

default (nichts) protected #

public +

final (beim Typ dazuschreiben) abstract kursiv

static unterstrichen

instanz (nicht unterstrichen)

Bei final-Funktionen ohne R¨uckgabewert final void verwenden

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Assoziationen

3 Typen:

1 (normale) Assoziation (Linie): normale Beziehung

2 Aggregation (unausgef¨ullte Raute beim Beh¨alter):

Teil-Ganzes-Beziehung (Teil kann auch unabh¨angig existieren)

3 Komposition (ausgefüllte Raute beim Behälter): strenge Teil-Ganzes-Beziehung (immer genau ein Behälter, nicht null) Beispiele:

• Assoziation: Beziehung zwischen Konto und Kunde

• Aggregation: Ein Student ist Teil einer Vorlesung - kann aber auch ohne diese existieren

• Komposition: Raum ist immer Bestandteil von genau einem Geb¨aude, Geb¨aude weg⇒ Raum auch weg

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Assoziationen

Konto

Kunde

Vorlesung

Student

Gebaeude

Raum

-kunde -konto

-student -vorlesung

-raum -gebaeude

Bei Referenztypen werden Attribute nicht in die Klasse geschrieben

⇒Variable, mit der die Klasse referenziert wird, an die Klasse Die Variablen, die in der Klasse enthalten sind, stehen am anderen Ende!

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Multiplizit¨ aten

• an Assoziationen werden neben den beteiligten Klassen ihre Multiplizit¨aten angegeben

• diese geben an, wie viele Objekte einer Beziehung zugeordnet werden (und daher in der anderen Klasse gespeichert werden)

• Darstellung x..y, x Unter-, y Obergrenze, * ⇒beliebig

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Multiplizit¨ aten

Konto

Kunde

Vorlesung

Student

Gebaeude

Raum

-kunde 1

-konto 0..*

-student 1..*

-vorlesung 0..*

-raum 1..*

-gebaeude 1

• Beziehungen werden in Java zu Attributen (Variablen)

• für Kardinalitäten>1 benötigt man Arrays oder Listenklassen

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Vererbungsbeziehungen

• normale Vererbung (extends): Durchgezogene Linie mit unausgemalter Dreiecksspitze bei Oberklasse

• “implements”-Beziehung: Gestrichelte Linie mit unausgemalter Dreiecksspitze bei Oberklasse

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Beispiel: Bauernhof

EierLegend eier : int

eierSammeln() : int

MilchErzeugend milch : float

melken() : float WolleGebend

wolle : double scheren() : double

«interface»

SchlachtVieh schlachten() : void

Huhn eierSammeln() : int schlachten() : void

Sau

schlachten() : void Kuh

melken() : float schlachten() : void

Schaf melken() : float schlachten() : void zaehlen() : int

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Beispiel: Bauernhof

EierLegend eier : int

eierSammeln() : int

MilchErzeugend milch : float

melken() : float WolleGebend

wolle : double scheren() : double

«interface»

SchlachtVieh schlachten() : void

Huhn eierSammeln() : int schlachten() : void

Sau

schlachten() : void Kuh

melken() : float schlachten() : void

Schaf melken() : float schlachten() : void zaehlen() : int

EierlegendeWollmilchsau melken() : float schlachten() : void eierSammeln() : int scheren() : double

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Besprechung Blatt 6 Vererbung Unified Modeling Language (UML) Vorbereitung Blatt 7 Anwendungsfalldiagramme

Komponenten eines Anwendungsfalldiagramms

Akteur

Anwendungsfall Systemkontext

Anwendungsfall

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Beispiel: Flughafen

Kunde

Kundenbetreuer Buchungssystem

Buchen

Stornieren

Administrieren Flugbuchung

Buchen

Stornieren

Administrieren

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Besprechung Blatt 6 Vererbung Unified Modeling Language (UML) Vorbereitung Blatt 7 Anmerkungen

UML-Tools und -Dokumente

Erstellen von UML-Diagrammen

• Google Text & Tabellen (docs.google.com)

• Dia (live.gnome.org/Dia)

• Papyrus UML (eclipse.org/papyrus)

N¨utzlich, da Klassen noch verschoben werden k¨onnen!

Dokumentation des UML-Standards

• de.wikipedia.org/wiki/Unified Modeling Language

• uml.org