252-0027 Einführung in die Programmierung 4.0 Klassen und Objekte

252-0027

Einführung in die Programmierung 4.0 Klassen und Objekte

Thomas R. Gross

Department Informatik ETH Zürich

1

4.0 Klassen und Objekte

§ 4.4 Attribute

§ 4.5 Methoden

§ 4.6 Konstruktoren

§ 4.7 Sichtbarkeit von Attributen

§ 4.8 static Methoden und Variablen

2

4.7 Sichtbarkeit für Attribute

61

Attribute für Person

public class Person { String name;

int id;

double hourlyRate;

double[] hours;

double[] overtime;

// various methods

… }

§ Wenn wir für jede Person den Stundenlohn festhalten

wollen können wir ein Attribut hinzufügen

Zugriff auf Attribute

§ Jeder Klient kann (bisher) auf alle Attribute eines Objektes zugreifen (lesen und/oder modifizieren)

§ Accessor und Mutator Methoden strukturieren den Code aber Zugriff ist noch immer möglich

§ Dies ist nicht immer gewünscht

§ Sonst könnte jeder hourlyRate verändern … public void myFriend(Person p) {

p.hourlyRate = p.hourlyRate * 2.0;

}

63

Zugriff auf Attribute

§ Jeder Klient kann (bisher) auf alle Attribute eines Objektes zugreifen (lesen und/oder modifizieren)

§ Wie können wir Objektexemplare so konstruieren dass (manche/alle) Attribute "geschützt" sind?

§ Grundproblem der Abkapselung ("Encapsulation")

64

"Encapsulation" (Datenkapselung)

§ Bisher: Definition von Variablen in Methoden

§ … und in Blöcken innerhalb von Methoden

§ Regel: keine Doppeldefinitionen

§ Jetzt: Objekte haben einen Zustand (Objektattribute)

§ Variable ausserhalb von Methoden deklariert

§ Zugriff (Dot-Notation) mittels Referenzvariable

§ Klassen als Mechanismus der Abkapselung

§ "Encapsulation" (manchmal Datenkapselung)

67

Point int x;

int y;

public class Point { int x;

int y;

}

int x;

int y;

Point int x;

int y;

Encapsulation

§ Idee: Verstecken der Details der Implementation einer Klasse vor den Klienten der Klasse

§ Encapsulation zwingt zur Abstraktion.

§ Trennung von Verhalten (extern sichtbar) und Zustand (intern)

§ Schützt die Daten eines Objektes vor unbeabsichtigten oder unerwünschten Operationen

§ Encapsulation erlaubt Anpassung(en) der Implementation ohne

Änderungen der Klienten Programme

Abstraktion und Datenkapselung

§ iPod Verhalten festgelegt durch (zugängliche) Schalter/Regler sowie Steuerfunktionen

§ Hersteller (des iPods) kann Implementation ändern (schnellerer Prozessor, mehr Speicher)

§ … und der Hersteller (der Boards) kann andere Speicherchips einsetzen

69

Encapsulation

§ Bei der Definition eines Attributes können wir dessen Sichtbarkeit angeben

§ Attribute die nur intern (d.h. von Methoden der Klasse) geändert bzw gelesen werden können

§ Attribute auf die "von aussen" (d.h. aus Methoden anderer Klassen – d.h. extern) zugegriffen werden kann

§ Zugriff mit Dot Notation

§ Bisher in unseren Klassen verwendet um nicht zuviel auf einmal erklären zu müssen

§ Später lernen wir noch andere Möglichkeiten kennen, interne und externe Attribute zu trennen

70

Private Attribute

Ein Attribut ("field") auf das nicht von ausserhalb der Klasse zugegriffen werden kann

§ Syntax:

private type name ;

§ Beispiele (alles Attribute einer Klasse!)

private int id;

private String name;

Private Attribute

public class Person {

private String name;

private int id;

private double hourlyRate;

private double[] hours;

private double[] overtime;

// various methods

public double computePay() { ...

for (int i = 0; i < hours.length; i++) ...

}

} § Direkter Zugriff auf Attribute in Methoden der Klasse

Person Objekte mit Methode computePay

public class Person { private String name;

private int id;

private double hourlyRate;

private double[] hours;

private double[] overtime;

// Computes wages, 25% overtime supplement public double computePay() {

double sumStd = 0;

double sumOvt = 0;

for (int i = 0; i < hours.length; i++) { sumStd += hours[i];

}

for (int i = 0; i < overtime.length; i++) { sumOvt += overtime[i];

}

return sumStd * hourlyRate + sumOvt * hourlyRate * 1.25;

}

} ⁷³

Private Attribute

// irgendwo in einem Klienten

Person myRecord = …; // set to my Person object

myRecord.hourlyRate = 50;

§ Klienten Programm wird nicht übersetzt wegen unerlaubten Zugriffs auf privates Attribut:

PersonExample.java:17: hourlyRate has private access in Person

myRecord.hourlyRate = 50;

public class Person { ...

private double hourlyRate;

...

// various methods

}

Zugriff auf private Attribute

§ Nur Methoden die in der Klasse definiert sind können auf private Attribute zugreifen

§ Siehe Methode computePay

§ Wenn Zugriff von extern erlaubt sein soll dann muss die Klasse dafür Methoden zur Verfügung stellen

§ Accessor Methode(n)

§ Mutator Methode(n)

75

Zugriff auf den privaten Zustand

// A "read-only" access to the hourlyRate field // ("accessor")

public int getHourlyRate() { return hourlyRate;

}

// Allows clients to change the hourlyRate field // ("mutator")

public void setHourlyRate (int newRate) { hourlyRate = newRate;

}

Zugriff auf den privaten Zustand, im Klienten

§ Das Klientenprogramm sieht dann so aus :

System.out.println(myRecord.getHourlyRate());

myRecord.setHourlyRate(40);

77

Vorteile Mutator/Accessor Methode

§ Methoden können zusätzliche Kontrollen vornehmen

§ Check Recht eine Änderung vorzunehmen

§ Log aller Änderungen

§ Methoden können Transformationen vornehmen

78

Point class

// A Point object represents an (x, y) location.

public class Point { private int x;

private int y;

public Point(int initialX, int initialY) { x = initialX;

y = initialY;

}

public int getX() { return x;

}

public int getY() { return y;

}public void setX (int newX){

x = newX;

}public void setY (int newY) { ...

public double distanceFromOrigin() { return Math.sqrt(x * x + y * y);

}

public void setLocation(int newX, int newY) { setX(newX);

setY(newY);

}

public void translate(int dx, int dy) { setLocation(x + dx, y + dy);

} }

Vorteile der Encapsulation

§ Abstraktion des Objektes und des Klienten

§ Objekt: stellt Methoden zur Verfügung, "verheimlicht"

Implementation

§ Klient: ruft Methoden auf, keine Annahmen über die Implementation

§ Schutz vor unerwünschtem Zugriff

§ Accessor/Mutator Methoden sind optional

§ Beispiel: Person ohne setHourlyRate Methode

§ Objekt kann (z.B.) ein Protokoll der Zugriffe anlegen

§ Wann wurde hourlyRate geändert

§ Objekt kann weitere Kontrollen durchführen (Erlaubnis …)

80

Vorteile der Encapsulation

§ Objekt kann die Implementation verändern

§ Beispiel: Klasse Point könnte Polarkoordinaten (r, θ) verwenden – Namen der Methoden sind gleich aber die

Implementation ändert sich

§ Beispiel: Klasse Person unterscheidet zwischen Normalzeit, Überzeit und Überstunden

§ Können den Zustand eines Objektes weiteren Beschränkungen unterwerfen

§ Beispiel: hourlyRate muss positiv sein

§ Ein Datum muss einen Monat von 1 bis 12 enthalten etc

Encapsulation (Hinweis)

§ Nicht nur Attribute können private sein, auch Methoden

§ Nicht-öffentliches Verhalten

§ Sinnvoll wenn wir aus Methoden gemeinsame Anweisungen herausnehmen wollen (und in einer eigenen Methode

zusammenfassen) aber sicher stellen wollen, dass diese Methode nicht von einem Klienten direkt aufgerufen wird

§ Syntax:

private type name ( parameters ) { statements ;

}

Enkapsulation

§ Bisher: Variable (oder Parameter) in Methode geschützt

§ Deklariert Variable für Block (bzw Parameter für Body der Methode)

§ Kein Zugriff von aussen

§ Jetzt: Attribute deklarieren Variable für die Methoden der Klasse

§ Attribut geschützt wenn sie private sind

§ Verantwortung der Entwickler

§ Was passiert bei Namenskonflikten?

85

Encapsulation und Namensräume

§ Sie erinnern sich an den Konstruktor für Point Objekte:

public Point(int initialX, int initialY) { x = initialX;

y = initialY;

}

§ Parameter definiert eine Variable für den Rumpf der Methode

§ Regel gilt auch für Konstruktoren

§ Was passiert wenn wir x und y als Namen für die Parameter verwenden (wollen)?

86

88

90

Encapsulation und Namensräume

§ Konstruktor für Point Objekte:

public Point(int x, int y) { this.x = x;

this.y = y;

}

§ Der Parameter verdeckt (shadows) das Attribut der Klasse Point

§ Müssen daher mittels this auf das x-Attribut bzw y-Attribut der Klasse zugreifen

91

this

§ this verweist also auf den impliziten Parameter einer Methode

§ this kann auch verwendet werden um einen anderen Konstruktor aufzurufen (später mehr)

§ Ein Konstruktor ruft einen anderen auf:

this(parameters);

§ Klammern ( und ) wichtig

§ Beispiel für sinnvollen Einsatz später

93

Verdecken von Variablen ("shadowing")

§ shadowing: Zwei Variable mit dem selben Namen die beide sichtbar sind.

§ Normalerweise in Java illegal – Ausnahme wenn eine der Variablen ein Attribut ("field") einer Klasse ist.

§ x und y beziehen sich auf die Attribute

§ Wenn eine Methode x und y als Parameter hat, dann beziehen sich x und y auf die Parameter.

§ Wenn eine Methode x und y als Variable deklariert dann beziehen

sich x und y auf die Variable

Verdecken von Variablen ("shadowing")

public class Point { private int x;

private int y;

void method1() {

// x bezieht sich auf Attribut x }

void method2(int x) {

// x bezieht sich auf Parameter x }

void method3() { int x;

// x bezieht sich auf Variable x }

}

Verdecken von Variablen ("shadowing")

public class Point { int x;

int y;

void method1() {

// x bezieht sich auf Attribut x }

void method2(int x) {

// x bezieht sich auf Parameter x }

void method3() { int x;

// x bezieht sich auf Variable x }

}

Shadowing Probleme vermeiden

public class Point { private int x;

private int y;

...

public void setLocation(int x, int y) { this.x = x;

this.y = y;

} }

Innerhalb von setLocation,

§ Um sich auf das Attribut ("field") x zu beziehen: verwende this.x

§ Um sich auf den Parameter x zu beziehen: verwende x

Einen anderen Konstruktor aufrufen

public class Point { private int x;

private int y;

public Point() { x = 0;

y = 0;

public Point(int x, int y) { } this.x = x;

this.y = y;

}

} ...

Einen anderen Konstruktor aufrufen

public class Point { private int x;

private int y;

public Point() {

this(0, 0); // calls (x, y) constructor public Point(int x, int y) { }

this.x = x;

this.y = y;

}

} ...

Einen anderen Konstruktor aufrufen

§ Vermeidet Redundanz zwischen Konstruktoren

§ Nur ein Konstruktor kann einen anderen Konstruktor aufrufen

§ Eine Methode kann nicht einen Konstruktor aufrufen!

103

4.8 static Methoden und Variablen

105

Kurze Geschichte der Methoden

die wir in der Vorlesung kennen gelernt hatten

§ public static void main(String[] args) {… }

§ public static void name () { … }

§ public static void name ( type name ) { … }

§ public static type name ( type name ) { … }

§ public type name ( type name ) { … }

§ private type name ( type name ) { … }

Was bedeutet static wirklich?

die wir in der Vorlesung kennen gelernt hatten

§ public static void main(String[] args) {… }

§ public static void name () { … }

§ public static void name ( type name ) { … }

§ public static type name ( type name ) { … }

§ public type name ( type name ) { … }

§ private type name ( type name ) { … }

Vom Programm zum (Software)System

§ Fast alle Software Systeme bestehen aus vielen Klassen.

§ Eine Hauptklasse ruft Methoden anderer Klassen auf

§ Hauptklasse hat eine Anfangsmethode

public static void main (String[] args)

)

method1 method2

Class #2 method3

method5

Class #3 method4

method6

§ Vorteile:

§ Code Wiederverwendung

§ Gliedert das Programm in überschaubare Teile

108

Ein Programm mit Redundanz, Aufgabe 1

// This program sees whether some interesting numbers are prime.

public class Primes1 {

public static void main(String[] args) {

int[] nums = {1234517, 859501, 53, 142};

for (int i = 0; i < nums.length; i++) { if (isPrime(nums[i])) {

System.out.println(nums[i] + " is prime");

} }

}

// continued on next slide

109

Ein Programm mit Redundanz, Aufgabe 1, ^{Teil 2}

// Returns the number of factors of the given integer.

public static int countFactors(int number) { int count = 0;

for (int i = 1; i <= number; i++) { if (number % i == 0) {

count++;

} }

return count;

}

// Returns true if the given number is prime.

public static boolean isPrime(int number) { return countFactors(number) == 2;

}

}

Ein Programm mit Redundanz, Aufgabe 2

// This program prints all prime numbers up to a maximum.

public

class Primes2 {

public static void main(String[] args) {

Scanner console = new Scanner(System.in);

System.out.print("Max number? ");

int max = console.nextInt();

for (int i = 2; i <= max; i++) { if (isPrime(i)) {

System.out.print(i + " ");

} }

System.out.println();

}

// continued on next slide

Ein Programm mit Redundanz, Aufgabe 2, ^{Teil 2}

// Returns true if the given number is prime.

public static boolean isPrime(int number) { return countFactors(number) == 2;

}

// Returns the number of factors of the given integer.

public static int countFactors(int number) { int count = 0;

for (int i = 1; i <= number; i++) { if (number % i == 0) {

count

} }

return count;

}

}

Redundanz in Programmen

§ Wir möchten die gemeinsamen Methoden nur einmal schreiben

§ … nur einmal dokumentieren

§ ... nur einmal testen

§ ... (später) nur einmal verändern (falls nötig)

§ Klassen geben uns die Möglichkeit gemeinsames Verhalten (von Objekten) zusammenzufassen.

113

Klassen als Module

§ Modul: wiederverwendbare Software, in einer Klasse abgelegt.

§ Beispiele von Modulen (Klassen): Math, Arrays, System

§ Legen wir die gemeinsamen Methoden in einer Klasse Factors ab

114

Klassen als Module

// This class is a module that contains useful methods // related to factors and prime numbers.

public class Factors {

// Returns the number of factors of the given integer.

public static int countFactors(int number) { int count = 0;

for (int i = 1; i <= number; i++) { if (number % i == 0) {

count++; // i is a factor of the number }

}

return count;

}

Klassen als Module

// Returns true if the given number is prime.

public static boolean isPrime(int number) { return countFactors(number) == 2;

}

} // Factors

116

Module

§ Ein Modul ist Teil eines Programms, nicht ein vollständiges (ausführbares) Programm.

§ Es gibt keine main Methode. Der Code kann nicht direkt ausgeführt werden..

§ Module sollen von Klienten Programmen (bzw. Klienten Klassen) verwendet werden.

§ Syntax:

class.method(parameters);

§ Beispiel: int factorsOf24 = Factors.countFactors(24);

static Variable und Methoden

§ static : ist Teil einer Klasse, nicht Teil (Attribut) eines Objektes.

§ Klassen können static Methoden und Variable ("fields") haben.

§ Eine static Variable existiert nur einmal – Methoden aller Exemplare der Klasse können auf diese zugreifen

§ Eine static Variable wird nicht (wie ein Attribut) für jedes Objekt geschaffen.

§ static Variable und Methoden sollten die Ausnahme sein

§ Im "Normalfall" verwenden wir Objektattribute

118

119

class C state:

private static int staticFieldA private static String staticFieldB private int field1;

private double field2;

behavior:

public static void someStaticMethodC() public static void someStaticMethodD() public void method3()

public int method4()

object #1 state:

int field1 double field2 behavior:

public void method3() public int method4()

object #2 state:

int field1 double field2 behavior:

public void method3() public int method4()

object #3 state:

int field1 double field2 behavior:

public void method3() public int method4()

120

class C state:

private static int staticFieldA private static String staticFieldB private int field1;

private double field2;

behavior:

public static void someStaticMethodC() public static void someStaticMethodD() public void method3()

public int method4()

object #1 state:

int field1 double field2 behavior:

public void method3() public int method4()

object #2 state:

int field1 double field2 behavior:

public void method3() public int method4()

object #3 state:

int field1 double field2 behavior:

public void method3() public int method4()

Typ "C" – Exemplare mit Zustand und Verhalten

§ Eine static Methode ist eine Methode für die Klasse

§ Eine static Methode kann ohne eine Referenz auf ein Exemplar aufgerufen werden.

class . method ( parameters );

§ Deshalb haben wir z.B . Arrays.toString(…) oder Math.abs(... ) aufrufen können.

121

Beispiel, ^{Teil 1}

// This program sees whether some interesting numbers are prime.

public class Primes {

public static void main(String[] args) {

int[] nums = {1234517, 859501, 53, 142};

for (int i = 0; i < nums.length; i++) { if (Factors.isPrime(nums[i])) {

System.out.println(nums[i] + " is prime");

} }

} }

122

Beispiel, ^{Teil 2}

// This program prints all prime numbers up to a given maximum.

public class Primes2 {

public static void main(String[] args) {

Scanner console = new Scanner(System.in);

System.out.print("Max number? ");

int max = console.nextInt();

for (int i = 2; i <= max; i++) { if (Factors.isPrime(i)) {

System.out.print(i + " ");

} }

System.out.println();

} }

123

static Variable

§ static Variable (“field”): Mit der Klasse gespeichert, nicht mit jedem Objektexemplar

§ Alle Methoden einer Klasse können auf eine static Variable zugreifen

§ Gemeinsame ("shared") Variable für alle Exemplare

§ Kann von allen gelesen und modifiziert werden

§ Insbesondere Modifikationen sind kritisch

§ Leicht die Übersicht zu verlieren

§ Vorsicht bei static

124

Module in Java Bibliotheken

// Java's built-in Math class is a module public class Math {

public static final double PI = 3.14159265358979323846;

...

public static int abs(int a) { if (a >= 0) {

return a;

} else {

return -a;

} }

public static double toDegrees(double radians) { return radians * 180 / PI;

}

}

126

static Variable

private static type name;

private static type name = value;

oder

static type name;

static type name = value;

§ Beispiel:

private static int theAnswer = 42;

128

Zugriff auf static Variable

§ Innerhalb der Klasse in der die Variable deklariert wurde:

fieldName // get the value

fieldName = value; // set the value

§ Aus einer anderen Klasse:

ClassName.fieldName // get the value ClassName.fieldName = value; // set the value

129

Zugriff auf static Variable

§ Im Normalfall sind static Variable private es sei denn sie sind final

§ final: Wert kann nicht geändert warden

§ Damit auf ( static ) Variable in anderen Klassen zugegriffen werden kann müssen diese Variablen public sein

§ Also (in einer Klasse)

public static type name;

public static type name = value ;

§ Keyword public erlaubt überall Zugriff

Zugriff auf static Variable

§ Aus einer anderen Klasse (wenn die Variable public ist):

ClassName . fieldName // get the value ClassName.fieldName = value; // set the value

§ … doch public static sollte final sein!

131

Übung

§ Erweitern Sie die Klasse Person so, dass jedes neue Objekt eine eindeutige ID für die neue Person erhält

§ Altes Design hatte einen Konstruktor der die ID als Parameter übernahm Person employee1 = new Person("Paula", 123);

Person employee2 = new Person("Erich", 123);

§ Wir wollen jetzt die ID in der Klasse verwalten/zuweisen

132

public class Person { String name;

int id;

double hourlyRate;

double[] hours;

double[] overtime;

// Constructs a Person with given name and Id public Person(String firstname, int uniqueId) {

name = firstname;

id = uniqueId;

}

// Methods ...

}

134

public class Person {

private static int uniqueId = 0;

String name;

int id;

double hourlyRate;

double[] hours;

double[] overtime;

// Constructs a Person with given name and assigns ID public Person(String firstname) {

name = firstname;

id = uniqueId++;

}

// Methods ...

}

136

static Methoden

// das selbe Format das wir zuerst gesehen haben

public static type name ( parameters ) { statements ;

}

§ static Methode: In der Klasse gespeichert.

§ Gemeinsam für alle Exemplare, nicht für jedes Exemplar kopiert.

§ Es gibt keinen impliziten Parameter this

§ Daher kann eine solche Methode nicht auf den Zustand eines Objekts zugreifen, d.h. (Objekt)Attribute können nicht gelesen oder geschrieben

werden.

Übung

§ Erweitern Sie die Klasse Person um eine Methode die die Anzahl der bisher erstellten Person Objekte zurückgibt.

139

public class Person {

private static int uniqueId = 0;

String name;

int id;

double hourlyRate;

double[] hours;

double[] overtime;

// Constructs a Person with given name and assigns ID public Person(String firstname) {

name = firstname;

id = uniqueId++;

}

// Methods

numberEmployees( ) { }

}

public class Person {

private static int uniqueId = 0;

String name;

int id;

double hourlyRate;

double [] hours;

double [] overtime;

// Constructs a Person with given name and assigns ID public Person(String firstname) {

name = firstname;

id = uniqueId++;

}

// Methods

public static int numberEmployees( ) { return uniqueId;

}

}

Zusammenfassung Java Klassen

§ Eine Klasse kann in einem grossen Software System:

1. Ein Program enthalten

2. Eine Objekt Klasse (d.h. Typ) definieren

3. Ein Modul definieren

Zusammenfassung Java Klassen

§ Eine Klasse kann in einem grossen Software System:

1. Ein Program enthalten: Hat eine public static main Methode und ggf. andere static Methoden.

§ Normalerweise ohne static Variable (ausser sie sind final)

§ Implementiert einen Service für Benutzer

Zusammenfassung Java Klassen

§ Eine Klasse kann in einem grossen Software System:

2. Einen Typ definieren: Die Objekt Klasse beschreibt neuen Typ von Objekten (Werte und Verhalten)

§ Deklariert Objektattribute, Konstruktoren, und Methoden

§ Deklariert möglicherweise static Variable oder Methoden, aber diese spielen i.A. eine untergeordnete Rolle

§ Ist abgekapselt ("encapsulated") – alle Attribute und static Variablen sind private

§ Beispiel von Objekt Klassen:

Point, Person, File, Random

Zusammenfassung Java Klassen

§ Eine Klasse kann in einem grossen Software System:

3. Ein Modul definieren: Wiederverwendbarer Code der durch static Methoden implementiert ist

§ Beispiel: Math, Arrays

147

Wo stehen wir?

§ Kernkonzepte für einfache Programme

§ if-else, if-else-if

§ Schleifen: for, while, do … while

§ Ausdrücke (einschliesslich Zuweisungen)

§ Änderungen der Ausführungsreihenfolge durch Methodenaufruf

§ Strukturierung in Methoden

§ Parameter

§ Rückgabewerte

148

Wo stehen wir?

§ Entwurf (einfacher) Klassen

§ Attribute

§ Erste Schritte mit Java System

§ Scanner, Math, File, PrintStream, Random

149

Wo stehen wir?

§ Deklaration von Variablen eines Basistyps

§ Deklaration von Variablen eines Referenztyps

150

Wenn Sie mehr lesen wollen

§ (und das sollten Sie …)

§ Lehrbücher

§ Java Dokumentation

151

152

S. Reges und M. Stepp, Building Java

Programs: A Back to Basics Approach, 4th Edition, Pearson, ISBN 978-0-13-432276-6.

R. Sedgewick und K. Wayne, Einführung in die Programmierung mit Java, 2011,

(Deutsch) ISBN 978-3-86894-0476-3.

153

R. Sedgewick und K. Wayne, Introduction to Programming in Java: An Interdisciplinary Approach (2nd Edition) , 2017, Addison- Wesley, ISBN 978-0-67-233784-0

S. Reges und M. Stepp, Building Java

Programs: A Back to Basics Approach, 4th

Edition, Pearson, ISBN 978-0-13-432276-6.

Java Lehrbücher

§ Es gibt viele (in vielen Sprachen)

§ Werfen Sie einen Blick auch in andere Bücher

§ Manche Bücher sind auch online verfügbar

154

Java Informationen

§ Online gibt es die Sprachbeschreibung sowie die Dokumentation der APIs

§ Wir werden im Laufe des Semesters einige Bibliotheken (und weitere Klassen) kennenlernen

§ Nutzen Sie die online Informationen

155

156

252-0027

Einführung in die Programmierung 5.0 Input/Output

Thomas R. Gross

Department Informatik ETH Zürich

157

Übersicht

§ 5.1 Output in Fenster

§ 5.2 Arbeiten mit Dateien

§ 5.3 Scanner im Einsatz/Beispiele

158

Input (soweit mit Scanner)

§ Folge von Zeichen die der Scanner liest: Token

§ Input Element

§ Erwartete Zeichen hängen von Methode (z.B. nextDouble()) ab

§ Scanner zerlegt den Inhalt einer File in Tokens

159

Input Tokens

§ Wenn eine Input File diese Zeichen (Buchstaben) enthält:

23 3.14

"John Smith"

§ Dann kann der Scanner die Tokens als Input verschiedener Typen interpretieren:

Token Type(s)

23 int, double, String

3.14 double, String

"John String

Smith" String

Files und der Input Cursor (Zeiger)

§ Nehmen wir an, eine Datei weather.txt enthält diesen Text:

16.2 23.5

19.1 7.4 22.8

18.5 -1.8 14.9

§ Für den Scanner ist jeder Input eine Folge von Buchstaben:

16.2 23.5\n19.1 7.4 22.8\n\n18.5 -1.8 14.9\n

^

§ ^ ist der input cursor: die augenblickliche Position des Scanners.

162

Verarbeiten einer Input File

§ Der Scanner identifiziert ein Token

§ Das Token wird gelesen und an den Aufrufer des Scanners abgeliefert

§ Annahme: keine Fehler

§ Dabei wird der Cursor über die gelesenen Buchstaben geführt

§ Wir sagen der Scanner konsumiert das Token

163

Konsumieren von Input

§ Konsumieren von Tokens: Input lesen und dabei Cursor weiter bewegen

§ Aufruf von nextInt , nextDouble , etc. bewegt den Cursor hinter das aktuelle Token.

16.2 23.5\n19.1 7.4 22.8\n\n18.5 -1.8 14.9\n

^

§ Die Datei wird dabei nicht verändert

164

Konsumieren von Input, Teil 2

§ Aufruf von nextInt, nextDouble, etc. bewegt den Cursor hinter das aktuelle Token.

16.2 23.5\n19.1 7.4 22.8\n\n18.5 -1.8 14.9\n

^

double d = input.nextDouble(); // 16.2

16.2 23.5\n19.1 7.4 22.8\n\n18.5 -1.8 14.9\n

^

String s = input.next(); // "23.5"

16.2 23.5\n19.1 7.4 22.8\n\n18.5 -1.8 14.9\n

^

165

File Input Aufgabe

§ Zurück zur File mit Wetter Daten

§ Schreiben Sie ein Programm das den Temperaturunterschied

zwischen zwei aufeinander folgenden Tagen berechnet.

16.2 23.5

19.1 7.4 22.8

18.5 -1.8 14.9

16.2 to 23.5, change = 7.3 23.5 to 19.1, change = -4.4 19.1 to 7.4, change = -11.7 7.4 to 22.8, change = 15.4 22.8 to 18.5, change = -4.3 18.5 to -1.8, change = -20.3 -1.8 to 14.9, change = 16.7¹⁶⁶

File Input Antwort

// Displays changes in temperature from data in an input file.

import java.io.*; // for File import java.util.*; // for Scanner

public class Temperatures {

public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {

Scanner input = new Scanner(new File("weather.txt"));

double prev = input.nextDouble(); // fencepost for (int i = 1; i <= 7; i++) {

double next = input.nextDouble();

System.out.println(prev + " to " + next +

", change = " + (next - prev));

prev = next;

} }

}

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