Einstieg in die Informatik mit Java

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1 1 / 24 Einstieg in die Informatik mit Java Klassen als Datenstrukturen Gerd Bohlender Institut für Angewandte und Numerische Mathematik

2 Gliederung 2 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

3 Gliederung 3 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

4 4 / 24 Klassen als Datenstruktur Im Gegensatz zu Feldern können auch verschiedenartige Daten zusammen abgespeichert werden. Beispiel Person: Name (String), Vorname (String), Geburtsdatum (3 ganze Zahlen). Konto: Inhaber (String oder Person), Nummer (ganze Zahl), Saldo (Gleitkommazahl) Die Einträge in einer Klasse heißen Attribute (Eigenschaften), Daten-Komponenten oder Instanzvariablen. Jedes Attribut kann einen beliebigen anderen Typ besitzen (Komponententyp). Variablen vom Typ einer Klasse heißen Objekte oder Instanzen der Klasse. Diese werden dynamisch erzeugt.

5 Beispiel: Karteikarte 5 / 24

6 Gliederung 6 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

7 Vereinbarung von Klassen Syntax class Klassenname { Komponententyp Bezeichnerliste ;... } Achtung Durch die Deklaration einer Klasse wird noch kein Speicher für die Attribute / Instanzvariablen reserviert; es existieren noch keine Instanzen! Beispiel class Person { S t r i n g name, vorname ; i n t tag, monat, j a h r ; } 7 / 24

8 Gliederung 8 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

9 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 9 / 24 Der Name der Klasse kann als neuer Datentyp verwendet werden. Damit werden Referenzvariablen vereinbart, also noch keine Objekte vom Typ der Klasse! Beispiel Person c l a r a ; Objekte (Instanzen der Klasse) können mit dem Operator new erzeugt werden (bei der Initialisierung oder später per Wertzuweisung). Dabei wird der Klassenname mit runden (!) Klammern angegeben. Beispiel Person dora = new Person ( ) ; c l a r a = new Person ( ) ;

10 Gliederung 10 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

11 Zugriff auf Attribute 11 / 24 Auf ein Attribut einer Instanz kann zugegriffen werden durch die Schreibweise Instanzname. Attributname Beispiel c l a r a. name = Maier ; c l a r a. vorname = Clara ; System. out. p r i n t l n ( c l a r a. vorname + + c l a r a. name ) ;

12 Gliederung 12 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

13 Initialisierung 13 / 24 Die Attribute werden automatisch initialisiert (wenn nicht anders angegeben, mit 0, 0.0, null, false,...) Beispiel Person claus = new Person ( ) ; System. out. p r i n t l n ( Geburtsjahr : + claus. j a h r ) ; / / Ausgabe : Geburtsjahr : 0 i n t j a h r ; System. out. p r i n t l n ( Geburtsjahr : + j a h r ) ; / / Ausgabe : Fehlermeldung

14 Gliederung 14 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

15 Geschachtelte Datentypen 15 / 24 Klassen dürfen als Komponententyp bei Feldern auftreten. Beispiel Person [ ] f a m i l i e = new Person [ 4 ] ; / / nur 4 Referenzen for ( i n t i =0; i <4; i ++) / / 4 Personen erzeugen f a m i l i e [ i ] = new Person ( ) ; Ebenso dürfen Attribute von Klassen einen beliebigen Datentyp haben, also auch z.b. Felder oder Klassen. Beispiel class Familie { Person vater, mutter ; Person [ ] kinder ; i n t [ ] a l t e r ; }

16 Geschachtelte Datentypen 16 / 24 Der Typ eines Attributs einer Klasse darf auch vom Typ dieser Klasse sein. Dies ist erlaubt, weil es sich nur um Referenzen handelt. Beispiel class Stammbaum { S t r i n g name, vorname ; Stammbaum vater, mutter ; }

17 Gliederung 17 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

18 18 / 24 Konstruktoren Bisher zuerst ein Objekt erzeugen dann seine Attribute per Wertzuweisung definiert. Dies ist umständlich und fehleranfällig. Alternative: Definition eines Konstruktors Syntax Konstruktordefinition Klassenname (Typ Parametername,...) { Instanzvariable = Parametername;... } Syntax Konstruktoraufruf new Klassenname (Wert,...);

19 Beispiel zu Konstruktoren 19 / 24 Definition einer Klasse mit Konstruktor class PersonK { S t r i n g name, vorname ; PersonK ( S t r i n g n, S t r i n g v ) { name = n ; vorname = v ; } } Erzeugen einer Instanz dieser Klasse PersonK nora = new PersonK ( Schneider, Nora ) ;

20 20 / 24 Bemerkungen zu Konstruktoren Die angegebenen Werte werden der Reihe nach an die Parameternamen übergeben. Anzahl und Typ muss übereinstimmen. Mittels new wird der benötigte Speicher beschafft, und die angegebenen Anweisungen im Konstruktor ausgeführt. Es dürfen mehrere Konstuktoren für eine Klasse definiert werden. Sie müssen unterschiedliche Argumentlisten haben. Standardkonstruktor: Konstruktor ohne Argumente, wird vom Compiler automatisch erzeugt sofern keine Konstruktoren definiert werden.

21 Gliederung 21 / 24 1 Klassen als Datenstruktur 2 Vereinbarung von Klassen 3 Erzeugen von Objekten - Instanzen einer Klasse 4 Zugriff auf Attribute 5 Initialisierung 6 Geschachtelte Datentypen 7 Konstruktoren 8 Referenzen Wertzuweisung Vergleich von Objekten

22 22 / 24 Referenzen - Wertzuweisung Im Gegensatz zu den Grundtypen (Zahlen, Zeichen und boolsche Typen) werden Klassen wie alle Objekte als Referenzen behandelt. Das bedeutet, daß eine Zuweisung über den Zuweisungsoperator = nur eine neue Referenz (einen Aliasnamen für das Objekt) erzeugt, jedoch keine echte Kopie. Achtung Bei Kopien mit Hilfe des Zuweisungsoperators wird bei Grundtypen der Wert kopiert, bei Referenztypen (Klassen, Felder, Strings) nur die Referenz, nicht der Wert! Spezielle Referenz null verweist auf kein Objekt!

23 Referenzen - Zuweisung 23 / 24 Beispiel PersonK nora = new PersonK ( Schneider, Nora ) ; PersonK nora2 = nora ; / / nora2. name = Schneider... nora. name = Schuster ; / / aendert auch nora2. name nora und nora2 sind lediglich zwei unabhängige Referenzen auf das selbe Objekt. Beispiel nora = null ; / / Verbindung Referenz / Instanz loesen nora. name = Schmidt ; / / Fehler!!!

24 Referenzen - Vergleich von Objekten 24 / 24 Mit dem logischen Vergleich a==b werden nur die Referenzen verglichen, nicht jedoch der Inhalt der Attribute. Beispiel PersonK paul1 = new PersonK ( Mac I n t o sh, Paul ) ; PersonK paul2 = new PersonK ( Mac I n t o sh, Paul ) ; i f ( paul1==paul2 )... / / Bedingung e r g i b t f a l s e, obwohl I n h a l t g l e i c h i s t