Java Programmierung 1 WS 2024/2025

Allgemeines

• Java ist eine objektorientierte Programmiersprache.
• Sie wird verwendet, um Softwareanwendungen zu erstellen.
• Java ist plattformunabhängig.

Java Programmierung 1 WS 2024/2025

• Das Modul Java Programmierung 1 wird von Professor Dr. Rainer Lütticke und Professorin Dr. Katrin Brabender unterrichtet.
• Die Vorlesung umfasst Themen wie Softwareerstellung, Datentypen, Kontrollstrukturen, Arrays, Objektorientierung, UML, Exception-Handling, Vererbung, Polymorphie, Typkonvertierung von Referenzen, Algorithmen, rekursive Algorithmen, Kommentare, und die Erstellung von Java-Programmen.
• Lehrmaterial stammt von Brabender, K. (Grundlagen der Informatik), Andreas de Vries und Volker Weiß (Grundlagen der Programmierung) und Christian Ullenboom (Java ist auch eine Insel).
• Zu den Online-Ressourcen gehören Ullenboom, Java ist auch eine Insel, sowie Java Tutorial von Oracle und das interaktive Java-Tutorial (Einführung in die Informatik mit Java).

Erstellung von Software – Anwendungsprogrammierung

• Ein Programm ist eine Folge von Befehlen oder Anweisungen für einen Computer, um ein Problem automatisiert zu lösen.
• Zur Erstellung eines Programms sind Editor, Compiler, Linker und Loader wichtig.
• Der Editor erzeugt lesbare Textdateien in der Programmiersprache (Quellcode).
• Übersetzung des Quellcodes in die Maschinensprache des Computers (Compiler und Interpreter).
• Interpreter übersetzt eine einzige Anweisung und führt sie sofort aus.
• Compiler übersetzt den gesamten Programmcode und speichert ihn als Objektcode.

Hilfsmittel zur Softwareentwicklung

• Debugger sind Systeme zur Identifizierung von logischen und Laufzeitfehlern in Programmen und unterstützen die Steuerung/Kontrolle der Programmausführung.

IDE (Integrated Development Environment)

• Eine Entwicklungsumgebung, die sämtliche Schritte der Programmentwicklung vereinfacht und auf einer gemeinsamen Oberfläche abbildet.
• Sie vereinfacht die Komplexität der Softwareentwicklung und bietet eine graphische Oberfläche.

Kurze Einführung in die Geschichte von Java

• Java wurde 1991 von Sun Microsystems entwickelt (jetzt von Oracle übernommen).
• Das Ziel war eine Programmiersprache zur Steuerung von Haushaltsgeräten.
• 1995 fand der Durchbruch von Java durch Netscape Navigator 2.0.
• Java-Programme werden als Text in Dateien mit der Endung .java gespeichert.

Ziele von Java

• Einfachheit, objektorientiert, verteil, robust, sicher, plattformunabhängig, portierbar, leistungsfähig, interpretierbar, parallelisierbar und dynamisch.

Das Arbeitsprinzip von Java

• Der Java-Quellcode (.java) wird vom Compiler (javac) in Bytecode (.class) übersetzt.
• Der Bytecode wird von der Java Virtual Machine (JVM) ausgeführt.
• Die JVM verwaltet die Ausführung des Programms.

Die Voraussetzung für das Arbeiten mit Java

• Java Development Kit (JDK): Enthält die JVM, den Compiler (javac) und weitere Werkzeuge.
• Java Runtime Environment (JRE): Die Laufzeitumgebung für Java-Programme.

Erstellung von Java-Programmen

• Applikationen (Anwendungen): Unabhängige Programme, benötigen nur die JVM zur Ausführung.
• Java Programme werden als Text in Dateien gespeichert.
• Texteditoren oder IDEs zur Erstellung der Programme.

Grundbestandteile eines Java-Programms

• Jedes Java-Programm besteht mindestens aus einer Klasse.
• Klassen sind in geschweiften Klammern ({}).
• Der Startpunkt ist die Methode main.
• Die Applikation „Willkommen.java“ zeigt die Ausgabe eines Textes.

Kommentare

• Kommentare dienen zur Dokumentation und Verbesserung der Lesbarkeit.
• Einzeilige Kommentare beginnen mit //.
• Mehrzeilige Kommentare beginnen mit /* und enden mit */.
• Dokumentationskommentare beginnen mit /** und enden mit */.

Die Klassendeklaration

• Das Schlüsselwort class eröffnen die Klassendeklaration in Java.
• Reservierte Wörter werden von Java belegt (nur Kleinbuchstaben).
• Der Klassenname ist ein Bezeichner (Identifier).
• Ein Identifier ist eine Folge von alphanumerischen Zeichen, Unterstrichen und Dollarzeichen.
• Java ist case sensitive (Groß- und Kleinschreibung wird unterschieden).

Merkregel für das Erstellen einfacher Applikationen

• Klassennamen beginnen mit einem Großbuchstaben.

Blöcke

• Die Deklaration einer Klasse ist in Blöcke unterteilt, die von geschweiften Klammern eingeschlossen sind.

Der Programmstart: Die Methode main

• Die Methode main ist der Einstiegspunkt für Java-Programme.
• Sie wird automatisch vom Java-Interpreter aufgerufen.
• Die main-Methode hat immer die Signatur public static void main (String[] args).

Implizite Typumwandlung bei kleinen ganzzahligen Datentypen

• Werte der Datentypen byte und short werden bei Rechenoperationen automatisch in int umgewandelt.
• Ist ein Operand vom Datentyp long, werden alle Operanden auf long gesetzt.

Explizite Typanpassung

• Bei der Konvertierung von grösseren Ganzzahltypen in kleinere können obere Bits abgeschnitten werden.
• Bei der Umwandlung von Gleitpunktzahlen in Ganzzahlen kann es zu einem Verlust der Genauigkeit kommen.

Typumwandlungen bei elementaren Datentypen

• Automatisch oder explizit durch den cast-Operator.

Datentypen

• Variablen sind Speicherplätze, die Werte verschiedener Datentypen aufnehmen können.
• Datentypen für ganzzahlige Werte (byte, short, int, long): mit Vorzeichen sowie für Gleitkommazahlen (float, double).
• Datentypen für Boolesche Werte (boolean) und Unicode-Zeichen(char).

Zahlensysteme

• Zur Basis 2, 5, 7, 8, 10, 16. Zur Darstellung von Zahlen in verschiedenen Zahlensystemen.

Darstellung reeller Zahlen im Rechner

• Gleitkommadarstellung in Java.

Wertzuweisungen/Zuweisungen

• Die Zuweisungsoperatoren verwenden das Gleichheitszeichen (=), um Variablen Werte zuzuweisen.

Spezielle arithmetische Operatoren

• Kurzschreibweise für Zuweisungen plus arithmetische Operationen.

Operatoren

• Grundrechenoperationen.

Inkrementoperator ++ und Dekrementoperator --

• Inkrementoperator erhöht den Wert eines Operanden um 1, entweder vor oder nach einer Verwendung.
• Dekrementoperator verringert den Wert eines Operanden um 1, entweder vor oder nach einer Verwendung.

Kontrollstrukturen

• Sequenz: Lineare Abfolge von Anweisungen.
• Auswahl (Selektion): Bedingte Ausführung von Anweisungen basierend auf einer Bedingung.
• Mehrfachwahl (switch): Auswahl unter mehreren Möglichkeiten.
• Wiederholung (Schleife): Wiederholte Ausführung von Anweisungen.

Rekursive Algorithmen

• Algorithmen, die sich selbst aufrufen.

Suchalgorithmen

• Lineare Suche (Reihenfolge).
• Binäre Suche (auf sortierten Daten).

Austieg aus Schleifen

• break beendet eine Schleife.
• continue überspringt den Rest des aktuellen Schleifendurchgangs.

Pakete in Java

• Strukturierung in Kategorien.
• Namen enthalten package meinPaket.ausgabe.

Klassen vs. Instanzmethoden

• Klassenmethoden sind für die gesamte Klasse anwendbar, Instanzmethoden für ein einzelnes Objekt.
• Klassenmethoden: static (z.B. Math.sqrt())
• Instanzmethoden: nicht static (z.B. String.length()).

Attribute, Methoden, Variablen

• Attribute: Datenelemente einer Klasse.
• Methoden: Funktionen einer Klasse.
• Lokale Variablen: Variablen innerhalb einer Methode.
• Instanzvariablen: Variablen innerhalb eines Objekts.
• Klassenvariable: Variable innerhalb einer Klasse.

Garbage Collection

• Automatisierte Speicherbereinigung in Java.

Ausnahmen/Exceptions

• Ausnahmen in Java: Fehlermeldungen während der Ausführung.
• try-catch-finally: Fehlerbehandlung in Java-Code.
• throw: Auslösen einer Exception.

Vererbung

• Vererbung: Wiederverwendung und Erweiterung bestehender Klassen.
• Superklasse: Allgemeine Klasse.
• Subklasse: Abgeleitete Klasse.
• this und super: Verweisen auf das aktuelle Objekt und die Superklasse.

Abstrakte Klassen und Interfaces

• Abstrakte Klassen: Können nicht instanziiert werden, aber Methoden definieren.
• Interfaces: Enthalten nur Methodensignaturen, aber keine Implementierung.

Klonen von Objekten

• Kopieren von Objekten.
• Flache Kopie: Nur Referenzen werden kopiert.
• Tiefe Kopie: Inhalte der Objekte werden kopiert.

Methodenüberladen

• Methoden mit gleichem Namen, aber unterschiedlicher Parameterliste oder Datentypen.

Zeichenketten

• Strings in Java: Strings (.String), StringBuffer, Scanner etc.

Weitere String Method

• substring, charAt, equals, compareTo, contains, replace
• split, trim, toUpperCase, toLowerCase.
• valueOf.

Dieses Quiz behandelt die Grundlagen der Java-Programmierung, einschließlich Datentypen, Kontrollstrukturen und objektorientierter Programmierung. Es basiert auf dem Modul, das von Professor Dr. Rainer Lütticke und Professorin Dr. Katrin Brabender unterrichtet wird. Testen Sie Ihr Wissen über die Themen der Vorlesung und die empfohlenen Lehrmaterialien.