4 Folien/Blatt - Arbeitsgruppe Theoretische Informatik und IT ...

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Wiederholung: Objekte in Java
• werden in Klassen zusammengefasst
→ class Person
• besitzen Eigenschaften und Verhalten
→ Attribute und Methoden
• verbergen private Informationen
→ public, protected, private
• werden geboren, leben und sterben
→ Konstruktoren, Objektreferenzen,
Finalizer
• sind u.U. Spezialfälle allgemeinerer Objekte
→ Angestellter extends Person
• kommunizieren über definierte
Schnittstellen
→ Interface Comparator
heute: Beziehung zu anderen Objekten
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• Aggregation
Objekte enthalten andere Objekte
(Gesamtheit-Teil-Beziehung):
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Klausur
1
0..m
0..n
Aufgabe
Spezialfall: Komposition
Teilobjekte in genau einer Gesamtheit,
können ohne die Gesamtheit nicht
(sinnvoll) existieren:
Tastatur
1..n
Taste
Beobachtung: Grenze zwischen
Assoziation und Aggregation oft fließend.
• Generalisierung/Spezialisierung
Objekte sind Spezialfälle anderer Objekte:
Fahrzeug Auto
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4 Implementation von
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Objektbeziehungen mit
dem Java Collections
Framework
4.1 Objektbeziehungen
• Assoziation
Strukturelle Beziehung zwischen
gleichberechtigten Objekten, Objekte
” kennen“ sich:
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Angestellter
0..m
2
0..n
Computer
Wie implementiert man Objektbeziehungen in
Java?
explizite Unterstützung für einfache
Generalisierung/ Spezialisierung:
• class Auto extends Fahrzeug
• interface Paketschalter extends
Postschalter
komplizierter:
• multiple Vererbung
• Assoziationen/Aggregationen
• Multiplizitäten
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– 0..1: Objektreferenzen
– 0..n: ” Objektsammlungen“
→ Java Collections Framework
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4.2 Java Collections Framework
Collection = Objekt, das eine Gruppe von
Objekten repräsentiert
Basisoperationen:
• contains(o) - Ist o in der Collection?
• size() - Anzahl der Elemente in der
Collection
• iterator() - Iterator über die Elemente
der Collection
Weitere Operationen wie add, remove sind
optional, d.h. werden nicht von allen
implementierenden Klassen bereitgestellt.
→ Aufruf von nicht unterstützten Operationen
führt zu UnsupportedOperationExceptions.
Iterator = Guided Tour durch die Collection,
besucht die Elemente der Collection der Reihe
nach
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Map = Objekt, das Schlüssel-Wert-Paare
verwaltet
Beispiel: Matrikelnummer-Student-Paare
(0812155, Michael), (0812177, Marcus)
Beachte: Nur höchstens ein Wert pro Schlüssel
Basisoperationen:
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• get(key) - Wert, der dem key zugeordnet
ist
• containsKey(key) - Enthält die Map einen
Wert für key?
weitere Operationen wie put(key,value),
remove(key) optional wie bei Collections.
Spezielle Maps:
• geordnete Map (SortedMap)
Einträge nach Schlüsseln geordnet
• MultiMap (vgl. Übungsblatt 13)
mehr als ein Wert pro Schlüssel
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Spezielle Collections:
• Menge (Set)
Jedes Element höchstens einmal enthalten,
Ordnung irrelevant,
d.h. {1, 1, 2} = {1, 2} = {2, 1}.
• geordnete Menge (SortedSet)
Ordnung wichtig, d.h. {1, 2} �= {2, 1}.
• Liste (List)
Duplikate zugelassen, Ordnung wichtig,
d.h. (1, 1, 2) �= (1, 2) �= (2, 1).
• Warteschlange (Queue)
Duplikate zugelassen, Ordnung
normalerweise FIFO, oder speziell definiert
(z.B. bei PriorityQueues).
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Set
SortedSet
6
Collection
List
HashSet TreeSet LinkedList
Map
SortedMap
HashMap TreeMap
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Queue
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Wie definiert man die Gleichheit und die
Ordnung von Elementen?
→ Gleichheitstest mit der Methode equals,
definiert in der Klasse Object
→ Vergleich mit der Methode compareTo aus
dem Interface Comparable
Definitionen:
• Objects o1 und o2 sind genau dann
gleich, wenn o1.equals(o2)
• Das Objekt o1 ist genau dann
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– kleiner als o2, wenn
o1.compareTo(o2)0
Standardimplementation in Object:
o1.equals(o2)==true ⇔ o1==o2
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Zusätzlich sollten x.equals(y) bzw.
x.compareTo(y) bei jedem Aufruf jeweils den
gleichen Wert liefern, solange sich ihre
Eingabedaten nicht ändern.
Auch möglich:
Vergleichsklasse definieren, die das
Comparator-Interface mit der Methode
compare(o1,o2) implementiert, und an die
Konstruktoren geordneter Collections bzw.
Maps übergeben.
→ Semantik äquivalent zu o1.compareTo(o2)
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Um undefiniertes Verhalten zu vermeiden,
sollte man bei eigenen Implementationen
sicherstellen, dass für alle x,y,z�=null gilt
• x.equals(null)==false
• x.equals(x)==true (Reflexivität)
• x.equals(y)==true ⇔
y.equals(x)==true (Symmetrie)
• x.equals(y)==true und
y.equals(z)==true ⇒
x.equals(z)==true (Transitivität)
und analog
• x.compareTo(null) erzeugt eine
NullPointerException
• x.compareTo(x)==0
• x.comapreTo(y)==0 ⇔
x.equals(y)==true
• x.compareTo(y)≤0 ⇔ y.compareTo(x)≥0
• x.compareTo(y)≤0 und
y.compareTo(z)≤0 ⇒ x.compareTo(z)≤0
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4.3 Generics im Collections
Framework
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Pre-JDK 1.5 Definitionen:
Beispiel:
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Collection
+contains(o:Object): boolean
+size(): int
+iterator(): Iterator
Iterator
+hasNext(): boolean
+next(): Object
+remove()
Collection namen = new HashSet();
namen.add(new String("Max"));
namen.add(new String("Moritz"));
namen.add(new Integer(2));
Iterator it = namen.iterator();
while (it.hasNext()){
String name = (String)it.next();
System.out.println(name);
}
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→ ClassCastException beim Auslesen der 2,
wird bei der Übersetzung nicht entdeckt
Beobachtung: Je mehr Fehler schon bei der
Übersetzung des Programms gefunden werden
können, desto besser.
→ Mit Hilfe von Generics können wir dem
Compiler ab JDK 1.5 bei der Fehlersuche
helfen, indem wir ihm explizit sagen, welchen
Datentyp wir in der Collection namen
speichern wollen.
Definitionen im JDK 1.5:
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Collection
+contains(o:Object): boolean
+size(): int
+iterator(): Iterator
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Iterator
+hasNext(): boolean
+next(): T
+remove()
4.4 Implementation von
Assoziationen/Aggregationen
4.4.1 0..1 - 0..1
Beispiel: Student-ecUM
class Student{
private EcUM ecUM;
// ...
public void setEcUM(EcUM ecUM){
this.ecUM = ecUM;
if (ecUM != null) ecUM.setBesitzer(this);
}
public getEcUM() { return ecUM; }
}
class EcUM{
private Student besitzer;
// ...
public void setBesitzer(Student s){
besitzer=s;
if (s != null) s.setEcUM(this);
}
public getBesitzer() { return besitzer; }
}
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Neue Version des Beispiels:
Collection namen
= new HashSet();
namen.add(new String("Max"));
namen.add(new String("Moritz"));
namen.add(new Integer(2));
// Fehler bei der Uebersetzung
Iterator it = namen.iterator();
while (it.hasNext()){
String name = it.next();
// kein Typecast mehr notwendig
System.out.println(name);
}
Auslesen der Elemente per For-Each-Loop:
for (String name : namen){
System.out.println(name);
}
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4.4.2 0..1 - 0..n
Beispiel: Mutter-Kind
public class Mutter{
Set kinder;
// ...
public Mutter(){
kinder = new HashSet();
}
public void addKind(Kind k){
if (k!=null){
kinder.add(k);
k.setMutter(this);
}
}
}
public class Kind{
Mutter mutter;
// ...
public void setMutter(Mutter m){
mutter = m;
if (m!=null) m.addKind(this);
}
}
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4.4.3 0..m - 0..n
Beispiel: Student-Vorlesung
Student und Vorlesung analog zu Mutter
→ Übungsaufgabe
Anmerkungen:
• Komposition kann man in Java über innere
Klassen, d.h. Klassen innerhalb von
Klassen realisieren
• Multiple Vererbung kann man in Java
eingeschränkt emulieren durch Erben von
einer Superklasse und
Kompositionsbeziehung mit der anderen
Superklasse
→ An dieser Stelle keine Details . . .
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5 Die Klausur
5.1 Aufbau und Ziele
• voraussichtlich 27.03.2006, 10.00-11.06 Uhr
• zugelassene Hilfsmittel: keine
Aufgaben:
1. Verständnisfragen
kleine Codeschnipsel, argumentative
Aufgaben (mit kurzen(!) Antworten)
2. HTML/CSS
vollständige elementare HTML-Seiten,
Grundlagen der CSS-Programmierung
3. prozedurales Java
vollständige Java-Application mit
Grundlagen der Sprache
4. objektorientiertes Java
Teilaufgaben zu Objektorientierung, GUI
und Collections Framework
5. wie 4.
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4.5 Zusammenfassung
Weitere Quellen zum Java Collections
Framework:
• PK1-Vorlesung am kommenden Montag
• offizielle Dokumentation unter
http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/
guide/collections/index.html
• Vorlesung Algorithmen und
Datenstrukturen
→ Algorithmen in den
Collection-Implementationen
Praktische Anwendungen:
• Übungsblatt 13
• Programmiermethodik
• (vorgeschriebenes) Praktikum
• echtes Programmiererleben
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Beachte: HTML-Teil allein reicht nicht zum
Bestehen.
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Ziel: Grundlegendes Verständnis prüfen, nicht
Detail-Faktenwissen abfragen
5.2 Vor der Klausur
• grundlegende Programmierpraxis in
HTML/CSS und Java erwerben
→ Übungsaufgaben, alte Klausuren,
Aufgaben in Büchern, selbstgestellte
Aufgaben
• Online-Dokumentationen durchblättern
• theoretisches Sprachwissen über
HTML/CSS und Java schichtenweise
erwerben
• Kommunikationskanäle nutzen
(Diskussionsforum, Kommillitonen, Sprechund
Fragestunden)
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5.3 In der Klausur
• Wo nichts steht, gibt’s keine Punkte!
• Zeit ist tendenziell knapp
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→ leserliche Schrift reicht, wir erwarten
keine Schönschrift ;-)
→ möglichst viele einfach zu holende
Punkte mitnehmen
→ nicht an Details festbeissen
5.4 Nach der Klausur
• Ruhe bewahren (Noten oft besser als
erwartet)
• Klausureinsicht nutzen
→ Punktzahl und Note verifizieren
→ Fehler der Korrektoren finden
→ aus eigenen Fehlern lernen
• Nachklausur wird im Herbst angeboten
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