Java/Online-Bank: Unterschied zwischen den Versionen

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Mit einem Doppelklick auf das beige Rechteck kommt zum Editor, in dem man den Quelltext eintippen kann:[[Datei:BlueJ Online-Bank- Neue Instanz konto1-Konto.png|alternativtext=Neue Instanz konto1:Konto|mini|Neue Instanz konto1:Konto]]
Mit einem Doppelklick auf das beige Rechteck kommt zum Editor, in dem man den Quelltext eintippen kann:[[Datei:BlueJ Online-Bank- Neue Instanz konto1-Konto.png|alternativtext=Neue Instanz konto1:Konto|mini|Neue Instanz konto1:Konto]]
<source lang="java">
<source lang="java">
  public class Konto {
public class Konto {
    \\ Instanzvariablen
  // Instanzvariablen
    private String besitzerName;
  private String besitzerName;
    private double kontostand;
  private double kontostand;
  }
}
</source>
</source>
und mit dem Button "Übersetzen" abspeichert und ''"compiliert"''.
und mit dem Button "Übersetzen" abspeichert und ''"compiliert"''.
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|Semikolon||Nach (nahezu) jedem Befehl (Anweisung) möchte Java ein Semikolon ;
|Semikolon||Nach (nahezu) jedem Befehl (Anweisung) möchte Java ein Semikolon ;
|}
|}


{{Übung|
{{Übung|
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# Ergänzen Sie die Eigenschaften <code>vorname</code>, <code>telefonnummer</code>, <code>postleitzahl</code>, <code>geburtsjahr</code>, <code>geschlecht</code> und <code>hausnummer</code>. Begründen Sie dabei, welche Datentypen Sie verwenden.}}
# Ergänzen Sie die Eigenschaften <code>vorname</code>, <code>telefonnummer</code>, <code>postleitzahl</code>, <code>geburtsjahr</code>, <code>geschlecht</code> und <code>hausnummer</code>. Begründen Sie dabei, welche Datentypen Sie verwenden.}}


===Methoden – Was kann meine Klasse?===
===Methoden ===
Die Methode <code>einzahlen()</code> als Beispiel für eine verändernde Methode
Die Methode <code>einzahlen(double pBetrag)</code> sorgt dafür, dass zu dem bisherigen Kontostand ein bestimmter Betrag hinzugefügt wird:
 
Es sind natürlich noch viele weitere Methoden möglich. Ein weiteres Beispiel ist die Methode <code>einzahlen()</code>.
 
<source lang="java">
<source lang="java">
public void einzahlen(double pBetrag){
public void einzahlen(double pBetrag){
Zeile 163: Zeile 159:
   // oder kontostand = kontostand + pBetrag;
   // oder kontostand = kontostand + pBetrag;
}</source>
}</source>
Diese Methode sorgt dafür, dass zu dem bisherigen Kontostand ein bestimmter Betrag hinzugefügt wird. Hervorzuheben ist, dass die folgende Zeile nicht mathematisch zu verstehen ist:


kontostand = kontostand + pBetrag;
====Zuweisen von Werten an Variablen====


Das bedeutet: <code>kontostand</code> wird die Summe aus dem  bisherigen  Kontostand und einem Parameter <code>pBetrag</code> '''zugewiesen'''.
Das "''Gleichheits''"-zeichen wird in Java nicht als Vergleichs-, sondern als '''Zuweisungsoperator''' verwendet:
* Auf der linken Seite des Zuweisungsoperators steht die Variable, die einen neuen Wert bekommen soll,
* auf der rechten Seite eine Rechnung, die den neuen Wert ergibt.<br> Die Variable links darf dabei als (alter) Variablenwert in der Rechnung rechts vorkommen:
** <code>x = y + 7</code> bedeutet, dass x den Wert der Rechnung y + 7 bekommt.
** <code>x = x + 7</code> bedeutet, dass x um 7 erhöht wird
** <code>x += 7</code> Kurzschreibweise: x wird um 7 erhöht (analog <code>-=</code>).
** <code>x *= 7</code> Kurzschreibweise: x wird mit 7 multipliziert (analog <code>/=</code>).
** <code>x++</code> x wird um 1 erhöht
** <code>x--</code> x wird um 1 erniedrigt


{{Übung|# Bauen Sie die Methode <code>einzahlen</code> in Ihre Kontoklasse ein. Testen Sie das Einzahlen von negativen Beträgen, großen Beträgen, 0, Wörtern, Rechnungen...
{{Übung|# Bauen Sie die Methode <code>einzahlen</code> in Ihre Kontoklasse ein.  
# Testen Sie das Einzahlen von negativen Beträgen, großen Beträgen, 0, Wörtern, Rechnungen...
# Entwerfen Sie auf Grundlage von <code>einzahlen</code> die Methode <code>auszahlen()</code>.
# Entwerfen Sie auf Grundlage von <code>einzahlen</code> die Methode <code>auszahlen()</code>.
# Entwerfen Sie <code>raubeAus()</code>, die den Kontostand auf 0 setzt.}}
# Schreiben Sie die Methode <code>bucheZinsen (double pzinssatz)</code>,<br>die auf den vorliegenden Kontostand <code>zinssatz</code> Prozent Zinsen addiert.  
 
# Entwerfen Sie <code>raubeAus()</code>, die den Kontostand auf 0 setzt.
====Zuweisen von Werten bei Variablen====
}}
{{Box| &#61; ist kein Gleichheitszeichen|* Das Gleichheitszeichen hat eine andere Bedeutung als in der Mathematik!
* Das '''Gleichheitszeichen''' wird in Java als '''Zuweisungsoperator''' verwendet.|Hervorhebung}}
 
*Zum Erhöhen einer Variable lässt sich <code> += </code> verwenden (analog -=, *=, /=).
*Zum Erhöhen um 1 kann man <code> ++ </code> schreiben (analog <code> --</code>).<br><code>x = y + 7</code> bedeutet, dass x den Wert der Rechnung y + 7 bekommt.<br><code>x = x + 1</code> bedeutet, dass x um 1 erhöht wird (auch andere Zahlen möglich)<br><code>x += 1</code> gleichbedeutend:  x wird um 1 erhöht (auch andere Zahlen möglich)<br><code>x++</code> gleichbedeutend:  x wird um 1 erhöht (geht nur bei 1)<br><code>x = 2 * x</code> bedeutet, dass x verdoppelt wird.
*Auf  der  linken Seite des Gleichheitszeichens steht ausschließlich die Variable, die einen neuen Wert bekommen soll. Auf der rechten Seite steht eine Rechnung, die den neuen Wert ergibt. Dabei darf die Variable links als Wert in der Rechnung rechts vorkommen. Dort wird der alte Variablenwert benutzt.
 


====Die set-Methoden als Beispiel für verändernde Methode ohne Rückgabewert====
====Die set-Methoden als Beispiel für verändernde Methode ohne Rückgabewert====
Diese einfache Methode verändert den Namen des Kontobesitzers. Eine Methode ohne Rückgabewert wird mit <code>public void</code> (void entspricht im englischen etwa: nichts) eingeleitet.
Diese einfache Methode verändert den Namen des Kontobesitzers:
 
<source lang="java">
<source lang="java">
public void setBesitzerName(String pNeuerName){
public void setBesitzerName(String pNeuerName){
   besitzerName = pNeuerName;  
   besitzerName = pNeuerName;  
}</source>
}</source>
{{Merke|Wann schreibt man void?
* <code>void</code> kommt bei einer Methodendeklaration immer dann vor, wenn es keine Rückgabe (void: nichts) gibt.
* <code>return</code> Gibt es eine Rückgabe (return variable), so muss der Datentyp des Rückgabewertes eingetragen werden.}}


====Die get-Methoden als Beispiel für sondierende Methoden====
====Die get-Methoden als Beispiel für sondierende Methoden====
Eine ebenso einfache Methode liest den Namen des Kontobesitzers wieder aus:
Eine ebenso einfache Methode liest den Namen des Kontobesitzers wieder aus:
<source lang="java">
<source lang="java">
public String getBesitzerName(){
public String getBesitzerName(){
Zeile 198: Zeile 197:
}</source>
}</source>


{{Merke|Wann schreibe ich void?
{{Übung|Schreiben Sie get-Methoden, die die den Kontostand und den Zinssatz ausgeben.}}
* <code>void</code> kommt bei einer Methodendeklaration immer dann vor, wenn es keine Rückgabe gibt.
* <code>return</code> Gibt es eine Rückgabe (return variable), so muss der Datentyp des Rückgabewertes eingetragen werden.}}


{{Übung|# Schreiben Sie die get- und set-Methode zu der Eigenschaft kontostand.
==Interaktion zwischen Objekten==
# Schreiben Sie die Methode <code>bucheZinsen (double zinssatz)</code>, die auf den vorliegenden Kontostand <code>zinssatz</code>, Prozent, Zinsen addiert.
Zu einer Bank gehören mehrere Konten und neben Ein- und Auszahlungen auch Überweisungen bzw. '''Interaktionen''':
# Zeichnen Sie das Klassendiagramm zu der aktuellen Klasse Konto.}}
<source lang="java">
public void ueberweise(double pBetrag, Konto pZielkonto){
  auszahlen(pBetrag); 
  pZielkonto.einzahlen(pBetrag);
}</source>
* Es gibt diesmal '''zwei Übergabeparameter''', die wir, wie schon beim Konstruktor, mit Komma trennen. Die Besonderheit ist, dass der Datentyp von Zielkonto wieder ein Konto ist.
* Man darf sogar in Methoden den Datentypen der Klasse verwenden, zu dem die Methode gehört. Das ist sinnvoll, denn üblicherweise möchte man von einem Konto auf ein anderes Konto überweisen.
* Eigenschaften, die private sind, sind nur für Objekte der gleichen Klasse sichtbar. Theoretisch könnten wir von dem einen Konto auf die Eigenschaften des anderen Kontos direkt zugreifen. Damit es nicht zu Verwechslungen bzw. sogenannten Seiteneffekten kommt, sollten Sie das unbedingt vermeiden!!


==Einige Beispiele==
{{Box|Konvention|
Wenn Sie bedenken, wie dick üblicherweise Java-Bücher sind, dann können Sie von den Beispielen zur Zeit noch nicht viel erwarten. Einige einfache Beispiele zeige ich Ihnen hier dennoch, damit Sie einen Überblick bekommen, wie eine Klasse in Java aufgebaut ist.
* Auf die Daten von '''fremden''' Objekten oder Klassen greifen wir
**'''immer über Methoden''' und
**'''nie über deren Eigenschaften''' zu.
* Dies gewährleistet, dass nichts Ungewolltes verändert wird!. Deshalb sind sie ja ''private''!
* '''Nur innerhalb des Objektes selbst''' verändert man die eigenen Eigenschaften direkt.|Hervorhebung}}


===Der Zähler===
{{Übung|# Schreiben Sie die Methode <code>holeEinzug (double pBetrag, Konto pZielkonto)</code>,<br> bei dem das Geld von einem fremden Konto überwiesen wird.
Der Zähler ist eine einfache Klasse, bei dem Sie bei Aufruf der Methode <code>erhoeheZaehlerstand()</code> den Zähler um 1 erhöhen.  
# Schreiben Sie die Methode <code>vererben (Konto erbe)</code>,<br> bei dem das gesamte Geld eines Kontos auf ein anderes verbucht wird.
# Schreiben Sie die Methode <code>binIchReich(Konto vergleichskonto)</code>,<br> das die Differenz aus dem eigenen Kontostand mit einem anderen Konto vergleicht.
# Schreiben Sie die Methode <code>stifteVerwirrung(Konto konto1, Konto konto2)</code>,<br> bei der ein unbeteiligtes Konto dafür sorgt, dass das gesamte Geld von <code>konto1</code> auf </code>konto2</code> überwiesen wird.
# Schreiben Sie die Methode <code>stifteNochMehrVerwirrung(Konto konto1, Konto konto2)</code>,<br> bei der ein unbeteiligtes Konto dafür sorgt, dass das gesamte Geld von <code>konto1</code> halbiert, das von <code>konto2</code> aber verdoppelt wird.
# Lassen Sie von einem Konto den Namen des Besitzers eines anderen Kontos ändern. Welche Probleme ergeben sich, wenn Sie die Methode <code>setBesitzerName</code> weglassen?
}}


Anwendungen: Verkehrszählungen, Heizungsverbrauchzähler, Bildzähler bei einer  Kamera,  Rundenzähler  bei  der  Carrera-Bahn... 
{{Fortsetzung|
vorher=Einstieg in die OOP|vorherlink=Java/Einstieg in die OOP|
weiter=Algorithmik<br>(Logische Operatoren)|weiterlink=Java/Algorithmik|
übersicht=Einstieg in Java<br>(Übersicht)|übersichtlink=Java#Übersicht|}}


Bei  den  realen  Anwendungen  kommt  der Impuls von einem Sensor bzw. einen Druckknopf. Bei der Simulation müssen Sie statt dessen eine Methode ausführen.  
==Weitere Beispiele==
===Der Zähler===
* Der Zähler ist eine einfache Klasse, bei dem Sie bei Aufruf der Methode <code>erhoeheZaehlerstand()</code> den Zähler um 1 erhöhen.
* Anwendungen: Verkehrszählungen, Heizungsverbrauchzähler, Bildzähler bei einer  Kamera,  Rundenzähler  bei  der  Carrera-Bahn...
* Bei  den  realen  Anwendungen  kommt  der Impuls von einem Sensor bzw. einen Druckknopf. Bei der Simulation müssen Sie statt dessen eine Methode ausführen.  


<source lang="java">  
<source lang="java">  
public class Zaehler
public class Zaehler{
{
    // Instanzvariablen der Eigenschaften
// Instanzvariablen der Eigenschaften
    int zaehlerstand;
int zaehlerstand;
    // Konstruktor
// Konstruktor
    public Zaehler(){   
public Zaehler()
        // Der Anfangszählerstand soll immer 0 sein.
{   
        zaehlerstand=0;
// Der Anfangszählerstand soll immer 0 sein.
    }
zaehlerstand=0;
    // Methoden
}
    public void erhoeheZaehlerstand(){
// Methoden
        zaehlerstand += 1;
public void erhoeheZaehlerstand()
        // oder zaehlerstand++;
{
        // oder zaehlerstand=zaehlerstand+1;
zaehlerstand += 1;
    }
// oder zaehlerstand++;
// oder zaehlerstand=zaehlerstand+1;
}
}</source>
}</source>
 
===Das Telefonbuch===
===Das Telefonbuch===
[[Datei:Klassendiagramm-Telefonbuch.png|300px|right]]
[[Datei:Klassendiagramm-Telefonbuch.png|300px|right]]
Der [[Java/Installation#Entwicklungsumgebungen_für_Java|Java-Editor]] half bei der Erstellung dieser Klasse. Unter UML|neue  Klasse  erhalten  Sie  ein  praktisches  Auswahl-Menü, das Ihnen viel Tipparbeit ersparen kann. Der  Java-Editor zeigt übrigens  im Klassendiagramm auch den Konstruktor an. Das wird in der Literatur nicht einheitlich gemacht, oftmals wird er nicht angegeben.Die Telefonnummer wird, obwohl sie laut Name eine Nummer ist, als String eingelesen, um Eingaben wie „/“ zwischen Vorwahl und Nummer zuzulassen. Die Besonderheit an dieser Klasse ist, dass <code>name</code> nur durch den Konstruktor verändert werden kann. D.h. ich kann zwar mit  <code>setTelefonnummer</code> nachträglich  Telefonnummern  ändern, aber der Name bleibt erhalten. Allenfalls durch das Löschen des Objektes kann ich Personen aus dem Telefonbuch entfernen.  
* Die Telefonnummer wird, obwohl sie laut Name eine Nummer ist, als String eingelesen, um Eingaben wie „/“ zwischen Vorwahl und Nummer zuzulassen.  
* Die Besonderheit an dieser Klasse ist, dass <code>name</code> nur durch den Konstruktor verändert werden kann. D.h. ich kann zwar mit  <code>setTelefonnummer</code> nachträglich  Telefonnummern  ändern, aber der Name bleibt erhalten.
* Allenfalls durch das Löschen des Objektes kann ich Personen aus dem Telefonbuch entfernen.  
<source lang="java">public class Telefonbuch {
    // Eigenschaften


{{Achtung|Ohne dass wir in Dateien speichern können, werden bei einem Neustart von BlueJ alle Objekte wieder entfernt. Geben Sie also nicht die Telefonnummern ihrer gesamten Freunde ein, das Telefonbuch ist noch nicht fertig!}}
    // Anfang Variablen
    public String name;
    public String telefonnummer;
    // Ende Variablen


<source lang="java">
    // Konstruktor
public class Telefonbuch {
    public Telefonbuch(String name, String telefonnummer) {
        // ... Hier fehlen 2 Zeilen. Bitte nachtragen! (vgl. Übung)
    }


  // Eigenschaften
    // Anfang Ereignisprozeduren
  // Anfang Variablen
    // Methoden
  public String name;
    public String getTelefonnummer() {
  public String telefonnummer;
        return telefonnummer;
  // Ende Variablen
    }


  // Konstruktor
    public void setTelefonnummer(String pTelefonnummer) {
  public Telefonbuch(String name, String telefonnummer) {
        telefonnummer = pTelefonnummer;
  // ... Hier fehlen 2 Zeilen. Bitte nachtragen! (vgl. Übung)
    }
  }
  // Anfang Ereignisprozeduren


  // Methoden
    public String getName() {
  public String getTelefonnummer() {
        return name;
return telefonnummer;
    }
  }
    // Ende Ereignisprozeduren
 
}}</source>
  public void setTelefonnummer(String pTelefonnummer) {
telefonnummer = pTelefonnummer;
  }
 
  public String getName() {
return name;
  }
 
  // Ende Ereignisprozeduren
}</source>


===Das Auto===
===Das Auto===
[[Datei:Klassendiagramm-Auto.png|right|300px]]
[[Datei:Klassendiagramm-Auto.png|right|300px]]
Die folgende Klasse ist schon sinnvoller. Sie ist in ähnlicher  Weise in vielen Bordcomputern von  modernen Autos eingebaut: Die elementare Frage beim Autofahren ist: wie weit komme ich noch, ohne zu tanken. Die Klasse simuliert ein Auto, erfasst aber nur Daten um den Tank und den Verbrauch.   
Die Klasse simuliert ein Auto, erfasst aber nur Daten um den Tank und den Verbrauch.
* Die manipulierenden Methoden <code>tanke(..)</code> und <code>fahre(...)</code> beeinflussen den aktuellen Füllstand.
* Die sondierende Methode <code>getAktuelleMaximaleReichweite</code> gibt die Reichweite in km zurück, der beim aktuellen Füllstand noch gefahren werden kann.
* Die Probleme der Klasse liegen noch darin, dass man (über das Tankvolumen hinaus) soviel tanken kann wie man will und dass der Tankinhalt auch in den negativen Bereich fahren kann (Dispokredit bei der Tankstelle). Das können wir erst lösen, wenn wir die bedingte Ausführung kennen gelernt haben.
<source lang="java">public class Auto {
    private double volumenTank;
    private double verbrauchAuf100km;
    private double aktuellerFuellstand;


Besonderheit:  <code>tanke(..)</code>  und <code>fahre(...)</code>  sind Methoden, die den aktuellen Füllstand beeinflussen. Es sind auch in der Realität die einzigen Arten, wie man den Füllstand eines  Autos  ändert  (von  <code>klaueBenzin()</code>, <code>tropfeHeraus()</code> und <code>verdampfe()</code> abgesehen). Spannend ist die sondierende Methode <code>getAktuelleMaximaleReichweite</code>, die den Wert in km zurückgibt, der bei aktuellem Füllstand noch gefahren werden kann. Die Probleme der Klasse liegen noch darin, dass man (auch über das Tankvolumen hinaus) soviel tanken kann wie man will und dass der Tankinhalt auch in den negativen Bereich fahren kann (Dispokredit bei der Tankstelle). Das können wir erst lösen, wenn wir die bedingte Ausführung kennen gelernt haben. Der folgende Quelltext ist aus dem Java-Editor übernommen.
    // Konstruktor
 
    public Auto(double pVolumenTank, double pVerbrauchAuf100km) {
<source lang="java">
        volumenTank = pVolumenTank;
public class Auto {
        verbrauchAuf100km = pVerbrauchAuf100km;
 
        aktuellerFuellstand = 0; // Bei Auslieferung ist der Tank leer
  private double volumenTank;
    }
  private double verbrauchAuf100km;
  private double aktuellerFuellstand;
 
  // Konstruktor
  public Auto(double pVolumenTank, double pVerbrauchAuf100km) {
volumenTank=pVolumenTank;
verbrauchAuf100km=pVerbrauchAuf100km;
aktuellerFuellstand=0; // Bei Auslieferung ist der Tank leer
  }
 
  public double getAktuellerFuellstand() {
return aktuellerFuellstand;
  }
 
  // Methoden
  public void setAktuellerFuellstand(double pAktuellerFuellstand) {
aktuellerFuellstand = pAktuellerFuellstand;
  }
 
  public double getVerbrauchAuf100km() {
return verbrauchAuf100km;
  }
 
  public double getVolumenTank() {
return volumenTank;
  }
 
  public void tanke(double menge) {
this.aktuellerFuellstand+=menge; // füge Menge hinzu
  }
 
  public void fahre(double pKilometerZahl) {
// Die Formel sagt folgendes aus:
// vom aktuellen Füllstand wird abgezogen: der Verbruch bei der Kilometerzahl 
aktuellerFuellstand -= pKilometerZahl / 100 * verbrauchAuf100km;
  }


    // Methoden
    public void setAktuellerFuellstand(double pAktuellerFuellstand) {
        aktuellerFuellstand = pAktuellerFuellstand;
    }
    public double getAktuellerFuellstand() {
        return aktuellerFuellstand;
    }
    public double getVerbrauchAuf100km() {
        return verbrauchAuf100km;
    }
    public double getVolumenTank() {
        return volumenTank;
    }
    public void tanke(double menge) {
        this.aktuellerFuellstand+=menge; // füge Menge hinzu
    }
    public void fahre(double pKilometerZahl) {
        // Die Formel sagt folgendes aus:
        // vom aktuellen Füllstand wird abgezogen: der Verbruch bei der Kilometerzahl 
        aktuellerFuellstand -= pKilometerZahl / 100 * verbrauchAuf100km;
    } 
}</source>
}</source>


Zeile 328: Zeile 334:
## Ergänzen Sie die Methode: <code>aufNullSetzen()</code> und <code>erhöheUm(double pZahl)</code>  
## Ergänzen Sie die Methode: <code>aufNullSetzen()</code> und <code>erhöheUm(double pZahl)</code>  
# Zu Telefonbuch: Ergänzen Sie die fehlenden Zeilen zum Konstruktor.  
# Zu Telefonbuch: Ergänzen Sie die fehlenden Zeilen zum Konstruktor.  
## Ergänzen Sie die Eigenschaften <code>geburtsdatum</code> (ggf. noch <code<schuhgröße</code>). Welchen Datentypen verwenden Sie?  
## Ergänzen Sie die Eigenschaften <code>geburtsdatum</code> (ggf. noch <code>schuhgrösse</code>).
## Welchen Datentypen verwenden Sie?  
## Benötigt die Eigenschaft eine set-Methode?
## Benötigt die Eigenschaft eine set-Methode?
# Zum Auto: Ergänzen Sie die Methode: <code>getMaximaleReichweiteBeiVollemTank()</code>
# Zum Auto: Ergänzen Sie die Methode: <code>getMaximaleReichweiteBeiVollemTank()</code>
# Entwickeln Sie die Klasse Handy, die die Eigenschaften <code>telefonnummer</code>, <code>guthaben</code> und <ode>gespraechskostenProMinute</code>. Entwickeln Sie geeignete Methoden.  
# Entwickeln Sie die Klasse Handy, die die Eigenschaften <code>telefonnummer</code>, <code>guthaben</code> und <code>gespraechskostenProMinute</code>. Entwickeln Sie geeignete Methoden.  
# Übung für Fortgeschrittene: Realisieren Sie die Klasse Bruch mit den Eigenschaften <code>zaehler</code> und <code>nenner</code> und realisieren Sie die Methoden <code>addierenEinerGanzenZahl</code>, <code>kuerzen</code> und <code>erweitern</code>. Wenn Sie schon Vorwissen haben, können Sie hier für eine erweiterte Variante schauen: [https://drdanielappel.de/informatik/mein-kleines-java-tutorium/2-einstieg-in-die-objektorietierte-programmierung/2-04-anwendungsbeispiel-bruchrechnung/ 2.04 Anwendungsbeispiel Bruchrechnung] (drdanielappel.de)}}
# Übung für Fortgeschrittene: Realisieren Sie die Klasse Bruch mit den Eigenschaften <code>zaehler</code> und <code>nenner</code> und realisieren Sie die Methoden <code>addierenEinerGanzenZahl</code>, <code>kuerzen</code> und <code>erweitern</code>. Wenn Sie schon Vorwissen haben, können Sie hier für eine erweiterte Variante schauen: [https://drdanielappel.de/informatik/mein-kleines-java-tutorium/2-einstieg-in-die-objektorietierte-programmierung/2-04-anwendungsbeispiel-bruchrechnung/ Anwendungsbeispiel Bruchrechnung] (drdanielappel.de)}}
 
==Interaktion zwischen Objekten==
Zum Schluss des Kapitels behandeln wir, wie zwei Objekte miteinander kommunizieren können. Ein schönes Beispiel dafür ist die Methode <code>ueberweise()</code>:
 
<source lang="java">
public void ueberweise(double pBetrag, Konto pZielkonto){
  abheben(pBetrag); 
  zielkonto.einzahlen(pBetrag);
}</source>
 
Es gibt diesmal zwei Parameter, die wir, wie schon beim Konstruktor, mit Komma trennen. Die Besonderheit ist, dass der Datentyp von Zielkonto wieder ein Konto ist. Man darf also Klassen  als Datentypen  angeben –  ja,  man  darf sogar in  Methoden  den  Datentypen der Klasse verwenden, zu dem die Methode gehört. Das ist sinnvoll, denn üblicherweise möchte man von einem Konto auf ein anderes Konto überweisen. Also muss das Konto überweisen können (wenn man keine Klasse Bank erschafft, die die Konten verwaltet. Aber das ist ein Thema für später)
 
<source lang="java">
abheben(betrag);
zielkonto.einzahlen(pBetrag);
</source>
 
{{Box|Wichtig!| Eigenschaften, die <code>private</code> sind, sind nur für Objekte der gleichen Klasse sichtbar. D.h. theoretisch können wir von dem einen Konto auf die Eigenschaften des anderen Kontos zugreifen. Damit es nicht zu Verwechslungen kommt, sollten Sie sich das aber erst gar nicht angewöhnen.
 
'''Konvention:'''
 
Auf die Daten von fremden Objekten oder Klassen greifen wir immer über Methoden und nie über deren Eigenschaften zu. Dies gewährleistet, dass nichts Ungewolltes verändert wird (vgl. Waschmaschinenbeispiel). Nur innerhalb des Objektes selbst verändert man die eigenen Eigenschaften direkt.|Hervorhebung}}
 
{{Übung|# Schreiben Sie die Methode <code>holeEinzug (double betrag, Konto zielkonto)</code>, bei dem das Geld von einem fremden Konto überwiesen wird.
# Schreiben Sie die Methode <code>vererben (Konto erbe)</code>, bei dem das gesamte Geld eines Kontos auf ein anderes verbucht wird.
# Schreiben Sie die Methode <code>binIchReich(Konto vergleichskonto)</code>, das die Differenz aus dem eigenen Kontostand mit einem anderen Konto vergleicht.
# Schreiben Sie die Methode <code>stifteVerwirrung(Konto konto1, Konto konto2)</code>, bei der ein unbeteiligtes Konto dafür sorgt, dass das gesamte Geld von <code>konto1</code> auf </code>konto2</code> überwiesen wird.
# Schreiben Sie die Methode <code>stifteNochMehrVerwirrung(Konto konto1, Konto konto2)</code>, bei der ein unbeteiligtes Konto dafür sorgt, dass das gesamte Geld von <code>konto1</code> halbiert, das von <code>konto2</code> aber verdoppelt wird.
# Schreiben Sie die Methode <code>bekommeZinsen(double zinsatz)</code>, das entsprechend des Zinssatzes den Kontostand erhöht.
# Lassen Sie von einem Konto den Namen des Besitzers eines anderen Kontos ändern. Welche Probleme ergeben sich, wenn Sie die Methode <code>setBesitzerName</code> weglassen?
}}
 


{{Fortsetzung|
{{Fortsetzung|

Aktuelle Version vom 27. November 2019, 18:48 Uhr

Einfache Theorie der Objektorientierten Programmierung

BlueJ Logo

Zunächst klären wir am Beispiel Vogel, was eine Klasse ist: Ähnlich wie in der Biologie gruppiert man in der OOP (Objektorientierten Programmierung) Objekte und fasst sie in Klassen zusammen. Dabei stellt sich die Frage, was einen Vogel auszeichnet:

  • Ein Vogel kann bestimmte Dinge tun. Er kann etwa singen oder ein Ei legen. Das sind die sogenannten Methoden (Operationen) des Vogels (singe(...), legeEi(...) ). Methoden teilt man in zwei Gruppen ein:
    • beobachtende oder sondierende Methoden z.B. gibFarbe() und
    • verändernde oder manipulierende Methoden wie z.B. setFarbe(“gruen“).
  • Ein Vogel hat auch bestimmte Eigenschaften (Attribute). Er hat zum Beispiel eine bestimmte Farbe, ein Geschlecht, eine Flügelspannweite. Die Gesamtheit der Werte dieser Eigenschaften nennt man Zustand. Hierin unterscheiden sich verschiedene Objekte derselben Klasse.
  • Aus der Klasse Vogel lassen sich dann konkrete Objekte bilden z.B. vogel1, vogel2, vogel3.
  • Während die Klasse Vogel etwas abstraktes ist (eine Art Bauplan für Objekte), ist ein Objekt konkret.

Zusammenfassung
  • Objekte sind in der objektorientierten Programmierung
    • Daten (Eigenschaften oder auch Attribute) und
    • die damit verknüpfte Programmlogik (Methoden oder auch Operationen),
      die zu Einheiten, nämlich eben den Objekten, zusammengefasst sind.
  • Gleichartige Objekte werden zu Klassen zusammengefasst.
  • Klassen dienen als Vorlage (wie ein Bauplan) zur Herstellung von Objekten.
  • Von einer Klasse können beliebig viele Objekte hergestellt werden.
  • Die Objekte sind einzigartig, da sie einen unterschiedlichen Namen tragen müssen, obwohl ihr Zustand identisch sein kann.
  • Der Zustand (oder auch Status) ist die Gesamtheit der Werte der Eigenschaften.

Beispiel: Online-Bank

Die Klasse Konto

Um ein Konto zu eröffnen, benötigt eine Bank zumindest

  • den Namen des Besitzers besitzerName und
  • den aktuellen Geldbetrag kontostand.

Beides sind Attribute (bzw. Eigenschaften) der Klasse Konto.

  • Jedes Attribut verlangt die Angabe eines geeigneten Datentyps.
  • Java kennt u.a. folgende Datentypen:
Typname Größe Wertebereich Beschreibung
boolean 1 bit true / false Boolescher Wahrheitswert
int 32 bit -2.147.483.648 ... 2.147.483.647 Zweierkomplement-Wert
float 32 bit +/-1,4E-45 ... +/-3,4E+38 32-bit IEEE 754, einfache Genauigkeit
double 64 bit +/-4,9E-324 ... +/-1,7E+308 64-bit IEEE 754, doppelte Genauigkeit
char 16 bit 0 ... 65.535 (z.B. 'A') Unicode-Zeichen (UTF-16)
String Zeichenkette (kein einfacher Datentyp,
sondern ein Objekt der Klasse String)

Eingabe des Quelltexts

Online-Bank: Klasse Konto
Online-Bank: Klasse Konto
  • Mit "Projekt|neu" wird ein neues Projekt angelegt, das wir "Online-Bank" nennen.
  • Mit "Neue Klasse" legen wir eine Klasse mit dem Namen "Konto" an.
  • Wenn alles richtig geklappt hat, sollte es etwa so aussehen:

Mit einem Doppelklick auf das beige Rechteck kommt zum Editor, in dem man den Quelltext eintippen kann:

Neue Instanz konto1:Konto
Neue Instanz konto1:Konto
public class Konto {
  // Instanzvariablen
  private String besitzerName;
  private double kontostand;
}

und mit dem Button "Übersetzen" abspeichert und "compiliert".

  • Die Definition der Klasse beginnt mit dem Schlüsselwort public
  • Die Zugriffsmodifizierer public und private regeln die Zugriffsrechte.
    Dies ist vergleichbar mit dem Zugriff auf ein technisches Gerät wie z.B. Handy, TV, Auto, Waschmaschine etc.:
    • Die Bedienknöpfe sind public, also öffentlich und von jedem bedienbar.
    • Das Innenleben des Gerätes ist private und ein Laie sollte hier keinen Zugriff haben.
Online-Bank: Objektinspektor

Als erste Faustregel genügt es, sich zu merken, dass

  • Attribute private (Innenleben der Klasse) und
  • Klassen publicsind.

Instanzieren Sie nun ein Objekt Konto1 der Klasse Konto mit der Methode new Konto() wähle.

Objektinspektor

Ein Rechtsklick auf das rote Rechteck und dann auf Inspizieren öffnet den Objektinspektor. Dieser gibt einen Überblick über den Zustand des Objektes:

  • Unser Besitzer heißt null,
    dem Anfangswert für String-Variablen.
  • Der Kontostand ist 0,
    dem Anfangswert für numerische Variablen.

Zusammenfassung
  • Eine Klasse definiert man im Quelltextes. Der minimale Aufbau ist:
  public class Klassenname {
    // Instanzvariablen
    private Datentyp eigenschaft1; 
    private Datentyp eigenschaft2;
  }
  • Die Zugriffsmodifizierer public und private regeln die Zugriffsrechte.
  • Als vorläufige Regel ist die Klasse immer public und die Eigenschaften immer private.
  • Aus Klassen lassen sich Objekte erzeugen, die einen eindeutigen Namen tragen müssen.
  • Die Objekte haben einen Zustand, den man mit Hilfe des Objektinspektors ansehen kann.
    • Anfangszustand von Strings ist das englische Wort null und von Zahlentypen 0.
  • Ein „Doppelslash“ // am Anfang der Zeile macht aus der Zeile einen Kommentar, den der Computer ignoriert.

Übung
  1. Erweitern Sie die Klasse Konto um die Attribute kreditLimit und telefonNummer.
    Welche Datentypen würden Sie verwenden?
  2. Recherchieren Sie, welche weiteren numerischen Datentypen Java bietet?


Der Konstruktor

Der Konstruktor ist eine spezielle Methode, die bei der Erzeugung von Variablen aufgerufen wird und diese in einen definierten Anfangszustand versetzt. Dieser Vorgang nennt sich auch Initialisierung.

  public class Konto {
    // Instanzvariablen
    private String besitzerName;
    private double kontostand;
    // Konstruktor
    public Konto (String pBesitzerName){
      besitzerName = pBesitzerName;  
      kontostand = 1.0; 
    }
  }
Begriff Erläuterung
Konstruktor Ein Konstruktor ist eine spezielle Methode und legt die Anfangswerte fest. Er erhält den gleichen Namen wie die Klasse selbst z.B. public Konto. Alle Werte, die nicht im Konstruktor festgelegt werden, bekommen einen „default-Wert“. Bei Zahlentypen ist das 0, bei Strings „null“
(Übergabe-) Parameter Sind die Werte, die der Methode beim Aufruf übergeben werden. Für jeden Parameter muss ein Datentyp festgelegt werden. Der Name des Parameters kann zur besseren Übersicht mit p beginnen.
geschweifte Klammern Sie strukturieren das Programm: Die gesamte Klasse und jede Methoden wie z.B. der Konstruktor stehen in geschweiften Klammern. Das Weglassen von Klammern ist eine typische Fehlerquelle.
amerikanische Notation Verwenden Sie im Quelltext
  • bei Zahlendarstellungen stets Punkt statt Komma: 3.141
  • keine deutschen Umlaute oder Sonderzeichen!!
Semikolon Nach (nahezu) jedem Befehl (Anweisung) möchte Java ein Semikolon ;

Übung
  1. Erweitern Sie die Instanzvariablen mit dem String strassenName.
    Im Konstruktor trennen Sie mehrere Übergabeparameter durch Kommata: public Konto (String pBesitzerName, String pStrassenName)
  2. Testen Sie Fehleingaben bei BlueJ: Lassen Sie beim Besitzernamen die Anführungsstriche weg, geben Sie eine Zahl, geben Sie nichts ein …
  3. Lassen Sie statt des Namens den Kontostand als Parameter übergeben.
  4. Ergänzen Sie die Eigenschaften vorname, telefonnummer, postleitzahl, geburtsjahr, geschlecht und hausnummer. Begründen Sie dabei, welche Datentypen Sie verwenden.


Methoden

Die Methode einzahlen(double pBetrag) sorgt dafür, dass zu dem bisherigen Kontostand ein bestimmter Betrag hinzugefügt wird:

public void einzahlen(double pBetrag){
  kontostand += pBetrag;   
  // oder kontostand = kontostand + pBetrag;
}

Zuweisen von Werten an Variablen

Das "Gleichheits"-zeichen wird in Java nicht als Vergleichs-, sondern als Zuweisungsoperator verwendet:

  • Auf der linken Seite des Zuweisungsoperators steht die Variable, die einen neuen Wert bekommen soll,
  • auf der rechten Seite eine Rechnung, die den neuen Wert ergibt.
    Die Variable links darf dabei als (alter) Variablenwert in der Rechnung rechts vorkommen:
    • x = y + 7 bedeutet, dass x den Wert der Rechnung y + 7 bekommt.
    • x = x + 7 bedeutet, dass x um 7 erhöht wird
    • x += 7 Kurzschreibweise: x wird um 7 erhöht (analog -=).
    • x *= 7 Kurzschreibweise: x wird mit 7 multipliziert (analog /=).
    • x++ x wird um 1 erhöht
    • x-- x wird um 1 erniedrigt

Übung
  1. Bauen Sie die Methode einzahlen in Ihre Kontoklasse ein.
  2. Testen Sie das Einzahlen von negativen Beträgen, großen Beträgen, 0, Wörtern, Rechnungen...
  3. Entwerfen Sie auf Grundlage von einzahlen die Methode auszahlen().
  4. Schreiben Sie die Methode bucheZinsen (double pzinssatz),
    die auf den vorliegenden Kontostand zinssatz Prozent Zinsen addiert.
  5. Entwerfen Sie raubeAus(), die den Kontostand auf 0 setzt.


Die set-Methoden als Beispiel für verändernde Methode ohne Rückgabewert

Diese einfache Methode verändert den Namen des Kontobesitzers:

public void setBesitzerName(String pNeuerName){
  besitzerName = pNeuerName; 
}

Merke

Wann schreibt man void?

  • void kommt bei einer Methodendeklaration immer dann vor, wenn es keine Rückgabe (void: nichts) gibt.
  • return Gibt es eine Rückgabe (return variable), so muss der Datentyp des Rückgabewertes eingetragen werden.


Die get-Methoden als Beispiel für sondierende Methoden

Eine ebenso einfache Methode liest den Namen des Kontobesitzers wieder aus:

public String getBesitzerName(){
  return besitzerName;
}

Übung
Schreiben Sie get-Methoden, die die den Kontostand und den Zinssatz ausgeben.


Interaktion zwischen Objekten

Zu einer Bank gehören mehrere Konten und neben Ein- und Auszahlungen auch Überweisungen bzw. Interaktionen:

public void ueberweise(double pBetrag, Konto pZielkonto){
  auszahlen(pBetrag);  
  pZielkonto.einzahlen(pBetrag);
}
  • Es gibt diesmal zwei Übergabeparameter, die wir, wie schon beim Konstruktor, mit Komma trennen. Die Besonderheit ist, dass der Datentyp von Zielkonto wieder ein Konto ist.
  • Man darf sogar in Methoden den Datentypen der Klasse verwenden, zu dem die Methode gehört. Das ist sinnvoll, denn üblicherweise möchte man von einem Konto auf ein anderes Konto überweisen.
  • Eigenschaften, die private sind, sind nur für Objekte der gleichen Klasse sichtbar. Theoretisch könnten wir von dem einen Konto auf die Eigenschaften des anderen Kontos direkt zugreifen. Damit es nicht zu Verwechslungen bzw. sogenannten Seiteneffekten kommt, sollten Sie das unbedingt vermeiden!!

Konvention
  • Auf die Daten von fremden Objekten oder Klassen greifen wir
    • immer über Methoden und
    • nie über deren Eigenschaften zu.
  • Dies gewährleistet, dass nichts Ungewolltes verändert wird!. Deshalb sind sie ja private!
  • Nur innerhalb des Objektes selbst verändert man die eigenen Eigenschaften direkt.

Übung
  1. Schreiben Sie die Methode holeEinzug (double pBetrag, Konto pZielkonto),
    bei dem das Geld von einem fremden Konto überwiesen wird.
  2. Schreiben Sie die Methode vererben (Konto erbe),
    bei dem das gesamte Geld eines Kontos auf ein anderes verbucht wird.
  3. Schreiben Sie die Methode binIchReich(Konto vergleichskonto),
    das die Differenz aus dem eigenen Kontostand mit einem anderen Konto vergleicht.
  4. Schreiben Sie die Methode stifteVerwirrung(Konto konto1, Konto konto2),
    bei der ein unbeteiligtes Konto dafür sorgt, dass das gesamte Geld von konto1 auf konto2 überwiesen wird.
  5. Schreiben Sie die Methode stifteNochMehrVerwirrung(Konto konto1, Konto konto2),
    bei der ein unbeteiligtes Konto dafür sorgt, dass das gesamte Geld von konto1 halbiert, das von konto2 aber verdoppelt wird.
  6. Lassen Sie von einem Konto den Namen des Besitzers eines anderen Kontos ändern. Welche Probleme ergeben sich, wenn Sie die Methode setBesitzerName weglassen?


Weitere Beispiele

Der Zähler

  • Der Zähler ist eine einfache Klasse, bei dem Sie bei Aufruf der Methode erhoeheZaehlerstand() den Zähler um 1 erhöhen.
  • Anwendungen: Verkehrszählungen, Heizungsverbrauchzähler, Bildzähler bei einer Kamera, Rundenzähler bei der Carrera-Bahn...
  • Bei den realen Anwendungen kommt der Impuls von einem Sensor bzw. einen Druckknopf. Bei der Simulation müssen Sie statt dessen eine Methode ausführen.
 
public class Zaehler{
    // Instanzvariablen der Eigenschaften
    int zaehlerstand;
    // Konstruktor
    public Zaehler(){  
        // Der Anfangszählerstand soll immer 0 sein.
        zaehlerstand=0;
    }
    // Methoden
    public void erhoeheZaehlerstand(){
        zaehlerstand += 1;
        // oder zaehlerstand++;
        // oder zaehlerstand=zaehlerstand+1;
    }
}

Das Telefonbuch

Klassendiagramm-Telefonbuch.png
  • Die Telefonnummer wird, obwohl sie laut Name eine Nummer ist, als String eingelesen, um Eingaben wie „/“ zwischen Vorwahl und Nummer zuzulassen.
  • Die Besonderheit an dieser Klasse ist, dass name nur durch den Konstruktor verändert werden kann. D.h. ich kann zwar mit setTelefonnummer nachträglich Telefonnummern ändern, aber der Name bleibt erhalten.
  • Allenfalls durch das Löschen des Objektes kann ich Personen aus dem Telefonbuch entfernen.
public class Telefonbuch {
    // Eigenschaften

    // Anfang Variablen
    public String name;
    public String telefonnummer;
    // Ende Variablen

    // Konstruktor
    public Telefonbuch(String name, String telefonnummer) {
        // ... Hier fehlen 2 Zeilen. Bitte nachtragen! (vgl. Übung)
    }

    // Anfang Ereignisprozeduren
    // Methoden
    public String getTelefonnummer() {
        return telefonnummer;
    }

    public void setTelefonnummer(String pTelefonnummer) {
        telefonnummer = pTelefonnummer;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
    // Ende Ereignisprozeduren
}}

Das Auto

Klassendiagramm-Auto.png

Die Klasse simuliert ein Auto, erfasst aber nur Daten um den Tank und den Verbrauch.

  • Die manipulierenden Methoden tanke(..) und fahre(...) beeinflussen den aktuellen Füllstand.
  • Die sondierende Methode getAktuelleMaximaleReichweite gibt die Reichweite in km zurück, der beim aktuellen Füllstand noch gefahren werden kann.
  • Die Probleme der Klasse liegen noch darin, dass man (über das Tankvolumen hinaus) soviel tanken kann wie man will und dass der Tankinhalt auch in den negativen Bereich fahren kann (Dispokredit bei der Tankstelle). Das können wir erst lösen, wenn wir die bedingte Ausführung kennen gelernt haben.
public class Auto {
    private double volumenTank;
    private double verbrauchAuf100km;
    private double aktuellerFuellstand;

    // Konstruktor
    public Auto(double pVolumenTank, double pVerbrauchAuf100km) {
        volumenTank = pVolumenTank;
        verbrauchAuf100km = pVerbrauchAuf100km;
        aktuellerFuellstand = 0; // Bei Auslieferung ist der Tank leer
    }

    // Methoden
    public void setAktuellerFuellstand(double pAktuellerFuellstand) {
        aktuellerFuellstand = pAktuellerFuellstand;
    }
    public double getAktuellerFuellstand() {
        return aktuellerFuellstand;
    }
    public double getVerbrauchAuf100km() {
        return verbrauchAuf100km;
    }
    public double getVolumenTank() {
        return volumenTank;
    }
    public void tanke(double menge) {
        this.aktuellerFuellstand+=menge; // füge Menge hinzu
    }
    public void fahre(double pKilometerZahl) {
        // Die Formel sagt folgendes aus:
        // vom aktuellen Füllstand wird abgezogen: der Verbruch bei der Kilometerzahl  
        aktuellerFuellstand -= pKilometerZahl / 100 * verbrauchAuf100km; 
    }  
}


Übung
  1. Analysieren und testen Sie alle 3 Programme. Warum bekommt nicht jede Eigenschaft eine get- und eine set-Methode?
  2. Zu Zähler:
    1. Ergänzen Sie die Methode: getZaehlerstand()
    2. Ergänzen Sie die Methode: aufNullSetzen() und erhöheUm(double pZahl)
  3. Zu Telefonbuch: Ergänzen Sie die fehlenden Zeilen zum Konstruktor.
    1. Ergänzen Sie die Eigenschaften geburtsdatum (ggf. noch schuhgrösse).
    2. Welchen Datentypen verwenden Sie?
    3. Benötigt die Eigenschaft eine set-Methode?
  4. Zum Auto: Ergänzen Sie die Methode: getMaximaleReichweiteBeiVollemTank()
  5. Entwickeln Sie die Klasse Handy, die die Eigenschaften telefonnummer, guthaben und gespraechskostenProMinute. Entwickeln Sie geeignete Methoden.
  6. Übung für Fortgeschrittene: Realisieren Sie die Klasse Bruch mit den Eigenschaften zaehler und nenner und realisieren Sie die Methoden addierenEinerGanzenZahl, kuerzen und erweitern. Wenn Sie schon Vorwissen haben, können Sie hier für eine erweiterte Variante schauen: Anwendungsbeispiel Bruchrechnung (drdanielappel.de)


Weblinks