2. Übung zur Vorlesung "Wissenschaftliches Rechnen I"

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2. Übung zur Vorlesung ”Wissenschaftliches Rechnen I”
2. Übung zur Vorlesung
”Wissenschaftliches Rechnen I”
Nicolas Gauger, René Lamour, Hella Rabus
Wintersemester 2007/2008
Übung 2
Grundelemente von Java
Blöcke und Kontrollstrukturen
I
Ein Block enthält eine Folge von Anweisungen
I
Die for- oder Zählschleife
I
Die if-else-Anweisung
Übung 2
I
Ein Block enthält eine Folge von Anweisungen,
die in { . . . } eingeschlossen werden. Die Anweisungen
werden nacheinander ausgeführt.
{
Anweisung 1;
Anweisung 2;
..
.
Anweisung n;
}
I
I
Übung 2
I
Ein Block wirkt nach aussen wie eine Anweisung.
I
I
Übung 2
I
Blöcke können geschachtelt werden.
I
I
Übung 2
I
Blöcke können geschachtelt werden.
In einem Block definierte Objekte sind nur in diesem Block
bekannt!
I
I
Übung 2
I
I
I
Übung 2
I
I
Die for- oder Zählschleife hat die Struktur
for(Initializierungsanw.; boolescher Ausdruck; Inkrementanw.)
Anweisung(sblock);
I
Übung 2
I
I
for(Initializierungsanw.; boolescher Ausdruck; Inkrementanw.)
Anweisung(sblock);
Die Abarbeitung ist:
1. Ausführen der Initializierungsanweisung
2. falls der boolescher Ausdruck true ist, werden die Anweisung
und dann die Inkrementanweisung ausgeführt,
sonst die for-Schleife beendet
3. weiter bei 2.
I
Übung 2
I
I
Die Abarbeitung ist:
1. Ausführen der Initializierungsanweisung
2. falls der boolescher Ausdruck true ist, werden die Anweisung
und dann die Inkrementanweisung ausgeführt,
sonst die for-Schleife beendet
3. weiter bei 2.
Beispiel: int j=0;
for( int i=1; i < 11; i=i+1) j=j+i;
I
Übung 2
I
I
I
Übung 2
I
I
I
Die if-else-Anweisung hat die Struktur
if (boolescher Ausdruck)
Anweisung 1;
else
Anweisung 2;
Übung 2
I
I
I
Anweisung 1;
else
Anweisung 2;
Die Abarbeitung wird durch den booleschen Ausdruck
gesteuert.
Ist der booleschen Ausdruck = true wird
Anweisung 1 ausgeführt, sonst
Anweisung 2.
Übung 2
I
I
I
Die Abarbeitung wird durch den booleschen Ausdruck
gesteuert.
Ist der booleschen Ausdruck = true wird
Anweisung 1 ausgeführt, sonst
Anweisung 2.
Beispiel: if (student > 0)
System.out.println(”\u00dcbung findet statt!”);
else
System.out.println(”Keine \u00dcbung!”);
| {z }
Ü
Übung 2
I
I
I
Anweisung 1;
else
Anweisung 2;
Merke: Der else-Zweig kann fehlen!
Übung 2
Nutzung von Bibliotheken
I
Benutzen statischer Methoden
I
Import von Bibliotheken
Übung 2
I
Sehr viele nützliche Programme liegen schon vor und wir
wollen sie benutzen. Dazu gibt es Bibliotheken.
WRI-Homepage → Bibliotheken für Java → JAVA 5 → links
oben java.lang → links unten Math
I
Übung 2
I
Alles in java.lang kann direkt benutzt werden. Nur wie?
I
Übung 2
I
Alles in java.lang kann direkt benutzt werden. Nur wie?
Die ausgewählte Klasse heisst Math und wir wollen eine
statische Methode (Unterprogramm) benutzen.
I
Übung 2
I
Die ausgewählte Klasse heisst Math und wir wollen eine
statische Methode (Unterprogramm) benutzen.
→ Slider am rechten Rand bis zur Methode sqrt im Method
Summary herunterziehen.
I
Übung 2
I
An der ersten Spalte erkennt man, dass alle diese Methoden
static sind. (Was das genau ist, folgt später.)
I
Übung 2
I
An der ersten Spalte erkennt man, dass alle diese Methoden
static sind. (Was das genau ist, folgt später.)
Lesen Sie die Beschreibung von sqrt - square root.
I
Übung 2
I
Die erste Spalte gibt auch den Rückgabetyp an - double
Hinter dem Namen steht in Klammern die Parameterliste double a
I
Übung 2
I
Die erste Spalte gibt auch den Rückgabetyp an - double
Hinter dem Namen steht in Klammern die Parameterliste double a
Die statische Methode methode mit dem Ergebnistyp typ in
der Klasse kl wird unter Berücksichtigung ihrer Parameterliste
folgendermaßen aufgerufen:
typ erg=kl.methode(<Var. entsp. der Parameterliste>);
I
Übung 2
I
Die statische Methode methode mit dem Ergebnistyp typ in
der Klasse kl wird unter Berücksichtigung ihrer Parameterliste
folgendermaßen aufgerufen:
typ erg=kl.methode(<Var. entsp. der Parameterliste>);
Beispiel: double rad=2.0;
double wurzel=Math.sqrt(rad);
I
Übung 2
I
Analog sind auch Konstanten einer Klasse (→ Field
Summary) zu benutzen:
Beispiel: double pi=Math.PI;
I
Übung 2
I
Die Potenzfunktion - x i
I
Übung 2
I
Für i = 2 schreiben wir x ∗ x, sonst nutzen wir
HUMath.Numerik.Sfun.pow(double x, int i) =
ˆ xi
I
Übung 2
I
Für i = 2 schreiben wir x ∗ x, sonst nutzen wir
HUMath.Numerik.Sfun.pow(double x, int i) =
ˆ xi
Die Java-Methode
Math.pow(double x, double y) =
ˆ x y = e y ln x ist für ganzes y
uneffektiv.
I
Übung 2
I
I
Übung 2
I
I
→ Bibliotheken für Java → HUMath → HUMath.InOut→
ReadWin
Übung 2
I
I
Über der Klassenbezeichnung ReadWin sehen wir den
package-Namen HUMath.InOut.
Übung 2
I
I
Über der Klassenbezeichnung ReadWin sehen wir den
package-Namen HUMath.InOut.
Wenn wir Methoden aus dieser Klasse in unserem Programm
benutzen wollen, müssen wir sie importieren.
Wir schreiben am Anfang unseres java-Programmes
<name>.java die Zeile(n):
import HUMath.InOut.ReadWin; bzw.
import HUMath.InOut.*; - zum Importieren aller Klassen
Übung 2
I
I
Dann können wir die statischen Methoden (z.B. getDouble)
aus der Klasse ReadWin zum Einlesen von Daten benutzen:
Beispiel: double rad = ReadWin.getDouble(”Radius = ”);
Übung 2
I
I
Sehen Sie sich auch die anderen Klassen dieses Paketes an!
Übung 2
I
I
I
Bemerkung:
Beenden Sie Ihr Programm (bei der Nutzung graphischer
Elemente) mit System.exit(0);
oder per Hand mit ˆC.
Übung 2
Bereitstellen von (externen) Bibliotheken
I
Der import von Bibliotheken wurde schon besprochen.
Damit zusätzliche Bibliotheken verwendet werden können,
müssen sie für Java erreichbar sein.
Man sagt: Die Bibliotheken müssen im Pfad stehen.
Überprüfung: echo $CLASSPATH
Übung 2
Bereitstellen von (externen) Bibliotheken
I
Der import von Bibliotheken wurde schon besprochen.
Damit zusätzliche Bibliotheken verwendet werden können,
müssen sie für Java erreichbar sein.
Man sagt: Die Bibliotheken müssen im Pfad stehen.
Überprüfung: echo $CLASSPATH
I
Merke: Was man lesen kann, kann man auch kopieren!
Übung 2
Typumwandlungen
Typumwandlungen und Kurzformen
I
Typumwandlungen
Manchmal benötigt man eine Variable in einem anderen Typ.
Schreibt man: double x = 47.11;
int i = x;
I
Kompakte Schreibweisen sind hilfreich.
I
”Überschreiben” von Variablen
I
Inkrement (++) und Dekrement (--) Operator
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
Manchmal benötigt man eine Variable in einem anderen Typ.
Schreibt man: double x = 47.11;
int i = x;
bekommt man folgende Fehlermeldung:
I
I
format.java:12: possible loss of precision
found : double
required: int
int i = x;
ˆ
1 error
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
Daher ist eine Typumwandlung nötig. Man wendet den
cast-Operator an:
(neuerTyp) Objekt
Beispiel: int i = (int) x;
I
I
I
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
Mehrfacher Zuweisungsoperator: a = b = c; bedeutet
I
I
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
Mehrfacher Zuweisungsoperator: a = b = c; bedeutet
b = c;
a = b;
I
I
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
Mehrfacher Zuweisungsoperator: a = (b = c); bedeutet
b = c;
a = b; (rechts assoziativ)
I
I
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
I
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
Oft haben Anweisungen die Form x = x op y;
I
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
Oft haben Anweisungen die Form x = x op y;
Beispiel: x = x / y;
Kurzform: x /= y; oder allgemein
I
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
Typ objekt op = Ausdruck;
was bedeutet: Typ objekt = (Typ)(objekt op Ausdruck);
I
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
I
erhöht bzw. erniedrigt die Variable um 1.
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
I
In der Form x ++ (auch x++ ) nachdem er benutzt wird
und in der Form ++ x bevor er benutzt wird.
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
I
Beispiel: int x = 0; int y = x++ +2; Nach der Ausführung ist
x = 1 und y = 2.
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
I
Beispiel: int x = 0; int y = x++ +2; Nach der Ausführung ist
x = 1 und y = 2.
int x = 0; int y = ++x +2; Nach der Ausführung ist
x = 1 und y = 3.
Übung 2
Typumwandlungen
I
Typumwandlungen
I
I
I
Oft wird nur der Befehl x++; benutzt.
Übung 2
Weitere Sprachelemente
Die while-Anweisung
Häufig sollen Anweisungen abhängig von einer Bedingung
abgearbeitet werden.
while ( boolescher Ausdruck )
Anweisung;
Übung 2
Die while-Anweisung
Anweisung;
Die Anweisung wird ausgeführt,
solange der boolescher Ausdruck = true ist.
Übung 2
Die while-Anweisung
Anweisung;
Zweite Variante (nicht abweisende while-Schleife):
do
Anweisung;
while ( boolescher Ausdruck );
Übung 2
Die while-Anweisung
Anweisung;
do
Anweisung;
while ( boolescher Ausdruck );
Die Anweisung wird mindestens einmal ausgeführt und, solange der
boolescher Ausdruck = true ist, fortgefahren.
Übung 2
Die switch-Anweisung
dient der Ausführung von Anweisungen, wenn mehrere Fälle
berücksichtigt werden sollen.
Übung 2
switch ( Ausdruck ) {
case Konstante 1 :
Anweisung 1;
break;
case Konstante 2 :
Anweisung 2;
break;
..
.
default:
DefaultAnweisung;
}
Übung 2
case Konstante 1 :
Anweisung 1;
break;
case Konstante 2 :
Anweisung 2;
break;
..
.
default:
DefaultAnweisung;
}
Typ: byte, char, short, int, long
Übung 2
case Konstante 1 :
Anweisung 1;
break;
case Konstante 2 :
Anweisung 2;
break;
..
.
default:
DefaultAnweisung;
}
vom Typ des Ausdrucks
Übung 2
case Konstante 1 :
Anweisung 1;
break;
case Konstante 2 :
Anweisung 2;
break;
..
.
default:
DefaultAnweisung;
}
falls break fehlt, fall through
Übung 2
case Konstante 1 :
Anweisung 1;
break;
case Konstante 2 :
Anweisung 2;
break;
..
.
default:
DefaultAnweisung;
}
falls break fehlt, fall through
falls Ausdruck 6= Konstante i, ∀i
Übung 2
Beispiel
int i, erg;
..
.
switch (i){
case 1:
erg=1;
break;
case 6:
erg=2;
break;
default:
erg=0;
}
Übung 2
Felder
Felder - Arrays
Variable gleichen Types können in Feldern (array)
zusammengefasst werden.
Typ[] feldname;
oder
Typ feldname[];
dabei kann unter Benutzung des new-Operators gleich die
Dimension zugewiesen werden
Typ[] feldname= new Typ[<ganze Zahl >];
Beispiel: double[] vektor = new double[5];
auch eine Initialisierung ist möglich.
Beispiel: double[] vektor = {1.9, 1e-6, 9.9};
Übung 2
Felder
Benutzung von Feldern, mehrdimensionale Felder
I
Um auf ein einzelnes Feldelement zuzugreifen wird
feldname[<index>] geschrieben.
<index> ist dabei ein ganzzahliger Ausdruck vom Typ int.
Beispiel: feldname[4]
I
Der Index beginnt stets bei 0.
I
Jedem Feld ist die Variable length zugeordnet, die mit
feldname.length abgefragt werden kann.
I
Mehrdimensionale Felder (z.B. Matrizen, Tensoren) werden
durch Felder von Feldern realisiert.
Beispiel: double[][] feldname = new double[3][7];
Übung 2
Felder
Kopieren von Feldern
Sollen die Inhalte eines Feldes feld 1 in ein Feld feld 2 kopiert
werden gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Es wird elementweise gemacht
for(int i=0; i < feld 1.length; i++) feld 2[i] = feld 1[i];
2. Es wird die Systemroutine System.arraycopy benutzt:
arraycopy(Object quelle, int quellindex, Object ziel, int
zielindex, int laenge);
Beispiel: System.arraycopy(feld 1, 0, feld 2, 0, feld 1.length);
Die Variante feld 2 = feld 1; ist falsch, weil damit das Objekt
feld 2 mit dem Objekt feld 1 identifiziert wird.
Beide bezeichnen jetzt das selbe Objekt.
Ändere ich feld 1, so ändert sich automatisch feld 2 mit.
Übung 2
Nun frisch ans Werk!
Jetzt können die ersten anspruchsvollen Java-Programme
entstehen. Viel Spaß dabei!

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