Einführung in die Programmierung mit Java

Institut für Kartographie und GeoinformationProf. Dr. Lutz Plümer, Dr. Gerhard Gröger, Dipl.-Ing. Dirk Dörschlag

Einführung in die Programmierung mit Java

8. Vorlesung WS 2003/2004

G. Gröger - Einführung in die Programmierung mit Java - 1. Semester - WS 03/04 2

Übersicht

• Generalisierung/ Spezialisierung

– Modellierung mittels UML (vgl. GIS I)

– Vererben von Variablen

– Vererben von Methoden

– Vererbung und Arrays

– Typkonvertierung


Hausaufgabe: Summe der Dreiecksumfänge

• Ergänzt die Klasse "Dreieck" so, dass mit einer Methode die Summe der Umfänge aller bisher erzeugten Dreiecke ermittelt und zurückgegeben werden kann. Erzeugt drei Dreiecke und gebt die Summe der Umfänge vorher und nachher aus.

• Hinweis:– es bietet sich an, die Summe der Umfänge in einem

statischen Attribut zu speichern


Besprechung: Summe der Dreiecksumfängeclass Dreieck{

....static double summeDerUmfaenge = 0;

//KonstruktorDreieck(double p1x, double p1y, double p2x,...){....summeDerUmfaenge = summeDerUmfaenge + umfang();}double umfang(){...}static double summeUmfaenge(){return summeDerUmfaenge;}

}//Benutzung:System.out.println(Dreieck.summeUmfaenge()); //liefert 0Dreieck d1 = new Dreieck(1.7,6.4,5.8,4.3,6.2,9.4);Dreieck d2 = new Dreieck(6.2,1.4,3.9,7.4,8.2,1.8);System.out.println(Dreieck.summeUmfaenge()); //liefert Summe

//der Umfänge der Dreiecke d1 und d2


Klassenhierarchien (Generalisierung)

• konzeptueller Hintergrund: Generalisierung Spezialisierung

• Spezifikation in UML (Unified Modeling Language):

AbstraktionUnterklasse 1(spez ie ll)

Unterklasse 2(spez ie ll)

Unterklasse 3(spez ie ll)

O berklasse(ge nere ll)


Beispiel zu Klassenhierarchienspezieller

Student Dozent Verwaltungs-angestellter

Person

Ordentlicher Student

Gasthörer

Ein Student ist eine Person

Ein Dozent ist eine Person

Ein Gasthörer ist ein Student


Klassenhierarchien in Java: SyntaxSyntax:

class Unterklasse extends Oberklasse { . . .}

Beispiel: Datei Person.java: class Person { . . .}

Datei Student.java: class Student extends Person { . . .}


Klassenhierarchien in Java: Allgemeines• Eine Klasse hat höchstens eine Oberklasse

(Einfachvererbung)

• Eine Klasse kann beliebig viele Unterklassenbesitzen

• Unterklassen können selber wieder Unterklassen besitzen

• Die oberste Klasse in Java ist die Klasse Object– alle Klassen sind direkt oder indirekt (wg. Transitivität)

Unterklassen von Object– wird bei der Klassendefinition kein extends-Schlüsselwort

angegeben, so ist die neue Klasse automatisch direkte Unterklasse von Object


Vererbung• Konsequenz aus Spezialisierung• Eine Unterklasse erbt alle Eigenschaften ihrer

Oberklasse:

– Eine Unterklasse erbt alle Attribute ihrer Oberklasse

– Eine Unterklasse erbt alle Methoden ihrer Oberklasse

• Vererbungsbeziehung ist transitiv

– eine Unterklasse erbt die Variablen und Methoden aller darüber liegenden Oberklassen

• wenn C Unterklasse von B ist und B Unterklasse von A, dann erbt C auch von A

A

B

C


Bsp. für Vererbung von Attributen & Methoden

class A { int aAtt; aAtt void aMethode(){...} aMethode()}class B extends A { int bAtt; aAtt, bAtt void bMethode(){...} aMethode(), bMethode()}class C extends B { int cAtt; aAtt, bAtt, cAtt void cMethode(){...} aMethode(), bMethode(), cMethode()}class D extends C { int dAtt; aAtt, bAtt, cAtt, dAtt void dMethode(){...} aMethode(), bMethode(), } cMethode(), dMethode()

Attribute & Methoden der Klasse A

B

C

D


Konstruktoren bei Spezialisierung: Beispiel• class Person{

String nachname;Person(){nachname = "unbekannt";}Person(String nach){nachname = nach;}}class Student extends Person{long matnr;Student() {nachname = "unbekannt"; matnr = -999;}Student(String nach, long matr){ nachname = nach; matrikelnr = matr;} }

• Problem: Konstruktoren der Unterklasse wiederholen Befehle der Konstruktoren der Oberklasse


Konstruktoren bei Spezialisierung: Beispiel• class Person{

String nachname;Person(){nachname = "unbekannt";}Person(String nach){nachname = nach;}}class Student extends Person{long matnr;Student() {nachname = "unbekannt"; matnr = -999;}Student(String nach, long matr){ nachname = nach; matrikelnr = matr;} }

• Bessere Lösung: Konstruktoren der Unterklasse rufen Konstruktoren der Oberklasse auf

• Verwendung der Methode super()• Der super()-Aufruf muss im Konstruktor immer die erste Anweisung sein und darf

maximal einmal je Konstruktor benutzt werden


Konstruktoren: Beispiel mit Methode super• class Person{

String nachname;Person(){nachname = "unbekannt";}Person(String nach){nachname = nach;}}class Student extends Person{long matnr;Student() {super(); matnr = -999;}Student(String nach, long matr){ super(nach); matrikelnr = matr;} }

• super(....) ruft den Konstruktor der Oberklasse auf, der dieselbe Anzahl/Typ von Parametern hat.

ruft Person() auf

ruft Person(nach) auf


Übung im GIS-Labor• Implementiert die Klassen Person, Student und Mitarbeiter mit

entsprechenden Konstruktoren, wobei Person Oberklasse der beiden anderen Klassen ist:– Personen haben als Attribute:

• Vor- und Nachname– Studenten haben zusätzlich:

• Matrikelnummer• Studiengang

– Mitarbeiter haben zusätzlich• Namen des Instituts

• zur Erinnerung: class Unter extends Ober { ... }• Der super()-Aufruf muss im Konstruktor immer die erste

Anweisung sein und darf maximal einmal je Konstruktor benutzt werden


Typkompatibilität I

• Referenzvariablen gehören zu Klassen und Objekte gehören zu Klassen

• Frage: Welche Objekte dürfen welchen Referenzvariablen zugewiesen werden?

• Antwort: Einer Referenzvariablen der Klasse K dürfen Objekte der Klasse K sowie aller Unterklassen von K zugewiesen werden.

• Beispiel:

Student s = new Student();Person p = s; //OK, da Person Oberklasse von

//Student ist


Typkompatibilität II

• Der umgekehrte Weg geht nicht:– Einer Variablen der Unterklasse K kann kein Objekt ihrer Oberklasse zugewiesen werden (dem Objekt fehlen die für die Unterklasse spezifischen Eigenschaften)

• Beispiel 1: Person p = new Person();Student s = p; //geht nicht, da nicht jede Person

//ein Student ist

• Beispiel 2:Student s1 = new Student();Person p = s1; //s1 wird als Person angesehenStudent s2 = p; //geht nicht, da nicht jede Person

//ein Student ist


Typkompatibilität: Zulässige Attribute/Methoden• Welche Attribute/Methoden können verwendet werden?• Es können nur die Attribute/Methoden der Klasse der Referenzvariablen verwendet werden, nicht die der Klasse des

Objekts• Beispiel:

Student s = new Student();Person p = s; //Student p wird als Person angesehenp.nachname = "Schmitz"; //OK, da nachname Attribut //von Person istp.matrikelnr = 123456; //geht nicht, da matrikelnr //kein Attribut von Person //ist– p zeigt zwar auf ein Objekt der Klasse Student (mit matrikelnr), dieses Objekt wird jedoch wie eine Person behandelt. Personen haben i. Allg.

keine matrikelnr.


Vererbung und Arrayelemente: Beispiel• Für die Verwaltung des Hochschulsports sollen Studenten, Mitarbeiter und

Externe in einem Array gespeichert werden.• Welchen Elementtyp hat das Array? • 1. Ansatz: Elementtyp Object:

Object [] hsspArray = new Object[200];hsspArray[0] = new Student("Schmitz");hsspArray[1] = new Mitarbeiter("Meyer");hsspArray[2] = new Person("Schulz");//Durchsuchen nach Person namens "Schulz":for(int i = 0 ; i < 3 ; i = i + 1)

if( hsspArray[i].name.equals("Schulz"))... //geht nicht• Problem I: Object hat kein Attribut "name"• Problem II: in Array kann alles (jede Unterklasse von Object)

hereingesteckt werden• Klasse zu allgemein


Exkurs: Gleichheit von Strings

• Beispiel:String a = "Abc";String b = "Abc";if( a == b ) .... // a == b muss nicht gelten (hängt

// von Compiler/Interpreter ab)• Problem: "==" überprüft Gleichheit der Referenz (des

String-Objekts), nicht des Werts (der Zeichenkette)• Besser: Methode equals von String:

if( a.equals(b) ) // wahr, wenn beide Zeichenketten// gleich sind


Vererbung und Arrayelemente: Beispiel• Für die Verwaltung des Hochschulsports sollen Studenten, Mitarbeiter

und Externe in einem Array gespeichert werden.• Welchen Elementtyp hat das Array? • 2. Ansatz: Elementtyp Student

Student [] hsspArray = new Student[200];hsspArray[0] = new Student("Schmitz");hsspArray[1] = new Mitarbeiter("Meyer"); //geht nicht

• Problem: ein Mitarbeiter ist kein Student• Klasse zu speziell


Vererbung und Arrayelemente: Beispiel• Für die Verwaltung des Hochschulsports sollen Studenten, Mitarbeiter und

Externe in einem Array gespeichert werden.• Welchen Elementtyp hat das Array? • 3. Ansatz: Elementtyp Person:

Person [] hsspArray = new Person[200];hsspArray[0] = new Student("Schmitz");hsspArray[1] = new Mitarbeiter("Meyer");hsspArray[2] = new Person("Schulz");//Durchsuchen nach Person namens "Schulz":for(int i = 0 ; i < 3 ; i = i + 1)

if( hsspArray[i].name.equals("Schulz")) ... //OK• Person hat Attribut "name"• Funktioniert dank Vererbung (Mitarbeiter und Student sind Unterklasse von

Person)• Auch Mitarbeiter und Student werden als Person angesehen


Typkonvertierung zwischen Klassen• Beispiel: In dem Hochschulsportarray (Elementtyp: Person) soll der

Student mit der Matrikelnummer 1234 gesucht werden• Problem: Personen haben keine Matrikelnummer• Lösung: Typkonvertierung von Person zu Student:

Person [] hsspArray = new Person[200];.......Student s = (Student) hsspArray[i];if( s.matrikelnr == 1234 ) ...}

• Vgl. Typkonvertierung von double zu int in Vorlesung 2• Vorsicht: Typkonvertierung ist nur erlaubt, wenn Referenzvariable

(hsspArray[i])tatsächlich auf ein Objekt vom Typ Student (oder einer Unterklasse von Student) verweist

• Wie ermittelt man, ob ein Objekt zu einer bestimmten Klasse gehört?


Ermittlung der Klassenzugehörigkeit• Wie ermittelt man, ob ein Objekt zu einer bestimmten Klasse gehört?• boolescher Operator instanceof• Syntax: referenzvariable instanceof Klassenname• liefert true, wenn referenzvariable auf ein Objekt der Klasse

Klassenname oder einer Unterklasse von Klassenname verweist• Beispiel (Student Unterklasse von Person):

Person p = new Person();Student s = new Student();Object o = p;if( o instanceof Person ) ... //liefert trueif( o instanceof Student ) ... //liefert falseo = s;if( o instanceof Person ) ... //liefert trueif( o instanceof Student ) ... //liefert true

Object

Person

Student


Bsp: Suchen nach Matrikelnummer• Beispiel: In dem Hochulsportarray (Elementtyp: Person) soll der Student mit der

Matrikelnummer 1234 gesucht werdenPerson [] hsspArray = new Person[200];hsspArray[0] = new Student("Schmitz");hsspArray[1] = new Mitarbeiter("Meyer");hsspArray[2] = new Person("Schulz");....................//Durchsuchen nach Student mit Matrikelnr 1234for(int i = 0 ; i < hsspArray.length ; i = i + 1){

if( hsspArray[i] instanceof Student){Student s = (Student) hsspArray[i]; //Typkonvert. if( s.matrikelnr == 1234 ) .... }

}


Übungsaufgabe

• Schreibt ein Programm, das in dem Hochschulsportarray (Elementtyp: Person) die Anzahl der Studenten ermittelt.

• Hinweise:– Person [] hsspArray = new Person[200];– hsspArray[0] = new Student("Schmitz");


Hausaufgabe

• Ergänzt die vorgestellten Klassen „Person“, „Student“ und "Mitarbeiter" um die Klasse „Dozent“ (Unterklassen von Person). Die Unterklasse „Dozent“ soll dabei noch weiter in „Professor“ und „Assistent“ unterschieden werden.

• Erzeugt ein Objekt jeder Klasse und initialisiert dieses mit Beispieldaten.

• Erzeugt ein Array, das Professoren und Assistenten speichert. Füllt dieses mit einigen Objekten.

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