Grundkonzepte der objektorientierten Programmierung Klaus Becker 2003

Grundkonzepte der Grundkonzepte der objektorientierten objektorientierten ProgrammierungProgrammierung

Klaus Becker2003

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gObjektorientierungObjektorientierung

Grundideen

Grundkonzepte

...Ob

jekt

Kla

sse

Nach

rich

t

Ass

ozi

ati

on

Modellierungssprache: UML

Implementierungssprache: Delphi, Java, ...

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gTeil 1Teil 1

Modellierung mit Objekten, Klassen und Nachrichten

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g

3

Das Würfelspiel „chuck a luck“Das Würfelspiel „chuck a luck“

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$1$1 2

4 5 6

Der Spieler zahlt den Einsatz.

Der Spieler tippt auf eine Zahl.

Einsatz: 1 $

Gewinn: Einsatz +1 Treffer: 1 $ 2 Treffer: 2 $3 Treffer: 3 $

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gDas Würfelspiel „chuck a luck“Das Würfelspiel „chuck a luck“

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$1 2 3

4 5 6


Der Spieler tippt auf eine Zahl.Der Spieler wirft die drei Würfel.

31$

Einsatz: 1 $


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gDas Würfelspiel „chuck a luck“Das Würfelspiel „chuck a luck“

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$1$

1 2 3

4 5 6


Der Spieler tippt auf eine Zahl.Der Spieler wirft die drei Würfel.Der Anbieter zahlt den Gewinn.

3

1$1$

Einsatz: 1 $


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gZielsetzungZielsetzung

Entwicklung eines interaktiven Systems, das dem Benutzer das Würfelspiel „chuck a luck“ bereitstellt.

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$

Benutzer

Chuck-a-Luck-System

1 2 3

4 5 6

31$

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gObjektorientierte ModellierungObjektorientierte Modellierung

Miniwelt:

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$1 2 3

4 5 6

31$

Sichtweise: Die Miniwelt ist aus Gegenständen aufgebaut, die in Beziehung zueinander stehen können. Gegenstände können Personen, Dinge, Sachverhalte, Ereignisse, ... sein. Jeder Gegenstand stellt eine autonome Einheit mit klar begrenzten Aufgaben dar. Gegenstände der Miniwelt „chuck a luck“: 3 Würfel, Spielbrett, Spielerkonto, ...

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gObjektorientierte ModellierungObjektorientierte Modellierung

Miniwelt:

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$1 2 3

4 5 6

31$

Grundidee der objektorientierten Modellierung: Die Gegenstände der Miniwelt werden mit Objekten im Sinne der Informatik beschrieben.

wuerfelA wuerfelB wuerfelC

Modell(welt):

spielbrett konto

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gStruktur eines ObjektesStruktur eines Objektes

Miniwelt:

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$1 2 3

4 5 6

31$

Eigenschaft: Augen

Operation: werfen

Eigenschaft: Zahl

Operation: Tipp setzen

Eigenschaft: Stand

Operationen:Betrag einzahlenBetrag abheben

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gAttributeAttribute

Miniwelt:

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$1 2 3

4 5 6

31$


Modell:

spielbrett konto

Die charakteristischen Eigenschaften eines Objekts werden mit Attributen erfasst. Die Gesamtheit der Attributwerte legt den Objektzustand fest.

augen = 3 augen = 3 augen = 5 zahl = 3 stand = 9

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gMethodenMethoden

Miniwelt:

1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$

1$ 1$1 2 3

4 5 6

31$


Modell:

spielbrett konto

Das Verhalten eines Objekts wird mit Operationen / Methoden erfasst. Diese bestimmen die dynamischen Eigenschaften eines Objekts.


werfen werfen werfen tipp setzen betrag abhebenbetrag einzahlen

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gKlassenKlassen

wuerfelA wuerfelB wuerfelC spielbrett konto


werfen werfen werfen tipp setzen betrag abhebenbetrag einzahlen

Wuerfel Spielbrett Konto

augen zahl stand

werfen tipp setzen betrag abhebenbetrag einzahlen

Objekte:

Klassen:

Klassen beschreiben die Gesamtheit gleich strukturierter Objekte.

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gKlassenKlassen

Klassen sind Baupläne für Objekte.

Objekte werden als Exemplare (Instanzen) von Klassen bezeichnet.

wuerfelA wuerfelB wuerfelC spielbrett konto



augen zahl stand


Objekte:

Klassen:

instance of instance of instance of

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gUMLUML


augen = 3 augen = 3 augen = 5

Wuerfel

augen

werfen

instance of

UML-Klassendiagram

m

UML-Objektdiagramm

UML (Unified Modeling Language):

Grafische Sprache zur Beschreibung objektorientierter Modelle

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gKonstruktoren / DestruktorenKonstruktoren / Destruktoren

Konstruktoren / Destruktoren sind spezielle Operationen zur Erzeugung / Vernichtung von Objekten.

Beachte: Konstruktoren / Destruktoren sind Klassenmethoden (d. h. Objekte verfügen nicht über diese Methoden).


augen zahl stand

erzeugenvernichtenwerfen

erzeugenvernichtentipp setzen

erzeugenvernichtenbetrag abhebenbetrag einzahlen

Klassen:

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gDatenkapselungDatenkapselung

Geheimnisprinzip:Die für die Benutzung einer Systemkomponente (eines Moduls) nicht benötigten Detailinformationen werden verborgen.

Konto

stand


Konto

stand


Datenkapselung bei Objekten / Klassen:Die innere Struktur eines Objekts (Aufbau über Attribute) wird verborgen. Objekte stellen Dienste nur über ihre Operationen / Methoden bereit.

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gZugriffsmethodenZugriffsmethoden

Um auf Attributwerte (lesend bzw. schreibend) zugreifen zu können, werden spezielle Zugriffsmethoden benötigt.

Konto

stand

erzeugenvernichtenbetrag abhebenbetrag einzahlenstand erfragenstand setzen

Konto

stand


Konto

stand


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gSchnittstellenspezifikationSchnittstellenspezifikation

Genaue Festlegung der Benutzungsschnittstelle

• Zugriffsrechte (- kein Zugriff; + Zugriff erlaubt)

• Datentypen (und Initialisierungswerte)

• Signaturen (Festlegung der Parameter)

Konto

stand

erzeugenvernichtenbetrag abhebenbetrag einzahlenstand erfragenstand setzen

Konto

– stand: integer

+ create(betrag: integer)+ destroy+ abheben(betrag: integer)+ einzahlen(betrag: int.)+ getStand: integer+ setStand(betrag: integer)

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gAufgabeAufgabe

Verfeinern Sie analog zur Konto-Klasse die weiteren Klassen der ChuckALuck-Miniwelt und erstellen Sie mit Hilfe .

Konto

– stand: integer

+ create(betrag: integer)+ destroy+ abheben(betrag: integer)+ einzahlen(betrag: int.)+ getStand: integer+ setStand(betrag: integer)


augen zahl stand


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gAktivierung von ObjektenAktivierung von Objekten

Zustand vorher

Zustand nachher

abheben(1) Aktivierung durch Nachricht

„Kunde“

konto

stand = 9

konto

stand = 9

konto

stand = 8

Sichtweise:

Das Objekt stellt seiner Umgebung bestimmte Dienste (Operationen) zur Verfügung. Durch eine Nachricht veranlasst ein „Kunde“ das Objekt, die Dienstleistung zu erledigen (Operation auszuführen).

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gDas Spiel als NachrichtenaustauschDas Spiel als Nachrichtenaustausch

UML-Kollaborationsdiagra

mm

wuerfelA

wuerfelB

wuerfelC

konto 4: werfen 1: abheben(1)

3: werfen

5: werfen

spielbrett2: setzen(tipp)

8: getAugen10: einzahlen(richtige+1)

7: getAugen

9: getAugen

6: getZahl

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gDas Spiel als NachrichtenaustauschDas Spiel als Nachrichtenaustausch

UML-Sequenzdiagramm

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gUML-EditorenUML-Editoren

Mit Hilfe von UML-Editoren (wie z. B. Violet) lassen sich UML-Modelle leicht erstellen.

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gAufgabeAufgabe

Erstellen Sie mit Hilfe des UML-Editors „Violet“ ein Objekt- und ein Klassendiagramm zur Beschreibung der ChuckALuck-Miniwelt.

Ergänzen Sie auch das bereits begonnene Interaktionsdiagramm. Hier soll der gesamte Nachrichtenaustausch zur Beschreibung des Spielablaufs dargestellt werden.

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gLösungLösung

UML-Objektdiagramm:

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gLösungLösung

UML-Klassendiagramm (Grobfassung):

UML-Klassendiagramm (Verfeinerung):

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gLösungLösung

UML-Sequenzdiagramm

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gTeil 2Teil 2

Implementierung in Delphi

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gKlasse als ModulKlasse als Modul

Klassen werden als Module (Programmeinheit) implementiert, die in Delphi in zwei Teilen beschrieben werden:

Öffentlicher Teil bestehend aus den Vereinbarungen, die zur Benutzung des Moduls notwendig sind (Schnittstelle).Privater Teil bestehend aus den Implementierungsdetails, die für die Benutzung nicht benötigt werden. unit uWuerfel;

interface

// Deklaration der // Attribute und Operationen

implementation

// Implementierung der // Operationen

end.

Wuerfel

– augen: integer

+ create+ destroy+ werfen+ getAugen: integer

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gImplementierung der KlassenImplementierung der Klassen

unit uWuerfel;

interface

type TWuerfel = class(TObject)

private augen: integer;

public constructor create; destructor destroy; procedure werfen; function getAugen: integer;

end;

...

Wuerfel

– augen: integer

+ create+ destroy+ werfen+ getAugen: integer

Deklaration der Attribute und Operationen

Von TObject abgeleitet

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unit uWuerfel;

interface

...

implementation

constructor TWuerfel.create;begininherited create;augen := 1;randomize;end;

destructor TWuerfel.destroy;begininherited destroy;end;

...

Implementierung der Konstruktoren /

Destruktoren

Geerbter Konstruktor wird

aufgerufen

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unit uWuerfel;

interface

...

implementation

...

procedure TWuerfel.werfen;beginaugen := random(6)+1;end;

function TWuerfel.getAugen: integer;beginresult := augen;end;

end.

Implementierung der Operationen

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gAufgabeAufgabe

Implementieren Sie die Klassen Wuerfel, Konto und Spielzahl.

Erstellen Sie zunächst ein neues Projekt in einem hierfür vorgesehenen neuen Ordner.

Erstellen Sie für jede Klassen-Unit eine eigene Datei (Datei – Neu – Unit) und geben Sie dieser Datei einen passenden Namen (z. B. uKonto).

Übernehmen Sie die Delphi-Konvention, den Klassennamen mit einem „T“ beginnen zu lassen (z. B. „TKonto“).

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gBenutzungsoberflächeBenutzungsoberfläche

PTitel: TPanel

RGSpielbrett: TRadioGroup

GBWuerfel: TGroupBox

GBKonto: TGroupBox

PWuerfelC: TPanel

PKonto: TPanel

BSpielen: TButton

PWuerfelA: TPanel

PWuerfelB: TPanel

Form1: TForm1

Die Benutzungsoberfläche wird mit Hilfe von sog. GUI-Objekten (Graphical User Interface) aufgebaut.

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gEreignisbehandlungEreignisbehandlung

(Benutzer)Aktion Programmreaktionen

Erzeugung des Formulars

Erzeugung der Modellobjekte.

Mausklick auf den „Spiel durchführen“-Button

Der vom Benutzer eingestellte Tipp am Spielbrett wird übernommen.

Das Spiel wird mit diesem Tipp durchgeführt.

Die Ergebnisse des Spiels (Würfelergebnisse, neuer Kontostand) werden angezeigt.

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gEinbindung der Modellklassen Einbindung der Modellklassen

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, uWuerfel, uSpielbrett, uKonto;

type

TForm1 = class(TForm) ...

Bekanntmachen der Klassen

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gDeklaration der ObjekteDeklaration der Objekte

...

type

TForm1 = class(TForm) PTitel: TPanel; RGSpielbrett: TRadioGroup; GBWuerfel: TGroupBox; GBKonto: TGroupBox; PWuerfelA: TPanel; PWuerfelB: TPanel; PWuerfelC: TPanel; PKonto: TPanel; BSpielen: TButton; procedure FormCreate(Sender: TObject); procedure BSpielenClick(Sender: TObject);

private { Private-Deklarationen } wuerfelA, wuerfelB, wuerfelC: TWuerfel; spielbrett: TSpielbrett; konto: TKonto;

public { Public-Deklarationen }

end;

Von Delphi deklarierte GUI-

Objekte

Vom Benutzer deklarierte Modell-

Objekte

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gErzeugung der Modell-ObjekteErzeugung der Modell-Objekte

unit Unit1;

interface

...

implementation

{$R *.DFM}

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);beginwuerfelA := TWuerfel.create;wuerfelB := TWuerfel.create;wuerfelC := TWuerfel.create;konto := TKonto.create(100);spielbrett := TSpielbrett.create;end;

procedure TForm1.BSpielenClick(Sender: TObject);...

end.

Erzeugung der Modell-Objekte

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gImplementierung des SpielsImplementierung des Spiels

procedure TForm1.BSpielenClick(Sender: TObject);

var tipp, zahl, richtige: integer;

begin// Aktualisierung des Eingabewerts

tipp := RGSpielbrett.ItemIndex+1;// Aktualisier. d. Modell-Objekte bzw. Durchführung d. Spielskonto.abheben(1);spielbrett.setzen(tipp);wuerfelA.werfen;wuerfelB.werfen;wuerfelC.werfen;richtige := 0;zahl := spielbrett.getZahl; if zahl = wuerfelA.getAugen then inc(richtige);if zahl = wuerfelB.getAugen then inc(richtige);if zahl = wuerfelC.getAugen then inc(richtige);if richtige > 0 then konto.einzahlen(richtige+1);

// Aktualisierung der AnzeigePWuerfelA.Caption := IntToStr(wuerfelA.getAugen);...end;

Nachrichtenaustausch zur Erzeugung des

Spiels

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gImplementierung von NachrichtenImplementierung von Nachrichten

procedure TForm1.BSpielenClick(Sender: TObject);

...

begin...

konto.abheben(1);

...end;

abheben(1) kontoForm1

Empfängerobjekt

Senderobjekt-Klasse

Operation

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gAufgabeAufgabe

Erstellen Sie eine geeignete Benutzungsoberfläche. Ergänzen Sie das Delphi-Programm zur Simulation des ChuckALuck-Spiels.

Testen Sie anschließend das fertige Programm.

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gTeil 3Teil 3

Beziehungen

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gDas Spiel als ObjektDas Spiel als Objekt

Das Spiel soll jetzt als eigenständiges Objekt modelliert werden.

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gDie Klasse zum SpielobjektDie Klasse zum Spielobjekt

Spiel

...

...+ durchfuehren(tipp: int.)

spiel

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gDie Operation „durchfuehren“Die Operation „durchfuehren“

Spiel

...


spiel

procedure TSpiel.durchfuehren(tipp: integer);

var richtige: integer; zahl: integer;

beginkonto.abheben(1);spielbrett.setZahl(tipp);wuerfelA.werfen;wuerfelB.werfen;wuerfelC.werfen;richtige := 0;zahl := spielbrett.getZahl;if zahl = wuerfelA.getAugen then inc(richtige);if zahl = wuerfelB.getAugen then inc(richtige);if zahl = wuerfelC.getAugen then inc(richtige);if richtige > 0 then konto.einzahlen(richtige+1);end;

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gBekanntschaft zwischen ObjektenBekanntschaft zwischen Objekten

Ein Nachrichtenaustausch zwischen Objekten kann nur stattfinden, wenn das sendende Objekt das Empfängerobjekt kennt.

wuerfelA

wuerfelB

wuerfelC

kontospielkennt

kennt

kennt

spielbrettkennt

kennt

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gBekanntschaft durch ReferenzenBekanntschaft durch Referenzen

Referenzattribute

Zeiger (Adresse)

3A80 3A8

0

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gBekanntschaft durch ReferenzenBekanntschaft durch Referenzen

Spiel

- wuerfelA: Wuerfel- wuerfelB: Wuerfel- wuerfelC: Wuerfel- konto: Konto- spielbrett: Spielbrett


Referenzattribute

Mit Referenzattributen kann ein Objekt die Adressen seiner „Bekanntschaften“ speichern.

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gErzeugung von ReferenzenErzeugung von Referenzen

// Deklaration des Konstruktors

constructor TSpiel.create(wA, wB, wC: TWuerfel; k: TKonto; sp: TSpielbrett);

beginkonto := k;wuerfelA := wA;wuerfelB := wB;wuerfelC := wC;spielbrett := sp;end;

// Aufruf des Konstruktors

konto := Tkonto.create(100);... spiel := TSpiel.create(

wuerfelA, wuerfelB, wuerfelC, konto, spielbrett);

Die Referenzbildung erfolgt bei der Erzeugung des Spiel-Objekts.

Spiel


+ create( wA, wB, wC: Wuerfel; k: Konto; sp: Spielbrett)+ durchfuehren(tipp: int.)

Konstruktor mit Parametern zur Übergabe der Referenzen

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konto := Tkonto.create(100);

3A80

3A80

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spiel := TSpiel.create(..., konto, ...);

3A80

3A80

3A80

3A80

3A80

constructor TSpiel.create(...; k: TKonto; ...);begin ... konto := k; ...end;

3A80

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gAufgabeAufgabe

Fertigen Sie sich zunächst eine Kopie des ersten ChuckALuck-Programms an (neuer Ordner, ...).

Ändern Sie das Programm so ab, dass auch das Spiel mit einem Objekt beschrieben wird.

Implementieren Sie hierzu die Klasse TSpiel (neue Unit, ...).

Ändern Sie anschließend die Form-Unit passend ab.

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gKennt-Beziehung / VerbindungKennt-Beziehung / Verbindung

wuerfelA

wuerfelB

wuerfelC

kontospielkennt

kennt

kennt

spielbrettkennt

kennt

Bei diesen Beziehungen führen die beteiligten Objekte ein Eigenleben. Die in Verbindung stehenden Objekte sind zwar aufeinander angewiesen, weil sie beispielsweise miteinander kommunizieren müssen, um eine gemeinsame Aufgabe zu erledigen, aber es reicht, wenn ein Objekt das andere kennt. Man spricht von einer Kennt-Beziehung zwischen Objekten.

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gHat-Beziehung / KompositionHat-Beziehung / Komposition

Bei dieser Struktur geht man davon aus, dass ein Objekt ein anderes besitzt, d. h. es hat die vollständige Kontrolle über dieses Objekt. Bei einer solchen Zerlegung trägt das Ganze die Verantwortung für die Teilobjekte, die Existenz eines Teilobjekts hängt unmittelbar von der Existenz des Ganzen ab. Man spricht von einer Hat-Beziehung zwischen dem Ganzen und seinen Teilen.

wuerfelA

wuerfelB

wuerfelC

kontospielhat

hat

hat

spielbrett

hat

hat

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gHat-BeziehungHat-Beziehung

kennt

hat

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gHat-BeziehungHat-Beziehung

// Deklaration des Konstruktors

constructor TSpiel.create;begininherited create;konto := TKonto.create(100);wuerfelA := TWuerfel.create;wuerfelB := TWuerfel.create;wuerfelC := TWuerfel.create;spielbrett := TSpielbrett.create;end;

Spiel


+ create+ destroy+ durchfuehren(tipp: int.)+ getWuerfelAAugen: int....+ getKontoStand: integer// Deklaration des Destruktors

destructor TSpiel.destroy;beginkonto.free;wuerfelA.free;wuerfelB.free;wuerfelC.free;spielbrett.free;inherited destroy;end;

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gAufgabeAufgabe

Fertigen Sie sich zunächst eine Kopie des ersten ChuckALuck-Programms an (neuer Ordner, ...).

Ändern Sie das Programm so ab, dass das Spiel die volle Kontrolle über die weiteren Objekte hat.

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gUML: Beziehungen / AssoziationenUML: Beziehungen / Assoziationen

UML-Klassendiagramm

wuerfelA

wuerfelB

wuerfelC

kontospielkennt

kennt

kennt

spielbrettkennt

kennt

Wuerfel

Konto

Spielkennt kennt

Spielbrett

kennt3

1

1

UML-Objektdiagramm

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gKardinalitätenKardinalitäten

Wuerfel

Konto

Spielkennt kennt

Spielbrett

kennt3

1

1

3: Ein Spiel-Objekt steht in Beziehung zu 3 Wuerfel-Objekten.

Kardinalitätsangaben:

Kardinalität: legt die Wertigkeit einer Beziehung fest.

Beziehung zu genau einem ObjektKlasse 1

Beziehung zu beliebig vielen ObjektenKlasse *

Beziehung zu höchstens einem ObjektKlasse 0..1

Beziehung zu mindestens einem ObjektKlasse 1..*

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gUML: BeziehungsartenUML: Beziehungsarten

KontoSpielkennt

hat

Spiel Konto

FormForm1ist

Kennt-Beziehung: Verbindung

Hat-Beziehung: Komposition

Ist-Beziehung: Verfeinerung; Vererbung

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gExkurs: Ist-BeziehungExkurs: Ist-Beziehung

TForm

...

TForm1

– wuerfelA: Wuerfel...

...

ist ein Vererbung

type

TForm1 = class(TForm)

..

end;

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gExkurs: Erzeugung von QuellcodeExkurs: Erzeugung von Quellcode

Erstellen Sie mit Hilfe von UMLed ein Klassendiagramm zum ChuckALuck-Spiel. Erzeugen Sie anschließend mit Hilfe von UMLed den zugehörigen Delphi-Code.

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gEine neue ModellierungEine neue Modellierung

wuerfel kontospielhat kennt

Spiel

- wuerfelA: integer- wuerfelB: integer- wuerfelC: integer- spielzahl: integer - konto: Konto- wuerfel: Wuerfel

+ create(k: Konto) + destroy+ durchfuehren(tipp: int.)+ getWuerfelA: integer+ getWuerfelB: integer+ getWuerfelC: integer

Bei dieser Modellierung des ChuckALuck-Spiels soll nur ein Würfel-Objekt benutzt werden. Dieses Würfel-Objekt soll dreimal zum Würfelwerfen aktiviert werden. Die Würfelergebnisse werden mit geeigneten Spiel-Attributen (wuerfelA, wuerfelB, wuerfelC: integer) erfasst. Des weiteren wird kein Spielbrett-Objekt benutzt. Die relevanten Informationen werden mit einem geeigneten Spiel-Attribut (spielzahl: integer) erfasst.

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gAufgabeAufgabe

Implementieren Sie das neue Modell. Bedenken Sie, an welcher Stelle im Programm das Würfel-Objekt erzeugt werden soll.

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gLösungLösung

unit uSpiel;

interface

uses uWuerfel, uKonto;

type TSpiel = class private spielzahl: integer; wuerfelA, wuerfelB, wuerfelC: integer; konto: TKonto; wuerfel: TWuerfel; public constructor create(k: TKonto); destructor destroy; procedure durchfuehren(tipp: integer); function getWuerfelA: integer; function getWuerfelB: integer; function getWuerfelC: integer; end;

implementation

...

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gLösungLösung

unit uSpiel;

interface

...

implementation

constructor TSpiel.create(k: TKonto);begininherited create;spielzahl := 1;wuerfel := TWuerfel.create;konto := k;end;

destructor Tspiel.destroy;beginwuerfel.free;inherited destroy;end;

...

end.

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gBenutzungsoberfläche und Benutzungsoberfläche und

FachkonzeptFachkonzept

wuerfel kontospielhat kennt

PWuerfelA Form1hat

PWuerfelBhat

...

GUI-Objekte

Fachkonzept-Objekte

Trennungsprinzip:klare Trennung zwischen Benutzungsoberfläche und Fachkonzept:Die Fachkonzeptobjekte kennen die GUI-Objekte nicht.

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gÜbungen – Aufgabe 1Übungen – Aufgabe 1

Folgendes Zufallsexperiment soll simuliert werden: Man würfelt so lange, bis eine 6 fällt.

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Erstellen Sie in einem ersten Schritt ein objektorientiertes Modell und dokumentieren sie es mit UML-Diagrammen.

Überlegen Sie sich hierzu, welche Objekte im Modell zur Miniwelt vorkommen und in welchen Beziehungen sie zueinander stehen sollen. Lassen Sie zunächst die statistische Auswertung außer Betracht.

Entwerfen Sie anschließend die Details (Attribute und Methoden) und erstellen Sie ein Klassendiagramm.

Stellen Sie Ihre Modelle mit Hilfe von Violet dar.

Implementieren Sie in einem zweiten Schritt das erstellte Modell.

In einem dritten Schritt können Sie dann das entwickelte System um eine statistische Auswertung erweitern.

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Das ChuckALuck-Spiel soll vom System wiederholt gespielt werden. Die jeweilige Spielzahl soll dabei mit dem Zufallsgenerator erzeugt werden. Über die Ergebnisse soll eine Statistik geführt werden.

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Erstellen Sie zunächst ein objektorientiertes Modell.

Überlegen Sie sich zunächst, welche Objekte in dem neuen Modell vorkommen und in welchen Beziehungen sie zueinander stehen.

Entwerfen Sie anschließend die Details (Attribute und Methoden) und erstellen Sie ein Klassendiagramm.

Stellen Sie Ihr Modell mit Hilfe von Violet dar.

Implementieren Sie abschließend das Modell. Sie können die vorgegebene Benutzungsoberfläche benutzen. (siehe ChuckALuck5 – Aufgabe)

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gLösungsvorschlag – Aufgabe 1Lösungsvorschlag – Aufgabe 1

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wuerfel kontospielkennt

statistik

kennt

Statistik

- anzahlDerSpiele: integer- anfangskontostand: integer- gewinnProSpiel: integer- konto: Konto

+ create(k: Konto) + spieleBeruecksichtigen( spielanzahl: integer)+ getAnzahlDerSpiele: integer+ getGewinnProSpiel: real

UML-Klassendiagra

mm

UML-Objektdiagram

m

hat

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gTeil 4Teil 4

Zusammenfassung

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gObjektorientierungObjektorientierung

Grundideen

Grundkonzepte

...Ob

jekt

Kla

sse

Nach

rich

t

Ass

ozi

ati

on

Modellierungssprache: UML

Implementierungssprache: Delphi, Java, ...

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gGrundidee: Objekt als Grundidee: Objekt als SystemkomponenteSystemkomponente

Ein System besteht aus Objekten. Jedes Objekt ist für bestimmte Aufgaben

zuständig und erledigt diese in eigener Verantwortung. Durch Nachrichten können Objekte andere Objekte zur

Erledigung von (Teil)Aufgaben auffordern und somit gemeinsam die System-

aktivitäten erzeugen.

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gGrundidee: Objekt als ModulGrundidee: Objekt als Modul

Ein Objekt (eine Klasse) ist eine Einheit (Modul), bei dem Daten und die hierauf

anzuwendenden Operationen gemeinsam verwaltet werden. Die Daten werden so

verkapselt, dass ein Zugriff nur über Operationen erfolgen kann

(Geheimnisprinzip). Diese Operationen werden in einer klar definierten

Schnittstelle festgelegt.

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gGrundidee: Objekt als BausteinGrundidee: Objekt als Baustein

Objekte sollten nach Möglichkeit so abstrakt entworfen werden, dass sie zur

Erledigung vieler Aufgaben benutzt werden können (Wiederverwendung). Gut

verwendbare Objekte / Klassen können dann in Klassenbibliotheken zur weiteren

Verwendung bereitgestellt werden.

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gGrundkonzept: ObjektGrundkonzept: Objekt

konto

stand = 9

Betrag abhebenBetrag einzahlen

Die Struktur eines Objekts wird durch Attribute festgelegt. Die Attributwerte bestimmen den aktuellen Zustand des Objekts.

Das Verhalten eines Objekts wird durch Operationen / Methoden festgelegt. Das Objekt stellt diese Methoden selbst bereit. Ein Objekt ist insofern eine autonome Einheiten.

Attribut Attributwert

Operationen

Obj

ekt

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gGrundkonzept: KlasseGrundkonzept: Klasse

Kla

sse

Klassen sind Baupläne für Objekte. Objekte werden als Exemplare / Instanzen von Klassen bezeichnet.

Klasse

Objekt

Konto

stand

Betrag abhebenBetrag einzahlen

konto

stand = 9

instance of

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gGrundkonzept: NachrichtGrundkonzept: Nachricht

Nac

hric

ht

Die Aktivierung von Operationen / Methoden erfolgt mit Hilfe von Nachrichten.Eine Nachricht kann also als Methodenaufruf angesehen werden.

wuerfelAwerfen( )

Nachricht

spiel

EmpfängerSender

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gGrundkonzept: AssoziationGrundkonzept: Assoziation

Ass

ozia

tion

Eine Assoziation ist eine Beziehung zwischen verschiedenen Objekten einer oder mehrerer Klassen.

Eine Assoziation ist i.a. Grundvoraussetzung für den Nachrichtenaustausch.

Wuerfel

Spielbrett

Konto

Spiel

1

3

1

Assoziation

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gUML: Unified Modeling LanguageUML: Unified Modeling Language

Die Unified Modelling Language ist eine Sprache zur Spezifikation, Visualisierung, Konstruktion und Dokumentation von Modellen für Softwaresysteme, Geschäftsmodelle und andere Nicht-Softwaresysteme. Sie bietet den Entwicklern die Möglichkeit, den Entwurf und die Entwicklung von Softwaremodellen auf einheitlicher Basis zu diskutieren. Die UML wird seit 1998 als Standard angesehen.

(aus: UML-Tutorial der Uni Magdeburg)

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gUML: Klassen- und ObjektdiagrammeUML: Klassen- und Objektdiagramme


augen = 3 augen = 3 augen = 5

Wuerfel

augen

werfen

instance of

UML-Klassendiagram

m

UML-Objektdiagramm

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gUML: SequenzdiagrammUML: Sequenzdiagramm

UML-Sequenzdiagramm

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gLiteraturhinweiseLiteraturhinweise

Helmut Balzert: Lehrbuch Grundlagen der Informatik. Spektrum Ak. Verlag 1999.

Heide Balzert: Lehrbuch der Objektmodellierung. Spektrum Ak. Verlag 1999.

Bernd Oestereich: Objektorientierte Softwareentwicklung. Oldenbourg 1998.

Thomas Erler: Das Einsteigerseminar UML. Bhv 2000.

Siegfried Spolwig: Objektorientierung im Informatikunterricht. Dümmler-Verlag 1997.

http://ivs.cs.uni-magdeburg.de/~dumke/UML/index.htm (UML-Tutorial der Uni Magdeburg)

http://www.oose.de/uml/index.htm (UML-Links Bernd Oestereich)

http://hsg.region-kaiserslautern.de/Informatik/se/swep/beispiele/chuckaluck/index.html (ChuckALuck im Unterricht von K. Merkert)

Documents

Grundkonzepte der objektorientierten Programmierung Klaus Becker 2003