FB Technische BetriebswirtschaftCampus Hagen

Grundlagen der Informatik

Vorlesungsskript fur Wirtschaftsingenieuredes ersten Semesters

Stefan Bocker, Andreas de Vries und Volker Wei

Version: 24. September 2010

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Inhaltsverzeichnis

1. Funktionsweise eines Computers 91.1. Information und ihre Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1.1. Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.1.2. Wie wird Information dargestellt? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.1.3. Darstellung von Zahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.1.4. Umrechnung vom Dezimal- ins Binarsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.1.5. Binarbruche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.1.6. Informationsdarstellung im Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.1.7. Darstellung reeller Zahlen: Fliekommazahlen nach IEEE 754 . . . . . . . . . . 16

1.2. Der von-Neumann-Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3. Betriebssystem und Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2. Grundlegende Sprachelemente von Java 232.1. Einfuhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.1.1. Wie funktioniert Java? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.1.2. Installation der Java SDK-Umgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.1.3. Erstellung von Java-Programmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.1.4. Die 4 Programmarten von Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.1.5. Dokumentation der API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.2. Elemente eines Java-Programms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.2.1. Anweisungen und Blocke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.2.2. Reservierte Worter und Literale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.2.3. Kommentare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.2.4. import-Anweisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.3. Applikationen, Strings und Ausgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.3.1. Ausgabe eines Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.3.2. Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.3.3. Moglichkeiten der Ausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.4. Variablen, Datentypen und Operatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.4.1. Variablen, Datentypen und Deklarationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.4.2. Der Zuweisungsoperator = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372.4.3. Datenkonvertierung mit dem Cast-Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.4.4. Operatoren, Operanden, Prazedenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392.4.5. Spezielle arithmetische Operatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.5. Eingaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412.5.1. Strings addieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412.5.2. Eingabedialoge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.5.3. Zahlen addieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.5.4. Konvertierung von Strings in Zahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.5.5. Einlesen von Kommazahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.5.6. Weitere Eingabemoglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.6. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

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3. Prozedurale Programmierung 503.1. Logik und Verzweigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3.1.1. Die Verzweigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.1.2. Logische Bedingungen durch Vergleiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513.1.3. Logische Operatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533.1.4. Die if-else-if-Leiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563.1.5. Gleichheit von double-Werten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563.1.6. Abfragen auf Zahlbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.2. Wiederholung durch Schleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.2.1. Die while-Schleife . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.2.2. Die Applikation Guthaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.2.3. Umrechnung Dezimal- in Binardarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593.2.4. Die for-Schleife . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603.2.5. Die do/while-Schleife . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623.2.6. Wann welche Schleife? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

3.3. Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633.3.1. Was ist ein Array? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633.3.2. Lagerbestande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.4. Die for-each-Schleife . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663.5. Mehrdimensionale Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673.6. Statische Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.6.1. Mathematische Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683.6.2. Was ist eine Methode? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693.6.3. Eine erste Applikation mit statischen Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.6.4. Statische Methoden: Die Applikation Pythagoras . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

3.7. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

4. Objektorientierte Programmierung 794.1. Die Grundidee der Objektorientierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

4.1.1. Was charakterisiert Objekte? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794.1.2. Objekte als Instanzen ihrer Klasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804.1.3. Kapselung und Zugriff auf Attributwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804.1.4. Abfragen und Verandern von Attributwerten: get und set . . . . . . . . . . . . . 81

4.2. Klassendiagramme der UML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 814.3. Programmierung von Objekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

4.3.1. Der Konstruktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824.3.2. Die Referenz this . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824.3.3. Typische Implementierung einer Klasse fur Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . 834.3.4. Objektelemente sind nicht statisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 844.3.5. Lokale Variablen und Attribute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 844.3.6. Speicherverwaltung der Virtuellen Maschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

4.4. Erzeugen von Objekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854.4.1. Deklaration von Objekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 864.4.2. Erzeugung von Objekten: der new-Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 864.4.3. Aufruf von Methoden eines Objekts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 874.4.4. Besondere Objekterzeugung von Strings und Arrays . . . . . . . . . . . . . . . 87

4.5. Fallbeispiel DJTools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 874.5.1. Version 1.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 874.5.2. Version 2.0: Formatierte Zeitangaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

4.6. Zeit- und Datumfunktionen in Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944.6.1. Die Systemzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 954.6.2. GregorianCalendar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

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4.6.3. Datumsformatierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 974.7. Objekte in Interaktion: Fallbeispiel Konten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 994.8. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

A. Spezielle Themen 104A.1. javadoc, der Dokumentationsgenerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

A.1.1. Dokumentationskommentare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104A.2. jar-Archive: Ausfuhrbare Dateien und Bibliotheken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

A.2.1. Manifest-Datei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106A.3. Formatierte Ausgabe mit HTML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

A.3.1. HTML-Ausgabe von Wahrheitstabellen . . . .