Teil 1 – OOP, Variablen und Datentypen

Lernziele

  • Ihr könnt die Programmiersprache Java beschreiben und den Begriff Compiler mit ihr in einen Zusammenhang setzen.
  • Ihr könnt die Begriffe Syntax und Semantik beschreiben und differenzieren.
  • Ihr könnt den Unterschied zwischen prozeduraler und objektorientierter Programmierung erläutern sowie Vor- und Nachteile benennen.
  • Die Begriffe Variablen und Datentypen könnt ihr definieren und Beispiele bilden sowie den Einsatz der verschiedenen Typen abwägen und begründen.

Java

Java ist eine objektorientierte, plattformunabhängige Programmiersprache. Sie ist überall im Internet vorhanden und auch in vielen Softwarearchitekturen integriert (Bsp. X-Mind, Eclipse u.a.). Als Programmiersprache in reiner Textform ist Java jedoch unnütz, da sie erst von einem Compiler übersetzt, also in Maschinencode, umgeschrieben werden muss. Diesen Vorgang nennt man compilern. Danach ist der Code nicht mehr in Textform zurück-übersetzbar, was den Schutz des eigenen Codes entsprechend erhöht.

Definition Compiler: Computerprogramm, welches ein bestehendes Programm in Textform in Maschinensprache übersetzt.

Plattformunabhängigkeit bedeutet, dass, egal auf welchem Betriebssystem das Java-Programm gestartet wird, es ausgeführt werden kann – Voraussetzung ist lediglich, dass auf dem Computer Java installiert ist. Sind alle nötigen Dateien vorhanden, greift das Java-Programm automatisch darauf zu und wird ausgeführt. Dies bringt den Vorteil, dass jedes Java-Programm überall ausgeführt werden kann. Damit muss eine Software nicht für alle Betriebssystem einzeln angepasst sondern kann einfach übernommen werden. Dies spart Zeit und Geld! Java ist eine der wenigen Programmiersprache, die komplett Plattformunabhängig ist und daher ist dies eine besondere Stärke dieser Sprache.

Semantik und Syntax

Jede Programmiersprache verfolgt eine bestimmte Semantik und muss die Syntax einhalten. In Java nutzt man z.B. im Bereich der Semantik die Wörter „public“ und „private“ für den Schreibschutz von Methoden. Syntaxvorgaben sind z.B., dass am Ende jeder Programmzeile ein Semikolon stehen muss, es sein denn es ist eine neue Funktion eingeleitet worden.

Definition Semantik: Semantik ist die Bedeutung von Zahlen, Passphrasen und Wörter. In der Informatik versteht man darunter die Bedeutung von Schlüsselwörtern wie TRUE und FALSE

Definition Syntax: Syntax beschreibt die Einhaltung der Regeln einer Programmiersprache, die durch bestimmte Zeichen und Kombinationen aus Zeichen und Schlüsselwörtern entstehen.

OOP vs. prozedurale Programmierung

Ein Computerprogramm läuft in der Regel Zeile für Zeile, hintereinander ab. Das bedeutet, wenn eine Information vor einer anderen steht, erhält die zuerst erstellte Information keine Kenntnis über alles das, was nach ihr passiert. Bei der objektorientierten Programmierung werden Programmteile in einzelne Objekte gegliedert, die Eigenschaften besitzen und Dinge erledigen können.

Beispiel OOP

Es wird ein Objekt „Auto“ erstellt. Dieses hat als Eigenschaften Türanzahl, Reifenanzahl und Fahrer. Das Objekt Auto kann zudem „Losfahren“, „Einsteigen lassen“, „Aussteigen lassen“ und „Anhalten“. Ein weiteres Objekt „Fahrer“ wird erstellt, welches nun die Methoden „Einsteigen lassen“ vom Objekt Auto aufruft. Das Objekt Auto speichert dann in der Eigenschaft „Fahrer“, dass ein Fahrer eingestiegen ist. Nun kann das Objekt „Fahrer“ die Methode „Losfahren“ aufrufen und das Auto fährt los usw.

Anhand des Beispiels erkennt man, dass Objekte sich gegenseitige aufrufen und helfen können. Bei der prozeduralen Programmierung ist das so nicht möglich. Hier kann das Programm nur innerhalb einer Datei von einem Punkt zu einem anderen Punkt springen, muss jedoch immer zum Ausgangspunkt zurückkehren. Bei OOP können beliebige Verzweigungen genommen werden, bis das Programm irgendwann beendet wird.

Vor- und Nachteile von OOP

OOP bietet den Vorteil, den Programmcode strukturiert und übersichtlich aufzubauen. Es können viele logisch geordnet werden, ohne dass ein Durcheinander entsteht. Durch die Klassen können einzelne Teile so programmiert werden, dass sie von anderen Teilen vielfach genutzt werden können. Das erhöht die Wiederverwendung und verringert die Programmierzeit. Wichtig ist, dass der Quellcode jederzeit kommentiert und dokumentiert wird, sonst kann schnell der Überblick verloren gehen. Zu Beginn der Erstellung von OOP-Programmen müssen viele Schritte gegangen werden, um später keine groben Probleme zu bekommen. Wird in der Planungsphase etwas übersehen, kann das schlimme Folgen für das gesamte Konstrukt haben. Ebenfalls sollte auch bedacht werden, dass durch OOP mehr Ressourcen des PC’s und damit eine geringere Performance einhergehen kann. Bei gut erstelltem Code ist dies jedoch zu vernachlässigen, ebenso unterscheiden sich die objektorientierten Programmiersprachen erheblich in der Geschwindigkeit.

Variablen

Um in einem Programm zu arbeiten, werden Informationen immer wieder kurz zwischengespeichert oder zur kompletten Laufzeit des Programms verwendet. Dies geschieht mit Variablen. Sie werden mit einem konkreten Namen erstellt und können vom Programm aufgerufen werden.

Definition Variable: Eine Variable ist ein Datenelement, welches zur Laufzeit des Programms verschiedenen Wert annehmen und speichern kann. Eine Variabel hat immer einen Datentyp.

Datentypen

Jede Variable muss dem Programm mitteilen, was es für einen Datentyp besitzt. Das Programm weiß dann, wie es mit ihr umzugehen hat. Ein Datentyp bedeutet, dass die Variable z.B. nur ganze Zahlen speichern kann, also 1, 5, 5623 usw. Man kann Datentypen umwandeln, um die Variable eventuell für andere Zwecke zu nutzen.

Folgende Datentypen sind zunächst wichtig:

Typname Beschreibung Beispielwerte
int ganze Zahlen 32 bit 1,45, -67
float einfache Fließkommazahlen 32 bit 34.433, 2.5
double doppelte Fließkommazahlen 64 bit 2.4e5
String Zeichenketten ‚k‘, ‚Name‘, ‚?‘
boolean boolscher Wert (TRUE oder FALSE) true, false

Aus der Beschreibung der Datentypen resultiert auch deren Einsatz. So verwendet man eine Variable vom Typ „String“, wenn ein Name gespeichert wird oder vom Typ „int“, wenn ganze Zahlen gesichert werden sollen.Eine boolsche Variable kann nur die Werte „TRUE“ oder „FALSE“ annahmen, und wird häufig bei Funktionen eingesetzt, die etwas überprüfen.

Beispiel boolsche Variable

Ist heute Mittwoch? Wenn ja, hat die Variable den Wert „TRUE“, wenn nicht, nimmt sie den Wert „FALSE“ an.

Einfache Überprüfungen können so durchgeführt werden, ohne eigene Werte für Ja oder Nein festzulegen. Es gibt noch viele weitere Datentypen, jedoch sind diese fünf die Wichtigsten.

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Abschluss Grundlagen Teil 1

In diesem Abschnitt wurden die Grundlagen zu OOP, Begrifflichkeiten und Variablen behandelt. Gehe nun zum zweiten Teil der Grundlagen oder bearbeite die Vertiefungsaufgaben zum ersten Teil.