252-0027 Einführungin dieProgrammierungI 7.0 ... · 21 x Index 0 1 2 Element 0 0 0. ... public...

252-0027Einführung indie Programmierung I

7.0Arbeiten mit Objekten und KlassenThomasR.Gross

DepartmentInformatikETHZürichCopyright(c)Pearson2013.andThomasGross2016Allrightsreserved.

Uebersicht

6.9999Review

7.0Listenals Beispiel

Copyright(c)Pearson2013andThomasGross2016.Allrightsreserved.

2

Variableeines Basistyps,Methode

public static void someFct() {

int x = 0;

int y = 0;

int z = 0;

// first stmt

}3

x

y

z

Variableeines Basistyps,Methode


int x = 0;

int y = 0;

int z = 0;

// first stmt

}4

x

y

z

0

0

0

5

Leider falsch.Lokale Variablemüssen explizit initialisiertwerden,siehe letzte Slides.

Variableeines Basistyps,Instanzmethode

void someFct() {

int x = 1;

int y = x + 1;

int z = 0;

// first stmt

}6

x

y

z

Variableeines Basistyps,Instanzmethode

void someFct() {

int x = 1;

int y = x + 1;

int z = 0;

// first stmt

}7

x

y

z

1

2

0

Variableeines Basistyps,Attributepublic class SomeClass {

int x = 1;

int y = x + 1;

int z;

void someFct() {

// first stmt

}

} 8

x

y

z

public class SomeClass {

int x = 1;

int y = x + 1;

int z;

}

public class OtherClass {

void otherFct() {

SomeClass s = new SomeClass();

// first stmt

}

} 9

x

y

z


int x = 1;

int y = x + 1;

int z;

}


void otherFct() {


// first stmt

}

} 10

x

y

z

OtherClass.java

SomeC

lass.java


int x = 1;

int y = x + 1;

int z;

}


void otherFct() {


// z set to 0 even w/o initialization

}

} 11

x

y

z

OtherClass.java

SomeC

lass.java 1

2

0

class SomeClass {

int x;

}

class OtherClass {

public static void main (String[] args) {

SomeClass x = new SomeClass();

System.out.println(x.x);

} // poor naming …

}

12

x

OtherClass.java

SomeC

lass.java

Variableeines Referenztypes (“referencevariable”)


SomeClass c;

// first stmt

System.out.println(c);

}

Class2d.java:8: variable c might not have been initialized System.out.println(c)

^1 error 14

c


§ Alle Variablen müssen ineiner Methode initialisiert werden§ Giltfür VariabledieReferenzen (Verweise)aufObjekte speichern§ Giltfür auch für Arrays

§ Verwenden auch Referenzvariable

§ Sonst gibt es eine CompilerErrorMessage§ Esmussfür denCompilerklar seindass eine Zuweisung stattfand§ Wenn möglich inDefinitioninitialisieren

15



int [] x;

// first stmt

System.out.println(x);

}

Class2d.java:8: variable x might not have been initialized System.out.println(x)

^1 error 20

x



int [] x = new int[3];

// first stmt

}

21

x

Index 0 1 2

Element 0 0 0



int [] x = {2, 5, 8};

// first stmt

}

22

x

Index 0 1 2

Element 2 5 6



String [] s = null;

// first stmt

}

23

s



String [] s = {“a”, “b”, “c”};

// first stmt

}

24

s

Index 0 1 2

Element “a” “b” “c”



String [] s = new String[3]

// first stmt

}

25

s

Index 0 1 2

Element null null null

Attributeeiner Klassepublic class SomeClass {

int i;

int [] ia;

OtherClass o;

}

26

i

ia

o



SomeClass c = new SomeClass();

// first stmt

}

28

c

i

ia

o

0

null

null



SomeClass [] ca = new SomeClass[3];

// first stmt

}

29

ca

Index 0 1 2

Element null null null



SomeClass [] ca = new SomeClass[3];

for (int i=0; i<3; i++){

ca[i] = new SomeClass();

ca[i].ia = new int[3];

}

}32

ca

32

Index 0 1 2

Element

i

ia

o

0

null

i

ia

o

0

null

i

ia

o

0

null

Index 0 1 2

Element 0 0 0

Index 0 1 2

Element 0 0 0

Index 0 1 2

Element 0 0 0

Attributeeiner Klassepublic class SomeClass {

int i;

int [] ia;

SomeClass o;

}

35

i

ia

o




SomeClass d = null;

d = c;

d.i = 1;

c = null;

d = null;

} 42

c

i

ia

o

1

null

null

d




SomeClass d = new SomeClass();

} 43

c

i

ia

o

0

null

null

d

i

ia

o

0

null

null





c.o = d;

}

44

c

i

ia

o

0

null

d

i

ia

o

0

null

null





c.o = d;

}

Wie kann ich d.i auf1setzen?

2Möglichkeiten … 45

c

i

ia

o

0

null

d

i

ia

o

0

null

null

Referenzen undObjekte

§ InJava, für Objekte undArraysgelten die”referencesemantics”Regeln.

Eine Klasse für Knoten einer Listepublic class ListNode {

int data;ListNode next;

}

§ Jeder Knoten der Liste speichert:§ DenWerteiner ganzen (int)Zahl§ Einen Verweis aufeinen anderen Listenknoten

§ ListNodes können zu einer Kette verbunden (“linked”) wer-denumeine Menge oder Liste vonWerten zu speichern.

data next42

data next-3

data next17

data next9 null

Verknüpfte Knoten -- Uebungsproblem 1

Welche Folge vonAnweisungen verändert diesesBild:

indieses?

list.next.next = new ListNode(30);

data next10

data next20

list

data next10

data next20

list data next30



indieses?

data next10

data next20

list

data next30

data next10

list data next20

list = new ListNode(30, list);



indieses?

data next10

data next20

list1

data next30

data next40

list2

data next10

data next30

list1

data next40

list2

data next20

rest = list2.next;

list2.next = list1.next;

list1.next = list2;

list2 = rest;

64

Referenzen vs. ObjektenVariable = Wert;

Eine Variable (linksvon= )ist ein Zeiger ("Referenzvariable")

Ein Wert(rechts von= )ist ein Objekt (ein Rechteck,;worauf der Zeiger zeigt)

§ Für dieListe rechts:§ a.next = value;

heisst anpassen worauf zeigt§ variable = a.next;

heisst dievariable setzen sodass sie aufzeigt

data next10

adata next201

2

1

2

Referenzen verändern

§ Wenn dasProgramm sagt:

§ a.next = b.next;

§ dann heisst das:§ ”LassedieVariable a.next aufdenselbenWert(Objekt) zeigen wieb.next."

§ Oder, ”Lasse a.next aufdenselben Ortwie b.next zeigen."

data next10

adata next20

data next30

bdata next40



indieses?

data next10

data next990

list...

data next10

data next990

list...

data next1000

Frage über verknüpfte Knoten

§ Nehmen wir anwir haben eine lange Kette vonKnoten:

§ Wir wissen nicht wie lang dieKette ist.

§ Wie könnten wir dieWerte inallen Knoten ausgeben?

data next10

data next990

list...

data next20

Algorithmus Pseudocode

§ Fangen wir amAnfang der Liste an,front ist der 1.Knoten

§ while(es gibt noch Knoten auszugeben):§ Gebe dendataWertdesKnotens aus§ Gehe weiter zum nächsten Knoten viadasnext Attribut.

data next10

data next990

list...

data next20




§ Wie wissen wir obnoch Knoten auszugeben sind?§ Wir haben einen Verweis aufeinen Knoten§ Nach der Ausgabe desletzten Knotens ist nextnull.

data next10

data next990

list...

data next20




§ Wie können wir uns durch dieListe arbeiten ?

list = list.next; // is this a good idea?

data next10

data next990

list...

data next20

Abarbeiten einer Liste?

§ Ein (schlechter)Weg jeden Wertinder Liste auszugeben :

while (list != null) {System.out.println(list.data);list = list.next; // move to next node

}

§ Wasist dasProblem?§ (Wir verlieren dieListe während wir sie ausgeben)

data next10

data next990

list...

data next20

Eine weitere Referenz:current

§ Wir wollen list nicht verändern.Wir deklarieren eineandere Variableundändern diese.§ Eine ListNode Variableist nicht ein ListNode Objekt§ …sondern eine Referenz (Verweis)aufein Objekt

ListNode current = list;

data next10

data next990

list...

data next20

current

Eine weitere Referenz:currentListNode current = list;

§ Waspassiert wenn wir jetzt diese Anweisung ausführen:

current = current.next;

data next10

data next990

list...

data next20

current

Korrektes Durchlaufen einer Liste

§ Der korrekte Weg jeden Wertder Liste auszugeben:

ListNode current = list;while (current != null) {

System.out.println(current.data);current = current.next; // move to next node

}

§ DasVerändern voncurrent hatkeinen Einfluss aufdieListe.

data next10

data next990

list...

data next20

Eine Klasse LinkedIntList

§ ListNodes sollen nicht vonKlienten direkt verändertwerden.

§ Alsoentwickeln wir eine Klasse diedieKnoten versteckt:LinkedIntList.

front

LinkedIntListListNode ListNode ListNode

data next42

data next-3

data next17

element 0 element 1 element 2

§ HatdieMethoden:§ add,add,get,indexOf,remove,size,toString

§ DieListe ist als Kette vonKnoten internimplementiert§ DasLinkedIntList Objekt enthält eine Referenz aufdasersteElementim front

§ null im next Attribut signalisiert Ende derListe§ Hatfront denWertnull soist dieListe leer

front

add(value)add(index, value)indexOf(value)remove(index)size()toString()

LinkedIntListListNode ListNode ListNode

data next42

data next-3

data next17


LinkedIntList Klasse v1public class LinkedIntList {

private ListNode front;

public LinkedIntList() {front = null;

}

// methodsgohere

}

front =

LinkedIntList

Dieadd Methode// Adds the given value to the end of the list.public void add(int value) {

...}

§ Wie wollen wir einen neuen Knoten amEnde hinzufügen?§ SinddieWerte inderListe vor diesem Schritt wichtig?

front = data next42

data next-3

data next17


Ein Elementneine leere Liste hinzufügen

§ Bevor20hinzugefügt wird: Danach:

§ Wir müssen einen Knoten erstellen undandieListe anhängen.

front = front = data next20

element 0

DieaddMethode,1.Versuch// Adds the given value to the end of the list.public void add(int value) {

if (front == null) {// adding to an empty listfront = new ListNode(value);

} else {// adding to the end of an existing list

...

}}

§ Bevor20amEnde hinzugefügt wird :

§ Danach:

front = data next42

data next-3

front = data next42

data next20

element 0 element 2

element 0 element 1

Aneine nicht-leere Liste anhängen

data next-3

element 1

data next-3

Vorsicht anderKante!

§ Umein Elementzur Liste hinzuzufügen (oder zu vonderListezu entfernen)müssen wir dasnext Attribut desvorherigenKnotens modifizieren.

front = data next42

element 0 element 1

data next-3



§ Wie durchlaufen wir eine Liste?

front = data next42

element 0 element 1

data next-3



§ Wie durchlaufen wir eine Liste?

front = data next42

element 0 element 1

current =

data next-3



§ Wie durchlaufen wir eine Liste?§ Wasfür einen Typ musscurrent haben?

front = data next42

element 0 element 1

current =

data next-3



§ Wie durchlaufen wir eine Liste?§ Wasfür einen Typ musscurrent haben?ListNode

front = data next42

element 0 element 1

current =

data next-3



§ Worauf sollte current verweisen wenn wir 20amEnde einfügenwollen?

§ Welcher LoopTestlässt uns andieser Stelle anhalten?

front = data next42

element 0 element 1

DieaddMethode// Adds the given value to the end of the list.public void add(int value) {

if (front == null) {// adding to an empty listfront = new ListNode(value);

} else {// adding to the end of an existing listListNode current = front;while (current.next != null) {

current = current.next;}current.next = new ListNode(value);

}}

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