Einstieg in die Informatik mit JavaEinfuhrung

Gerd Bohlender

Institut fur Angewandte und Numerische Mathematik

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Gliederung

1 Ziele der Vorlesung

2 Java oder C++ ???

3 Was ist Java?

4 Geschichte von Java

5 Wintersemester 2009/2010

6 Literatur

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Vorlesungen ”Einstieg in die Informatik“

Zielgruppe• Erstmals: Vorlesung im Studiengang Bachelor Mathematik• Horer/-innen aller Fachrichtungen• keine speziellen Vorkenntnisse erforderlich• Interesse an mathematisch/naturwissenschaftlichen

Aufgabenstellungen• Motivation zur aktiven Mitarbeit (insbesondere im

Praktikum)

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Gliederung

1 Ziele der Vorlesung

2 Java oder C++ ???

3 Was ist Java?

4 Geschichte von Java

5 Wintersemester 2009/2010

6 Literatur

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Ziele der VorlesungWas Sie lernen konnen:• Arbeiten mit einer objektorientierten Programmiersprache

• Grundlegende Spracheigenschaften (Datentypen,Anweisungen,...)

• Einstieg in die objektorientierte Programmierung• Bedienung der Programmier-Werkzeuge unter Linux

• Umsetzung mathematischer Konzepte am Rechner• Implementierung typischer numerischer Algorithmen• Einfache statistische Auswertungen• Ausgewahlte weitere Themen (Primzahlberechnung,...)• Darstellung mathematischer Strukturen

• Ausgewahlte Themen aus der Informatik• Strukturierter Programmentwurf• Implementierung typischer Algorithmen, z.B. Sortieren• Effizienz von Algorithmen

• Eigenstandige Arbeitsweise• Vor- und Nachbereitung der Vorlesung und Ubung• Vorbereitung der Praktikumsaufgaben• Anteil laut Modulbeschreibung 50 Prozent

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Berufsrelevanz

Stichworte aus aktuellen Stellenanzeigen(Computer-Zeitschrift ct vom 12. 10. 09)• Ausgepragte Kenntnisse in ... C, C++, Java• Gute Kenntnisse in Java• sehr gute Kenntnisse in der Erstellung ... von

Java-Anwendungen• Kenntnisse in ... Java, C++• Programmiererfahrung in C++• gute Fahigkeiten in Java• Software-Entwickler in Java• mehrjahrige Erfahrung in objektorientierter

Programmierung in Java• Programmiererfahrung in Java• C-Entwickler

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Gliederung

1 Ziele der Vorlesung

2 Java oder C++ ???

3 Was ist Java?

4 Geschichte von Java

5 Wintersemester 2009/2010

6 Literatur

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Java oder C++ ???

Zur Wahl der Veranstaltungein kleines Beispiel in Java und C++

Aufgabeberechne alle Primzahlen im Bereich von 2 bis 999:• 2 ist prim• teste alle ungeraden Zahlen zahl = 3, 5, 7, ...999

ob sie durch teiler = 3, 5, 7, ...√

zahl teilbar sind

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Primzahltest, Programmrahmen – Java

/ / a l l e Primzahlen von 2 b is 999 ausgeben

public class PrimzahlTest {

public s t a t i c voidmain ( S t r i n g [ ] args ) {/ / h i e r s t eh t der Algor i thmus

}

}

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Primzahltest, Programmrahmen – C++

/ / a l l e Primzahlen von 2 b is 999 ausgeben

#include <iostream>using namespace s td ;

i n tmain ( ) {/ / h i e r s t eh t der Algor i thmus

}

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Primzahltest, Algorithmus, Teil 1 – Java

/ / e in paar Var iab leni n t zahl ; / / Primzahl−Kandidati n t t e i l e r ; / / moegliche T e i l e rboolean prim ; / / noch kein T e i l e r gefunden . . .

/ / e r s t mal vorab : 2 i s t primSystem . out . p r i n t (2 + ” ” ) ; / / 2 und etwas Abstand ausgeben

/ / dann a l l e ungeraden Zahlen von 3 b is 999 tes tenzahl = 3 ; / / m i t 3 beginnen

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Primzahltest, Algorithmus, Teil 1 – C++

/ / e in paar Var iab leni n t zahl ; / / Primzahl−Kandidati n t t e i l e r ; / / moegliche T e i l e rbool prim ; / / noch kein T e i l e r gefunden . . .

/ / e r s t mal vorab : 2 i s t primcout << 2 << ” ” ; / / 2 und etwas Abstand ausgeben

/ / dann a l l e ungeraden Zahlen von 3 b is 999 tes tenzahl = 3 ; / / m i t 3 beginnen

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Primzahltest, Algorithmus, Teil 2 – Java

/ / Sch le i fe , a l l e ungeraden Zahlen b is 999 tes tenwhile ( zah l <= 999) { / / solange zahl noch im gewuenschten Bereich i s t

prim = true ; / / anfangs noch kein T e i l e r gefundent e i l e r = 3 ; / / . . . oder durch 3 , 5 , . . . ?/ / es kommen nur t e i l e r <= Wurzel ( zah l ) i n Frage ,/ / wenn e in T e i l e r gefunden wurde ( a lso prim = f a l s e i s t ) , Test abbrechenwhile ( prim && t e i l e r ∗ t e i l e r <= zahl ) { / / we i t e r t e s t e n ?

i f ( zah l % t e i l e r == 0) / / t e i l b a r ?prim = fa lse ; / / dann i s t es keine Primzahl

t e i l e r = t e i l e r + 2 ; / / naechsten ungerade T e i l e r ausprobieren}i f ( prim ) / / f a l l s keine T e i l e r gefunden wurden ,

System . out . p r i n t ( zah l + ” ” ) ; / / zah l ausgeben und etwas Abstandzahl = zahl + 2 ; / / naechste ungerade Zahl

}

/ / noch e in Zei lenende ausgebenSystem . out . p r i n t l n ( ) ;

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Primzahltest, Algorithmus, Teil 2 – C++

/ / Sch le i fe , a l l e ungeraden Zahlen b is 999 tes tenwhile ( zah l <= 999) { / / solange zahl noch im gewuenschten Bereich i s t

prim = true ; / / anfangs noch kein T e i l e r gefundent e i l e r = 3 ; / / . . . oder durch 3 , 5 , . . . ?/ / es kommen nur t e i l e r <= Wurzel ( zah l ) i n Frage ,/ / wenn e in T e i l e r gefunden wurde ( a lso prim = f a l s e i s t ) , Test abbrechenwhile ( prim && t e i l e r ∗ t e i l e r <= zahl ) { / / we i t e r t e s t e n ?

i f ( zah l % t e i l e r == 0) / / t e i l b a r ?prim = fa lse ; / / dann i s t es keine Primzahl

t e i l e r = t e i l e r + 2 ; / / naechsten ungerade T e i l e r ausprobieren}i f ( prim ) / / f a l l s keine T e i l e r gefunden wurden ,

cout << zahl << ” ” ; / / zah l ausgeben und etwas Abstandzahl = zahl + 2 ; / / naechste ungerade Zahl

}

/ / noch e in Zei lenende ausgebencout << endl ;

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Vergleich von Java und C++

• Java basiert auf C++• Viele Grundelemente gleich oder ahnlich• Erweiterungen (Applets,...)• Einschrankungen aus Sicherheitsgrunden

(keine Pointerarithmetik, ...)• Konsequente Objektorientierung• Wichtige Anderungen bei Feldern, Parameterubergabe, ...

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Link zu einem Java-Programm

Das typische Hallo-Welt-Programm Hallo.java

public class Hal lo {public s t a t i c void main ( S t r i n g [ ] args ) {

System . out . p r i n t l n ( ” Ha l lo Welt ! ” ) ;}

}

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1 Ziele der Vorlesung

2 Java oder C++ ???

3 Was ist Java?

4 Geschichte von Java

5 Wintersemester 2009/2010

6 Literatur

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Was ist Java?

Eigenstandige SpracheProgramme werden i.a. in eine portable Zwischensprache ubersetzt und aufdem Zielsystem interpretiert. Zur Laufzeit werden ggf. die innersten Schleifenin Maschinencode ubersetzt.

Sammlung von KlassenbibliothekenEs konnen leicht fensterorientierte Programme erstellt werden, die sowohlz.B. unter X-Windows, als auch unter Microsoft Windows, Mac OS, etc.ausgefuhrt werden konnen. Elemente: Fenster, Menus, EreignisgesteuerteProgramme, etc.

AppletsKleine Programmstucke, die nicht selbstandig ausgefuhrt, sondern in einemInternet-Browser wie Firefox oder MS-Internet-Explorer als Komponentenaufgerufen werden.

JavaScriptVereinfachtes Java, das direkt in HTML-Dokumente fur das Internet eingefugtwird. 18 / 34

Spracheigenschaften

• portabel auf Quelltextebene (standardisierte Sprache undBibliotheken)

• portabel auf Codeebene (maschinenunabhangigerBytecode mit Interpreter)

• einfache Sprache, auf Basis bekannter Sprache(Ahnlichkeit zu C++)

• sicher (bewusste Einschrankungen beim Umfang)• multi-threaded,• verteilte Anwendungen (Internet),• einfaches Erstellen von Window-Programmen

(Klassenbibliotheken)

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1 Ziele der Vorlesung

2 Java oder C++ ???

3 Was ist Java?

4 Geschichte von Java

5 Wintersemester 2009/2010

6 Literatur

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Geschichte von Java

• Projekt Green bei Sun Microsystems seit 1991 furGeratesteuerungen ( Kabel-TV-Anschlussbox,Videorecorder, ...), James Gosling u. a., z. B.Hoff/Shaio/Starbuck

• Nachfolger Oak, wegen Namenskonflikt umbenannt inJava, Einsatz als Sprache im Internet seit 1995

• Ziele: Internetapplikationen, d. h. Programme werden beimAufruf einer Webseite ubertragen und ausgefuhrt.

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Versionen der Sprache – Teil 1

1994: Entwicklung des Webbrowsers HotJava zur Demonstrationder Leistungsfahigkeit der Sprache

1995: Java JDK 1.0erste, weborientierte Version der Sprache, Integration indie gangigen Browser von Netscape und Microsoft

1997: Java JDK 1.1neues, effizienteres Eventhandling, KomponentenmodellJavaBeans, native-Schnittstelle, Internationalisierung,zahlreiche kleinere Verbesserungen und Erweiterungen

1998: Java J2SE 1.2 (Java 2 Platform, Standard Edition)neue Grafikbibliotheken Swing fur die GUI-Entwicklung,Java 2D fur 2D-Grafiken, weitere Erganzungen

2000: Java J2SE 1.3Verbesserungen in Details, bessere Performance desInterpreters, neue, ebenfalls kostenloseEntwicklungsumgebung Forte

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Versionen der Sprache – Teil 2

2002: Java J2SE 1.4Erweiterung der Sprache, Unterstutzung von Assertions

2004: Java J2SE 5.0Einfachere Eingabe, formatierte Ausgabe, Unterstutzungfur variable Argumentenlisten von Methoden,Unterstutzung von generische Typen, Hilfsklassen furnebenlaufige Programmierung im neuen Paketjava.util.concurrent, Syntaktische Unterstutzung furAufzahlungswerte, Statischer Import von Klassen

2006: Java SE 6Integrierte Datenbank JDBC, Schnittstelle zuSkriptsprachen, ...

2010: Java SE 7u.a. Unterstutzung fur Mehrkern-Prozessoren

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Bezeichnungen

Bezeichnung der Sprache• Seit Version 1.2 ”Java 2”• Seit Version 5 ”Java 5.0”• Seit Version 6 ”Java 6”, ...

Aktuelle Version:• Java 6• Java, Version 1.6• Java SE 6 Update 16, Version 1.6.0 16• Codename Mustang

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2 Java oder C++ ???

3 Was ist Java?

4 Geschichte von Java

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6 Literatur

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Vorlesungen im Wintersemester 2009/2010Einstieg in die Informatik mit Java• Bohlender / Richter• Mo,11:30-13:00 und Di, 9:45-11:15, Hertz-Horsaal• Schwerpunkte:

• Grundkonzepte von Java• Einstieg in die Objektorientierte Programmierung• Weiterfuhrende Themen in Java• Rechnerhandhabung (Linux, Editor, Compiler,

Entwicklungsumgebung NetBeans,...)• Umsetzung einfacher mathematischer Konzepte und Algorithmen in

JavaEinstieg in die Informatik mit C++• Gruner / Feist• Mo, 11:30-13:00, Gr. Hs. Bauing. und Di, 11:30-13:00, Hertz-Horsaal• Schwerpunkte:

• Grundkonzepte von C++• Objektorientierte Programmierung• Umsetzung einiger typischer Algorithmen aus der numerischen

Mathematik• Rechnerhandhabung (Linux, Editor, Compiler,...)

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VorkursIn diesem Semester bieten wir einen Vorkurs vor dem eigentlichenPraktikum an, in dem Teilnehmer/innen ohne Linux-Kenntnisse mit derBedienung der Praktikumsrechner vertraut gemacht werden.• Teil 1 (90 Minuten): Betriebsystem Linux: Oberflache und wichtige

Befehle.• Teil 2 (90 Minuten): Ein erstes Programm: Aufbau, selbst

schreiben und ubersetzen.• Termine fur den Vorkurs sind wahlweise

• Teil 1: Dienstag, den 20.10.2009, 15:45-17:15 Uhr• Teil 1: Mittwoch, den 21.10.2009, 11:30-13:00 Uhr• Teil 1: Donnerstag, den 22.10.2009, 11:30-13:00 Uhr• Teil 1: Montag, den 26.10.2009, 8:00-9:30 Uhr• Teil 2: Donnerstag, den 22.10.2009, 15:45-17:15 Uhr• Teil 2: Freitag, den 23.10.2009, 9:45-11:15 Uhr• Teil 2: Freitag, den 23.10.2009, 11:30-13:00 Uhr• Teil 2: Montag, den 26.10.2009, 9:30-11:15 Uhr

• Ort: L-Pool des Rechenzentrums.• Keine Anmeldung erforderlich.• Die Teilnahme ist freiwillig.

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Das Team

Vorlesung/UbungenDr. Gerd Bohlender, Allianzbau, Zimmer 3B-07.1, Tel. 608 2839

Praktikum/AufgabenDipl. Math. techn. Markus Richter, Allianzbau, Zimmer 3C-05,Tel. 608 3157

Praktikum/AnmeldungDipl.-Ing. Wolfgang Maag, Allianzbau, Zimmer 3C-01, Tel. 6082679

SekretariatFrau Henriette Schreiber-Schmoeger, Allianzbau, Zimmer3C-04, Tel. 608 2680

... und vor allemIhre Tutorinnen und Tutoren

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Webseite zur Vorlesung

Weitere Informationen siehe Merkblatt bzw. Webseitewww.mathematik.uni-karlsruhe.de/ianm2/lehre/java2009w/

Materialien zur Vorlesung finden Sie unterilias.rz.uni-karlsruhe.de

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Anmeldung zum Praktikum

Anmeldungbis Donnerstag, 22.10., 12:00 UhrWahl der Veranstaltung Java oder C++

TerminwahlFreitag, 23.10., 13:00 Uhr bisDienstag, 27.10., 12:00 Uhr

Praktikumsbeginnab Mittwoch, 28.10.(je nach gewahltem Termin)

Bitte beachten Sie das Merkblatt!Anmeldung ist nur an den Pool-Rechnern im Rechenzentrummoglich!

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Eine kleine Umfrage

Semester 1 3 5...Fach Mathe (Bachelor), Mathe (Diplom),

Mathe (Lehramt), andereProfil Mathematik

Wirtschaftsmathematik: Java,Technomathematik: C++Lehramt

Vorkenntnisse:Programmieren Java, C++, Basic, Pascal, andereVorlesung WS08/09 oder SS09 nein, ja/Wiederholer, ja/Fortsetzungandere PC Vorkenntnisse Textverarbeitung, Web, Windows / UnixMathematik Matrizen / Vektoren, HM, Numerikeigener PC vorhandenJava Compiler fureigenen PC erwunscht Windows, LinuxWahl von Java Studienplan,

Internet, interess. Sprache,Berufsaussichten

Sprache Deutsch, Englisch31 / 34

Gliederung

1 Ziele der Vorlesung

2 Java oder C++ ???

3 Was ist Java?

4 Geschichte von Java

5 Wintersemester 2009/2010

6 Literatur

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Literatur (eine Auswahl)

G. Bohlender: Einstieg in die Informatik mit Java.Foliensatze und Beispielprogramme. Werden jeweils nachder Vorlesung auf der Webseite zur Verfugung gestellt.

D. Ratz, J. Scheffler, D. Seese, J. Wiesenberger: GrundkursProgrammieren in Java, Band 1, 4. Auflage, Hanser, 2007

D. Ratz, J. Scheffler, D. Seese, J. Wiesenberger: GrundkursProgrammieren in Java, Band 2, 2. Auflage, Hanser, 2006

Regionales Rechenzentrum Niedersachsen: Java 2,Begleitmaterial zu Kursen, RRZN, Hannover, 2000,(Erhaltlich bei BIT8000 im Rechenzentrum, 6,85 EUR) (zzt.vergriffen, demnachst erscheint Band ”Java 6”)

C. Ullenboom: Java ist auch eine Insel, 6. Aufl., GalileoComputing, 2007(Online unterwww.galileocomputing.de/openbook/javainsel6/)

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Literatur (eine Auswahl)

C. Heinisch, F. Muller, J. Goll: Java als ersteProgrammiersprache, 4. Auflage, B.G. Teubner, 2005

G. Fischer, J. Wolff v. Gudenberg: Programmieren in Java1.5, Springer, Reihe Xpert.press, 2005

E. Merker, R. Merker: Programmieren lernen mit Java,Vieweg, 2006.

R. Schiedermeier: Programmieren mit Java - einemethodische Einfuhrung, Pearson Studium, 2005

The Java Tutorials

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