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Programmieren mit Programmieren mit Prozeduren und Delphi-Prozeduren und Delphi-
KomponentenKomponenten
Klaus Becker(2002)
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nSalve CaesarSalve Caesar
PYLZFOWBN, QCY BUVN CBL GYCHY AYBYCGMWBLCZN YHNTCZZYLN!
VDOYH FDHVDU!
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nTeil 1Teil 1
Verarbeitung von Zeichenketten
Prozedurkonzept
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nCaesar-ChiffrierungCaesar-Chiffrierung
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C
Klartextalphabet
Geheimtextalphabet
Schlüssel: 3Klartext:
ASTERIX
Geheimtext:DVWHULA
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nProblembeschreibungProblembeschreibung
Zielsetzung:Mit Hilfe des zu entwickelnden Programms soll der Benutzer kurze Texte mit der Caesar-Methode verschlüsseln und wieder entschlüsseln können.
Anforderungen an das System:
- Der Benutzer kann (kurze) Texte selbst eingeben.
- Der Benutzer kann den Schlüssel (0..25) einstellen.
- Das Programm bereitet den Text geeignet vor (enttfernt Leerzeichen; wandelt Umlaute um).
- Der verschlüsselte Text wird angezeigt und kann auch wieder entschlüsselt werden.
- ...
Zielsetzung:Mit Hilfe des zu entwickelnden Programms soll der Benutzer kurze Texte mit der Caesar-Methode verschlüsseln und wieder entschlüsseln können.
Anforderungen an das System:
- Der Benutzer kann (kurze) Texte selbst eingeben.
- Der Benutzer kann den Schlüssel (0..25) einstellen.
- Das Programm bereitet den Text geeignet vor (enttfernt Leerzeichen; wandelt Umlaute um).
- Der verschlüsselte Text wird angezeigt und kann auch wieder entschlüsselt werden.
- ...
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nBenutzungsoberflächeBenutzungsoberfläche
EGeheimtext: TEdit
EQuelltext: TEdit
BEntschluesseln: TButton
BEntschluesseln: TButton
PTitel: TPanel
ESchluessel: TEdit
GBQuelltext:
TGroupBox
GBGeheimtext:
TGroupBox
GBSchluessel:
TGroupBox
GBChiffre: TGroupBox
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nDatenmodell / DatenverarbeitungDatenmodell / Datenverarbeitung
procedure verschluesseln
erzeugt bei gegebenem Quelltext und Schlüssel den zugehörigen Geheimtext nach der Caesar-Methode (Voraussetzung: Der Quelltext besteht nur aus den Großbuchstaben A ... Z.)
procedure entschluesseln
erzeugt bei gegebenem Geheimtext und Schlüssel den zugehörigen Quelltext nach der Caesar-Methode
type tSchluessel = 0..25;
var Quelltext : string; // z. B.: 'ASTERIX' Geheimtext : string; // z. B.: 'DVWHULA' Schluessel : tSchluessel; // z. B.: 3
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nExkurs: ZeichenExkurs: Zeichen
Zeichen werden in Delphi / Pascal mit Hilfe des Datentyps char beschrieben. Die zulässigen Zeichen werden durch den ASCII-Code festgelegt.
Code Zeichen
0 NUL...65 A66 B...90 Z...97 a98 b...122 z...
(De)Kodieroperationen:
ord: char {0; ...; 255}
ord(´A´) 65
chr: {0; ...; 255} char
chr(65) ´A´
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nExkurs: ZeichenkettenExkurs: Zeichenketten
Zeichenketten werden in Delphi / Pascal mit Hilfe des Datentyps string beschrieben. Ein Delphi-String kann (je nach Compilereinstellung) max. 255 Zeichen enthalten.
Ein String wird in Delphi / Pascal in Apostrophe eingeschlossen (Bsp.: 'Hallo!'). Auch ein leere String '' ohne Zeichen ist möglich.
Im Programmtext darf ein String nur in einer Zeile stehen.
Zugriff auf einzelne Zeichen:
Auf einzelne Zeichen kann man über einen Index zugreifen.
Quelltext := 'Hallo!';
c := Quelltext[1]; // c 'H'
Länge einer Zeichenkette:
Die Länge einer Zeichenkette bestimmt man mit der length-Funktion.
Quelltext := 'Hallo!';
n := length(Quelltext); // n 6
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nVerschlüsselungsalgorithmusVerschlüsselungsalgorithmus
Verschluesseln
Geheimtext := ''
FÜR i VON 1 BIS length(Quelltext)
c := Quelltext[i]
n := ord(c)
n := n + Schlüssel
n > 90 ja nein
n := n-26
c := chr(n)
Geheimtext := Geheimtext + c
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nÜbungen – Aufgabe 1Übungen – Aufgabe 1
Ergänzen Sie zunächst das Programm zur Caesar-Chiffrierung.
Das Programm soll anschließend wie folgt verbessert werden:- Im Quelltext sollen alle Leerzeichen entfernt werden.- Im Quelltext sollen alle Kleinbuchstaben in Großbuchstaben umgewandelt werden.- Im Quelltext sollen alle Umlaute durch Vokalkombinationen ersetzt werden.Beispiel: Ich würde gerne dösen. ICHWUERDEGERNEDOESEN
Überlegen Sie sich zunächst, wie Sie die Benutzungsoberfläche ergänzen wollen. Entwickeln und implementieren Sie anschließend einen passenden Algorithmus zur Umwandlung des Quelltextes.
Caesar0 – Grundprogramm
Caesar1 – mit Textvorbereitung
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nAufgabe 1 - LösungsvorschlagAufgabe 1 - Lösungsvorschlag
Hilfstext := '';
for i := 1 to length(Quelltext) do
begin c := Quelltext[i]; case c of 'A'..'Z': Hilfstext := Hilfstext + c; 'a'..'z': Hilfstext := Hilfstext + chr(ord(c)-32); 'ß': Hilfstext := Hilfstext + 'SS'; 'ä': Hilfstext := Hilfstext + 'AE'; 'ö': Hilfstext := Hilfstext + 'OE'; 'ü': Hilfstext := Hilfstext + 'UE'; 'Ä': Hilfstext := Hilfstext + 'AE'; 'Ö': Hilfstext := Hilfstext + 'OE'; 'Ü': Hilfstext := Hilfstext + 'UE'; end; end;
Geheimtext := Hilfstext;
Caesar1 – mit Textvorbereitung
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nStringverarbeitungStringverarbeitung
Zielsetzung:Es soll eine alternative Methode zur Vorbereitung des Quelltextes mit Hilfe von String-Operationen (Length, Pos, Delete, Insert) vorgestellt werden. Im Vordergrund steht hierbei die Wiederholung des Parameterkonzepts.
Zielsetzung:Es soll eine alternative Methode zur Vorbereitung des Quelltextes mit Hilfe von String-Operationen (Length, Pos, Delete, Insert) vorgestellt werden. Im Vordergrund steht hierbei die Wiederholung des Parameterkonzepts.
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nString-VerarbeitungString-Verarbeitung
function Length(S: string): integer;
Beschreibung:Length gibt die Anzahl der im angegebenen String vorhandenen Zeichen zurück.
Beispiel:Anzahl := Length('Delphi') // Anzahl 6
function Pos(Substr: string; S: string): integer;
Beschreibung:Pos sucht in dem String S nach dem Teilstring Substr. Wird der Teilstring gefunden, gibt Pos den Integer-Index des ersten Zeichens von Substr in S zurück. Die Groß/Kleinschreibung wird von Pos nicht berücksichtigt. Ist Substr nicht vorhanden, wird der Wert 0 zurückgegeben.
Beispiele:Position := Pos('hi', 'Delphibuch') // Position 5Position := Pos('Hi', 'Delphibuch') // Position 5Position := Pos('ihi', 'Delphibuch') // Position 0
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nString-VerarbeitungString-Verarbeitung
procedure Delete(var S: string; Index, Count: integer)
Beschreibung:Delete entfernt, beginnend mit S[Index], Count Zeichen aus dem String S. Ist der Wert von Index größer als die Länge von S, werden keine Zeichen gelöscht. Werden mit Count mehr Zeichen angegeben, als beginnend bei S[Index] im String vorhanden sind, wird der Rest des Strings gelöscht.
Beispiel:{Wort: 'Delphibuch'}Delete(Wort, 4, 3);{Wort: 'Delbuch'}
procedure Insert(Source: string; var S: string; i: integer)
Beschreibung:Insert fügt Source in S an der Position S[i] ein. Beispiel: {Wort: 'Delbuch'}Insert('phi', Wort, 4);{Wort: 'Delphibuch'}
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nParameterParameter
procedure Delete(var S: string; Index, Count: integer);
Beispiel:
{Z: ['Baumschule']}
Delete(Z, 5, 6)
{Z: ['Baum']}
Delete
var S: string
Index: integer
Count: integer
Z
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Import/Export-Situation
Import-Situation
Import-Situation
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nParameterübergabemechanismenParameterübergabemechanismen
{Z: ['Baumschule']}
Delete
[ ]:S
[5]:Index
[6]:Count
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Referenzbildung
Wertübergabe
Wertübergabe
Delete(Z, 5, 6)
{Z: ['Baum']}
Z: ['Baumschule']AdresseWert
Wert
Delete
[ ]:S
[ ]:Index
[ ]:Count
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Z: ['Baum']
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nParameterübergabemechanismenParameterübergabemechanismen
Delete
[ ]:S
[5]:Index
[6]:Count
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Referenzbildung
Wertübergabe
Wertübergabe
Z: ['Baumschule']AdresseWert
Wert
call-by-value: Der Wert des aktuellen Parameters wird an den Werteparameter übergeben.
Referenzparameter
Werteparameter
call-by-reference: Es wird eine Referenz zwischen dem aktuellen Parameter und dem Referenzparameter erzeugt.
Delete(Z, 5, 6)Prozeduraufruf:
aktuelle Parameter
Übergabesituation:
Übergabemechanismen:
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nDatenaustauschsituationenDatenaustauschsituationen
P
xt
Daten-Import: Der aktuelle Parameter kann ein Term sein. Der Wert des Terms wird durch call-by-value an den Werteparameter übergeben.
P
var xy
Daten-Export: Der aktuelle Parameter muss eine Variable sein. Der Referenzparameter wird durch call-by-reference an den aktuellen Parameter gebunden.
P
var xy
Daten-Transport: Der aktuelle Parameter muss eine Variable sein. Der Referenzparameter wird durch call-by-reference an den aktuellen Parameter gebunden.
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nÜbungen – Aufgabe 2Übungen – Aufgabe 2
Erstellen Sie eine Prozedur, mit der man innerhalb einer Zeichenkette ein Zeichen durch eine neue Zeichenkette ersetzen kann.
Bsp.: Ersetze `ä` durch `AE` innerhalb von `Juha Vätäänen‘
Spezifizieren Sie zunächst den Datenaustausch / die Parameter der Prozedur.
Erstellen Sie dann einen Algorithmus mit Hilfe der Stringverarbeitungs-operationen (Delete, Insert, ...). Gehen Sie davon aus, dass das zu ersetzende Zeichen nicht in der neuen Zeichenkette vorkommt. Welche Schwierigkeiten könnten Sich andernfalls ergeben?
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nÜbungen – Aufgabe 3Übungen – Aufgabe 3
Die Prozeduren zum Ver- und Entschlüsseln von Texten sollen so modifiziert werden, dass der Datenaustausch transparent wird.
Spezifizieren Sie zunächst den Datenaustausch (Black-box-Diagramm).
Ändern Sie anschließend die Prozedurdeklarationen und die Prozeduraufrufe geeignet ab.
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nAufgabe 2 - LösungsvorschlagAufgabe 2 - Lösungsvorschlag
Ersetze
c: char
neu: string
var Text: string
'ß'
'SS'
Hilf
Datenaustausch:
Verhaltensbeschreibung:
Die Prozedur „Ersetze“ ersetzt innerhalb der Zeichenkette „Text“ das Zeichen „c“ durch die neue Zeichenkette „neu“.
Beispiel:{hilf: ['Juha Vätäänen']}Ersetze('ä', 'AE', hilf);{hilf: ['Juha VAEtAEAEnen']}
procedure Ersetze(c: char; neu: string; var Text: string);
Deklaration:
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nAufgabe 2 - LösungsvorschlagAufgabe 2 - Lösungsvorschlag
Implementierung 1:procedure Ersetze(c: char; neu: string; var Text: string);
var stelle: integer;
begin
stelle := pos(c, Text);
while stelle > 0 do
begin
Delete(Text, stelle, length(c));
Insert(neu, Text, stelle);
stelle := pos(c, Text);
end;
end;
Bemerkungen:Der Algorithmus ist ausbaufähig: c: char s: string.Er ist allerdings nur korrekt, falls c nicht in neu vorkommt.
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nAufgabe 2 - LösungsvorschlagAufgabe 2 - Lösungsvorschlag
Implementierung 2:procedure Ersetze(c: char; neu: string; var Text: string);
var i: integer;
Hilfstext: string;
begin
Hilfstext := '';
for i := 1 to length(Text) do
if Text[i] = c then
Hilfstext := Hilfstext + neu
else
Hilfstext := Hilfstext + Text[i];
Text := Hilfstext;
end;Bemerkungen:Der Algorithmus ist effizienter als der in Implementierung 1.
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nAufgabe 3 - LösungsvorschlagAufgabe 3 - Lösungsvorschlag
Datenaustausch:
verschluesseln
QText: string
S: integer
var GText: string
Quelltext
Schluessel
Geheimtext
entschluesseln
var QText: string
S: integer
GText: string
Quelltext
Schluessel
Geheimtext
Caesar1 – mit Parameterübergabe
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nSchnittstellenSchnittstellen
Für die Benutzung einer Prozedur muss man nur die Signatur und das Verhalten der Prozedur kennen.
Diese legen die sog. Schnittstelle der Prozedur fest.
Ersetze
c: char
neu: string
Text: string
Signatur:
procedure Ersetze ( char; string; string)
Verhaltensbeschreibung:
Die Prozedur „Ersetze“ ersetzt innerhalb der Zeichenkette „Text“ das Zeichen „c“ durch die neue Zeichenkette „neu“.
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nTeil 2Teil 2
Komponenten
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nLaufzeitfehlerLaufzeitfehler
Problem:
Bei der Eingabe des Schlüssels muss der Benutzer darauf achten, eine ganze Zahl einzutippen. Ansonsten kommt es bei der Ereignisbearbeitung zu einem Laufzeitfehler.
Ziel:
Vermeidung solcher Laufzeitfehler
Problem:
Bei der Eingabe des Schlüssels muss der Benutzer darauf achten, eine ganze Zahl einzutippen. Ansonsten kommt es bei der Ereignisbearbeitung zu einem Laufzeitfehler.
Ziel:
Vermeidung solcher Laufzeitfehler
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nTSpinEdit-KomponenteTSpinEdit-Komponente
SpEdSchluessel: TSpinEditAttribute
MinValue : 0
MaxValue : 25
Value : 3
...Ereignisse
OnChange: SpEdSchluesselChange
...Methoden
...
procedure TForm1.SpEdSchluesselChange(Sender: TObject);beginSchluessel := SpEdSchluessel.Value;end;
Caesar3 – Grundprogramm mit ...
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nAlternative: try-except-AnweisungAlternative: try-except-Anweisung
Syntax:
try [Anweisung] except [Fehleranweisung] end
Semantik:
Delphi versucht zunächst, die Anweisung durchzuführen. Führt dies zu einem Fehler, so bricht Delphi diese Ausführung ab und führt stattdessen die Fehleranweisung durch.
Voraussetzung:
<Tools> <Debugger-Optionen> <Sprach-Exceptions> Bei Delphi-Exceptions stoppen []
Beispiel:
try Schluessel := StrToInt(ESchluessel.Text);except Schluessel := 0;end; Caesar2 – Grundprogramm
mit ...
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nTMemo-KomponenteTMemo-Komponente
Problem:
Bisher bestand die Eingabe nur aus einer Zeichenkettenzeile. Zur Darstellung und Bearbeitung längerer Texte wäre es zweckmäßig, ein mehrzeiliges Eingabefeld zu benutzen.
Problem:
Bisher bestand die Eingabe nur aus einer Zeichenkettenzeile. Zur Darstellung und Bearbeitung längerer Texte wäre es zweckmäßig, ein mehrzeiliges Eingabefeld zu benutzen.
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nKlasse TMemoKlasse TMemo
TMemoAttribute
property Lines: TStrings;
property ScrollBars: TScrollStyle;
...Ereignisse
...Methoden
...
type TScrollStyle = (ssNone, ssHorizontal, ssVertical, ssBoth)
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nKlasse TStringsKlasse TStrings
TStringsAttribute
property Strings[Index: Integer]: string;
property Count: Integer;
...Ereignisse
...Methoden
procedure Add(S: string);
procedure Clear;
procedure Delete(Index: Integer);
procedure Insert(Index: Integer; S: string);
procedure LoadFromFile(FileName: string);
procedure SaveToFile(FileName: string);
...
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nStringlistenStringlisten
'Hallo Inger'
'Wie geht es Dir?'
0
1
'Ich hoffe gut.'
'Viele Grüße von ...'
2
3
var L: TStrings;
i: integer;
...
L.Strings[0] := L.Strings[0] + '!';
for i := 0 to L.Count-1 do
L.Strings[i] := 'Hallo';
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nVerarbeitung von StringlistenVerarbeitung von Stringlisten
'Hallo Inger'
'Wie geht es Dir?'
0
1
'Ich hoffe gut.'
'Viele Grüße von ...'
2
3
procedure Add(S: string);
- fügt die Zeichenkette S am Ende der Liste an
procedure Clear;
- löscht die gesamte Liste
procedure Delete(Index: Integer);
- löscht nur den Eintrag mit dem übegebenen Index
procedure Insert(Index: Integer; S: string);
- fügt die Zeichenkette S an die durch Index beschriebenen Zeile in der Liste ein
procedure LoadFromFile(FileName: string);
procedure SaveToFile(FileName: string);
- lädt eine Liste aus einer Datei / speichert eine Liste in eine Datei
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nVerarbeitung von Memo-KomponentenVerarbeitung von Memo-Komponenten
MQuelltext, MGeheimText: TMemo;
...
begin
MGeheimtext.Lines.Clear;
for i := 0 to MQuelltext.Lines.Count-1 do
begin
Quelltext := MQuelltext.Lines.Strings[i];
verschluesseln(Quelltext, Schluessel, Geheimtext);
MGeheimtext.Lines.Add(Geheimtext);
end;
end;
Caesar4 – Texteingabe über Memofeld
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nLaden und SpeichernLaden und Speichern
Problem:
Quell- und Geheimtext sollen aus einer Datei geladen bzw. in einer Datei gespeichert werden können.
Problem:
Quell- und Geheimtext sollen aus einer Datei geladen bzw. in einer Datei gespeichert werden können.
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nKomponente: TOpenDialogKomponente: TOpenDialog
TOpenDialogAttribute
property FileName: TFileName;
...Ereignisse
...Methoden
function Execute: Boolean;...
Execute öffnet das Dialogfeld zur Auswahl von Dateien und gibt True zurück, wenn der Benutzer eine Datei ausgewählt und auf OK geklickt hat. Klickt der Benutzer auf Abbrechen, liefert Execute False zurück.
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nMemo-Stringliste ladenMemo-Stringliste laden
TOpenDialogAttribute
property FileName: TFileName;
...Ereignisse
...Methoden
function Execute: Boolean;...
procedure TForm1.BLadenQClick(Sender: TObject);
beginif OpenDialog1.Execute then MQuelltext.Lines.LoadFromFile(OpenDialog1.Filename);end;
Caesar4 – mit Laden und Speichern
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nÜbungen – Aufgabe 4 Übungen – Aufgabe 4
Caesar4 – mit Laden und Speichern
Bauen Sie das Grundprogramm zur Caesar-Verschlüsselung schrittweise aus:
- Schlüsseleingabe über eine SpinEdit-Komponente
- Textein- und Ausgabe über Memofelder
- Vorbereitung des eingegebenen Textes (Sonderzeichen; Umlaute)
- Laden und Speichern von Texten.
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nÜbungen – Aufgabe 5Übungen – Aufgabe 5
Um einen mit der Caesar-Methode kodierten Text zu entschlüsseln, kann man auch wie folgt vorgehen: Man ermittelt, welcher Buchstabe im Geheimtext am häufigsten vorkommt. Dieser Buchstabe ist mit großer Wahrscheinlichkeit die Kodierung von ‚E‘.
Erweitern Sie das Caesar-Programm um die Möglichkeit, im Geheimtext die Buchstabenhäufigkeiten zu bestimmen.Caesar5 – mit Statistik
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nTeil 3Teil 3
Zusammenfassung:
Arbeiten mit Komponenten
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nDelphi-HilfeDelphi-Hilfe
TLabel
Hierarchie Eigenschaften MethodenEreignisse
TLabel ist ein nicht fensterorientiertes Steuerelement, mit dem Text in einem Formular angezeigt werden kann. Sie können diesen Text als Beschriftung für ein anderes Steuerelement verwenden und den Fokus an dieses Steuerelement übergeben, sobald der Benutzer ein im Text enthaltenes Tastenkürzel eingibt.
Unit stdctrls
Beschreibung
Da die Komponente TLabel kein Nachkomme von TWinControl ist, besitzt sie kein eigenes Fenster und kann keine direkten Eingaben von der Tastatur empfangen. Wenn Sie in einem Formular ein Objekt benötigen, das nicht nur aufgrund der Eingabe eines Tastenkürzels den Fokus an ein anderes Steuerelement übergibt, sondern selbst auf Tastatureingaben antworten kann, müssen Sie TStaticText verwenden.
Soll der Benutzer in einem Textanzeigeobjekt einen Bildlauf durchführen und Änderungen vornehmen können, verwenden Sie eine TEdit-Komponente.
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nStruktur von KomponentenStruktur von Komponenten
TLabel
Attribute
...
Ereignisse
...
Methoden
...
erbt von ...
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nKomponentenbeschreibungKomponentenbeschreibung
TLabelAttribute
property Caption: TCaption // type TCaption = string;
...
Ereignisse
property OnClick: TNotifyEvent
...
Methoden
procedure SetBounds(ALeft, ATop, AWidth, AHeight: Integer)
...
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nSchnittstellenbeschreibungSchnittstellenbeschreibung
TControl.SetBounds
Die Methode SetBounds setzt die Eigenschaften Left, Top, Width und Height gleichzeitig.
procedure SetBounds(ALeft, ATop, AWidth, AHeight: Integer); virtual;
Beschreibung
Mit der Methode SetBounds können Sie alle Eigenschaften des umgebenden Rechtecks der Komponente gleichzeitig ändern. Sie können dazu auch die Eigenschaften Left, Top, Width und Height einzeln setzen. Jedoch ist durch SetBounds sichergestellt, daß das Steuerelement nicht nach jeder Wertzuweisung neu gezeichnet werden muß.
Die Werte für die Eigenschaften Left, Top, Width und Height werden in den Parametern ALeft, ATop, AWidth und AHeight übergeben.
Durch den Aufruf von SetBounds erhalten die Eigenschaften Left, Top, Width und Height nicht notwendigerweise die angegebenen Werte. Die neuen Werte können vor der Zuweisung durch AutoSize oder Constraints eingeschränkt und durch eine Ereignisbehandlungsroutine für OnCanResize (oder OnConstrainedResize) angepaßt werden. Nachdem die Eigenschaften Left, Top, Width und Height des Steuerelements geändert wurden, generiert SetBounds ein OnResize-Ereignis.
