Mit den Themen Algorithmen und Methoden setze ich in der
zweiundvierzigsten Episode des Anwendungsentwickler-Podcasts meine
Reihe der Lernzielkontrollen zur Einführung in die Programmierung
mit Java fort. TL;DR Mit meiner Lernzielkontrolle zu Algorithmen
und Methoden kannst du dein Wissen als IT-Azubi prüfen. Ein
Algorithmus beschreibt wiederholbar, wie du ein Problem löst; seine
Grundbausteine sind Sequenzen, Verzweigungen und Wiederholungen. An
Java-Beispielen geht es um Bedingungen und Schleifen sowie darum,
wie du Code in Methoden wiederverwendest. Dazu gehören eindeutige
Methodensignaturen und das Überladen von Methoden, außerdem
Rückgabewerte, Parameter und der Aufruf von Instanzmethoden oder
statischen Methoden. Kapitelmarken [00:00:20] Lernzielkontrolle zu
Algorithmen und Methoden [00:01:31] Was ist ein Algorithmus?
[00:02:14] Lösungswege zuerst auf Papier entwickeln [00:03:33]
Grundbausteine eines Algorithmus [00:04:20] Sequenzen und
Verzweigungen [00:05:17] Fallunterscheidungen mit switch und
Polymorphie [00:06:27] Aufbau einer if-Abfrage [00:07:51]
Kopfgesteuerte und fußgesteuerte Schleifen [00:09:22] Die
for-Schleife und Endlosschleifen [00:11:13] Collections mit
For-Each durchlaufen [00:13:29] Schleifen mit continue und break
steuern [00:15:31] Aufbau und Ablauf einer for-Schleife [00:17:18]
Code mit Methoden wiederverwenden [00:17:53] Funktionen und
Prozeduren [00:19:45] Methoden mit Extract Method erzeugen
[00:20:18] Methodenaufbau und Signatur [00:22:57] Parametertypen
und eindeutige Signaturen [00:24:56] Checked Exceptions und
Antworten in der Prüfung [00:26:23] Methoden überladen [00:27:30]
Rückgabewerte mit return und void [00:29:02] Parameter mit Call by
Value übergeben [00:31:08] Call by Reference und ref in C#
[00:32:18] Objekte und kopierte Referenzen als Parameter [00:34:34]
Änderungen über Rückgabewerte nachvollziehen [00:35:35]
Instanzmethoden und Klassenmethoden aufrufen [00:37:21] Statische
Methoden mit static definieren [00:38:14] Objekte mit new erzeugen
[00:39:01] Shownotes und Quellen zum Lernen mit Java [00:40:42]
Legacy Code testen und fremde Projektvorlagen verwenden [00:41:55]
Feedback und Kontakt [00:42:33] Podcast abonnieren und Newsletter
[00:43:30] Ausblick auf die Objektorientierung Inhalt Algorithmen
Was ist ein Algorithmus? Die wiederholbare Beschreibung zur Lösung
eines Problems. Welche drei grundlegenden Bestandteile kann eine
Algorithmus haben? Sequenz, Verzweigung und Wiederholung. Aus
welchen Teilen besteht ein if-Statement? if (bool) { } else { }
Welche Schleifen gibt es in Java? while, do while, for, "foreach".
Was machen die Statements continue und break? Sie setzen die
Schleife mit der nächsten Iteration fort bzw. beenden sie. Wie
definiert man eine for-Schleife in Java? for (Initialisierung;
Prüfung; Aktion) { } Methoden Wann und warum schreibt man Methoden?
Um Algorithmen wiederverwenden zu können. Was macht die
return-Anweisung? Beendet die Methode und gibt den angegebenen Wert
zurück. Was bedeutet das Schlüsselwort void? Einen leeren
Return-Wert. Was ist die Signatur einer Methode und welche
Bestandteile hat sie? Die Signatur einer Methode besteht aus dem
Namen der Methode und der Anzahl und den Datentypen ihrer
Parameter. In Java zählen auch Checked Exceptions zur Signatur.
Welche Teile der Methodensignatur müssen eindeutig sein? Name und
Anzahl/Datentyp der Parameter. Was bedeutet das Überladen von
Methoden? Gleicher Name, andere Parameter. Welche Auswirkung hat
die Änderung des Wertes eines Methodenparameters für den Aufrufer?
Keine. Parameter werden by value übergeben und sind nur innerhalb
der Methode gültig. Was ist der Unterschied zwischen call by value
und call by reference? Beim call by value werden die Werte der
Parameter einer Methode kopiert und sind nur innerhalb der Methode
verfügbar. Änderungen wirken sich nicht auf den Aufrufer aus. Beim
call by reference wird eine Referenz auf Variablen als Parameter
übergeben. Änderungen an diesen Variablen sind damit auch dem
Aufruf bekannt. Wie ruft man eine Instanzmethode auf? Durch den
.-Operator an einem Objekt. Was macht das Schlüsselwort static?
Definiert eine Klasse, Methode oder Variable als statisch. Dieses
Element hängt damit nicht an einem Objekt, sondern an einer Klasse.
Was macht das Schlüsselwort new? Instantiiert eine Klasse (erzeugt
ein Objekt). Literaturempfehlungen 13 Datenstrukturen und
Algorithmen - Rheinwerk Computing :: Java ist auch eine Insel 2.8
Methoden einer Klasse - Rheinwerk Computing :: Java ist auch eine
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Wikipedia Signatur (Programmierung) – Wikipedia Zusammenfassung
Algorithmen verstehen Wenn du eine Aufgabe programmieren möchtest,
brauchst du zuerst einen Lösungsweg, den du selbst nachvollziehen
kannst. Ein Algorithmus ist eine wiederholbare Beschreibung, wie
sich ein Problem lösen lässt. Du kannst ihn auch auf Papier
ausführen. In meiner Ausbildung lasse ich IT-Azubis ihre Lösung
zunächst mit eigenen Worten beschreiben. Wenn du beim Programmieren
festhängst, zeichne dir beispielsweise das Array auf, das du
sortieren möchtest, und verschiebe die Elemente auf dem Papier. So
kannst du die einzelnen Schritte durchgehen, bevor du sie in Code
übersetzt. Die Grundbausteine Mit diesen Bausteinen lassen sich
berechenbare Probleme abbilden: Sequenz: Befehle werden
nacheinander ausgeführt. Bei a = 1; b = 3; c = a + b; folgt jeder
Schritt auf den vorherigen. Verzweigung: Eine Bedingung bestimmt,
welchen Weg das Programm einschlägt. Dafür gibt es beispielsweise
if und switch. Wiederholung: Eine Schleife führt einen Codeblock
wiederholt aus. Bei Fallunterscheidungen mit switch besteht die
Gefahr, dass sich dieselbe Logik an mehreren Stellen verteilt.
Kommt ein Fall hinzu, musst du diese Stellen anpassen. Ich
bevorzuge für solche Aufgaben in objektorientiertem Code eine
Lösung über Polymorphie. Bedingungen mit if In Java steht die
Bedingung in runden Klammern hinter if. Ist sie wahr, wird der
zugehörige Block ausgeführt, dessen geschweifte Klammern den Code
zusammenhalten. Ein optionaler else-Block legt fest, was bei einer
falschen Bedingung passiert. if ist in Java ein Statement ohne
Rückgabewert. Andere Programmiersprachen kennen dafür auch
Ausdrücke, die einen Wert liefern. Schleifen while Bei einer
kopfgesteuerten, auch abweisenden Schleife wird die Bedingung vor
dem Schleifenrumpf geprüft. Eine while-Schleife führt ihren Block
aus, solange die Bedingung wahr ist. Ist sie bereits beim ersten
Prüfen falsch, gibt es null Durchläufe. do-while Die fußgesteuerte
beziehungsweise akzeptierende Schleife prüft ihre Bedingung am
Ende. In Java beginnt sie mit do, worauf der Codeblock folgt;
anschließend steht while mit der Bedingung. Dadurch läuft der Block
mindestens einmal. for Eine for-Schleife ist kopfgesteuert und
fasst häufig benötigte Schritte im Schleifenkopf zusammen. Das
Beispiel for (int i = 0; i < 10; i++) zählt von 0 bis 9. Zuerst
wird i einmalig angelegt und auf 0 gesetzt. Vor jedem Durchlauf
prüft die Schleife i < 10. Nach dem Schleifenrumpf erhöht i++
den Zähler, bevor die Bedingung erneut geprüft wird. Die
Bestandteile im Schleifenkopf sind durch Semikolons getrennt. for
und while lassen sich ineinander umformen. Auch leere Bestandteile
sind bei for möglich: for (;;) ergibt eine Endlosschleife. Achte
bei deinen Schleifen darauf, dass das Abbruchkriterium erreicht
werden kann. Bleibt die Bedingung dauerhaft wahr, läuft die
Schleife weiter. for-each Wenn du jedes Element eines Arrays oder
einer Collection bearbeiten möchtest, empfehle ich dir eine
For-Each-Schleife. Sie übernimmt das Durchlaufen der Elemente,
sodass du dich auf den jeweiligen Inhalt konzentrieren kannst.
Fehler beim Verwalten eines Zählers oder bei den Arraygrenzen
entfallen damit. In Java verwendet auch diese Schleife das
Schlüsselwort for, etwa in for (String s : strings). Jedes Element
steht im Schleifenrumpf über die temporäre Variable s bereit. C#
hat dafür das Schlüsselwort foreach; in Ruby gibt es die Methode
each. Wenn du zusätzlich den Index brauchst, etwa für die Ausgabe
oder um auf ein benachbartes Element zuzugreifen, verwende ich eine
klassische for-Schleife. continue und break Mit continue
überspringst du den restlichen Code des aktuellen Durchlaufs.
Danach wird die Schleife fortgesetzt; bei einer klassischen
for-Schleife folgt zunächst die Aktion im Schleifenkopf. break
verlässt die Schleife vollständig. Das Programm setzt hinter ihr
fort. Bei der Suche nach einem Wert kannst du damit nach einem
Treffer die verbleibenden Durchläufe sparen. In Natural heißen die
entsprechenden Statements ESCAPE TOP und ESCAPE BOTTOM. Code in
Methoden wiederverwenden Wenn du denselben Code mehrfach brauchst,
fasse ich ihn als Methode zusammen. Sie gibt einem Codebereich
einen Namen, über den du ihn an verschiedenen Stellen aufrufen
kannst. Eine Methode zum Berechnen des Alters kann beispielsweise
das Geburtsdatum und das aktuelle Datum erhalten und das Alter
zurückgeben. Doppelter Code führt dazu, dass du Änderungen an
mehreren Stellen einpflegen musst. Wird dabei eine Stelle
übersehen, können Fehler entstehen, die schwer zu finden sind.
Meine Faustregel lautet deshalb: Sobald ich Code mehr als einmal
brauche, mache ich daraus eine Methode. Eclipse unterstützt das
über Refactor Extract Method und erzeugt dabei auch passende
Parameter und einen Rückgabewert. In prozeduralen Sprachen
bezeichnet eine Funktion einen benannten Codebereich mit
Rückgabewert. Eine Prozedur hat keinen Rückgabewert. In Java heißen
beide Varianten Methoden. Aufbau und Signatur Bei einer Methode
steht der Rückgabetyp vor dem Namen. Dahinter folgen die Parameter
in runden Klammern. Die Signatur kennzeichnet eine Methode
eindeutig....
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