C# Einführung
- Grundlagen der Programmierung Do, Hoang Viet (do@mi.fu-berlin.de)
Draphony Games (http://www.draphony.de)
Grundlagen
04.12.2013

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Grundbegriffe in der Entwicklung
• Quellcode
 Entwickler schreiben das Programm in einer Programmiersprache. Dieser Text ...
Demo: „HelloWorld“
04.12.2013

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Häufig gemachte Fehler
• C# unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung (engl. case-sensible)
 Console.WriteLine ist...
Grundbegriffe in .net
• C# Compiler
 übersetzt Quellcode in CIL – Code

• Common Intermediate Language (CIL, früher MSIL)...
Grundbegriffe in .net
• Garbage Collector (GC)
 Verwaltet den Programmspeicher
 Verhindert „Speicherlecks“

• Framework ...
Microsoft Visual Studio
• Quelldatei (engl. Source File)
 Datei, in dem der C# Code gespeichert wird.
 Diese Datei(en) w...
Syntax und Semantik
• Syntax
 Grammatikalische Regeln einer Programmiersprache
 Wird vom Compiler forciert, d.h. Compile...
HelloWorld im Detail
04.12.2013

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Henne – Ei – Problem

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Die Klassenmethode „Main“
static void Main(string[] args) {
Console.WriteLine(“Hello World!“);
}
• Einstiegspunkt des Prog...
Quellcode Kommentare
• Lesbarkeit von Quellcode erhöhen
• Kommentare in einem Quellcode werden vom Compiler ignoriert

• Q...
Konsolenausgabe
Console.WriteLine(<ausdruck>);
Console.Write(<ausdruck>);
• Gültige Werte für <ausdruck> sind:
 Strings:
...
Escape Zeichen
• Wie können Sonderzeichen dargestellt werden?
 Leerzeichen wie Zeilenumbrüche, Tabulatoren
 Internationa...
Konsoleneingabe
Console.ReadLine();
• Blockiert die Programmausführung bis zur Benutzereingabe
 Programm rechnet im Hinte...
Klasse „Program“
• C# ist eine Objektorientierte Programmiersprache
 Ein Programm ist ein Objekt, das mit anderen Objekte...
Namensräume
• Motivation
 Um Namenskonflikte (2 unterschiedliche Bedeutungen mit dem selben Namen) zu
vermeiden, gibt es ...
Variablen
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Variable: Grundlagen
• Deklaration
 Reservieren von Speichern für die Variable
 datentyp nameDerVariable;
 Beispiel: st...
Datentypen
• Zeichenketten
• Boolescher Datentyp
 Einzige mögliche Werte sind true oder false

• Ganzzahlige Datentypen
...
Ganzzahlige Typen
Datentyp

Speicherbedarf in Byte

Wertebereich

sbyte

1

−27

27 − 1

byte

1

0

28

short

2

−215

2...
Fließkommazahlen
Datentyp

Speicher

Genauigkeit

Wertebereich

float

4

7 Stellen

±1.5e−45 bis ±3.4e38

double

8

15 –...
Variablennamen
• Variablennamen
 müssen mit einem Unterstrich oder einem Buchstaben beginnen
 dürfen Buchstaben (nach Un...
Namenskonvention
• Camel Case (deutsch: Binnenmajuskel)
 Beispiele:
•

personAlter

•

personName,

 Mehrere Wörter zusa...
Namenskonvention
• Ungarische Notation
 „ Charles Simonyi“, Amerikaner mit ungarische Abstammung
 Variablenamen besitzen...
Variablen: Theorie
• Variablen
 Variablen werden im RAM gespeichert und sind somit „flüchtig“. D.h. Werte gehen
verloren,...
Typumwandlung
• Text in Zahl umwandeln
 In einem String ist die Zahl „8“ ist für den Computer 56
 „56“ für den Computer ...
Demo: Typumwandlung

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Wertetypen und Verweistypen
• Wertetyp
 „Primitiven Typen“
 Speichert den Wert
 Werden im Stack
gespeichert
 Beispiel:...
Deklaration mit implizite Typangabe
• Deklaration von Variablen explizite Typangabe
 Beispiel: var zahl = 1;

• Keine dyn...
Operatoren
04.12.2013

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Assoziation und Priorität
• Definition: Ausdruck
 Ein Ausdruck ist eine Verknüpfung von Variablen, Konstanten und Funktio...
Arithmetische Operatoren
Operator

Funktion

Beispiel

+

Addition

1+2

3

-

Subtraktion

1–2

1

*

Multiplikation

1*2...
Operatoren sind kontextabhängig
• Anwendung auf String: „Konkatenation“
 Beispiel: „1 + 1 = “

+ 1 liefert „1 + 1 = 1“

•...
Zusammengesetzte Zuweisungsoperatoren
Operator

Anwendung

Eigentliche Ausdruck

+=

a += 1

a=a+1

-=

a -= 1

a=a–1

*=
...
Demo: x++ Vs. ++x
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Boolesche Ausdrücke
(engl. Boolean Expression)
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Boolesche Ausdrücke
• Ausgangspunkt: Der Datentyp bool
 Beispiel: bool gK; // true oder false
 Ab wann ist ein Kunde ein...
Logische UND
• Syntax:
 Ausdr1 && Ausdr2
 Liefert true zurück, wenn Ausdr1 und Ausdr2 wahr ist. Ansonsten immer false.

...
Logische ODER
• Syntax:
 Ausdr1 || Ausdr2
 Liefert nur false zurück, wenn Ausdr1 und Ausdr2 falsch sind. Ansonsten immer...
Logische NICHT / Negationsoperator
• Syntax:
 !Ausdr1
 Liefert true zurück, wenn Ausdr1 falsch ist. Ansonsten false.

• ...
Verzweigungen
(engl. Condition)
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Verzweigungen
• if – Anweisung
 Syntax: if (boolesche Ausdruck) { Anweisungen }
 Anweisungen werden nur ausgeführt, wenn...
Verzweigungen
• Der bedingte Operator
 boolesche Ausdruck ? iAusdruck : eAusdruck
 Sowohl iAusdruck als auch eAusdruck m...
Demo: „e01_else_if.cs“

04.12.2013

46
Beispiel für switch-case
string wday = Console.ReadLine();
switch (wday) {
case "Monday":
Console.WriteLine("Neue Woche");...
switch - Anweisung
• Syntax:
switch(ausdruck) {
case wert1:

break;
case wert2:
break;

// …
default:
break;

}

• Alterna...
switch - Anweisung
• Jeder case muss mit einem break oder einem goto abgeschlossen werden.
 Außer leere Fälle!

• Für wer...
Demo: „e02_switch.cs“
04.12.2013

50
Schleifen
(engl. Loop)
04.12.2013

51
for – Schleifen
• Syntax:
for(Initialisierung; Iterationsbedingung; Iterationsanweisung) {
Anweisungen

}

• Vor Schleife:...
Demo: „e03_for.cs“
04.12.2013

53
for – Schleifen
• Alle Variablen, die im Initialisierung deklariert und initialisiert werden,

werden Schleifenvariablen g...
Alternative Schleifenkonstrukte
• Gleichmächtig mit for – Schleife

• while – Schleife
 Syntax:
•

while(BoolescheAusdruc...
Demo: „e04_while.cs“
04.12.2013

56
Schleifensteuerung
• break
 Schleifenausführung komplett beenden
 In verschachtelte Schleifen, bezieht break immer nur a...
Demo: „e05_break.cs“
04.12.2013

58
Fehlerbehandlung
(engl. Exception Handling)
04.12.2013

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try - catch
• Syntax:
try {
// …
}
catch(Exception) {
// …
}

• catch – Block wird nur ausgeführt, wenn Fehler auftreten. ...
Erweiterung: finally
• Anweisungen innerhalb von finally werden immer ausgeführt (ob mit oder ohne

Exception).
• Syntax:
...
Demo: „e06_try_c.cs“
04.12.2013

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Was ist ein Array?
• Problemfrage:
 Große Anzahl an Variablen (Daten) verarbeiten
 Beispiel:
•

Pixel eines Bildes: mehr...
Array deklarieren
• Arrays müssen wie Variablen vor Ihrer Nutzung deklariert werden.

• Beispiele:
 int[]
zahlen;
 strin...
Array initialisieren
• Im Gegensatz zu Variablen müssen, Arrays vor Ihrer Nutzung initialisiert werden.
• Beispiel:
 zahl...
Zugriff auf Elemente des Arrays
• Beispiel:
 Console.WriteLine(namen[0]);

• Syntax: Lesezugriff
 identifier[index];

• ...
Demo: „e01_init.cs“
Arrays deklarieren und initialisieren
Zugriff auf die Elemente vom Array

04.12.2013

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Wertzuweisung bei der Initialisierung
• Beispiel:
string[] superhelden = new string[4] {
"Bruce Wayne", "Peter Parker", "C...
Initialisierung vom Array und Elementen
• Der Begriff Initialisierung ist bei Arrays zweideutig.
 Initialisierung des Arr...
foreach - Schleife
• Funktion:
 Alle Elemente eines Arrays einmal durchlaufen
 Nur Lesezugriff

• Syntax
type array = ne...
Nützliche Funktionen
Funktion

Beschreibung

v.Length

Anzahl vom Array v
Häufig auch als Länge bezeichnet

Array.Sort(v)
...
Demo: „e02_utils.cs“
Anwendung von Standardfunktionalitäten

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Array duplizieren
• Achtung! Fehler: (siehe „e03_dupl.cs“)

int[] X = new int[] {
1,2,3,4,5,6,7,8,9
};
int[] Y = X;
• Sema...
Demo: „e03_dupl.cs“
Anwendung von Standardfunktionalitäten

04.12.2013

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Mehrdimensionale Arrays
• Syntax: 2D Array
 type[,] = new type[r,c];

• Beispiel: 2D Array
 byte [,] Bild = new byte[192...
Klasse ArrayList
• Abstraktion von einem Array mit variable Länge
• Mischen von Typen innerhalb einer Liste erlaubt: Strin...
Demo: „e04_alist.cs“
Erstellen einer ArrayList
Hinzufügen und Entfernen von Elementen

04.12.2013

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C Sharp Einfuehrung Teil 1

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C Sharp Einfuehrung Teil 1

  1. 1. C# Einführung - Grundlagen der Programmierung Do, Hoang Viet (do@mi.fu-berlin.de) Draphony Games (http://www.draphony.de)
  2. 2. Grundlagen 04.12.2013 2
  3. 3. Grundbegriffe in der Entwicklung • Quellcode  Entwickler schreiben das Programm in einer Programmiersprache. Dieser Text wird Quellcode genannt.  Im Gegensatz zur natürlichen Sprache erfüllen Programmiersprache diverse Anforderungen, die eine weitere maschinelle Verarbeitung erst ermöglich, u.a. Eindeutigkeit • Gegenbeispiel aus Wikipedia: Jeder Mann liebt eine Frau. (Wikipedia Artikel) • Compiler  Der Quellcode muss mit Hilfe eines Programms in einer maschinenlesbare Sprache übersetzt werden. 04.12.2013 3
  4. 4. Demo: „HelloWorld“ 04.12.2013 4
  5. 5. Häufig gemachte Fehler • C# unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung (engl. case-sensible)  Console.WriteLine ist nicht das selbe wie console.writeline • Absätze wie Leerzeichen, Tabulatoren sind optional  In den meisten Fällen, lässt sich der Quellcode auch in einer einzigen Zeile schreiben. (Daran haben später alle Spaß!) • Eine Anweisung wird mit einem Semikolon beendet  Console.WriteLine(“Hello World“);  int a = 10; • Copy & Paste von Folien  In Powerpoint werden die Anführungsstriche den Länderspezifischen Normen angepasst. Derartiges in der Programmierung nicht! 04.12.2013 5
  6. 6. Grundbegriffe in .net • C# Compiler  übersetzt Quellcode in CIL – Code • Common Intermediate Language (CIL, früher MSIL)  Zwischensprache, indem der Quellcode übersetzt wird  „Assembler“ von .net • JIT / Jitter (Just-In-Time compilation)  Übersetzt den CIL–Code (zur Laufzeit) in maschinennahem Code • Common Language Runtime (CLR)  Ausführungsumgebung von .net – Anwendungen 04.12.2013 6
  7. 7. Grundbegriffe in .net • Garbage Collector (GC)  Verwaltet den Programmspeicher  Verhindert „Speicherlecks“ • Framework Class Library (FCL)  Von .net zur Verfügung gestellte Funktionalitäten  Auflistung der Klassen (MSDN-Link) • Common Language Infrastructure (CLI)  Common Type System (CTS)  Common Language Specification (CLS) 04.12.2013 7
  8. 8. Microsoft Visual Studio • Quelldatei (engl. Source File)  Datei, in dem der C# Code gespeichert wird.  Diese Datei(en) werden vom Compiler übersetzt • Projekt (engl. Project)  Ein Projekt fasst Quelldateien zusammen  Aus einem Projekt erzeugt Visual Studio eine Assembly (*.exe, *.dll o.ä.) • Projektmappe (engl. Solution)  Eine Projektmappe fasst Projekten zusammen  Beispiel: Microsoft Office als Solution; Powerpoint, Word, etc. sind Projekte • Entwicklungsumgebung (engl. Integrated Development Enviroment)  Integriert Entwicklungstools (Compiler, Editor, Debugger, usw.) zu einer Einheit um den Entwicklungsprozess zu unterstützen 04.12.2013 8
  9. 9. Syntax und Semantik • Syntax  Grammatikalische Regeln einer Programmiersprache  Wird vom Compiler forciert, d.h. Compilerfehler wenn Regel verletzt wird  Analogie zu natürliche Sprachen: • Ein Satz muss immer Subjekt und Prädikat besitzen • Semantik  Absicht des Entwickler / Kunden, d.h. was soll das Programm machen.  Kann nicht überprüft werden • Tools für spezielle Bereiche vorhanden.  Analogie zu natürliche Sprachen: • 04.12.2013 Die Aussage vom Satz 9
  10. 10. HelloWorld im Detail 04.12.2013 10
  11. 11. Henne – Ei – Problem 04.12.2013 11
  12. 12. Die Klassenmethode „Main“ static void Main(string[] args) { Console.WriteLine(“Hello World!“); } • Einstiegspunkt des Programm.  Jedes Programm besitzt nur einen Einstiegspunkt  Im Normalfall definiert jedes Programm nur eine Main – Methode • Beispiele der Veranstaltung definieren mehrere Main – Methoden! • Details später im Kapitel „Methoden“  Parameter an das Programm werden in args gespeichert.  Die Methode gibt eine ganze Zahl zurück. • 04.12.2013 Der Wert 0 indiziert eine fehlerfreie Ausführung 12
  13. 13. Quellcode Kommentare • Lesbarkeit von Quellcode erhöhen • Kommentare in einem Quellcode werden vom Compiler ignoriert • Quellcodekommentierung ist eine fundamentale Fertigkeit • Zeilenkommentar:  // das ist ein Kommentar  Inhalt von // bis Zeilenende wird als Kommentar behandelt • Blockkommentar:  /* das ist ein Kommentar */  Inhalt von /* bis zum */ wird als Kommentar behandelt (auch bei Zeilenumbrüchen!) • Dokumentationskommentare  Später im Abschnitt „Methoden“ 04.12.2013 13
  14. 14. Konsolenausgabe Console.WriteLine(<ausdruck>); Console.Write(<ausdruck>); • Gültige Werte für <ausdruck> sind:  Strings: • Unicode Support  Gleichungen:  Platzhalter: • Console.WriteLine(“Das ist ein Text“); Console.WriteLine(1 + 1); Console.WriteLine(“1 addiert mit 2 ergibt {0}“, 1 + 2); Alternativmöglichkeit im Tutorium • Achtung!  String müssen in Anführungsstrichen geschrieben werden. Ansonsten wird er als Anweisungen interpretiert, was zu einem Compilerfehler führt.  Vergleiche: • • 04.12.2013 Console.WriteLine(“1 + 1“); Console.WriteLine(1 + 1); 14
  15. 15. Escape Zeichen • Wie können Sonderzeichen dargestellt werden?  Leerzeichen wie Zeilenumbrüche, Tabulatoren  Internationale Zeichen wie „Một suất thịt chó“ oder chinesische Schriftzeichen • Escape Zeichen  Backslash  “ Anführungsstriche     n t v u Zeilenumbruch Tabulator Vertikale Tabulator Unicode character (in Hexa FFFF). Bspl: “Pi (u03a0) and Sigma (u03a3)„  x ASCII (in Hexa FF) 04.12.2013 15
  16. 16. Konsoleneingabe Console.ReadLine(); • Blockiert die Programmausführung bis zur Benutzereingabe  Programm rechnet im Hintergrund nichts nebenbei, sondern wartet auf die Eingabe des Benutzers. Die Blockierung wird erst aufgehoben, wenn der Benutzer die „Enter“ Taste bestätigt. • Anweisung lässt sich kombinieren:  Console.WriteLine(Console.ReadLine()); • Was wird bei der folgende Anweisung ausgegeben? Warum?  Console.WriteLine(“Console.ReadLine()“); 04.12.2013 16
  17. 17. Klasse „Program“ • C# ist eine Objektorientierte Programmiersprache  Ein Programm ist ein Objekt, das mit anderen Objekten operiert.  Jedes Objekt gehört zu einer Klasse.  Analogie zur Welt: • Mensch als Klasse • Jeder Mensch ist ein Objekt der Klasse Mensch • Bei der Geburt wird die Funktion „Main“ aufgerufen. Diese wird bis zum Tot ausgeführt. • Mehr zu Klassen, Objekte und Methoden später! 04.12.2013 17
  18. 18. Namensräume • Motivation  Um Namenskonflikte (2 unterschiedliche Bedeutungen mit dem selben Namen) zu vermeiden, gibt es hierarchische Benennungsnormen.  Erklärung am Beispiel: System.Console.WriteLine • System Funktion ist Teil der FCL (Standardfunktionalität von .net) • Console Alle Funktionen bzgl. der Konsole werden in einer Klasse gruppiert • WriteLine eigentliche Funktion • Abkürzung  using System;  danach kann statt System.Console.WriteLine kurz Console.WriteLine geschrieben werden • Tutorium:  Programm schreiben, ohne using zu benutzen 04.12.2013 18
  19. 19. Variablen 04.12.2013 19
  20. 20. Variable: Grundlagen • Deklaration  Reservieren von Speichern für die Variable  datentyp nameDerVariable;  Beispiel: string name; • Initialisierung     Zuweisung eines Anfangswertes für die Variable. Eine Variable muss vorher deklariert werden bevor es initialisiert werden kann. Allgemeine Syntax: nameDerVariable = wert; Beispiel: name = „Alf“ • Verknüpfung möglich: Deklaration & Initialisierung  Beispiel: string name = „alf“; • Mehrere Variablen deklarieren  Beispiel: int a, b, c; • Initialisierung von einem, mehrere oder alle möglich  Beispiel: int a, b=10, c; 04.12.2013 20
  21. 21. Datentypen • Zeichenketten • Boolescher Datentyp  Einzige mögliche Werte sind true oder false • Ganzzahlige Datentypen  Unterscheidungsmerkmal: • Wertebereich und Speicherverbrauch  Vertreter: byte, int, long, usw. • Fließkommazahlen  Unterscheidungsmerkmal: • Wertebereich, Speicherverbrauch, Genauigkeit nach dem Komma  Vertreter: float, double, decimal, usw. • Weiterführend:  http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms228360%28v=VS.90%29.aspx  http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ya5y69ds.aspx 04.12.2013 21
  22. 22. Ganzzahlige Typen Datentyp Speicherbedarf in Byte Wertebereich sbyte 1 −27 27 − 1 byte 1 0 28 short 2 −215 215 − 1 ushort 2 0 216 int 4 −231 231 − 1 uint 4 0 232 long 8 −263 263 − 1 ulong 8 0 264 char 2 0 216 Weiterführend: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/exx3b86w.aspx 04.12.2013 22
  23. 23. Fließkommazahlen Datentyp Speicher Genauigkeit Wertebereich float 4 7 Stellen ±1.5e−45 bis ±3.4e38 double 8 15 – 16 Stellen ±5.0e−324 bis ±1.7e308 decimal 16 28 – 29 Stellen (-7.9 x 1028 bis 7.9 x 1028) / (100 bis 28) Weiterführend: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/9ahet949.aspx 04.12.2013 23
  24. 24. Variablennamen • Variablennamen  müssen mit einem Unterstrich oder einem Buchstaben beginnen  dürfen Buchstaben (nach Unicode), Ziffern und den Unterstrich enthalten  dürfen keine Leerzeichen enthalten  dürfen keine reservierten C# Schlüsselwörter sein (engl. Keywords) • Auflistung: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/x53a06bb.aspx  Beispiele: Tồi, ThịtChó, • Erinnerung: C# unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung  Engl. „case-sensitive“  Beispiel: 3 völlig unterschiedliche Variable! • • string meineVariable; • 04.12.2013 int meinevariable; bool MeineVariable; 24
  25. 25. Namenskonvention • Camel Case (deutsch: Binnenmajuskel)  Beispiele: • personAlter • personName,  Mehrere Wörter zusammen schreiben  Anfangsbuchstaben werden groß geschrieben  Allererste Buchstabe wird klein geschrieben  Eigentlich „lowerCamelCase“ • Pascal Case  Beispiele: • PersonAlter • PersonName  Wie lowerCamelCase, aber allererste Buchstabe wird klein geschrieben  Eigentlich UpperCamelCase 04.12.2013 25
  26. 26. Namenskonvention • Ungarische Notation  „ Charles Simonyi“, Amerikaner mit ungarische Abstammung  Variablenamen besitzen einen Präfix • Datentyp: b, n • Verwendungszweck: i (Index), f (Flag) • Und weiteres (http://de.wikipedia.org/wiki/Ungarische_Notation)  Beispiel: • bTot, nAlter • Microsoft Guideline  Keine ungarische Notation  Variablen und Parameter in lowerCamelCase  Methoden, Klassen und Namensräume in UpperCamelCase  http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms229002.aspx 04.12.2013 26
  27. 27. Variablen: Theorie • Variablen  Variablen werden im RAM gespeichert und sind somit „flüchtig“. D.h. Werte gehen verloren, wenn PC ausgeschaltet wird. • C# ist eine streng-typisierte Programmiersprache (engl. strongly typed)  Der Typ einer Variable ist vorher festzulegen (Deklaration) und bleibt danach fest!  Gegenteil: „schwach-typisiert“ (engl. weak typed) • alf = „Alf Mustermann“, alf = 12; • Vertreter: PHP, Visual Basic 6, usw.  In Literaturen auch als „stark typisiert“  Begriffe: statische Typisierung, dynamische Typisierung 04.12.2013 27
  28. 28. Typumwandlung • Text in Zahl umwandeln  In einem String ist die Zahl „8“ ist für den Computer 56  „56“ für den Computer 2 Zahlen 53 54 • Parsen nötig!  <typ>.Parse()  Beispiel: Int.Parse(„86“) • Zahl in Text umwandeln  Beispiel: 56.ToString() oder a.ToString()  ToString() ist für jeden Datentyp definiert.  ToString() wird häufig implizit aufgerufen. • Beispiel: „1 + 1 = “ + 1 • Umwandeln zwischen verschiedenen Zahlentypen  Implizite Umwandlung: • Von kleineren Typ in größeren Typ (Wertebereich); verlustfreie  Explizite Umwandlung: • • 04.12.2013 Verluste können auftreten Explizite Angabe nötig: typ a = (typ) b; 28
  29. 29. Demo: Typumwandlung 04.12.2013 29
  30. 30. Wertetypen und Verweistypen • Wertetyp  „Primitiven Typen“  Speichert den Wert  Werden im Stack gespeichert  Beispiel: int, double, char 04.12.2013 • Verweistyp  „Objekte“  Speichert eine Speicheradresse, wo der eigentliche Wert ist  „null“ als Wert möglich  Werden im Heap gespeichert  Beispiel: string 30
  31. 31. Deklaration mit implizite Typangabe • Deklaration von Variablen explizite Typangabe  Beispiel: var zahl = 1; • Keine dynamische Typisierung!  Der Compiler bestimmt zur Kompilierungszeit den Typ • Konstrukt für anonyme Typen (primär bei LinQ, später)  Microsoft rät selbst in seiner Guideline davon ab, dieses Konstrukt außerhalb zu nutzen!  „Glaubenskrieg“ 04.12.2013 31
  32. 32. Operatoren 04.12.2013 32
  33. 33. Assoziation und Priorität • Definition: Ausdruck  Ein Ausdruck ist eine Verknüpfung von Variablen, Konstanten und Funktionen durch Operatoren, die einen Wert zurückliefert.  Beispiel: a + b, c + 2, 1 + 4 * 3, • Auswertung von Ausdrücken  Priorität von Operatoren (engl. precedence) • Beispiel: Punktrechnung vor Strichrechnung  Assoziativität von Operatoren (engl. Associativity) • • Linksassoziativität: Bei gleiche Priorität, (meisten) von links nach rechts auswerten Rechtsassoziativität: Bei gleiche Priorität, (meisten) von rechts nach links auswerten  Klammerungen haben stets Vorrang  Meisten Operatoren sind linksassoziativ • Auflistung alle Operatoren (nach Priorität geordnet)  http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms173145%28v=VS.100%29.aspx  http://msdn.microsoft.com/en-us/library/6a71f45d.aspx 04.12.2013 33
  34. 34. Arithmetische Operatoren Operator Funktion Beispiel + Addition 1+2 3 - Subtraktion 1–2 1 * Multiplikation 1*2 2 / Division 1/2 0 % Restdivision („Modulo“) 1%2 1 Erläuterung: • 1 / 2 = 0.5 • 0.5 ist keine ganze Zahl! Nachkommastellen werden einfach weggeschnitten • Lösungen • 1.0 / 2 ? • 1 / 2.0 ? • (double) 1 / 2 ? 04.12.2013 34
  35. 35. Operatoren sind kontextabhängig • Anwendung auf String: „Konkatenation“  Beispiel: „1 + 1 = “ + 1 liefert „1 + 1 = 1“ • Anwendung auf Zahlen: „Addition“  Beispiel: 1 + 1 liefert 2 • Der + Operator hat 2 unterschiedliche Bedeutung, abhängig vom Datentyp 04.12.2013 35
  36. 36. Zusammengesetzte Zuweisungsoperatoren Operator Anwendung Eigentliche Ausdruck += a += 1 a=a+1 -= a -= 1 a=a–1 *= a *= 1 a=a*1 /= a /= 1 a=a/1 %= a %= 1 a=a%1 Inkrement- und Dekrementoperator Operator Anwendung Eigentliche Ausdruck ++ a++ oder ++a a=a+1 -- a– oder --a a=a–1 04.12.2013 36
  37. 37. Demo: x++ Vs. ++x 04.12.2013 37
  38. 38. Boolesche Ausdrücke (engl. Boolean Expression) 04.12.2013 38
  39. 39. Boolesche Ausdrücke • Ausgangspunkt: Der Datentyp bool  Beispiel: bool gK; // true oder false  Ab wann ist ein Kunde ein „gute Kunde“? • Kriterien für Beispiel:  Kunde hat keine Schulden im Schufaverzeichnis  gK = schufa == 0; Vergleichsoperator  Kunde öffnet Konto mit 5000€ Beschreibung  gK = kapital > 5000; == Gleichheit  Kunde hat festes Einkommen  gK = hatEinkommen; != Ungleichheit < Kleiner <= Kleiner gleich > Größer >= Größer gleich • Aussagen verknüpfen?  + Operator ist nicht definiert! 04.12.2013 39
  40. 40. Logische UND • Syntax:  Ausdr1 && Ausdr2  Liefert true zurück, wenn Ausdr1 und Ausdr2 wahr ist. Ansonsten immer false. • Analogie in natürliche Sprache: • „Wenn Ausdr1 und Ausdr2 stimmen“ • „Wenn sowohl Ausdr1 als auch Ausdr2 stimmen“ • Beispiel:  gK = schufa == 0 && kapital > 5000; • Achtung! Wenn schufa != 0 gilt, wird sofort false zurück gegeben und der Rest ignoriert! Dieser Umstand nennt sich short-circuiting.  Lösung: Operator & statt && nehmen 04.12.2013 40
  41. 41. Logische ODER • Syntax:  Ausdr1 || Ausdr2  Liefert nur false zurück, wenn Ausdr1 und Ausdr2 falsch sind. Ansonsten immer true. • Analogie in natürliche Sprache:  Nicht mit dem oder aus der natürlichen Sprache verwechseln!  „Wenn mindesten eines von beiden Aussagen gelten“ • Beispiel:  gK = schufa == 0 || kapital > 5000; • Achtung! Wenn schufa == 0 gilt, wird sofort true zurück gegeben und der Rest ignoriert! Dieser Umstand nennt sich short-circuiting.  Lösung: Operator | statt || nehmen 04.12.2013 41
  42. 42. Logische NICHT / Negationsoperator • Syntax:  !Ausdr1  Liefert true zurück, wenn Ausdr1 falsch ist. Ansonsten false. • Analogie in natürliche Sprache:  „Das Gegenteil“ • Beispiel:  sK = !(schufa == 0 && kapital > 5000); • Frage: Ein Kunde ist ein schlechte Kunde, wenn er  … wenn er einen Schufa Eintrag hat oder einen Startkapital von <5000€  … wenn er einen Schufa Eintrag hat und einen Startkapital von <5000€ 04.12.2013 42
  43. 43. Verzweigungen (engl. Condition) 04.12.2013 43
  44. 44. Verzweigungen • if – Anweisung  Syntax: if (boolesche Ausdruck) { Anweisungen }  Anweisungen werden nur ausgeführt, wenn der boolesche Ausdruck wahr (true) ist.  Der boolesche Ausdruck wird Bedingung genannt.  Geschweifelten Klammern sind bei Einzelanweisung optional. • if – else – Anweisung  Syntax: if (boolesche Ausdruck) { iAnweisungen } else { eAnweisungen }  iAnweisungen werden ausgeführt, wenn die Bedingung erfüllt ist. Ansonsten werden die eAnweisungen ausgeführt.  Geschweifelten Klammern sind bei Einzelanweisung optional. 04.12.2013 44
  45. 45. Verzweigungen • Der bedingte Operator  boolesche Ausdruck ? iAusdruck : eAusdruck  Sowohl iAusdruck als auch eAusdruck müssen einen Wert zurückgeben und dieser muss vom selben Typ sein.  Beispiel: • Console.WriteLine(regen == true ? „Es wird nass.“ : „nice!“); • Verschachteln  Sowohl iAnweisungen als auch eAnweisungen können selbst eine Verzweigungsanweisung sein und fortführend. • else – if – Ketten  Spezielle Form der Verschachtelung um Rechenzeit zu sparen  Der nächste if Block wird nur ausgeführt, wenn die vorherigen Bedingungen nicht erfüllt sind. 04.12.2013 45
  46. 46. Demo: „e01_else_if.cs“ 04.12.2013 46
  47. 47. Beispiel für switch-case string wday = Console.ReadLine(); switch (wday) { case "Monday": Console.WriteLine("Neue Woche"); break; case "Freitag": Console.WriteLine("Wochenende!"); break; default: Console.WriteLine("Ungültige Wochentag"); break; } 04.12.2013 47
  48. 48. switch - Anweisung • Syntax: switch(ausdruck) { case wert1: break; case wert2: break; // … default: break; } • Alternative für spezielle else – if – Ketten • default ist optional 04.12.2013 48
  49. 49. switch - Anweisung • Jeder case muss mit einem break oder einem goto abgeschlossen werden.  Außer leere Fälle! • Für wert1, wert2, usw. müssen konstante Werte eingesetzt werden. Gültig sind nur ganzzahlige Konstanten und Strings eingesetzt werden.  Frage: Warum nicht Gleitkommazahlen?  Antwort: Ungenauigkeit • Mehr Informationen: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/06tc147t.aspx 04.12.2013 49
  50. 50. Demo: „e02_switch.cs“ 04.12.2013 50
  51. 51. Schleifen (engl. Loop) 04.12.2013 51
  52. 52. for – Schleifen • Syntax: for(Initialisierung; Iterationsbedingung; Iterationsanweisung) { Anweisungen } • Vor Schleife:  Initialisierung ausführen • Bei jedem Schleifendurchlauf wird:  Davor: Iterationsbedingung prüfen • • Bedingung erfüllt: Bedingung nicht erfüllt: Anweisungen ausführen Code nach Schleife ausführen  Danach: Iterationsanweisung ausführen • Ein Schleifendurchgang wird Iteration genannt 04.12.2013 52
  53. 53. Demo: „e03_for.cs“ 04.12.2013 53
  54. 54. for – Schleifen • Alle Variablen, die im Initialisierung deklariert und initialisiert werden, werden Schleifenvariablen genannt und sind nur innerhalb der Schleife gültig, indem Sie definiert wurden. • Sowohl Initialisierung, Iterationsbedingung als auch Iterationsanweisung sind optional. • Wenn die Iterationsbedingung nicht spezifiziert ist, wird die Schleife endlos ausgeführt. • Die geschweiften Klammern sind optional, wenn nur höchsten eine Anweisung ausgeführt werden soll. 04.12.2013 54
  55. 55. Alternative Schleifenkonstrukte • Gleichmächtig mit for – Schleife • while – Schleife  Syntax: • while(BoolescheAusdruck) { Anweisungen } • do – while – Schleife  Mindesten einer Iteration!  Syntax: • do {Anweisungen} while(BoolescheAusdruck); • Achtung: do-while braucht ein abschließendes Semikolon, aber while nicht. 04.12.2013 55
  56. 56. Demo: „e04_while.cs“ 04.12.2013 56
  57. 57. Schleifensteuerung • break  Schleifenausführung komplett beenden  In verschachtelte Schleifen, bezieht break immer nur auf die aktuelle Schleife • continue  Bricht die Durchführung der aktuellen Iteration ab.  In verschachtelte Schleifen, bezieht continue immer nur auf die aktuelle Schleife • Einsatzgebiet:  Schleifensteuerungskonstrukte kommen insbesondere bei Endlosschleifen zum Einsatz 04.12.2013 57
  58. 58. Demo: „e05_break.cs“ 04.12.2013 58
  59. 59. Fehlerbehandlung (engl. Exception Handling) 04.12.2013 59
  60. 60. try - catch • Syntax: try { // … } catch(Exception) { // … } • catch – Block wird nur ausgeführt, wenn Fehler auftreten. Man spricht von „Exceptions geworfen“ • Mehrere catch Blöcke möglich  Ähnlich wie bei switch – case 04.12.2013 60
  61. 61. Erweiterung: finally • Anweisungen innerhalb von finally werden immer ausgeführt (ob mit oder ohne Exception). • Syntax: try { // Tue irgendwas } catch { // Tue das, wenn ein Fehler auftritt } finally { // Tue das auf jedenfall! } 04.12.2013 61
  62. 62. Demo: „e06_try_c.cs“ 04.12.2013 62
  63. 63. Was ist ein Array? • Problemfrage:  Große Anzahl an Variablen (Daten) verarbeiten  Beispiel: • Pixel eines Bildes: mehrere Millionen Pixel • Native Lösung: Pixel pixel1, pixel2,…,pixel1000000; • Lösung: Arrays!  Definition: „Mehrere Variablen desselben Typs, die sich denselben Bezeichner teilen, werden als Array bezeichnet.“  Synonym: Datenfelder 04.12.2013 63
  64. 64. Array deklarieren • Arrays müssen wie Variablen vor Ihrer Nutzung deklariert werden. • Beispiele:  int[] zahlen;  string[] namen; • Syntax:  type[] identifier; • Vergleich zur Deklaration von Variablen  int zahl;  string 04.12.2013 name; 64
  65. 65. Array initialisieren • Im Gegensatz zu Variablen müssen, Arrays vor Ihrer Nutzung initialisiert werden. • Beispiel:  zahlen  namen = new int[10]; = new string[100]; • Syntax:  identifier = new type[anzahl];  Selbige Typ von der Deklaration • Kombinierbar:  type identifier = new type[anzahl]; • Die einzelnen Variablen des Arrays werden automatisch mit 0, null oder false abhängig von ihrem Datentyp initialisiert. Die Variablen werden als Elemente bezeichnet. 04.12.2013 65
  66. 66. Zugriff auf Elemente des Arrays • Beispiel:  Console.WriteLine(namen[0]); • Syntax: Lesezugriff  identifier[index]; • Syntax: Schreibzugriff  identifier[index] = wert; • Die Zählung beginnt mit 0. • Überschreitet index die Größe vom Array, wirft .net eine Exception zurück  Schutzmaßnahme gegen Angriffe 04.12.2013 66
  67. 67. Demo: „e01_init.cs“ Arrays deklarieren und initialisieren Zugriff auf die Elemente vom Array 04.12.2013 67
  68. 68. Wertzuweisung bei der Initialisierung • Beispiel: string[] superhelden = new string[4] { "Bruce Wayne", "Peter Parker", "Clark Kent", "Bruce Banner" }; • Syntax type[] identifier = new type[] { e1,e2,e3,… }; • Unabhängig von der Deklaration möglich type[] identifier = new type[] { e1,e2,e3,… }; • Dieses Sprachkonstrukt steht nur bei der Initialisierung des Array zur Verfügung! 04.12.2013 68
  69. 69. Initialisierung vom Array und Elementen • Der Begriff Initialisierung ist bei Arrays zweideutig.  Initialisierung des Arrays  Initialisierung der Elemente vom Array. • Die Deklaration ist nur für das Array selbst notwendig. Die Deklaration der Elemente ist implizit. • Technische Details:  Was passiert bei der Deklaration des Array?  Was passiert bei der Initialisierung des Array?  Was passiert bei der Initialisierung der Elemente vom Array? • Achtung! Die Größe eines Arrays ist fest  Frage: Größe von Array verändern? 04.12.2013 69
  70. 70. foreach - Schleife • Funktion:  Alle Elemente eines Arrays einmal durchlaufen  Nur Lesezugriff • Syntax type array = new type[numb]; foreach(type x in array) { expr } • Beispiel foreach (int x in zahlen) { // Wertezuweisung ist nicht möglich // x *= 2; Console.Write(x + "t"); } 04.12.2013 70
  71. 71. Nützliche Funktionen Funktion Beschreibung v.Length Anzahl vom Array v Häufig auch als Länge bezeichnet Array.Sort(v) Array v sortieren Array.Sort(k,v) Array v mit k verknüpfen und v anschließend mit k als Kriterium sortieren Array.Reserve(v) Die Anordnung umkehren Array.CopyTo(s,si,d,di,n) Kopiert n Element von Array s (ab Index si) in Array d (ab Index di) • Klasse „System.Array“ • Weitere Funktionen verfügbar!  http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.array.aspx 04.12.2013 71
  72. 72. Demo: „e02_utils.cs“ Anwendung von Standardfunktionalitäten 04.12.2013 72
  73. 73. Array duplizieren • Achtung! Fehler: (siehe „e03_dupl.cs“) int[] X = new int[] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 }; int[] Y = X; • Semantische Fehler!  Die beiden Verweise X und Y zeigen auf dasselbe Array im Heap. • Lösung: (Pseudocode)  Leeren Array erzeugen mit selbige Länge wie Quellarray  Alle Elemente kopieren • Oder über v.Clone() und Casten 04.12.2013 73
  74. 74. Demo: „e03_dupl.cs“ Anwendung von Standardfunktionalitäten 04.12.2013 74
  75. 75. Mehrdimensionale Arrays • Syntax: 2D Array  type[,] = new type[r,c]; • Beispiel: 2D Array  byte [,] Bild = new byte[1920, 1080]; • Syntax: 3D Array  type[,,] = new type[x,y,z]; • Dimension unbegrenzt! • Vorsicht! Nutzung von n-dimensionale Arrays  Speicherverbrauch: 𝑑1 ∗ 𝑑2 ∗ 𝑑3 ∗ ⋯ 𝑑 𝑛  Beispiel: 1 Sekunde HD-Film • 04.12.2013 1920 ∗ 1080 ∗ 25 = 51.840.000 (ca. 51 MB) 75
  76. 76. Klasse ArrayList • Abstraktion von einem Array mit variable Länge • Mischen von Typen innerhalb einer Liste erlaubt: String, int, etc. • Neues Elemente aufnehmen  alist.Add(e)  alist.Insert(pos, e) e der alist hinzufügen e der alist an der Position pos hinzufügen • Elemente aus der Liste löschen  alist.Remove(e)  alist.RemoveAt(i) 04.12.2013 Element e aus der Liste entfernen Element an der Position i entfernen 76
  77. 77. Demo: „e04_alist.cs“ Erstellen einer ArrayList Hinzufügen und Entfernen von Elementen 04.12.2013 77
  78. 78. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit http://www.draphony.de facebook.com/DraphonyGames 04.12.2013 78

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