Grundlagen des Programmierens

Bevor wir uns der Erstellung unseres ersten Beispiels widmen, werden wir uns einige allgemeine Programmiergrundlagen ansehen. Diese sind nicht nur für Java, sondern für fast alle Programmiersprachen relevant.

• Variablen: Stell Dir eine Variable wie eine Box vor, in die Du Informationen speichern kannst, die Du später im Programm benötigst. Jede Variable hat einen eigenen Namen, mit dem wir auf ihren Inhalt zugreifen können.
• Datentypen: Datentypen bestimmen, welche Art von Daten in einer Variable gespeichert werden können. In Java gibt es verschiedene Datentypen, zum Beispiel int für ganze Zahlen, double für Fließkommazahlen oder String für Text. In der Praxis gibt es noch viele weitere Datentypen. Du wirst mehr über sie während des Unterrichts am IT-Kolleg Imst erfahren.
• Kontrollstrukturen: Mit Kontrollstrukturen kannst Du den Ablauf Deines Programms bestimmen. Dazu gehören Bedingungen (wie if und else) und Schleifen (wie for und while). Stell Dir vor, Du backst einen Kuchen: Wenn (if) Du Eier zuhause hast, fügst Du sie zum Teig hinzu. Ansonsten (else) gehst Du ins nächste Geschäft und kaufst welche. Danach rührst Du den Teig so lange (while), bis er die richtige Konsistenz hat.
• Funktionen/Methoden: Funktionen (in Java oft Methoden genannt) sind wie kleine Programme innerhalb eines Programms. Sie nehmen Eingaben (genannt Parameter) entgegen, führen eine bestimmte Aufgabe aus und geben oft ein Ergebnis (den Rückgabewert) zurück. Zum Beispiel könnte eine Funktion namens addiere zwei Zahlen als Eingabe nehmen und ihre Summe als Ergebnis zurückgeben.

Natürlich gibt es noch viele weitere Konzepte der Programmierung. Diese wirst Du während des Unterrichts am IT-Kolleg Imst näher kennenlernen.

Erster Java-Code

Lass uns jetzt unser erstes Java-Programm schreiben! Damit Du gleich mitmachen kannst, empfehlen wir Dir den Online Java Compiler von JDoodle. Gib einfach den jeweiligen Code in das Eingabefeld ein und klicke auf den Button ‚Execute‘. Das Ergebnis Deines Programms erscheint im schwarzen Feld darunter. Beim ersten Öffnen der Website findest Du bereits ein Codebeispiel im Eingabefeld. Lass uns Teile von diesem nutzen, um den Compiler auf unser Programm vorzubereiten:

Der bereits vorhandene Code hat folgende Bedeutung:

• public class MyClass: Dieser Teil des Codes definiert eine neue Klasse namens „MyClass“. Eine Klasse in Java ist ein Bauplan für die Erstellung von Objekten und kann Felder (Variablen) und Methoden (Funktionen) enthalten. Das Schlüsselwort public ist ein Zugriffsmodifikator, der angibt, dass diese Klasse für andere Klassen/Methoden sichtbar ist. Daher kann von überall im Programm darauf zugegriffen werden.
• {...}: Die geschweiften Klammern {} werden verwendet, um den Körper einer Klasse, Methode oder einer Kontrollstruktur (wie einer Schleife oder Bedingung) zu umschließen.
• public static void main(String args[]): Diese Zeile definiert die main Methode. Die main Methode ist der Einstiegspunkt für jedes Java-Programm. Wenn Du ein Java-Programm ausführst, beginnt die Ausführung des Codes innerhalb der main Methode. static, void und String[] args sind Fachbegriffe, die wir jetzt nicht weiter vertiefen müssen. Du wirst alle Informationen darüber während des Unterrichts am IT-Kolleg Imst lernen.
• public static void main(String args[]) { ... }: Innerhalb dieser Methode werden wir jetzt den Code für unsere Übungen schreiben.

Nun zu unserem Programm – die erste Aufgabe, die Du beim Erlernen jeder Programmiersprache gestellt bekommen wirst, ist eine einfache Textausgabe auf der Kommandozeile. Der Text, der Ausgegeben wird, ist dabei meist „Hallo Welt!“ oder „Hello World!“.  Der Code, den Du dafür benötigst, sieht folgendermaßen aus:

Die neue Zeile hat folgende Bedeutung:

• System.out.println("Hello World!");: System.out.println ist eine Anweisung, die bereits in Java enthalten ist, und die Du einfach durch Aufrufen ausführen kannst. Die Werte, die Du innerhalb der Klammer mitgibst, werden beim Ausführen des Programms auf der Kommandozeile ausgegeben. In unserem Fall geben wir der Anweisung einen String (Text) mit, der von Anführungszeichen eingeschlossen werden. Wichtig ist, dass in Java eine Anweisung mit einem Semikolon ( ; ) beendet wird – dadurch weiß das Programm, dass in der nächsten Zeile eine neue Anweisung beginnt.

Tippe nun System.out.println("Hello World!"); in den Online-Editor ein und klicke auf ‚Execute‘, um den Code auszuführen. Was siehst du? Erscheint der Text ‚Hello World!‘ im schwarzen Ausgabefeld? -> Gut gemacht! 🙂

Gehen wir jetzt noch einen Schritt weiter – wir speichern einen Text in eine Variable und lassen diese dann auf der Kommandozeile ausgeben. Den Text kannst Du beliebig auswählen. In unser Programm eingefügt sieht das folgendermaßen aus:

Wenn Du dieses aktualisierte Programm ausführst, bleibt die Ausgabe auf der Kommandozeile die gleiche, aber die Art und Weise, wie wir diese erreichen, hat sich geändert. Wir erstellen zuerst eine String-Variable namens ‚meineTextausgabe‘ und weisen ihr unseren Text zu. Dann übergeben wir diese Variable an die Anweisung System.out.println, um den Text auf der Kommandozeile auszugeben.

Großartig! Wir haben soeben ein einfaches Programm erstellt, das eine Ausgabe auf der Kommandozeile erzeugt. Im nächsten Abschnitt werden wir uns die Syntax von Java genauer ansehen.

Erklärung der Java-Syntax

Nachdem wir uns mit den Grundlagen des Programmierens vertraut gemacht haben und unser erstes kleines Programm geschrieben haben, werden wir uns nun die Syntax von Java näher ansehen.

• Variablendeklaration und Initialisierung: In Java wird eine Variable deklariert, indem wir ihren Typ und Namen angeben, z.B. int meineZahl;. Dadurch wird eine Variable mit dem Namen „meineZahl“ vom Typ int (ganze Zahl) erstellt. Wenn Du dieser Variable einen Wert zuweisen möchtest, kannst Du das mithilfe des Gleichheitszeichens machen, z.B. meineZahl = 5;. Du kannst beide Schritte auch in einer Zeile zusammenfassen: int meineZahl = 5;. Für einen String haben wir das bereits in unserem vorherigen Beispiel gemacht:
  String meineTextausgabe = "Hello World!";
  Der Typ der Variable ist hier ein String, der Name der Variable ist „meineTextausgabe“ und der Wert der Variable ist „HelloWorld!“.
• Kontrollstrukturen: Für unser nächstes Beispiel werden wir Kontrollstrukturen verwenden – wie bereits erwähnt umfassen Kontrollstrukturen in Java unter anderem Bedingungen. Eine if-Bedingung könnte so aussehen:
  if (meineZahl > 0) { System.out.println("Die Zahl ist positiv"); }
  In dieser Bedingung wird geprüft, ob die Zahl, die in der Variable „meineZahl“ gespeichert ist, größer ist, als 0. Ist dies der Fall, wird „Die Zahl ist positiv“ auf der Kommandozeile ausgegeben.
• Funktionen: Auch eine Funktion (in Java Methode) werden wir in unserer nächsten Übung erstellen. Um eine Methode zu erklären, sehen wir uns zunächst ein Beispiel an:
  public static int addiere(int a, int b) { return a + b; }
  • public: gibt an, dass Du von überall auf die Methode zugreifen kannst.
  • static: ein Fachbegriff, den Du während des Unterrichts am IT-Kolleg Imst lernen wirst.
  • int sagt uns, dass die Methode etwas zurück liefert (in unserem Fall das Ergebnis der Addition – also ein int bzw. eine ganze Zahl).
  • addiere ist der Name der Methode – über diesen können wir die Methode aufrufen.
  • (int a, int b): das sind Parameter, die wir der Methode beim Aufrufen dieser mitgeben müssen. Sie werden benötigt, um die Addition innerhalb der Methode durchführen zu können.
  • {...}: innerhalb der geschwungenen Klammern befindet sich der Code, der beim Aufrufen der Methode ausgeführt wird.
  • return a + b;: mit return wird etwas an den Aufrufer der Methode zurückgegeben. In unserem Fall das Ergebnis der Addition „a + b“. Nach der Addition folgt noch ein Semikolon (;) – dadurch weiß das Programm, das die Anweisung an dieser Stelle beendet ist.

Mit diesen Informationen sind wir nun bereit, ein weiteres kleines Programm zu erstellen. Dazu mehr im nächsten Unterbeitrag.

Neue Inhalte einbauen

Jetzt ist es an der Zeit, das Gelernte anzuwenden. Wie zuvor, verwenden wir den Online Java Compiler von JDoodle.

Zuerst deklarieren und initialisieren wir zwei int-Variablen:

Durch das Einfügen dieses Codes erstellen wir zwei int-Variablen, denen wir jeweils Zahlen kleiner als 10 zuweisen. Mit diesen Variablen können wir jetzt weiterarbeiten.

Als nächstes schreiben wir eine Methode, die diese beiden Zahlen addiert:

Diese Methode berechnet die Summe der beiden int-Variablen und gibt das Ergebnis zurück. Achte darauf, die Methode außerhalb der main-Methode, aber innerhalb der MyClass-Klasse zu platzieren.

Wenn wir das Programm jetzt ausführen, wird noch nichts passieren. Aber das ändern wir nun.

Wir fügen eine zusätzliche Variable hinzu, die den Rückgabewert unserer addiere-Methode speichert. Danach fügen wir eine Bedingung ein, die das Ergebnis überprüft und entsprechend eine Meldung auf der Konsole ausgibt.

Gehen wir den geschriebenen Code nochmal Schritt-für-Schritt durch:

1. Zuerst deklarieren und initialisieren wir in der main-Methode zwei int-Variablen namens a und b. a wird auf 3 gesetzt und b auf 8. Indem Du die Zahlen im Programm veränderst, kannst Du Summen erzeugen, die abwechselnd größer und kleiner als 10 sind.
2. Dann deklarieren wir eine dritte Variable namens summe, der wir das Ergebnis der addiere-Methode zuweisen. Diese Methode nimmt als Parameter unsere zuvor deklarierten Variablen a und b.
3. Als nächstes haben wir eine if-Bedingung. Diese überprüft, ob der Wert der summe-Variable gleich oder größer als 10 ist. Ist dies der Fall, gibt das Programm eine Nachricht auf der Konsole aus, die sagt: „Die Summe ist gleich oder größer als 10. Summe: “ gefolgt vom Wert der summe.
4. Falls die summe jedoch kleiner als 10 ist (also wenn die Bedingung in der if-Anweisung falsch ist), wird eine andere Nachricht ausgegeben: „Die Summe ist kleiner als 10. Summe: “ gefolgt vom Wert der summe.
5. Schließlich haben wir die addiere-Methode. Diese ist außerhalb der main-Methode definiert und nimmt zwei int-Parameter. Sie gibt das Ergebnis der Addition der beiden Argumente zurück. In unserem Fall werden die Werte von a und b übergeben, addiert und das Ergebnis wird dann an die summe-Variable in der main-Methode zurückgegeben.

Auf diese Weise erstellt das Programm eine Summe aus zwei Zahlen und gibt dann basierend auf dem Wert dieser Summe eine Nachricht auf der Konsole aus.

Weitere Übungen für Dich

Möchtest Du Dein neu erworbenes Wissen weiter vertiefen? Hier sind einige Übungsideen, die Du ausprobieren kannst:

1. Ändern der Berechnung: Anstatt nur zu addieren, versuche, eine Subtraktion zwischen den Zahlen durchzuführen. Du kannst auch versuchen, die Zahlen zu multiplizieren. Wenn Du eine Division probieren möchtest, denke daran, dass das Ergebnis möglicherweise keine Ganzzahl ist. Welchen Datentypen könntest du hier verwenden?
2. Verwenden unterschiedlicher Zahlen: Probiere verschiedene Zahlenpaare aus. Was passiert, wenn du zwei sehr große Zahlen addierst? Und was, wenn eine Zahl sehr groß und die andere sehr klein ist?
3. Arbeiten mit Text: Anstatt nur Zahlen zu verwenden, versuche, zwei Strings (Texte) zusammenzufügen. Was passiert, wenn du versuchst, eine Zahl und einen String zu addieren?
4. Weitere einfache Bedingungen: Füge eine weitere einfache Bedingung hinzu, wie z.B. die Überprüfung, ob die Summe gerade oder ungerade ist.
5. Erstellen einer Durchschnitts-Berechnungsmethode: Versuche eine Methode zu schreiben, die den Durchschnitt von zwei Zahlen berechnet. Du kannst dabei entweder zwei Ganzzahlen oder zwei Fließkommazahlen verwenden.

Solltest Du bei diesen Aufgaben auf Schwierigkeiten stoßen, zögere nicht, eine Suchmaschine zur Hilfe zu nehmen. Es gibt unzählige Foren und Artikel, die bei der Lösungsfindung unterstützen können.

Diese Übungen sind gedacht, um Dein Verständnis für Java, insbesondere die Anwendung von Bedingungen, Variablen und einfachen mathematischen Operationen, zu festigen. Nach Fertigstellung kannst Du Deine Lösungen mit den Antworten im folgenden PDF abgleichen:

• Lösungen_weiteren_Aufgaben

Mit den Erkenntnissen aus den vorangegangenen Abschnitten bist Du gut für den Einstieg in den Java-Unterricht am IT-Kolleg Imst gewappnet. Dort wirst Du das Gelernte wiederholen und viele neue Konzepte kennenlernen. Freue Dich darauf 🙂

Grundlagen der Java-Programmierung 1

Du hast die vorangegangenen Unterbeiträge ausführlich studiert und möchtest Dein Wissen nun testen?

Hier findest Du ein Drag-and-Drop Quiz, bei dem Du die fehlenden Codeausschnitte richtig zuordnen musst.

Grundlagen der Java-Programmierung 2

Dir war das erste Quiz zu einfach und Du möchtest Dein Wissen weiter Testen?

Hier findest Du ein paar Fragen zu den Inhalten.