Projektlabor Robotik MINTgrün

Diese Seite ist nicht editierbar. Sie können den Quelltext sehen, jedoch nicht verändern. Kontaktieren Sie den Administrator, wenn Sie glauben, dass hier ein Fehler vorliegt.
=====Vererbung in Processing/Java===== 

Voraussetzung für diese Aufgabe ist, dass ihr wisst, wie (und wofür) man eine einfache Klasse in Java schreibt. 

Manchmal braucht man eine Weise, Objekte zu modellieren, die zum Teil gleiche und zum Teil abweichende Eigenschaften haben. Das kann man mit Hilfe der [[https://de.wikipedia.org/wiki/Vererbung_(Programmierung)|Vererbung]] machen. Unter diesem Konzept wird eine neue Klasse (erbende Klasse, Kindklasse, Unterklasse) von einer existierenden (Basisklasse, Elternklasse, Superklasse) abgeleitet und sie erweitert oder einschränkt. 

Z.B. stellt euch vor, wir wollen ein Programm schreiben, welches alle 5 Sekunuden zufällig eine der drei geometrischen Figuren (Viereck, Dreieck, Kreis) erzeugt und ihre Fläche berechnet. Die Dimensionen der Figuren werden zufällig festgelegt. Die Figuren sollen sich auf gleicher Weise nach unten bewegen, bis sie unter der Zeichenfläche verschwinden (s. Abb.{{ref>video}}). 

<figure video>
{{:skript:inheritance-video.mp4?500}}
<caption>Beispielprogramm auf der Zeichenfläche</caption>
</figure>

Hier haben wir drei Objektarten, die zu einem Typ (geometrische Figur) gehören und gemeinsame Eigenschaften haben: ihre Bewegungsart sowie die Möglichkeit, ihre Fläche zu ermitteln. Die Methode für die Flächenberechnung und die Darstellung der Figuren auf dem Bildschirm unterscheiden sich jedoch.  Um diese Beziehungen zu modellieren, werden wir eine Superklasse ''Shape'' und drei Unterklassen (''Square'', ''Triangle'' und ''Circle'') anlegen. 

Bei der Vererbung spricht man von einer “IS-A”-Beziehung. Jeder ''Square'' / ''Triangle'' / ''Circle''  ist [auch] eine ''Shape''. 

====Superklasse ''Shape''====

Als Erstes legen wir die Klasse ''Shape'' an. Eine ''Shape'' muss drei Dinge können: sich zeichnen (''display()''), sich bewegen (''move()'') und die eigene Fläche berechnen (''calculateArea()''). Die Bewegung wird so realisiert, dass bei jedem Aufruf der ''move()''-Methode die y-Koordinate (die Objektvariable ''yPos'') verändert wird. Die Methoden ''display()'' und ''calclateArea()'' können wir noch nicht sinnvoll implementieren, da sie nicht einheitlich für alle Figuren sind. //Geschickter wäre es, sie als abstrakte Methoden zu schreiben, d.h. Methoden, die in der Elternklasse nur deklariert und erst in den Unterklassen implementiert werden. Einfachheitshalber verzichten wir darauf; Wenn ihr Interesse habt, lesst den letzten Kapitel auf dieser Seite//.

<code java>
// Klasse fuer geometrische Figuren (allgemein)
class Shape {
  int yPos; // y-Koordinate der Ecke oder des Zentrums
  float size; // Seitenlaenge oder Durchmesser

  // Konstruktor
  Shape(float size) {
    yPos = 0; // am Anfang auf 0 (ganz oben) setzen
    this.size = size;
  }

  // Zeichnet die Figur
  void display() {
    // tut nichts
  }

  // Bewegt die Figur
  void move() {
    yPos++;
  }

  // Berechnet die Flaeche der Figur
  float calculateArea() {
    return 0;
  }
}
</code>


\\
====Unterklassen ''Square'' und ''Triangle''====

Nun werden wir die Klasse ''Square'' implementieren. Als Erstes müssen wir mit ''extends Shape'' festlegen, dass die neue Klasse eine Unterklasse von ''Shape'' ist. Wir brauchen auch einen Konstruktor -- er ruft nur den Konstruktor der Superklasse ''Shape'' auf mit dem Schlüsselwort ''super'':
<code java>
class Square extends Shape {
  Square(int size) { 
    super(size); // Konstruktor der Superklasse aufrufen
  }
}
</code>

Obwohl die neue Klasse noch wenig Code hat, können wir schon Einiges damit machen. Grund: jede Variable vom Typ ''Square'' ist gleichzeitig auch eine Variable vom Typ ''Shape''. Das bedeutet auch, dass alle Variablen und Methoden der Klasse ''Shape'' für Objekte des Typs ''Square'' verfügbar sind. Um das zu testen, schreibt in eurer ''draw()''-Methode im Haupt-Sketch:

<code java>
void draw() {
  Square mySquare = new Square(5); // Viereck mit Seitenlaenge 5 anlegen
  println(mySquare.calculateArea()); // hier wird die Methode aus der Superklasse Shape aufgerufen
}
</code>

Auf der Konsole erscheint die Ausgabe: “0.0”. Das ist der Rückgabewert der Methode ''Shape.calculateArea()''. Was wird passieren, wenn wir eine eigene Methode ''calculateArea()'' in der Unterklasse hinzufügen? 

<code java>
class Square extends Shape {
  
  Square(int size) { 
    super(size);
  }
  
  float calculateArea() { // Berechnet Flaeche = Seitenlaenge * Seitenlaenge
    return sq(size);
  }
}
</code>

Jetzt erscheint 25.0 auf der Konsole. Also: wenn eine Methode mit der gleichen Signatur (d.h. mit gleichem Namen und Parametern) in der Unterklasse vorhanden ist, //überschreibt// (Englisch: //overrides//) diese die Methode aus der Superklasse. Auf dieser Weise kann man die Eigenschaften einer existierenden Klasse an den notwendigen Stellen modifizieren. Dadurch kann man logische Zusammenhänge zwischen den Klassen hervorheben und weniger Redundanz im Code haben. 




====Aufgabe: Unterklasse ''Circle''====

Schreibt die Klasse ''Circle'', welche von ''Shape'' erbt. 

<hidden Musterlösung>
<code java>
// Klasse fuer Kreise
class Circle extends Shape{
  
  // Konstruktor
  // yPos: y-Koordinate des Zentrums am Anfang
  // size: Durchmesser
  Circle(int yPos, float size) {
    super(yPos, size);
  }
  
  void display() {
    ellipse(width/2, yPos, size, size);
  }
  
  // Berechnet die Flaeche: F = (Durchmesser/2) zum Quadrat
  float calculateArea() {
    return sq(size/2.0) * PI;
  }
}
</code>
</hidden>
Projektlabor Robotik MINTgrün

Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge

Seiten-Werkzeuge
