1 Grundlagen (S. 1-2)
Programmieren ist eine kreative Tätigkeit. Ein Programm ist ein Artefakt wie ein Haus, ein Bild oder eine Maschine, mit dem einzigen Unterschied, dass es immateriell ist. Seine Bausteine sind nicht Holz, Metall oder Farben, sondern Daten und Befehle. Trotzdem kann das Erstellen eines Programms genauso spannend und befriedigend sein, wie das Malen eines Bildes oder das Bauen eines Modellflugzeugs.
Programmieren bedeutet, einen Plan zur Lösung eines Problems zu entwerfen, und zwar so vollständig und detailliert, dass ihn nicht nur ein Mensch, sondern auch ein Computer ausführen kann. Computer sind ziemlich einfältige Geschöpfe, die zwar schnell rechnen, aber nicht denken können. Sie tun nur das, was wir ihnen ausdrücklich sagen und befolgen diese Befehle dafür auf Punkt und Komma genau. Man muss sich als Programmierer also angewöhnen, genau zu sein, an alle Eventualitäten und Fehlerfälle zu denken und nichts dem Zufall zu überlassen.
Die intellektuelle Herausforderung des Programmierens wird oft unterschätzt. Manche Leute bezeichnen das Programmieren abfällig als stumpfe Codierarbeit oder als Routinetätigkeit. Es ist aber alles andere als einfach oder gar langweilig, besonders wenn man elegante und effiziente Programme schreiben will. Programmieren ist eine höchst anspruchsvolle und kreative Tätigkeit, die nur wenige Leute meisterhaft beherrschen. Ein einfaches Programm zu schreiben ist zwar schnell erlernt, so wie jeder Grundschüler schnell Lesen und Schreiben lernt. Gute Software zu erstellen ist aber eher mit der Tätigkeit eines Schriftstellers zu vergleichen. Jeder Mensch kann schreiben, aber nur ganz wenige Menschen können gut schreiben.
Manche Informatik-Studenten fragen sich, wozu sie eigentlich Programmieren lernen sollen. Ihr Berufsziel ist vielleicht das eines IT-Managers oder eines Software- Beraters. Wozu muss man in diesen Berufen programmieren können? Die Antwort ist einfach: Auch wer später nicht selbst programmiert, muss verstehen, wie Software arbeitet. Anders wird er nicht in der Lage sein, Programmiererteams zu leiten und die Qualität von Software zu beurteilen. So wie ein Architekt über Baustoffe und Verfahren Bescheid wissen muss, so muss auch ein Informatiker das Programmieren als sein Grundhandwerk beherrschen. Ehrlich gesagt, macht Programmieren aber auch Spaß, und das ist nicht zuletzt ein wichtiger Grund, warum die meisten Informatiker gerne programmieren.

Dieses Buch zeigt von Grund auf, wie man Software systematisch entwickelt. Es ist sowohl für den Unterricht als auch zum Selbststudium geeignet. Als Programmiersprache wird Java in der neuesten Version 7 verwendet.

Das Buch beschreibt Java in allen wichtigen Einzelheiten und vermittelt darüber hinaus allgemeine Programmiertechniken, die auch in anderen Sprachen Gültigkeit haben. Dazu gehören:

* Algorithmisches Denken. Wie formuliert man Algorithmen? Wie wählt man die richtigen Datenstrukturen und Anweisungsarten? Wie führt man systematische Korrektheitsüberlegungen durch?

* Systematischer Programmentwurf. Wie zerlegt man komplexe Aufgaben systematisch in kleinere Teilaufgaben, die dann als Methoden, Klassen und Pakete einfach zu implementieren und modular zusammenzusetzen sind?

* Moderne Softwarekonzepte. Wie setzt man Rekursion, dynamische Datenstrukturen, Datenabstraktion, Vererbung, dynamische Bindung, Generizität, Ausnahmebehandlung oder Parallelität ein, um Probleme zu lösen?

* Programmierstil. Wie schreibt man Programme so, dass sie nicht nur korrekt, sondern auch elegant, effizient und lesbar sind?

Reihenfolge und Umfang der Kapitel entsprechen einer zweistündigen Vorlesung über ein Semester. Jedes Kapitel enthält zahlreiche Übungsaufgaben, mit denen das Gelernte vertieft werden kann.

In der 4. Auflage wurden die neuen Sprachmerkmale von Java 7 aufgenommen, also automatisches Ressourcenmanagement, Multi-Catch in try-Anweisungen und eine vereinfachte Syntax für die Erzeugung von Objekten generischer Typen. Es gibt auch ein neues Kapitel über Annotationen.

Dieses Buch zeigt von Grund auf, wie man Software systematisch entwickelt. Es ist sowohl für den Unterricht als auch zum Selbststudium geeignet. Als Programmiersprache wird Java in der neuesten Version 7 verwendet.
Das Buch beschreibt Java in allen wichtigen Einzelheiten und vermittelt darüber hinaus allgemeine Programmiertechniken, die auch in anderen Sprachen Gültigkeit haben. Dazu gehören:
* Algorithmisches Denken. Wie formuliert man Algorithmen? Wie wählt man die richtigen Datenstrukturen und Anweisungsarten? Wie führt man systematische Korrektheitsüberlegungen durch?
* Systematischer Programmentwurf. Wie zerlegt man komplexe Aufgaben systematisch in kleinere Teilaufgaben, die dann als Methoden, Klassen und Pakete einfach zu implementieren und modular zusammenzusetzen sind?
* Moderne Softwarekonzepte. Wie setzt man Rekursion, dynamische Datenstrukturen, Datenabstraktion, Vererbung, dynamische Bindung, Generizität, Ausnahmebehandlung oder Parallelität ein, um Probleme zu lösen?
* Programmierstil. Wie schreibt man Programme so, dass sie nicht nur korrekt, sondern auch elegant, effizient und lesbar sind?
Reihenfolge und Umfang der Kapitel entsprechen einer zweistündigen Vorlesung über ein Semester. Jedes Kapitel enthält zahlreiche Übungsaufgaben, mit denen das Gelernte vertieft werden kann.
In der 4. Auflage wurden die neuen Sprachmerkmale von Java 7 aufgenommen, also automatisches Ressourcenmanagement, Multi-Catch in try-Anweisungen und eine vereinfachte Syntax für die Erzeugung von Objekten generischer Typen. Es gibt auch ein neues Kapitel über Annotationen.

Vorwort zur 4. Auflage
Vorwort zur 3. Auflage
Vorwort zur 1. Auflage
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen
1.1 Daten und Befehle
1.2 Algorithmen
1.3 Variablen
1.4 Anweisungen
1.4.1 Wertzuweisung
1.4.2 Folge (Sequenz)
1.4.3 Verzweigung (Selektion, Auswahl)
1.4.4 Schleife (Iteration, Wiederholung)
1.5 Beispiele für Algorithmen
1.5.1 Vertauschen zweier Variableninhalte
1.5.2 Maximum dreier Zahlen berechnen
1.5.3 Anzahl der Ziffern einer Zahl bestimmen
1.5.4 Größter gemeinsamer Teiler zweier Zahlen
1.5.5 Quadratwurzel von x berechnen
1.6 Beschreibung von Programmiersprachen
1.6.1 Syntax
1.6.2 Semantik
1.6.3 Grammatik
Übungsaufgaben
2 Einfache Programme
2.1 Grundsymbole
2.2 Variablendeklarationen
2.3 Zuweisungen
2.4 Arithmetische Ausdrücke
2.5 Ein-/Ausgabe
2.6 Grundstruktur von Java-Programmen
2.7 Konstantendeklarationen
2.8 Namenswahl
Übungsaufgaben
3 Verzweigungen
3.1 if-Anweisung
3.2 Boolesche Ausdrücke
3.3 switch-Anweisung
3.4 Assertionen bei Verzweigungen
3.5 Effizienzüberlegungen
Übungsaufgaben
4 Schleifen
4.1 while-Anweisung (Abweisschleife)
4.2 Assertionen bei Schleifen
4.3 do-while-Anweisung (Durchlaufschleife)
4.4 for-Anweisung (Zählschleife)
4.5 Abbruch von Schleifen
4.6 Vergleich der Schleifenarten
Übungsaufgaben
5 Gleitkommazahlen
Übungsaufgaben
6 Methoden
6.1 Parameterlose Methoden
6.2 Parameter
6.3 Funktionen
6.4 Lokale und globale Namen
6.5 Sichtbarkeitsbereich von Variablen
6.6 Lebensdauer von Variablen
6.7 Überladen von Methoden
6.8 Beispiele für Methoden
6.9 Anwendungsgebiete von Methoden
Übungsaufgaben
7 Arrays
7.1 Eindimensionale Arrays
7.2 Mehrdimensionale Arrays
7.3 Iterator-Form der for-Anweisung
7.4 Methoden mit variabler Parameteranzahl
Übungsaufgaben
8 Zeichen
8.1 Zeichenkonstanten und Zeichencodes
8.2 Zeichenvariablen
8.3 Standardfunktionen
Übungsaufgaben
9 Strings
9.1 Stringkonstanten
9.2 Datentyp String
9.3 Stringvergleiche
9.4 Stringoperationen
9.5 Aufbauen von Strings
9.6 Stringkonversionen
9.7 Beispiele
Übungsaufgaben
10 Klassen
10.1 Deklaration und Verwendung
10.2 Methoden mit mehreren Rückgabewerten
10.3 Kombination von Klassen und Arrays
Übungsaufgaben
11 Objektorientierung
11.1 Methoden in Klassen
11.2 Konstruktoren
11.3 Statische und objektbezogene Felder und Methoden
11.4 Beispiel: Klasse PhoneBook
11.5 Beispiel: Klasse Stack
11.6 Beispiel: Klasse Queue
Übungsaufgaben
12 Dynamische Datenstrukturen
12.1 Verketten von Knoten
12.2 Unsortierte Listen
12.3 Sortierte Listen
12.4 Stack als verkettete Liste
12.5 Queue als verkettete Liste
Übungsaufgaben
13 Vererbung
13.1 Klassifikation
13.2 Kompatibilität zwischen Ober- und Unterklasse
13.3 Dynamische Bindung
13.4 Abstrakte Klassen
13.5 Interfaces
13.6 Wrapper-Klassen und Boxing
13.7 Weitere Themen der objektorientierten Programmierung
Übungsaufgaben
14 Enumerationstypen
Übungsaufgaben
15 Generizität
15.1 Generische Typen
15.2 Eingeschränkte Typparameter
15.3 Generizität und Vererbung
15.4 Wildcard-Typen
15.5 Generische Methoden
Übungsaufgaben
16 Rekursion
Übungsaufgaben
Übungsaufgaben
18 Pakete
18.1 Anlegen von Paketen
18.2 Export und Import von Namen
18.3 Pakete und Verzeichnisse
18.4 Information Hiding
18.5 Abstrakte Datentypen und abstrakte Datenstrukturen
18.5.1 Abstrakter Datentyp (ADT)
18.5.2 Abstrakte Datenstruktur (ADS)
Übungsaufgaben
19 Ausnahmebehandlung
19.1 Fehlercodes
19.2 Konzepte der Ausnahmebehandlung
19.3 Arten von Ausnahmen in Java
19.4 Ausnahmebehandler
19.5 Auslösen einer Ausnahme
19.6 finally-Klausel
19.7 Spezifikation von Ausnahmen im Methodenkopf
19.8 Automatisches Ressourcenmanagement
Übungsaufgaben
20 Threads
20.1 Erzeugung von Threads
20.2 Synchronisation von Threads
20.3 wait und notify
Übungsaufgaben
21 Annotationen
21.1 Verwendung
21.2 Selbstdefinierte Annotationen
Übungsaufgaben
22 Auszug aus der Java-Klassenbibliothek
22.1 Collection-Typen
22.1.1 Listen
22.1.2 Mengen
22.1.3 Abbildungen
22.2 Datenströme
22.2.1 Byteströme
22.2.2 Zeichenströme
22.2.3 Filterströme
22.3 Grafische Benutzeroberflächen
22.3.1 GUI-Komponenten und Layout-Manager
22.3.2 Ereignisverarbeitung
22.3.3 Beispiel
Übungsaufgaben
23 Ausblick
A Klassen für die Ein-/Ausgabe
A.1 Eingabeklasse In
A.2 Ausgabeklasse Out
B Java-Grammatik
C Programmierstil
C.1 Namensgebung
C.2 Kommentare
C.3 Einrückungen
C.4 Programmkomplexität
C.5 Testhilfen
Literatur
Index