Organisatorisches

Programmentwurf am PC

• Anzahl Punkte: 50
• Termin: 15.05.2025
• Dauer: 60 Minuten

Wiederholungsprüfung

Termin: 24.04.2025

• Kurztest
• Anzahl Punkte: 20
• Start: 09:00 Uhr
• Dauer: 25 Minuten
• Programmentwurf
• Anzahl Punkte: 80
• Start: 09:45 Uhr
• Dauer: 60 Minuten

Einleitung

Performance | Wartung | Pragmatismus

Warum dieses Semester relevant sein könnte …

Vorher

Nachher

Einführung fortgeschrittene Objektorientierung

Packages

Unterscheidung zwischen:

• User-defined Packages
• Built-in Packages

User-defined Packages

                └── root
                  └── de
                    └── dhbw
                        └── ravensburg
                            └── icu4j
                                └── Patient.java
                

User-defined Packages

                package de.dhbw.ravensburg.icu4j;

                class Patient {

                    private String name;
                    private int age;

                    Patient(String name, int age) {
                        this.name = name;
                        this.age = age;
                    }

                    String getName() {
                        return name;
                    }

                    int getAge() {
                        return age;
                    }
                }
                

Built-In Packages

                import java.util.Scanner;

                class ScannerExample {

                    public static void main(String[] args) {
                        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

                        System.out.print("Enter your name: ");
                        String name = scanner.nextLine();

                        System.out.println("Hello, " + name + "!");

                        scanner.close();
                    }

                }
                

Fully Qualified Names

                class ScannerExampleQualified {

                    public static void main(String[] args) {
                        java.util.Scanner scanner = new java.util.Scanner(System.in);

                        System.out.print("Enter your name: ");
                        String name = scanner.nextLine();

                        System.out.println("Hello, " + name + "!");

                        scanner.close();
                    }

                }
                

Wildcard Import

                import java.math.*;

                public class MathWildcard {

                    public static void main(String[] args) {
                        BigInteger a = new BigInteger("1");
                        BigDecimal b = new BigDecimal("2");
                        System.out.println("Number: " + a);
                        System.out.println("Number: " + b);
                    }

                }
                

Static Import

                import static java.lang.Math.PI;

                public class MathStatic {

                    public static void main(String[] args) {
                        System.out.println("PI: " + PI);
                    }

                }
                

Übung Packages

1. Erstelle ein Paket namens filmtools.
2. Definiere eine Klasse FilmUtils in diesem Paket mit einer Methode calculateAverageOfRatings(double[] movieRatings).
3. Schreibe eine Hauptklasse FilmApp, die diese Methode verwendet. Wo muss diese Klasse gespeichert werden, um ein Import-Statement zu verwenden?

Modules

module-info.java

                module org.mariopfob {}
                

exports Keyword

                module org.mariopfob {
                    exports programming;
                }
                

requires Keyword

                module de.svgruppe {
                    requires org.mariopfob;
                }
                

Verwendung von anderen Modulen

                package newsapp;

                import programming.Feed;

                public class NewsApp {
                    public static void main(String[] args) {
                        Feed feed = new Feed("Example Feed", "https://example.com/feed");
                        System.out.println("Feed Name: " + feed.feedName());
                    }
                }
                

Module Import Declarations

(2nd Preview)

Übung Modules

Siehe Skript

JavaDoc

Single line comment

                    package de.dhbw.ravensburg.icu4j;

                    class HospitalUtils {

                        double calculateBodySurfaceArea(double height, double weight) {
                            // Option 1: BSA in m² is used for drug dosing
                            return Math.sqrt((height * weight) / 3600); // Option 2: BSA in m² is used for drug dosing
                        }

                    }
                

Multiline comment

                    package de.dhbw.ravensburg.icu4j;

                    class MedicamentValidator {

                        boolean validateMedicamentName(String medicamentName) {
                            /*
                             * Examples of valid names:
                             * - "Aspirin"
                             * - "Paracetamol"
                             * - "Ibuprofen"
                             * Examples of invalid names:
                             * - "A" (too short)
                             * - "Paracetamol123" (contains numbers)
                             * - "Ibuprofen!" (contains special characters)
                             * - " " (empty string)
                             */
                            if (medicamentName == null || medicamentName.trim().isEmpty()) {
                                return false; // Invalid name
                            }
                            if (medicamentName.length() < 3 || medicamentName.length() > 50) {
                                return false; // Invalid length
                            }
                            if (!medicamentName.matches("[a-zA-Z\\s]+")) { // Regex: siehe Kapitel 8
                                return false; // Invalid characters
                            }
                            return true;
                        }

                    }
                

Javadoc comment

                    package de.dhbw.ravensburg.icu4j;

                    class IcuMonitor {

                        /**
                         * Counts the number of patients in the ICU who are children (under 18 years old).
                         *
                         * @author Dr. Shaun Murphy
                         * @since 0.0.1
                         * @param patients Array of {@link Patient} to be monitored.
                         * @return The number of children in the ICU.
                         */
                        int countChildrenPatientsInICU(Patient[] patients) {
                            int childCount = 0;
                            for (Patient patient : patients) {
                                if (patient.getAge() < 18) {
                                    childCount++;
                                }
                            }
                            return childCount;
                        }

                    }
                

Markdown Javadoc

Reflection

Patient.java

                package de.dhbw.ravensburg.icu4j;

                class Patient {

                    private String name;
                    private int age;

                    Patient(String name, int age) {
                        this.name = name;
                        this.age = age;
                    }

                    String getName() {
                        return name;
                    }

                    int getAge() {
                        return age;
                    }
                }
                

CancerPatient.java

                package de.dhbw.ravensburg.icu4j;

                class CancerPatient extends Patient {

                    private String cancerType;
                    private String treatment;

                    CancerPatient(String name, int age, String cancerType, String treatment) {
                        super(name, age);
                        this.cancerType = cancerType;
                        this.treatment = treatment;
                    }

                    String getCancerType() {
                        return cancerType;
                    }

                    void setCancerType(String cancerType) {
                        this.cancerType = cancerType;
                    }

                    String getTreatment() {
                        return treatment;
                    }

                    void setTreatment(String treatment) {
                        this.treatment = treatment;
                    }

                }
                

Operating.java

                package de.dhbw.ravensburg.icu4j;

                interface Operating {

                    boolean isPatientStillAlive(int heartRate);

                }
                

InvasiveOperation.java

                package de.dhbw.ravensburg.icu4j;

                class InvasiveOperation implements Operating {

                    @Override
                    public boolean isPatientStillAlive(int heartRate) {
                        return heartRate > 0;
                    }

                }
                

ReflectionExample.java

Generics

Warum nicht Object verwenden?

Generic #1

Generic #2

Generic Boundary

Wildcard

Übung Generics

Null-Handling

Mehrere Möglichkeiten, u.a.

• Optional
• JSpecify

Exceptions

Exception Types

Exception-Hierarchie

Exception Handling

try-catch

try-with-resources + finally

throws

throw new

Multiple catch

Custom Exception

Verwendung der Custom Exception

Logging

Übung Exception Handling

Implementiere eine PasswordValidator-Klasse, die Passwörter anhand verschiedener Kriterien (Mindestlänge, Sonderzeichen, Zahlen, Groß-/Kleinbuchstaben) überprüft.
Erstelle für jeden Validierungsfall eine spezifische Exception (z.B. TooShortPasswordException, NoSpecialCharacterException) und sammle alle auftretenden Fehler, um sie gebündelt zurückzugeben, anstatt bei dem ersten Fehler abzubrechen.

IO-Operationen

Datei Operationen

Relativ vs. Absolut

Datei lesen

Datei erstellen und schreiben

Dateien löschen

java.nio.file Files

Übung Datei Operationen

1. Schreibe ein Programm, das den Benutzer nach einem Dateinamen und einem Text fragt.
2. Erstelle eine Datei mit dem angegebenen Namen und Inhalt.
3. Überprüfe danach, ob die Datei erfolgreich erstellt wurde, und gib jeweils eine Meldung aus.
4. Wenn die Datei bereits existiert, überschreibe sie nicht, sondern hänge den neuen Text unten an.

File Streams

FileInput- und OutputStream

Übung File-Streams

Siehe Skript

File Buffering

BufferedReader und BufferedWriter

Übung File Buffering

Siehe Skript

Honorable Mention

Serialisierung

Nurse.java

NurseHandler.java

IO Übersicht (vereinfacht)

Data Structures and Collections

List

ArrayList

LinkedList

Übung List

Implementiere eine zirkuläre Liste auf Basis einer LinkedList für Strings.

• Erstelle eine Methode String getNext(), die bei jedem Aufruf das nächste Element zurückgibt.
• Ist das Ende erreicht, beginne wieder von vorne.
• Ermögliche es, die Anzahl der Durchläufe zu zählen.

Stack

Stack

Übung Stack

Siehe Skript

Queue

record Medicine.java

PriorityQueue

ArrayDeque

Map

HashMap

LinkedHashMap

Übung Map

Aufgabe 4 aus dem Skript

Tree

TreeMap

Übung Tree

Siehe Skript

Set

HashSet

Übung Set

Aufgabe 5 im Skript

Iterable und Iterator

Iterator einer Liste

Eigene Iterable- und Iterator-Klasse

Anwendung der eigenen Collection

Übung Iterable und Iterator

Siehe Skript

Comparable and Comparator

Eigene Comparable Klasse

Anwendung von Comparable

Eigener Comparator

Anwendung von Comparator

Übung Comparable and Comparator

• Erstelle eine Version-Klasse, die Softwareversionen wie "2.4.1" repräsentiert.
• Implementiere Comparable, um Versionen semantisch korrekt zu vergleichen (2.10.0 ist größer als 2.9.0).
• Beachte Fälle wie "1.0.0", "1.0" und "1".
• Generell kann davon ausgegangen werden, dass Versionen immer aus drei Stellen bestehen und nur Zahlen enthalten.

Collection Übersicht (vereinfacht)

Vector-Klasse nicht relevant

Funktionale Programmierung

Double Colon

Lambda-Expressions

Function

Predicate

Supplier

Consumer

Übung Lambda-Expressions

• Erstelle eine Hauptklasse DrugCompatibility mit einer main-Methode.
• Implementiere die folgenden funktionalen Komponenten:
• Ein Predicate mit dem Typ ActiveIngredient, das prüft, ob ein Wirkstoff für einen Patienten mit bestimmten Allergien geeignet ist
• Ein BiPredicate mit den Typen Patient und Drug, das prüft, ob ein Medikament für einen Patienten basierend auf Alter, Gewicht und Allergien geeignet ist
• Eine Function mit den Typen Drug und String, die eine Standarddosierungsempfehlung erstellt

Streams

Erzeugung

Intermediate and Terminate Operations

Collectors

Übung Streams

Algorithmen

Big O Notation

Komplexitätsklassen

Datenstrukturen

Rekursion und Backtracking

Divide and Conquer

Rekursion

Backtracking

+ Constraint Propagation

Backtracking

+ Constraint Propagation

Übungen Rekursion und Backtracking

Sortieralgorithmen

Vergleich

Bubble Sort

Selection Sort

Insertion Sort

Quick Sort

Merge Sort

Praxis: Bug bei der Sortierung

Übung Sortieralgorithmen

Entwickel eine Patientenverwaltung für eine Arztpraxis, die Patienten nach Dringlichkeit der Behandlung (Triage-System) und Ankunftszeit sortiert. Stelle sicher, dass der Algorithmus stabil ist.

Suchalgorithmen

Vergleich

Linear Search

Binary Search

Interpolation Search

Exponential Search

Fibonacci Search

Hash Search

Übung Suchalgorithmen

Entwickle eine Suchfunktion für ein Rezeptverwaltungssystem, das es Nutzern ermöglicht, Rezepte basierend auf verfügbaren Zutaten zu finden. Die Anwendung soll Rezepte zurückgeben, wenn alle angegebenen Zutaten enthalten sind. Implementiere zwei verschiedene Suchstrategien und vergleiche deren Effizienz bei einem Datensatz mit 1000 Rezepten.

Ausblick

AI

LLM-Beispiel