Programmieren mit Delphi

1. Programmieren mit Delphi Eine EinführunginGrundkonzepte Gregor Noll 2008

2. Delphi setzt die Tradition von Pascal fort und erweitert sie um moderne Konzepte Delphi für die Schule ? • Objektorientierung • Klassen - Objekte - Methoden - Ereignisse • visuell unterstützte Programmierung • Komponentenbibliothek VCL • Zusammenspiel mit UML-Werkzeugen • kontextsensitives Hilfesystem - Debugger • Alternativen • Java (visuell unterstützt durch einen JavaEditor) • BlueJ (Objekte von Anfang an)

3. 1995 - 2005 Delphi 1 - Delphi 8, Delphi 2005 2006 Turbo Delphi (BDS 2006 - Delphi 10) hervorragende Entwicklungsumgebung Videos zu Turbo Delphi und OOP unter http://blogs.codegear.com/nickhodges/articles/26687.aspx kostenlose "Explorer"-Version für zu Hause Schul-Netzwerk-Lizenz 22 Plätze ca. 240,-€ Versionen • 2007 Delphi 2007 Prof. R2 (für Vista) • Alternative: FreePascal mit passender IDE: • Lazarus (Vers. 0.9.24 Nov.2007)

4. ... Einführung in das Arbeiten mit der Entwicklungsumgebung Unsere Ziele heute ... ... Kennenlernen von Standardkomponenten ... eine erste Begegnungen mit Klassen und Objekten sowie der UML ... die Erstellung einfacher Programme nach dem MVC Entwurfsprinzip ... Blicke auf den Unterricht entsprechend dem neuen Grundfach Lehrplan

5. Die IDE von Delphi 6 Professional Entwicklungsumgebung Komponentenpalette Programmstart Quelltextfenster Objektinspektor Formular

6. Delphi erstellt automatisch ein neues Projekt Speichern Sie es, bevor Sie etwas verändern, sofort mit Datei - Alles speichern in einen neu angelegten Ordner mit einem geeigneten Namen für das Projekt Die automatisch vorgeschlagen Namen unit1.pas und project1.dpr können Sie vorerst übernehmen. Wenn Sie die beiden Namen ändern, dann müssen sie verschieden sein. Üblicherweise stellt man dann dem Unitnamen ein m für „Modul“ voran und gibt dem Projekt einen aussagekräftigen Namen Neben den beiden Dateien unit1.pas und project1.dpr werden automatisch im Projektordner viele weitere Dateien angelegt und laufend von Delphi verwaltet Delphi-Projekt Das neue Projekt ist ein lauffähiges ProgrammWenn Sie es starten, erzeugt Delphi im Projektordner eine exe-Datei und auf dem Bildschirm ein typisches Windows-Fenster - Probieren Sie es aus!

7. Projektaufbau • Von Pascal her erwarten wir eine Struktur aus Hauptprogramm und Units. Delphi-Projekte sind genauso aufgebaut:

8. Ü-01: Ein erstes Programm • Kopieren Sie den Ordner 01 TagUndNacht in Ihr eigenes Verzeichnis • Laden und starten Sie dann das Projekt in Delphi und testen Sie seine Funktionalität • Beenden Sie das Programm und analysieren Sie den Quelltext • Führen Sie auf dem Formular einen Doppelklick auf ein Button-Objekt aus. Was passiert? • Wie kommen die Bildchen auf das Fenster? • Fügen Sie eine weitere Wolke hinzu • Lassen Sie sich über Projekt und Quelltext anzeigen das Hauptprogramm anzeigen.Was geschieht dort?

9. Quelltext der Unit unit mTagUndNacht; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls; type TForm1 = class(TForm) BTag: TButton; BNacht: TButton; ImErde: TImage; ImSonne: TImage; ImMond: TImage; ImWolke1: TImage; ImWolke2: TImage; ImWolke3: TImage; procedure BTagClick(Sender: TObject); procedure BNachtClick(Sender: TObject); private { Private-Deklarationen } public { Public-Deklarationen } end; //Ende Klassendeklaration var Form1: TForm1; implementation {$R *.DFM} Einbinden Systemunits eigene Units Klassendeklaration Attribute, hier alles Objektvariable Methoden Objektdeklaration Einbinden der Datei des Formularobjekts

10. Methoden der Unit unit mTagUndNacht; interface ... var Form1: TForm1; implementation {$R *.DFM} procedure TForm1.BTagClick(Sender: TObject); begin Form1.Color := clAqua; Form1.ImMond.Visible := False; Form1.ImSonne.Visible := True; end; procedure TForm1.BNachtClick(Sender: TObject); begin Form1.Color := clBlack; Form1.ImSonne.Visible := False; Form1.ImMond.Visible := True; end; end. Ereignisbehandlung Zugriff auf Attribute (hier "Properties") eines Objektes Qualifizierte Bezeichner Lassen Sie einmal bei den Zuweisungen den 1. Teil des Bezeichners weg. Was passiert?

11. Quelltext des Hautprogramms program TagUndNacht; uses Forms, mTagUndNacht in 'mTagUndNacht.pas' {Form1}; {$R *.RES} begin Application.Initialize; Application.CreateForm(TForm1, Form1); Application.Run; end. • Hier finden wir u. a. • die Einbindung von Units und Ressourcen • die Erzeugung des Fensterobjektes • den Start des Programms

12. Delphiprogramme reagieren auf Ereignisse Wir haben keinen festen Programmablauf mehr Ereignisse lassen sichauslösen u. a. über Maus oder Tastatur OnClick Klicken auf ein Objekt mit der Maus OnChange eine Eingabe wird verändert Programmablauf • Ereignisse sind Botschaften an Objekte • Die Modellierung mit Klassen und Objekten tritt deshalb in den Vordergrund • Algorithmische Kenntnisse sind weiterhin wichtig (z. B. Kontrollstrukturen, Sortierverfahren)

13. Klassen und Objekte In unserem Programm begegnen wir u. a. folgenden Klassen und Objekten Klassename Objektname Form1: TForm1 BTag: TButton BNacht: TButton Color = ´clAqua´ Height = 270 AutoSize = false ... procedure BTagClick() Caption = ´Tag´ Left = 24 Height = 25 ... Caption =´Nacht´ Left = 168 Height = 25 ... Klassensind Baupläne für Objekte Objekte sind Exemplare einer Klasse

14. Objektzustand Objekt BNacht: TButton Caption =´Nacht´ Left = 168 Height = 25 ... Attribut Attributwert EineKlasse (bzw. ein Objekt) wird u. a. über seine Attribute (Felder, Eigenschaften) bestimmt. Die konkretenAttributwertelegen den aktuellen Zustand eines Objektes fest.

15. UML Notation • Unified Modeling Language • 1995 erstmalig vorgestellt • Heute die Standardnotation um ein objektorientiertes Softwaresystem zu modellieren • UMLed ist ein schultaugliches UML-Werkzeug, das eine direkte Verknüpfung von Modellierung und Program-mierung in Delphi (oder auch in Java) ermöglicht

16. Ein anderer Blick auf TForm1 • Die Klasse TForm1 besitzt andere Klassen • hat - Beziehung (Aggregation, Komposition) Klassendiagramm Komposition Komposition Aggregation

17. Ü-02: Ein zweites Fenster • Die Klasse TForm1 ist ein Bauplan für Fenster. Wir sollten also problemlos ein weiteres Fenster erzeugen können • Kopieren Sie den Ordner 02 TagUndNachtF in Ihr eigenes Verzeichnis und laden Sie dann das Projekt in Delphi • Ergänzen Sie den Quelltext so, dass ein zweites Fenster (Formular) mit der Caption „Tag und Nacht 2“ erzeugt wird. • Wie reagiert das 2. Fenster auf Ereignisse? • Ergänzen Sie den Quelltext so, dass auf der Nachtseite des 2. Fensters ein Stern erscheint

18. Ein Blick auf den Unterricht • Zum LP des Grundfaches Informatik hat die FDK einen möglichen Unterrichtsgang entwickelt (www.informatik-lehren.de)Hierin finden sich konkrete Vorschläge zur unterrichtlichen Umsetzung des LP

19. Ü-03: BMI-Rechner • Mit einem Programm soll der BodyMass-Index BMI berechnet werden Erstellen Sie zunächst nur die Benutzungs-oberfläche, das GraphicalUserInterface GUI

20. GUI-Objekte erzeugen Aktivieren der Komponente Label anschließend aufdas Formular klicken und positionieren Edit GroupBox Button Was geschieht bei der Platzierung von Komponenten ?

21. Delphi vergibt automatisch Namen an die GUI-Objekte, z. B. Label1, Button1, Button2 Besser ist es, eigene Bezeichnungen zu vergeben Im Objektinspektor über die Eigenschaft Name z. B. : BInitB für ButtonGBEingabeGB für GroupboxLUeberschriftL für Label usw. Die Aufschriften von Objekten lassen sich anschließend über ihre Caption - Eigenschaft im Objektinspektor verändern oder später zur Laufzeit zuweisen Bezeichnungen

22. Delphi trägt die Komponenten automatisch als Objektvariable in die Klasse TForm1 ein Durch Doppelklick auf ein Objekt wird eine Ereignisbehandlungsroutine erzeugt und als Methode in der Klassendefinition eingetragen Ereignisbehandlungsroutinen nie per Hand löschen, sondern nur den Prozedurrumpf löschen. Bei der nächsten Compilierung wird die gesamte Prozedur automatisch gelöscht Attribute - Methoden Verschiedene Objekte können die gleiche Ereignisbehandlungsroutine benutzen. Das wird im Objektinspektor eingetragen

23. Edit Komponente (Klasse TEdit) einzeiliges Feld für Eingabe und Ausgabe Eingabe und Ausgabe • zentrale Eigenschaft • Text (String)antwort:=Edit1.Text; (property) • nützliche Eigenschaften/Methoden • Clear Edit1.Clear; (procedure) • Enabled Edit1.Enabled:=true; (property) • Visible Edit1.Visible:=false; (property) • ReadOnly Edit1.ReadOnly:=true; (property) • nützliche Ereignisse • OnChange • OnEnter • OnExit z. B. Prüfung der Eingabe vor dem Verlassen

24. Edit-Komponenten arbeiten mit Daten des Typs string. Deshalb sind Konvertierungen notwendig: Variable GUI-Objekt Groesse:=StrToFloat(EGroesse.text); Gewicht:=StrToFloat(EGewicht.text); Variable GUI-Objekt EBMI.text:= FloatToStrF(bmi,ffnumber,8,1); Daten auf dem GUI • Formatierte Ausgabe: • FloatToStrF()mehrere Formatierungsmöglichkeiten, meist ausreichend ist FloatToStrF(zahl,ffnumber,8,2)

25. Wir wollen von Anfang an eine Trennung von Daten und ihrer Präsentation anstreben. Dies ist das Ziel des MVC-Entwurfsprinzips: Model : enthält die Daten und die daten- spezifischen Operationen (Algorithmen) View : Präsentation der Daten Controller : verwaltet die Views und die Benutzeraktionen Wichtig: das Modell kennt weder die Präsen-tation (View) noch die Steuerung (Controller) und kann auf beide nicht zugreifen MVC Konzept

26. Daten und Datenoperationen sind für das BMI-Problem leicht identifizierbar: Körpergröße : real Gewicht : real BMI-Wert : real BMI Berechnungsalgorithmus Später werden noch hinzukommen BMI-Bewertung : string BMI Bewertungsalgorithmus Die Daten werden als private Attribute von TForm1, die Datenoperationen als private Methoden deklariert BMI - Modell

27. Zugriffsschutz ++ published + public – privat Methodenart ! Auftrag (procedure) ? Anfrage (function) BMI - Formularklasse Datenmodell Modellprozeduren

28. Erstellen Sie das komplette BMI-Programm Ergänzen Sie Ihr Programm mit einer Bewertung des BMI. Die dazu notwendigen Informationen finden Sie über die Google-Suche mit den Stichworten BMI Rechner Düsseldorf BMI - Programmierung Was geschieht bei Fehleingaben?

29. Fehler zur Ausführungszeit lassen sich mit einem try-exceptBlock abfangen und mit eigenen Routinen bearbeiten Laufzeitfehler • Syntax • try // Anweisungen deren Laufzeitfehler abgefangen werden except // Hinweise oder Abfangroutinen falls Fehler (exceptions) // auftreten end; Voraussetzung Das Stoppen bei Delphi-Exceptions ist abgeschaltet. Bei Delphi 6 geschieht dies unter dem Menupunkt Tools-Debugger-Optionen-Sprachexceptions

30. Ü-04: Weltbevölkerung Die Entwicklung der Weltbe-völkerung schreitet rasch voran: Im Jahr 2006 wurde die 6,6 Milliardengrenze überschritten. Zur Zeit wächst die Weltbevölkerung jährlich um ca. 1,2 %. Mit Hilfe eines kleinen Programms wollen wir die jährliche Entwick-lung verfolgen. dsw-Datenreport 2006 Ausführliche Infos unterwww.dsw-online.de

31. Entprechend der Aufgabe legen wir die Daten und ihren Datentyp fest: Datenmodell Informationen: Im Jahr 2006 wurde die 6,6 Milliardengrenze überschritten. Zur Zeit wächst die Weltbevölkerung jährlich um ca. 1,2 %. Modellierung: Jahr : integer; Population : real; WFaktor : real;

32. In unserem Simulationsprogramm wollen wir zwei Ereignisse behandeln: Ereignisse Benutzeraktion bzw. Ereignis: Mausklick auf den Button >Mausklick auf den Button < Programmreaktion: Aktuelle Werte werden eingelesenund die Population des nächsten Jahres wird berechnet und angezeigtAktuelle Werte werden eingelesenund die Population des vorherigen Jahres wird berechnetund angezeigt

33. Für die Berechnung formulieren wir passende Prozeduren Datenoperationen procedure TForm1.naechstePopulation; begin Jahr := Jahr + 1; Population := Population * WFaktor; end; procedure TForm1.vorherigePopulation; begin Jahr := Jahr -1; Population := Population / WFaktor; end;

34. Entwerfen Sie eine eigene Benutzungs-oberfläche oder kopieren Sie sich den Ordner 05 Population in ein eigenes Verzeichnis und benutzen das vorgegebene Programmgerüst Implementieren Sie die Daten und Daten-operationen sowie die Ereignisbehandlungs-routinen. Beachten Sie dabei das MVC Prinzip! Wann wird nach diesem Modell die 7 Millarden Grenze überschritten? Wann wurde die 6 Millarden Grenze überschritten? Programmierung

35. Initialisierungen Für das Wachstumsprogramm wäre es angenehm, wenn beim Programmstart die Daten von 2006 bereits im Formular eingetragen wären Für solche Initialisierungen wird üblicherweise eine Ereignisbehandlungsroutine benutzt, die automatisch beim Erzeugen des Fensters aufgerufen wird: procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); begin EJahr.Text:='2006'; EPopulation.Text:='6,6'; EWFaktor.Text:='1,2' end; Das Prozedurgerüst von FormCreate wird bei einem Doppelklick auf das Formular angelegt

36. Delphi unterstützt die Programmentwicklung durch verschiedene Hilfsmechanismen, z. B. Aufruf eines umfassenden, verlinkten Hilfssystems über die Menüleiste • Kontextsensitive Hilfe mit F1(auch im Fehlerfenster) Hilfe von und über Delphi • Automatische Erzeugung von Prozedurgerüsten • Anzeige von Eigenschaften und Methoden hinter der Eingabe eines Objektbezeichners (Strg-Space)

37. Typisches Vorgehen • Starten Sie ein Programm mit F7 • Verfolgen Sie den Ablauf im Quelltext und im Programmfenster • Beachten Sie die Tooltipps unter dem Cursor im Quelltext. Sie können dazu auch Teile des Quelltextes markieren. • Setzen Sie Haltepunkte im Quelltext (auf blauen Punkt klicken), starten Sie dann das Programm mit F8 Debugging Neben dem Hilfesystem besitzt Delphi auch einen Laufzeit Debugger • Das Debugging muss unter Projekt - Optionen - Compiler aktiviert sein

38. Ü-05 Euklidischer Algorithmus • Eine Aufgabe aus einer Kursarbeit:Der euklidische Algorithmus (modern) • ggT(a,b) • r sei der Rest bei der Teilung a/b • ist r=0 so gib b als ggT(a,b) aus und höre auf • speichere b in a und r in b ab und fahre mit (1) fort • Stelle den Algorithmus mit einem Struktogramm dar • Implementiere den Algorithmus als Funktion • Verwende zur Eingabe der beiden Zahlen je eine SpinEdit Komponente (unter "Beispiele") Das Formular soll keinen Button enthalten

39. Struktogramm Euklidischer Algorithmus dargestellt im Struktogramm mit StruktEd ggT(a,b) (1) r sei der Rest bei der Teilung a/b (2) ist r=0 so gib b als ggT(a,b) aus und höre auf (3) speichere b in a und r in b und fahre mit (1) fort

40. SpinEdit (unter dem Reiter "Beispiele") Edit-Feld für ganze Zahlen Start-Wert Value Minimalwert MinValue und Maximalwert MaxValue Schrittweite Increment • Radiobutton - Radiogroup • An- und Abwahl einer Option • Gruppe sich ausschließender Optionen • Eigenschaft checked (boolean) bzw. ItemIndex (Zählung mit 0 beginnend; -1 bei keiner Auswahl) • Checkbox • An- und Abwahl einer Option • Eigenschaft checked (boolean) Eingabe - Fallunterscheidung

41. ( Auszug aus "Ein möglicher Gang durch das Grundfach Informatik" ) Ein Blick auf den Unterricht

42. Implementieren Sie den Algorithmus als alternative Methode im vorherigen Projekt Die Auswahl soll über eine RadioGroup erfolgen Ü-06: Euklid - alte Version Der euklidische Algorithmus (alte Version) ggT(a,b) (1) falls a=b gib a als ggT(a,b) aus (2) falls a>b speichere a-b in a sonst speichere b-a in b (3) fahre bei (1) fort

43. Laufzeitmessung Eine hochpräzise Messung der Laufzeit ist in Delphi mit folgender Befehlsfolge möglich procedure TForm1.BZeitClick(Sender: TObject); var a, e, f: int64; begin QueryPerformanceFrequency(f); QueryPerformanceCounter(a); //Befehlsfolge deren Zeitdauer bestimmt werden sollQueryPerformanceCounter(e); BZeit.Caption := FloatToStrF(1000*(e-a)/f,FFNumber,8,3); //Ergebnis hier in ms end; (nach Easy Delphi Helper unter www.dsdt.info)

44. Erweiterung: • Ermitteln Sie mir einer Simulation, wie groß die Chance ist, bei diesem Spiel zu gewinnen? Ü-06 Würfelspiel Eine Aufgabe aus einer Kursarbeit:Ein Würfelspiel • Du wirftst vier Würfel und gewinnst, wenn mindestens 2 Würfel die Augenzahl 5 oder 6 zeigen. Schreibe ein Programm, das die vier Augen-zahlen auf einem Panel ausgibt und feststellt, ob du gewonnen hast.

45. Pseudozufallszahlen in Pascal zz:=random(n) liefert ganzzahliges zz mit 0  zz < n Würfel: zz:=random(6)+1 Damit der Zufallszahlengenerator stets andere Werte liefert, wird er zu Beginn initialisiert Zufallszahlen procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); begin randomize; end;

46. Vom System vorgegebene Funktionen und Prozeduren zur Stringverarbeitung eignen sich in besonderer Weise zur Thematisierung von Schnittstellen und ihren Parametern, z.B. function length(S:string):Integer; function Pos(SubStr:String; S:String):Integer procedure Delete(var S:String; Index,Count:Integer) procedure Insert(Source:String; var S:String; Index:integer) function AnsiUpperCase(S:String):String (in der Unit SysUtils) Auf Zeichen eines Strings kann man wie auf die Elemente eines array of char zugreifen Stringverarbeitung lässt sich gut in ein Programmierprojekt zur Kryptographie einbinden Stringverarbeitung - Parameter

47. Einfache Programmierübungen ergeben sich aus Erweiterungen der Standardoperationen Schreiben Sie ein Programm, das in einem Satz jedes Vorkommen einer Zeichenfolge durch eine andere Zeichenfolge ersetzt: papa kennt den tip mama kennt den tim Verwenden Sie dazu die Standardoperationen pos, delete und insert Ü-07: Eigene Stringverarbeitung

48. Ein Blick auf den Unterricht

49. Ein Blick auf den Unterricht

50. Cäsar-Verschlüsselung Text (ohne Umlaute und Sonderzeichen) in ein Memofeld eingeben In Großbuchstaben umwandeln (AnsiUpperCase) Buchstabenverschiebung durchführen ASCII-Tabelle: Großbuchstaben haben die Ordnungszahl ORD('A')=65 bis ORD('Z')=90 Verschiebung um k (Schlüsselzahl 0<k<26) Ergebnis: 65+k ... 90+k falls Ergebnis>90 dann Ergebnis:=Ergebnis-26 neuer Buchstabe CHAR(Ergebnis) beim Entschlüsseln Subtraktion der Schlüsselzahl Ergebnis: 65-k ... 90-k falls Ergebnis<65 dann Ergebnis:=Ergebnis+26 Ergebnis in einem zweiten Memofeld ausgeben Was lässt sich beobachten? Erklärung? Ü-08: Kryptographie