Aufgabe 5 - Vererbung programmieren: Tiere

Setze das Klassendiagramm der Tiere in Java-Code um und teste deine Klassen mit einem eigenen Hauptprogramm. Neue Dateien legst du in der IDE mit dem „+“ neben „Dateien“ an, zum Beispiel Hund.java.

Tipp: Speichere nach jedem funktionierenden Teil eine Kopie deines Codes, bevor du ihn für den nächsten Teil erweiterst.

Hinweis: Der aktuelle Inhalt aller Dateien in der Online-IDE wird zur automatischen Codeanalyse an ein KI-System übertragen. Schreibe keine Namen oder andere personenbezogenen Daten in Kommentare.

Merkkarte: Vererbung und Polymorphie

Oberklasse und Unterklasse

Computer ist eine Unterklasse von Artikel, Laptop eine Unterklasse von Computer. Es gilt die „ist ein“-Beziehung: Ein Laptop ist ein Computer, und ein Computer ist ein Artikel.

extends

class Computer extends Artikel bedeutet: Computer erbt alle Attribute und Methoden von Artikel. Deshalb hat ein Computer-Objekt auch name, preis und gewicht, ohne dass sie in Computer noch einmal stehen.

super(…)

Im Konstruktor der Unterklasse ruft super(_name, _preis, _gewicht); den Konstruktor der Oberklasse auf. So bekommen die geerbten Attribute ihre Werte.

Überschreiben

Eine Unterklasse kann eine geerbte Methode neu definieren: gleicher Name, gleiche Parameter, eigener Inhalt. @Override kennzeichnet das. Überschreibt eine Unterklasse eine Methode nicht, wird die geerbte Methode ausgeführt.

Polymorphie

Eine Variable vom Typ der Oberklasse kann auf ein Objekt einer Unterklasse verweisen: Artikel smart1 = new Smartphone(…);. Beim Aufruf smart1.zeigeInfos(); wird die Methode des tatsächlichen Objekts ausgeführt, hier also zeigeInfos() aus Smartphone. Derselbe Aufruf führt so je nach Objekt zu unterschiedlichem Verhalten.

Im Klassendiagramm

Ein Pfeil mit leerer Dreiecksspitze zeigt von der Unterklasse zur Oberklasse. Geerbte Attribute stehen nur in der Oberklasse. Eine überschriebene Methode steht in der Karte der Unterklasse noch einmal.

Fahrzeug

raeder: int

fahren(): void

Fahrrad

klingel: boolean

fahren(): void

Vorlage: Klassendiagramm

Tier

alter: int
name: String

zeigeDaten(): void

Hund

rasse: String

bellen(): void
zeigeDaten(): void

Katze

freigaenger: boolean

miauen(): void
zeigeDaten(): void

Delfin

tauchtiefe: int

schwimmen(): void

Hund und Katze überschreiben zeigeDaten(), Delfin nicht.

a) Klassen programmieren

Wandle das Klassendiagramm in Java-Code um. Lege für Hund, Katze und Delfin je eine eigene Datei an; Tätigkeiten wie bellen() geben nur einen Text mit println aus.

Einen Konstruktor brauchst du nicht. Die Werte bekommen die Objekte später im Hauptprogramm, z. B. mit h.name = "Bello";.

Hilfe 1

Welches Schlüsselwort verbindet eine Unterklasse mit ihrer Oberklasse? Du kennst es aus class Computer extends Artikel.

Hilfe 2

Welche Attribute muss Hund nicht mehr selbst deklarieren, weil er sie von Tier erbt? In Hund steht nur, was im Klassendiagramm in der Karte Hund steht.

Hilfe 3

Ergänze die Lücken:

class Hund extends ___ {
   String ___;

   void bellen() {
      println(___ + " bellt: Wuff!");
   }

   @Override
   void zeigeDaten() {
      println(___);
   }
}

b) Eigenes Testprogramm

Erzeuge in Hauptprogramm.java Objekte von Tier, Hund, Katze und Delfin, gib ihnen Werte und rufe ihre Methoden auf.
Baue mindestens einen polymorphen Aufruf ein: eine Variable vom Typ Tier, die auf einen Hund oder eine Katze verweist.
Vergleiche die Ausgabe von zeigeDaten() bei Hund und Delfin.

Hilfe 1

Ein Objekt erzeugst du wie in Aufgabe 4 mit new. Die Werte weist du mit der Punktnotation zu: h.name = "Bello";.

Hilfe 2

Für den polymorphen Aufruf steht links der Typ der Oberklasse und rechts ein Objekt einer Unterklasse. Rufe danach zeigeDaten() über diese Variable auf.

Hilfe 3

Ergänze die Lücken:

Hund h = new Hund();
h.name = "Bello";
h.alter = 5;
h.rasse = ___;
h.zeigeDaten();
h.___();

Tier t = new ___();
t.name = "Minka";
t.zeigeDaten();

Was beobachtest du bei zeigeDaten()? Kreuze alle zutreffenden Aussagen an.

Hund gibt mit zeigeDaten() auch seine Rasse aus. Delfin gibt mit zeigeDaten() einen Satz nach demselben Muster aus wie ein Tier-Objekt. Delfin gibt mit zeigeDaten() auch seine Tauchtiefe aus. Bei einer Variablen vom Typ Tier, die auf einen Hund oder eine Katze verweist, läuft zeigeDaten() aus Hund bzw. Katze.

c) Bonus (freiwillig): eigene Unterklassen

Erstelle eine weitere Unterklasse von Tier und eine Unterklasse von Hund nach deiner Wahl und teste beide im Hauptprogramm.

Eine Unterklasse von Hund erbt auch alles, was Hund von Tier geerbt hat.

Übersicht: alle Teilaufgaben und Ergebnisse

Hier stehen alle Arbeitsaufträge dieser Aufgabe mit ihren Ergebnissen – gut geeignet für die gemeinsame Besprechung.

a) Klassen programmieren

Wandle das Klassendiagramm in Java-Code um. Lege für Hund, Katze und Delfin je eine eigene Datei an; Tätigkeiten wie bellen() geben nur einen Text mit println aus.

Richtiges Ergebnis

Hund, Katze und Delfin erben mit extends Tier die Attribute name und alter sowie zeigeDaten(). Jede Unterklasse deklariert nur ihr eigenes Attribut und ihre eigene Methode; Hund und Katze überschreiben zeigeDaten().

class Tier {
   int alter;
   String name;

   void zeigeDaten() {
      println("Das Tier " + name + " ist " + alter + " Jahre alt.");
   }
}

class Hund extends Tier {
   String rasse;

   void bellen() {
      println(name + " bellt: Wuff!");
   }

   @Override
   void zeigeDaten() {
      println("Der Hund " + name + " ist " + alter + " Jahre alt. Rasse: " + rasse);
   }
}

b) Eigenes Testprogramm

Erzeuge in Hauptprogramm.java Objekte von Tier, Hund, Katze und Delfin, gib ihnen Werte und rufe ihre Methoden auf. Baue mindestens einen polymorphen Aufruf ein: eine Variable vom Typ Tier, die auf einen Hund oder eine Katze verweist. Vergleiche die Ausgabe von zeigeDaten() bei Hund und Delfin.

Richtiges Ergebnis: Ein Testprogramm erzeugt Objekte aller vier Klassen, weist Werte mit der Punktnotation zu und ruft ihre Methoden auf. Polymorph: Tier t = new Katze(); t.zeigeDaten(); führt zeigeDaten() aus Katze aus.

Beobachtung zu zeigeDaten()

Was beobachtest du bei zeigeDaten()? Kreuze alle zutreffenden Aussagen an.

Richtiges Ergebnis: Delfin nutzt die geerbte zeigeDaten() aus Tier, Hund und Katze nutzen ihre eigene.

c) Bonus (freiwillig): eigene Unterklassen

Erstelle eine weitere Unterklasse von Tier und eine Unterklasse von Hund nach deiner Wahl und teste beide im Hauptprogramm.

Richtiges Ergebnis: Beispiel: class Pferd extends Tier und class Welpe extends Hund. Ein Welpe erbt alles von Hund und damit auch von Tier.

Abschlussquiz – Frage 1

Welche Attribute besitzt ein Hund-Objekt?

Richtiges Ergebnis: rasse · name · alter

Abschlussquiz – Frage 2

Was passiert bei d.zeigeDaten();, wenn d auf ein Delfin-Objekt verweist?

Richtiges Ergebnis: Es wird zeigeDaten() aus der Klasse Tier ausgeführt.

Abschlussquiz – Frage 3

Welche Anweisungen sind im Hauptprogramm erlaubt?

Richtiges Ergebnis: Tier t = new Hund(); · t.zeigeDaten(); nach Tier t = new Hund();

Abschlussquiz – Frage 4

Warum muss Hund die Attribute name und alter nicht selbst deklarieren?

Richtiges Ergebnis: Weil Hund mit extends Tier alle Attribute von Tier erbt. · Weil ein Hund ein Tier ist und deshalb alles hat, was ein Tier hat.

Abschlussquiz – Frage 5

Welche Aussagen über Tier t = new Katze(); t.zeigeDaten(); stimmen?

Richtiges Ergebnis: Es wird zeigeDaten() aus Katze ausgeführt. · Das ist ein Beispiel für Polymorphie.