12.5.4 OOP - Vererbung | Informatik - Gymnasium Westerstede

4.1 Vererbung

In einem kleinen Projekt soll ein Kreis und ein Viereck auf der Zeichenfläche gezeichnet werden. Die Position eines Objekts wird mit einer x- und einer y-Koordinate angegeben. In der Entwicklungsphase soll diese Koordinate markiert werden, damit die Positionierung eines Objekts auf dem Bildschirm leichter überlegt werden kann:

Der Kreis und das Viereck haben als Gemeinsamkeit, dass die Koordinate, von der aus die geometrische Figur gezeichnet wird, mit einem kleinen schwarzen Kreis markiert ist. Beide unterscheiden sich darin, wie der Kreis bzw. das Viereck dann gezeichnet wird.

In der objektorientierten Programmierung können diese Gemeinsamkeiten und Unterschiede in der Klassenstruktur abgebildet werden. Dazu legt man eine Objekt-Schablone (Klasse) mit den Attributen und Operationen fest, die alle Objekte bei der Programmausführung haben sollen.

Die Attribute und Operationen, die nur spezielle Objekte haben sollen, werden in eigenen Objektschablonen definiert. Die speziellen Objekt-Schablonen können die allgemeinen Attribute und Operationen von der allgemeinen Objekt-Schablone erben. Diese Idee wird im folgenden Klassendiagramm visualisiert.

Die allgemeine Objekt-Schablone "geoKlasse" besitzt die Attribute "xkoord", "ykoord" und "farbe" und eine Funktion "koordZeichnen", um den kleinen schwarzen Kreis auf die Koordinatenposition zu zeichnen.

Die speziellen Objekt-Schablonen "kreisKlasse" und "viereckKlasse" haben zusätzlich die Attribute, die für einen Kreis bzw. einen Viereck benötigt werden und spezielle Operationen, um diese Objekte dann zeichnen zu können.

4.2 Vererbung programmieren

Im folgenden Quellcode können Sie sehen, wie so etwas programmiert wird. ACHTUNG: Im Abitur müssen Sie nicht solche umfangreichen Quellcodes schreiben können. Aber damit Sie verstehen, wie die objektorientierte Programmierung funktioniert, ist es wichtig, dass Sie den gesamten Quellcode nachvollziehen können.

Quellcode
Erläuterungen

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Die allgemeine Objekt-Schablone "geoKlasse" wird festgelegt:

class geoKlasse {
  constructor(xkoord, ykoord, farbe) {
    this.xkoord = xkoord;
    this.ykoord = ykoord;
    this.farbe = farbe;
  }
  koordZeichnen() {
    strokeWeight(5);
    stroke(0);
    point(this.xkoord, this.ykoord);    
  }  
}

Die spezielle Objekt-Schablone "kreisKlasse" wird festgelegt:

Mit der Zeile class kreisKlasse extends geoKlasse erweitert (extends) die spezielle Objekt-Schablone die allgemeine Objekt-Schablone.
Mit der Zeile super(xkoord, ykoord, farbe); werden die Werte, die man beim Erzeugen eines Kreisobjekts übergibt, an die übergeordnete Objekt-Schablone weitergegeben.

class kreisKlasse extends geoKlasse {
  constructor(xkoord, ykoord, farbe, durchmesser) {
    super(xkoord, ykoord, farbe);
    this.durchmesser = durchmesser;
  }
  zeichnen() {
    strokeWeight(this.durchmesser);
    stroke(this.farbe);
    ellipse(this.xkoord, this.ykoord, this.durchmesser);    
  }
}

Die spezielle Objekt-Schablone "viereckKlasse" wird festgelegt:

Mit der Zeile class viereckKlasse extends geoKlasse erweitert (extends) die spezielle Objekt-Schablone die allgemeine Objekt-Schablone.
Mit der Zeile super(xkoord, ykoord, farbe, breite, hoehe); werden die Werte, die man beim Erzeugen eines Viereckobjekts übergibt, an die übergeordnete Objekt-Schablone weitergegeben.

class viereckKlasse extends geoKlasse {
  constructor(xkoord, ykoord, farbe, breite, hoehe) {
    super(xkoord, ykoord, farbe);
    this.breite = breite;
    this.hoehe = hoehe;
  }
  zeichnen() {
    strokeWeight(0);
    fill(this.farbe);
    rect(this.xkoord, this.ykoord, this.breite, this.hoehe);    
  }
}

Das Programmablauf wird wie üblich gestartet

function setup() {
  createCanvas(400, 400);
}

Wenn ein Kreisobjekt mit let kreis1 = new kreisKlasse(60, 90, "red", 20); erzeugt wurde, kann man wegen der Vererbung auch die Operation kreis1.koordZeichnen(); der übergeordneten Objekt-Schablone verwenden.

function draw() {
  background(220);

  let kreis1 = new kreisKlasse(60, 90, "red", 20);
  kreis1.zeichnen();
  kreis1.koordZeichnen();

  let viereck1 = new viereckKlasse(120, 160, "blue", 40, 50);
  viereck1.zeichnen();
  viereck1.koordZeichnen();
}

4.3 Übung 1: Dreieck

Aufgabenstellung
Mögliche Lösung

Erweitern Sie das letzte Beispiel mit einer Klasse "dreiecksKlasse", so dass zusätzlich zu einem Kreis und einem Viereck auch ein Dreieck in die Zeichenebene gezeichnet wird. Die Klasse "geoKlasse" soll dazu die übergeordnete Klasse sein.

Anleitung zum Dreieck in p5.js: triangle()

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4.4 Übung 2: Vererbung

Denken Sie sich ein kleines Projekt aus, bei welchem Sie eine allgemeine Klasse festlegen. Erweitern Sie dann die allgemeine Klasse mit zwei speziellen Klassen, welche die allgemeine Klasse erweitern.

Sie können gerne als Vorlage das Beispielprojekt verwenden und dieses etwas anpassen.

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