Ausgewählte Kapitel der Informatik (Wahlpflichtfach):

Programmierung grafischer Oberflächen

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letzte Änderung: 1. Juli 2001

Ziel

Diese Veranstaltung soll in Prinzipien und aktuelle Arbeitsweisen zur Entwicklung grafischer Oberflächen an Hand der Systeme Java Swing, Microsoft Foundation Classes (MFC) und KDE 2.x einführen. Zusätzliche Grundlagenanteile bestehen in einem Steilkurs in C++ und allgemeinen Überlegungen zur Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human-Computer Interface, HCI).

Unterrichtsform

Die Vorlesung ist seminaristisch; ich werde also versuchen, den Stoff im Gespräch mit Ihnen zu erarbeiten. Wenn Sie nicht folgen können, bremsen Sie mich sofort, indem Sie nachfragen. Das ist eine strikte Anweisung an Sie, keine freundliche Empfehlung. Sie können davon ausgehen, dass andere Studenten dieselben Probleme haben -- das aber nicht kundtun. Um eine Frage zu stellen, müssen Sie sich nicht mit Handzeichen melden. Unterbrechen Sie mich einfach bei der nächstmöglichen Gelegenheit.

Skript

Meine Unterlagen scanne ich ein und stelle sie zum Download bereit. Ich hoffe, meine Schrift ist halbwegs lesbar; ansonsten melden Sie sich bitte zwecks Entzifferung. Die Seiten etwa mit pdfTeX und einem Grafikprogramm sauber aufzubereiten, würde mich mehrere Stunden pro Vorlesung kosten. Diese Zeit möchte ich lieber dazu benutzen, an der Didaktik zu arbeiten.

Eingeschobene Seiten sind nach dem Muster 10, 10a, 10b, 11 nummeriert. Ändere ich Skripte im Nachhinein z.B. wegen Fehlern, stelle ich zusätzlich eine kommentierende HTML-Datei namens changes.html in das jeweilige Verzeichnis.

Bücher und Links

Till Jeske: C++ Nitty Gritty, ISBN 3-8273-1666-9, Preis: 25 DM. Kurz und knapp C++ bis in die Tiefen. Vorsicht: Der Autor hat einige Beispiele wohl nur mit gcc ausprobiert.
Volkard Henkel: Volkards C++-Kurs (Gratisdownload)
Oliver Böhm: Fehlerfrei programmieren in C und C++, ISBN 3-932588-67-3, Preis: 69 DM. Leider muss man eben mit gewissen Sprachen sehr vorsichtig umgehen ...
Herb Sutter: Exceptional C++, ISBN 3-8273-1711-8, Preis: 70 DM. Denksport für Programmierer über saubere Exceptions, perfekte Speicherverwaltung, robuste Objektmodelle etc.
vorletzter Entwurf des ISO-Standards zu C++ (Der endgültige Standard steht nicht frei im Web?)
Bruce Eckel: Thinking in C++ (Gratisdownload)
Bruce Eckel: Thinking in Java (Gratisdownload)
Kathy Walrath, Mary Campione: Creating a GUI with JFC/Swing (gratis im Web)
Richard M. Jones: MFC Programming with Visual C++, ISBN 0-13-016629-4, Preis: 35 US-$. Für mich die beste Einführung in die Klassenbibliothek.
David Sweet u.a.: KDE 2.0 Development (Gratisdownload)
Jef Raskin: The Humane Interface, ISBN 0-201-37937-6, Preis: 25 US-$. Der Schöpfer des Macintosh äußert teilweise scharfsinnige und teilweise verquere Ideen.
Alan Cooper: The Inmates Are Running the Asylum, ISBN 0-672-31649-8, Preis: 25 US-$. Der Schöpfer von Visual Basic über krankes Design -- und wie man es verhinden kann.
Susan Weinschenk u.a.: GUI Design Essentials, ISBN 0-471-17549-8, Preis: 50 US-$. Nichts allzu Tiefgründiges, aber hilfreiche Checklisten, an was man alles denken sollte.
Jörn Loviscach: Interaktion und Navigation. Noch ohne Bilder.
HCI index, eine Linksammlung
Usable Web, eine Linksammlung
useit.com: Website von Usability-Guru Jakob Nielsen
Isys Information Architecs: Interface Hall of Shame

Software

JBuilder Foundation: kostenloses grafisches Entwicklungssystem für Java 2
Forte for Java Community Edition: kostenloses, aber speicherfressendes grafisches Entwicklungssystem für Java 2
KDevelop: kostenlose grafische Oberfläche für KDE-Entwicklung
gcc: kostenloser Compiler für diverse Plattformen
Microsoft Platform SDK: u.a. Header, Libraries und Resource-Compiler.
Borland C++ Builder Compiler 5.5 und Turbo Debugger: kostenloser Kommandozeilen-Compiler und Terminalfenster-Debugger
Tipps (Installation, Make) zum kostenlosen Borland-Compiler
weitere Tipps (Installation, Make) zum kostenlosen Borland-Compiler
Quincy: kostenlose grafische Oberfläche für Windows-Entwicklung
Dev-C++: kostenloses grafisches Entwicklungssystem für Windows (mein Favorit)
LCC-Win32: kostenloses grafisches Entwicklungssystem für Windows
Metrowerks CodeWarrior Learning Edition for Windows: MFC-Entwicklung für 184 DM.

Prüfungsleistungen

Parallel zur Veranstaltung sollen Sie einen elektronischen Terminkalender entwerfen und für die drei besprochenen GUI-Klassenbiblitheken implementieren. Die drei aufeinander aufbauenden Aufgaben dazu bilden eine "praktische Entwicklungsarbeit" (PE) als Prüfungsleistung. Es ist sinnvoll, dass Sie die in Zweiergruppen bearbeiten. Einer"gruppen" lasse ich zwar zu; die Anforderungen bleiben aber die gleichen. Bei der dritten Aufgabe lasse ich Ihnen die Wahl zwischen einem Projekt in MFC oder einem für KDE 2.0. Gehen Sie beide Projektoptionen an, addiere ich die sich jeweils ergebenden Punktzahlen.

Die Abgabefristen für die Teilaufgaben sind in der Terminliste angegeben (Abgabe bis 16 h am jeweiligen Tag). Zusätzlich soll jede Gruppe in einem kleinen Kolloquium Ihre Lösung demonstrieren, erklären und weitergehende Fragen dazu beantworten (Termin pro Gruppe nach Absprache). Ich stehe Ihnen jederzeit für Fragen zur Verfügung (E-Mail bevorzugt), werde aber darauf achten, Ihnen nur Denkanstöße z.B. zur Fehlersuche zu geben, keinesfalls fertige Lösungen. Sie sollten keine fremden Programme abkupfern. Weil Sie diese nicht so gut verstehen wie selbstgeschriebene, bringt Ihnen das sowieso bei der Benotung Nachteile.

Für das Programm vergebe ich null bis drei Punkte, und zwar die kleinste Punktzahl aus den vier Kategorien folgender Tabelle. Die laut Prüfungsordnung geforderte Dokumentation ist Teil des Programms, wie sich aus der Tabelle ergibt.

Punktzahl	Problemlösung	Strukturierung/Klassen	Wahl der Bezeichner	Kommentierung
0	wesentlicher Teil fehlt	konfus	konfus	praktisch nicht vorhanden
1	weitgehend, aber z.B. wichtige Ausnahmefälle/Fehler nicht behandelt, obwohl in Aufgabe gefordert	teilweise logische Mängel	teilweise verwirrend	Das Programm ist seine eigene Dokumentation. Jede Klasse und jede Methode enthält eine Beschreibung des Algorithmus und wichtiger Variablen.
2	praktisch vollständig	logisch	verständlich	Zusätzlich: Alle kritischen Stellen sind kommentiert
3	vollständig	stark modular, leicht zu erweitern und anzupassen	selbsterklärend	Zusätzlich: Alle nicht auf den ersten Blick einleuchtenden Stellen sind kommentiert.

Ergeben sich in allen Kategorien drei Punkte, vergebe ich vier Punkte für das Programm, wenn es deutlich über die Aufgabenstellung hinausgeht. Das kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass die vorgegebene Funktion stark, aber sinnvoll erweitert wird, oder dass ein eventuell vorgegebenes Objektmodell drastisch verbessert wird (Begründung nötig, z.B. als Kommentar).

Im Mini-Kolloquium stelle ich Fragen an jedes Gruppenmitglied, um festzustellen, inwieweit es das Programm verstanden hat. Auch das bewerte ich mit Punkten:

0 Punkte: Sie haben wesentliche Teile des Programms nicht verstanden.
1 Punkt: Sie können jeden wichtigen Schritt des Programms erklären.
2 Punkte: Sie können jede Zeile des Programms erklären und haben die Struktur der Klassen, Methoden etc. verstanden.
3 Punkte: Sie können jede Zeile des Programms erklären und die Struktur der Klassen, Methoden etc. sinnvoll begründen.
4 Punkte: Sie können jede Zeile des Programms erklären, die Struktur der Klassen, Methoden etc. sinnvoll begründen und darüber hinaus Fragen zu abgewandelten Aufgabenstellungen schnell und korrekt beantworten.

Von den beiden Punktwertungen pro Teilnehmer und Aufgabe verwende ich die jeweils kleinere und bilde daraus zum Schluss die Gesamtnote. Wer pro Aufgabe exakt einen Punkt erzielt, erhält die Note 4,0, wer überall vier Punkte erzielt, die Note 1,0.

Raum und Zeit

Mittwoch 1. und 2. Doppelstunde E407

Termine.

14..Mär	Mi	C++ für Java-Programmierer: main, Deklaration, Header, Präprozessor, Compiler und Linker
14. Mär	Mi	Geschichte der grafischen Oberflächen, Event/Message, Event Loop, Message Queue, Paint, Repaint/Invalidate, Beispiele für direkte Programmierung von Win32 und MacOS, Besonderheiten des X Window System
21. Mär	Mi	C++ für Java-Programmierer: Pointer, Arrays sind Pointer oder auch nicht, Parameterübergabe, Speicherverwaltung mit malloc und new, Referenzen, const
21. Mär	Mi	Überblick: Funktions-/Klassenbibliotheken für GUI-Programmierung, am Rande: HTML-Formulare, Tcl/Tk, Visual Basic
28. Mär	Mi	C++ für Java-Programmierer: (weiter: Speicherverwaltung, Referenzen, const), Konstruktor, Destruktor, einfache und mehrfache Vererbung, Attribut-Initialisierung, virtuelle Methoden, überladene und überschriebene Funktionen, Default-Argumente
28. Mär	Mi	C++ für Java-Programmierer: überladene Operatoren, Default-Methoden, Copy-Konstruktor
18. Apr	Mi	C++ für Java-Programmierer: (weiter: Copy-Konstruktor), Exceptions, Namespaces, Strings, Stream-I/O für Konsole und Dateien
18. Apr	Mi	C++ für Java-Programmierer: Typumwandlung, Templates, Standard-C-Library und -C++-Library (inkl. STL) im gröbsten Überblick
25. Apr	Mi	Metaphern, Design als Prozess, Prototypen, Usablity, Evaluation, "gutes" Design, "Intuitivität"
25. Apr	Mi	grafische Gestaltung, Icons, Interaktionsmodelle (Fitts, GOMS), Normen/Recht
02. Mai	Mi	Fenster, Dialoge, Standard-Widgets und ihre übliche Verwendung
02. Mai	Mi	GUI-Vermischtes: Drag & Drop, Zwischenablage, Undo, Fokus ...
09. Mai	Mi	Zehnjahresfeier Technische Informatik
09. Mai	Mi	Abgabe Entwicklungsaufgabe 1: C++-Klassensammlung
16. Mai	Mi	Swing: Überblick, Objektkommunikation, Multithreading
16. Mai	Mi	make; grafische Entwicklungsumgebungen, Debugger; assert; Besprechung der Lösungen von Entwicklungsaufgabe 1
28. Mai	Mo	Terminänderung, 1. Block, E404 Swing: Objektserialisierung, Layout-Manager
28. Mai	Mo	Terminänderung, 2. Block, E404 Swing: Menüs, Untermenüs, Popup-Menüs, Schaltflächen, Icons, Zeichenflächen
30. Mai	Mi	Swing: Dialogboxen (modal/nichtmodal), Checkboxen, Radiobuttons, Textfelder, Auswahlfelder, Listen, Scrollflächen, teilbare Flächen, Baumdarstellung
30. Mai	Mi	MFC: Überblick, Compilierung, Objektkommunikation, Message Map
06. Jun	Mi	MFC: Buttons, Checkboxen, Radiobuttons, Textfelder, Auswahlfelder, Listen und andere Standard-Controls
06. Jun	Mi	MFC: Umgang mit Visual C++; Ressourcen; Assistenten; Menüs und Dialoge grafisch entwickeln
13. Jun	Mi	MFC: Objektserialisierung, MFC-Listenklasse, Menüs, Kontextmenüs, Menü per Ressource
13. Jun	Mi	MFC: Anwendungs- und Klassenassistent von Microsoft Visual C++, Dialog per Ressource, Dialogbehandlung (modal/nichtmodal), DDX, DDV
13. Jun	Mi	Abgabe Entwicklungsaufgabe 2: Prototyp in Java Swing
20. Jun	Mi	KDE 2.0: Überblick, Compilierung (moc, make), Objektkommunikation (Events, Slots und Signals)
20. Jun	Mi	KDE 2.0: Actions, Menüs, Statuszeile
27. Jun	Mi	KDE 2.0: Layout-Manager, Dialogboxen (modal/nichtmodal), Schaltflächen, Checkboxen, Radiobuttons, Textfelder, Auswahlfelder, Listen
27. Jul	Mi	KDE 2.0: Session Management, Dateien, Ressourcen
04. Jul	Mi	KDE 2.0: Umgang mit KDevelop und Qt Designer
04. Jul	Mi	Mensch-Maschine-Kommunikation: Trends und Versuche
16. Jul	Mo	Abgabe Entwicklungsaufgabe 3: Ausführung in MFC
18. Jul	Mi	Abgabe Entwicklungsaufgabe 3a: Ausführung in KDE 2.0