Vorlesungsfolien (PDF, 08.11.2007)

Vorlesung3. Sitzung
Grundlegende
Programmiertechniken
Wintersemester 2007/2008
Dozent
Nino Simunic M.A.
Computerlinguistik, Campus DU
Grundlegende
Programmiertechniken, WS 2007/2008
Ausdrücke, Operatoren
Kontrollfluss steuern via Verzweigung
Ausdrücke: Einleitung
Allgemein: Elementarsten (ausführbaren)
Programmeinheiten, welche einen Wert
haben/zurückgeben:
Literale, Numerale, Variablen
Komplexe/Zusammengesetzte Ausdrücke
bestehen aus Klammern, Operanden und Operatoren
beschreiben bspw. eine Berechnungsvorschrift
-3-
Einschub: Literale/Numerale in Java Einschub: Literale/Numerale in Java
Explizite Repräsentation von Werten primitiven Typs
und Zeichenketten (Strings) im Quelltext:
Boolesche Literale
Zeichen Literale
null
Zeichenketten (String-)Literale
-4-
12, 45, 823462346
Null Literal
1.5, 124.1255
Integer/Ganzzahl Literale (Numerale)
'€', '\u20ac', …
Fließkomma Literale (Numerale)
true oder false
"Hello, Dave"
Ausdrücke: Zusammengesetzte, Anweisung Ausdrücke: Zusammengesetzte, Anweisung
Zusammengesetzer Ausdruck:
Kombination aus Operator(-en) und Operand(-en)
Dienen bspw. dazu,
Variablen einen Wert zuzuweisen (a = 12)
numerische Berechnungen durchzuführen (12 + 4)
logische Bedingungen zu formulieren ( x>2 || y<4 )
Ein auf ein Semikolon endender Ausdruck ist
eine Anweisung.
-5-
double spdProzent
= prozentWert * grundWert / 100;
Ausdrücke: Operanden Ausdrücke: Operanden
Operanden in Ausdrücken
Sind die bereits vorgestellten Literale oder Variablen.
Zum Beispiel:
double d = 5 * 10 / y ;
String date = "18.11." + yearVar;
Methoden- bzw. Konstruktorenaufrufe
Integer.parseInt(args[0])*Math.random()*3.5
Hinweis: In Java existieren keine Funktionen, sondern
Methoden. In beiden Fällen: Sie können Werte
zurückgeben! Mehr zum Konzept »Methoden« später.
-6-
Ausdrücke: Typ, Rückgabewert Ausdrücke: Typ, Rückgabewert
Jeder Ausdruck hat einen Rückgabewert
bestimmten Typs.
Der Typ des Rückgabewerts bestimmt sich aus
den Typen der Operanden und der Art des
verwendeten Operators. Zum Beispiel:
-7-
a > b ( Relationaler Operator, Typ: boolean )
2 + 5 ( Arithmetisch. Op.,Typ: int, short, long, …)
Operatoren: Allgemeine Unterscheidungsebenen Operatoren: Allgemeine Unterscheidungsebenen
Operator(-typ)
-8-
Arithmetischer Operatoren, Logische O., …
Stelligkeit
Stellung
Präzedenz
Assoziativität
Stelligkeit Operatoren: Stelligkeit
Die Stelligkeit des Operators
bestimmt die Anzahl obligatorischer Operanden
-9-
unär: ein Operand (bspw. bei der Negation (-a);
binär : zwei Operanden (bspw. Addition: a + b)
ternär : drei Operanden (bspw. a ? b : c)
Stellung Operatoren: Stellung
Allgemeine Unterscheidung nach
Stellungskriterien: Infix, Präfix, Postfix
Infix
Präfix
Vor dem Operanden.
++a
Postfix
-1010-
Zwischen den Operanden. Bspw. Addition:
a + b
Nach dem Operanden.
a++
Präzedenz (a) Operatoren (a): Präzedenz
Präzedenz ((Vor-)Rang, Priorität) eines
Operators bestimmt die Reihenfolge der
Ausführung der Operationen, wenn ein Ausdruck
mehrere Operatoren enthält.
-1111-
Operationen mit höherer Priorität werden vor
Operationen mit niedriger Priorität ausgeführt.
Durch Klammerung kann diese Ausführungsreihenfolge
modifiziert werden.
Bei Operanden gleicher Priorität muss die Assoziativität
der Operatoren beachtet werden.
Präzedenz (Beispiele) Operatoren (b): Präzedenz
Multiplikation vor Addition (Punkt vor Strich)
a - b * c / d
Enstprechung:
(a –b ) * c / d
Enstprechung:
( a - ( ( b *c ) / d ))
( ( (a - b) * c ) / d )
Änderung der Priorität via Klammerung
Präzedenz bei Zuweisung und Berechnung:
Zuweisungsoperatoren haben eine niedrigere Präzedenz
als arithmetische Operatoren:
a = a + 1
Zuerst wird rechts a + 1 ausgewertet, dann der Ergebniswert
zugewiesen.
-1212-
Assoziativität Ausdrücke: Assoziativität
Assoziativität beschreibt die
Auswertungsreihenfolge von Operatoren
derselben Bindungskraft. Zwei Ausprägungen:
Links-Assoziativität
Z.B. sind Summationsoperatoren sind linksassoziativ:
Auswertung von
und nicht als
als
(a-b)+c
Rechts-Assoziativität
Bspw. Zuweisungsoperatoren sind rechtsassoziativ:
Auswertung von
-1313-
a-b+c
a-(b+c)
b = a = 1 wie
Operationstypen b = ( a = 1 )
Operatoren: Typen
Arithmetische Operatoren
Bit-Operatoren
Bspw. '=' oder '+='
Sonstige
-1414-
Bspw. '&&' oder '||'
Zuweisungsoperatoren
Bspw. '>' oder '<'
Logische Operatoren
Bspw. >> oder &
Vergleichsoperatoren
Bspw. + oder -
Bspw. Konkatenations-Plus, (ZIELTYP) oder ? :
Arithmetische, Vorzeichen Op. Operatoren: Arithmetische O., Vorzeichen O. (1)
Allgemein: Arithmetische Operatoren verrechnen ein oder
zwei Werte zu einem neuen Wert
Insgesamt fünf arithmetische Operatoren und zwei
Vorzeichen-Operatoren:
Binäre additive Operatoren:
+ Addition (Priorität 5/15, linksassoziativ)
- Subtraktion (Priorität 5/15, linksassoziativ)
Binäre multiplikative Operatoren:
* Multiplikation (Priorität 4/15, linksassoziativ)
/ Division (Priorität 4/15, linksassoziativ)
% Modulus (Rest-Operator) (Priorität 4/15, linksassoziativ)
Vorzeichen
+ Identität
- Negation
-1515-
(unäres Plus) (Priorität 2/15, linksassoziativ)
(unäres Minus) (Priorität 2/15, linksassoziativ)
ArithmeticOps.java ArithmeticOps.java
class ArithmeticOps {
public static void main(String[] args) {
int a = 4;
int b = 2;
System.out.println(a + b);
System.out.println(a - b);
System.out.println(a * b);
System.out.println(a / b);
System.out.println(a % b);
System.out.println(a * -b);
System.out.println(-a * -b);
}
}
-1616-
Operatoren: Typ eines Ausdrucks (1) Operatoren: Typ eines Ausdrucks (1)
Jeder Ausdruck hat einen Typ
Zwei Möglichkeiten:
Ausdruck-Elemente sind gleichen Typs
Dann ist der Typ des Ausdrucks identisch mit dem Typen
seiner Elemente.
Ausdruck-Elemente sind unterschiedlichen Typs
Dann hat der Ausdruck den Typ des
genaueren/umfassendsten Typs im Ausdruck
double (1.2) ist umfassender/genauer als int (1)
-1717-
Operatoren: Typ eines Ausdrucks (2) Operatoren: Typ eines Ausdrucks (2)
Operanden eines Ausdrucks müssen kompatibel
sein
int x; x = 2.5;
Kompilierungsfehler: Datentypen sind nicht kompatibel
Zwei Typen sind kompatibel, wenn
-1818-
sie identisch sind, oder
wenn sie durch implizite Typanpassung/konvertierung zum gleichen Typ führen
Typkompatibilität Typkompatibilität, Cast-Operator
Implizite (automatische) Typkonvertierung
byte→short→int→long→float→double(→ String)
Z.B. von short nach long ok, von long nach short ungültig.
Explizite Typanpassung via Cast-Operator
Syntax:
(TYPE) expression
Beispiel:
int x;
x = (int) 2.5;
Kann zu Datenverlust und Ungenauigkeit führen!
x ist jetzt 2
-1919-
Beispiele, Typkompatibilität »Arithmetische« Ausdruckstypen, Typkompatibilität (1)
int i1=4, i2=2, i3=5;
double d1 = 3, d2 = 2;
System.out.println(i1 = i1 + i2 ); // i1=?
// 6
/* i1 hat Typ int, i2 hat Typ int, also hat der Ausdruck den Typ int */
System.out.println(d1 = d2 + i2 ); // d1=?
// 4.0
/*d2 hat Typ double,i2 hat Typ int -> Ausdruck hat den genaueren Typ
* double */
-2020-
Bsp.: (Un-)Genauigkeiten »Arithmetische« Ausdruckstypen, Typkompatibilität (2)
System.out.println( i1 = i3 / i2 );
// i1 jetzt 2
/* i1 hat Typ int, i2 hat Typ int, also hat auch der Ausdruck den Typ
int. In solchen Fällen wird immer gen .0 gerundet */
System.out.println( d1 = i3 / i2 );
//2.0
/* a) Beide Op. Typ int, Ausdruck Typ int -> Wert ist 2 (Rundung zu .0)
* b) Zuweisung von int zu double, implizit: d1 daher 2.0
*/
System.out.println( d1 = i3 / d2 );
// 2.5
/* Rechter Ausdruck vom genaueren Typ double.
* Berechnung genauso genau: 2.5 (keine Rundung!)*/
-2121-
Bsp.: cast »Arithmetische« Ausdruckstypen, Typkompatibilität (3)
System.out.println( d1 = (double) (i3 / i2) ); //d1=?
//2.0
/* a) Typecast zwecklos, da rechter Ausdruck wg. Klammerung höchste
Priorität hat.
* Wird erst zu 2.0 ausgewertet, dann zu double gecastet (noch immer
2.0), dann 2.0
* der double-Var. zugewiesen. */
System.out.println( d1 = (double) i3 / i2 ); //d1=?
//2.5
// a) Cast (Op.) jetzt höchste Prioriät im Ausdruck. i3 wird zu
kompatiblem double.
// b) Ganzer Ausdruck wird wg. i3 zu double.
// c) Berechnung auf double-Ebene (ohne Rundung!): 2.5
System.out.println( d1 = i3 / (double) i2 ); //d1=?
//2.5
// Analog zu Bsp. oberhalb: Diesmal i2 statt i1
-2222-
Operatoren: Logische Operatoren (1) Operatoren: Logische Operatoren (1)
Verrechnung von ein oder zwei Wahrheitswerten
zu einem neuen Wahrheitswert
6 logische Operatoren (a,b: Typ boolean)
Logisches/Bitwise Und: a & b (Priorität 9/15, linksa.)
Logisches/Bitwise Oder: a | b (Priorität 11, linksa.)
Logisches Nicht:
! b (Priorität 2, linksa.)
Logisches/Bitwise XOR: a ^ b (Priorität 10, linksa.)
…
&
-2323-
falsch
wahr
falsch
f
f
wahr
f
w
|
falsch
wahr
falsch
f
w
wahr
w
w
Operatoren: Logische Operatoren (2) ^
falsch
wahr
falsch
f
w
wahr
w
f
Operatoren: Logische Operatoren (2)
…
Logisches UND mit Short-Circuit-Evaluation (Prio. 12, la.):
a && b
Ist a bereits falsch, so wird false zurückgegeben und b nicht mehr
ausgewertet.
Anders bei & (Auswertung stets beider Teile)
Logisches ODER mit Short-Circuit-Evaluation (Prio. 13, la.):
a || b
Ist bereits a wahr, so wird true zurückgegeben und b nicht mehr
ausgewertet.
Anders bei | (Auswertung beider Teile, egal ob a bereits wahr ist)
Unvollständige Auswertung, analog zu:
-2424-
if (a) {
if (b) {
…
Logik/Bool'-Operatoren: BoolOps.java Logik/Bool'-Operatoren: BoolOps.java
public class BoolOps {
public static void main(String[] args) {
boolean a = true;
boolean b = false;
System.out.println( a & b );
// false
System.out.println( a | b );
// true
System.out.println( a ^ b );
// true
System.out.println( ! b );
// true
// wenn a false ist, Auswertung beendet (ignoriere b):
System.out.println( a && b );
// false
// wenn a true ist, ignoriere den zweiten Operanden b:
System.out.println( a || b ); // true
}
}
-2525-
Operatoren: Zuweisungsoperatoren Operatoren: Zuweisungsoperatoren
Zuweisungsoperatoren weisen einen Wert zu und
liefern den Wert dann als Ergebnis an aufrufender
Stelle
Insgesamt 12 Operatoren, Priorität 15 (/15, also
schwächste)
-2626-
Sie sind die einzigen Operatoren »Seiteneffekt«
=, +=,-=,*=,/=,%=,&=,^=,|=,, <<=, >>=, >>>=
Bei den Operatoren +=, %=, … handelt es sich um
Kurzformen für eine Berechnung mit folgender
Zuweisung.
Operatoren: Zuweisungsoperatoren Beispiele: Zuweisungsoperatoren
int a = 4;
int b = 2;
System.out.println(a = b);
// 2
System.out.println(b = 5);
// 5
System.out.println(a += b);
// 7 (analog zu a = a + b)
System.out.println(a += a = b);}
// Erst a = b (a=5), dann a + b, dann das »alte« a (7) + »neues« a (5),
// ergibt 12, dann letzte Zuweisung (a = 12)
-2727-
Operatoren: Pre-Inkrement/Dekrement Operatoren: Pre-Inkrement/Dekrement
Pre-Inkrement/Dekrement (++x, ++y)
Verändert den Wert der Variablen und liefert diesen (neuen Wert) an aufrufender
Stelle als Ergebnis zurück!
Priorität 1/15(höchste), linksassoziativ
Post-Inkrement/Dekrement (x++, y++)
Verändert den Wert der Variablen, liefert aber an ausführender Stelle den alten
Wert als Ergebnis zurück!
Priorität 2/15(zweithöchste), rechtsassoziativ
Inkrement hat höhere Präzedenz (Prio. 1) als
Konkatenationsoperator ( Prio. 5)
int a=5;
//Seiteneffekt:
a)Zuweisung per se (b jetzt 5),
//
b)gesamter Ausdruck gibt den Wert 5 zurück:
int b=a;
System.out.println( "(Post-inkr.) a an ausführender Stelle: " + a++); 5
System.out.println( "a danach: " + a); 6
System.out.println( "(Pre-inkr.) b an ausführender Stelle: " + ++b); 6
System.out.println( "b danach: " + b); 6
-2828-
Operatoren: Vergleichsoperatoren Vergleichsoperatoren
Vergleichsoperatoren liefern immer einen Wahrheitswert
(boolean) zurück.
Vergleich (Priorität 7/15, linksassoziativ):
<
<=
>
>=
kleiner als
kleiner gleich
größer als
größer gleich
Äquivalenz (Priorität 8/15, linksassoziativ):
-2929-
Beide Operanden müssen einen kompatiblen Typ haben
==
!=
gleich
ungleich
Vergleichsoperatoren, Quelltext : CompOps.java Vergleichsoperatoren, Quelltext : CompOps.java
class CompOps {
public static void main(String[] args) {
int a = 5;
Vorsicht Falle! = ist Zuweisung, == ist Vergleich.
Immer. Überall.
int b = 3;
System.out.println( a == b ); // false
System.out.println( a != b ); // true
System.out.println( a > b ); // true
System.out.println( a < b ); // false
System.out.println( a >= b ); // true
System.out.println( a <= b ); // false
}
}
-3030-
Operatoren: Bitwise Operatoren: Bitwise
Operator
-3131-
Name
Beispiel
a & b
and
3 & 5
1
1, wenn beide Bits 1 sind.
a | b
or
3 | 5
7
1, wenn eines der Bits 1 ist.
a ^ b
xor
3 ^ 5
6
1, wenn beide Bits
unterschiedlich sind.
~a
not
~3
-4
Invertiert die Bits.
n << p
left
shift
3 <<< 2
12
Shift des Bits von n links um p
Positionen. 0-Bits werden in loworder Positionen geshiftet.
n >> p
right
shift
5 >> 2
1
Shift des Bits von n rechts um p
Positionen.
n >>> p
right
shift
15
Shift des Bits von n rechts um p
Positionen. Nullen werden zu
high-order Positionen geshiftet.
-4 >>> 28
Ergebnis
Description
Illustration (1): Präzedenz und Assoziativität Illustration (1): Präzedenz und Assoziativität
double z,p,r,q,w,y,x;
z = p = r = q = w = y = x = 0.0; //...
-3232-
Illustration (2): Präzedenz und Assoziativität Illustration (2): Präzedenz und Assozation
-3333-
If-else Grundlegende
Programmiertechniken, WS 2007/2008
Kontrollfluss steuern (Verzweigung)
Entscheidungen fällen
Bisher:
Was ist, wenn
Entscheidungen getroffen werden sollen?
Anweisungen wiederholt werden sollen?
Notwendigkeit: Kontrollfluss steuern
-3535-
Anweisungsabfolge linear
Nur ein Pfad durch die Anweisungen
Jede Anweisung wird genau einmal ausgeführt
Umsetzung: Verzweigende Anweisung (via if-else)
If-else: Allgemeine Form If-else: Allgemeine Form
-3636-
Bedingungen Bedingungen
-3737-
IfElseTest.java If-Else im Quelltext: IfElseTest.java
class IfElseTest {
public static void main(String[] args) {
int eingabe = -14;
if (eingabe<0) {//fuehre erste Anweisung aus, falls Bedingung true
System.out.println(-eingabe);
}
else { // fuehre zweite Anweisung aus, falls Bedingung false
System.out.println(eingabe);
}
// Bei einfachen Konstrukten auch Formatierung anstatt Klammerung:
if (eingabe<0)
System.out.println(-eingabe);
else // fuehre zweite Anweisung aus, falls Bedingung false
System.out.println(eingabe);
}
}
-3838-
(Einschub) Sonstige Operatoren: Tern-Operator (Einschub) Sonstige Operatoren: Tern-Operator (TernOp.java)
class TernOp {
public static void main(String[] args) {
int eingabe = -5;
int zahl = (eingabe < 0) ? -eingabe : eingabe ;
System.out.println(zahl);// 5
eingabe = 7;
System.out.println((eingabe < 0) ? -eingabe : eingabe);
}
}
-3939-
Ende Nächste Woche
Objektorientierte Programmierung, Teil 1
Klassen, Objekte, Konstruktoren, Methoden
----------------Tutorien:
Personen, die sich fürs Tutorium interessieren, schicken
mir bitte bis kommenden Montag eine Mail mit
Wunschzeiten (zwei sollten es schon sein).
-4040-