Noch für heute: primitive Datentypen in JAVA. Primitive Datentypen. Pseudocode. Dezimal-, Binär- und Hexadezimalsystem. der logische Typ boolean

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1 Noch für heute: primitie Datentypen in JAVA Primitie Datentypen Pseudocode Name Speichergröße Wertgrenzen boolean 1 Byte false true char 2 Byte byte 1 Byte short 2 Byte int 4 Byte long 8 Byte float 4 Byte double 8 Byte ± Dezimal-, Binär- und Headezimalsystem der logische Typ boolean Menschen: haben 10 Finger zählen im 10er-System Dezimalsystem: Stellen haben Potenzen on 10 als Wertigkeit Beispiel: = Computer: kennen nur an und aus 2er-System Binärsystem: Stellen haben Potenzen on 2 als Wertigkeit Beispiel: = = Headezimalsystem: Stellen haben Potenzen on 16 als Wertigkeit Ziffern: a b c d e f Beispiel: = 02e 16 = zeigt Wahrheitswerte an kennt nur die literalen Werte true und false alle Vergleichsausdrücke haben Ergebnistyp boolean Beispiele: n > 100 a + b == c + 8 Math.abs( - y ) <= * i!= Math.round( z * 4. / 3 ) wird per default mit false initialisiert

2 der Zeichentyp char die ganzzahligen Typen byte, short, int, long codiert die Zeichen aller erwendbaren Alphabete, z.b. ASCII laufen über, wenn Wertebereich überschritten wird: 0 1 kennt ASCII-Literale wie A a +? eplizite Literale \u0000 bis \uffff (headezimal) kennt einige Sonderliterale, z.b.: \b Backspace \\ Backslash \ \n Zeilentrenner \t Tabulator \ das Zeichen selbst \" das Zeichen " selbst, z.b. im String "\"Dir auch!\"" wird kaum zum Rechnen erwendet, z.b.: char c = w ; int i = c - a + 1 ; wird per default mit \u0000 initialisiert // ein Buchstabe // seine Nr. im Alphabet short s = ; ++s ; System.out.println( "s = " + s ) ; "s = " die Operationen + - * / % werden eakt ausgeführt (sofern kein Überlauf auftritt) alle Literale sind om Typ int, ein Suffi L kennzeichnet long: int i = -10 ; long l = L ; werden per default mit 0 bzw. 0L initialisiert k 2 // auch "+10" erlaubt // sonst ungültiges int! ++ k die ganzzahligen Typen byte, short, int, long codieren ganze Zahlen mit Vorzeichen im Binärsystem: codieren rationale Zahlen mit Vorzeichen: e ist ein Vorzeichenbit: = 1 Zahl negati ist eine Binärzahl: byte 7 Stellen, short 15 Stellen int 31 Stellen, long 63 Stellen unterstützten Inkrement ++ und Dekrement -- : int i = 7, j = 7 ; ++i ; --j ; System.out.println( "i = " + i + " j = " + j ) ; "i = 8 j = 6" ist ein Vorzeichenbit: = 1 Zahl negati e ist der Eponent: float 8 Stellen, double 11 Stellen ist die Mantisse: float 23 Stellen, double 52 Stellen float = ( 1) 2 e 127 ( ) double = ( 1) 2 e 1023 ( ) alle Literale sind om Typ double, ein Suffi F kennzeichnet float: double d = 1. ; // Punkt. zeigt double an double e = -1E-3 ; // Zeichen E bedeutet: *10^ float f = 10.25F ; // sonst ungültiges float!

3 Der Verlust an Genauigkeit kommt wie folgt zustande: zeigen unendlich an, wenn Wertebereich überschritten wird: float f = 3.4E38F ; float g = -f / 0F ; f += 1E38F ; System.out.println( "f = " + f + " g = " + g ) ; (a) (b) "f = Infinity g = -Infinity" (c) haben speziellen Wert NaN (Not a Number), falls kein Ergebnis eistiert: double d = Math.sqrt( -1. ) ; System.out.println( "d = " + d ) ; "d = NaN" (a) Binärdarstellung on f. Der Kasten ist die Mantisse, sie beginnt immer bei der ersten 1 on links. (b) Addition: g = f + 1F. Die Mantisse wird normalisiert durch Verschiebung der Stellen on f nach rechts entsprechend dem Größenunterschied. Die roten Ziffern werden raus geschoben und gehen erloren. (c) Subtraktion: h = g - 1F. Die Mantisse wird wieder normalisiert, jedoch können die erlorenen Ziffern nicht wieder hergestellt werden (blau) Umwandlung der primitien Datentypen sind nicht eakt, rechnen mit Rundungsfehlern Achtung: Verlust on Genauigkeit bei Addition erschiedener Größen bzw. bei Subtraktion mit gleichem Vorzeichen möglich (instabile Oper.): float f = E-7F ; float g = f + 1F ; // Addition ersch. Größenordnungen float h = g - 1F ; // Subtraktion fast gleicher Größen System.out.println( "f = "+f + " g = "+g + " h = "+h ) ; "f = E-7 g = h = E-7" die Operationen * / sowie + bei gleichen Größenordnungen und Vorzeichen sind stabil werden per default mit 0F bzw. 0. initialisiert Die Umwandlung der Typen bei Zuweisung geschieht wie folgt: byte short int long float double char boolean wird nicht umgewandelt! Umwandlung in Pfeilrichtung ist implizit Umwandlung gegen Pfeilrichtung muss eplizit erfolgen Vorsicht zwischen ganzzahligen und Gleitkommatypen!!

4 Umwandlung der primitien Datentypen Was bei der Konersion passiert Beispiele für implizite Umwandlung: float f = 2 ; // int float long l = ( W - A ) + 1 ; // char int long double d = 4 * l - f ; // int long float double Beispiele für eplizite Umwandlung, sog. Cast: "(type)" ganzzahlig Gleitkomma: etl. Verlust an Genauigkeit: long l = L ; float f = l ; // kein Cast erforderlich System.out.println( "f = " + f ) ; "f = E14" float f = (float)( 2. / 3 ) ; // double float long l = (long) ( f * 3. ) ; // float double long char c = (char) ( A + l ) ; // char long char short s = (short)( W ) ; // char int short 0 long float! Was bei der Konersion passiert Was bei der Konersion passiert ganzzahlige aufsteigende Typen untereinander werden eakt übernommen: Gleitkomma ganzzahlig: etl. Bereichsüberschreitung: (char) short float f = 1e30F ; long l = (long)f ; System.out.println( "l = " + l ) ; // Cast erforderlich int "l = " aufsteigende Gleitkommatypen untereinander werden eakt übernommen: e f float! long 0 e f double float

5 Ausdrücke mit primitie Datentypen Pseudocode Ein Ausdruck hat den höchsten orkommenden Typ. Beispiele: <byte> + <long> <long> <int> - <float> <float> <short> * <int> + <byte> <int> <long> / ( <double> - <char> ) <double> Achtung: ein Ausdruck wird erst ausgerechnet und dann zugewiesen! Beispiel: int i = ; long l = i ; // int + int = int long System.out.println( "l = " + l ) ; "l = " eakte Art, Algorithmen zu beschreiben Form zwischen Fließtet und Programmcode: sprachlich direkt wie Tet übersichtlich strukturiert wie Code Kompromiss zwischen beiden Etremen Vorteile: mathematische Klarheit Unabhängigkeit on Programmiersprachen iele Fachbücher erwenden Pseudocode Unterschiede Pseudocode / Programmcode Bedeutung: Pseudocode JAVA Zuweisung := = Vergleich = ==!= log. Und, and && & log. Oder, or log. Nicht, not! Kommentar {... } /*...*/, //... alle Elemente a A eigene Schleife Auswahl wähle Methodenaufruf einf. Algor. initialisiere Methodenaufruf sortiere Methodenaufruf Vektoroperat. := w Methodenaufruf Blöcke if... then... endif {... } while... do... endwhile {... }

6 Unterschiede Pseudocode / Programmcode weiteres Beispiel mit Pseudocode Pseudocode: kontetfrei Variablentyp passend Schleifen nach Sinn klare mathematische Struktur passender Rückgabetyp man erklärt Menschen Programmcode: braucht Klassen-/Methodenkontet Variablen mit Typ, muss deklarieren konkrete do-/for-/while-schleifen Effizienztricks Rückgabetyp zu definieren Sicherheitsabfragen etl. redundante Statements man erklärt dem Computer numbersmallest( word ) Input: word {a,...,z} (Wort aus Kleinbuchstaben beliebiger Länge) Output: Anzahl des kleinsten Buchstabens in word if word ist leer then { Sonderfall abfangen } write kein Wort gegeben stop else sortiere word buchstabenweise aufsteigend { klarer Teilalgorithmus } n := Häufigkeit des ersten Buchstabens in word { erbale Formel } return n endif Form des Pseudocode Funktionskopf mit Parametern, Beschreibung des Input und Output: function( parameters ) Input: parameters from sets Output: actions and output alues if-blöcke: Schleifen-Blöcke: if condition then statement endif while condition do statement endwhile for i := 1 to n do statement endfor

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