Kapitel 4. Programmierkurs. Datentypen. Arten von Datentypen. Wiederholung Kapitel 4. Birgit Engels, Anna Schulze WS 07/08

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1 Kapitel 4 Programmierkurs Birgit Engels, Anna Schulze Wiederholung Kapitel 4 ZAIK Universität zu Köln WS 07/08 1 / 23 2 Datentypen Arten von Datentypen Bei der Deklaration einer Variablen(=Behälter für Werte) legt der Datentyp fest: Welche Werte die Variable annehmen kann. Wieviel Speicherplatz die Variable belegen darf. Welche Operationen auf die Variable angewendet werden dürfen. Damit auch implizit in welchen Anweisungen sie vorkommen kann (später). Primitive Datentypen: Ganzzahlige numerische Datentypen: int, long,... Logischer Datentyp: boolean Rationale numerische Datentypen: float, double,... Alphanumerischer Datentyp: char Vordefinierte Datentypen (z.b. : BufferedReader, InputStreamReader) Selbstdefinierte Datentypen (z.b. : Greets, Age) 3 / 23 4

2 Binärcodierung natürliche/ganze Zahlen 4.0 Ganzzahlige numerische Datentypen mit Operatoren Darstellung natürlicher Zahlen mit n Bits: 0-2 n 1 in normaler Binärdarstellung Darstellung ganzer Zahlen mit n Bits: Vorzeichen-Kodierung ( 2 (n 1) 1-2 (n 1) 1) Einerkomplement ( 2 (n 1) 1-2 (n 1) 1) Zweierkomplement ( 2 (n 1) - 2 (n 1) 1) Over-/Underflow! byte short int long + +i Vorzeichen (kann weggelassen werden) - -i Vorzeichen + a+b Summe - a-b Differenz * a*b Produkt / a/b ganzzahlige Division % a%b Rest der ganzzahligen Division (Modulo) = x=a+b Zuweisung 5 / 23 6 Operatoren für ganze Zahlen - Kurzschreibweisen Operatoren für ganze Zahlen - Vergleichsoperationen += a+=b a=a+b -= a-=b a=a-b *= a*=b a=a*b /= a/=b a=a/b %= a%=b a=a%b </<= a<b/a<=b Liefert wahr, falls a kleiner(-gleich) b >/>= a>b/a>=b Liefert wahr, falls a grösser(-gleich) b!= a!=b Liefert wahr, falls a ungleich b ist == a==b Liefert wahr, falls a gleich b ist = x=a<b Zuweisung int i=0; ++i; --i; entspricht nicht: int i=0; i++; i--; Die Auswertung von Vergleichsoperationen liefert einen der logischen Werte wahr oder falsch. Die Zuweisung eines solchen Wertes erfordert links von = eine Variable des Typs boolean!. 7 / 23 8

3 4.0 Logischer Datentyp boolean Verwechslungsgefahr Java besitzt den logischen Datentyp boolean : Wertebereich: { true, false } Kann bei Zuweisungen von logischen Ausdrücken verwendet werden. Wird implizit bei Kontrollstrukturen verwendet. Logische Operatoren:!!i logische Negation && a && b logisches UND a b logisches ODER = a = a && b Zuweisung == a==b Liefert wahr, falls a gleich b ist = x=a<b Zuweisung Durch Tippfehler wird der Vergleichsoperator für den Test auf Gleichheit zweier Variablen == leicht zum Zuweisungsperator = und umgekehrt!!! 9 / Typumwandlung (Typecast) I Expliziter Typecast Java ist eine strikt typisierte Sprache, d.h. jede Variable besitzt einen Typ. Dieser wird vom Compiler bei der Variablendeklaration gelernt und erlaubt danach nur: Zuweisungen von Variablen des gleichen Datentyps. Operationen, die für den Typ der Variablen definiert sind. Operationen auf Variablen gleichen Typs. Manchmal ist es dennoch nötig (und sinnvoll!), andere Zuweisungen bzw. Operationen auszuführen, daher gibt es 2 Arten von Typumwandlung (Typecast): Expliziter Typecast Impliziter Typecast Explizite Typumwandlung: Einer Variable wird explizit der Neue Typ in Klammern vorangestellt: short s=123; int i; i= (int) s; Zuweisung mit explizitem Cast von short auf int Achtung: Der Typecast (kurz: Cast) ändert nicht den deklarierten Typ der Variable, sondern ermöglicht nur die Zuweisung zu einer Variable anderen Typs bzw. die Anwendung einer Operation anderen Typs. Variable s ist immernoch vom Typ short und i vom Typ int! 11 / 23 12

4 Impliziter Typecast Impliziter Typecast - Erlaubte Typen Implizite Typumwandlung: Eine Variable wird einer anderen von anderem, erlaubten Typ zugewiesen oder eine Operation eines solchen Typs auf sie angwandt: short s=123; int i; i= s; Zuweisung von short zu int Der Typecast ändert auch hier nicht den deklarierten Typ der Variable!Variable s ist immernoch vom Typ short und i vom Typ int! Für einige Datentypen gibt es Typen, auf die ein impliziter Cast erlaubt ist, d.h. bei typgemischten Zuweisungen oder Operationen wird vom Compiler jede Variable automatisch in einen der beteiligten Typen umgewandelt. Dieser ist fest definiert. Beispiel byte, short, int, long: Cast wie folgt erlaubt, da Wertebereich sich vergrössert: byte short int long Cast wie folgt verboten, da Wertebereich sich verkleinert (Gefahr von Over-/Underflow): long int short byte 13 / Gleitkommazahlen Wie bereits am Beispiel einer Konstanten static final double PI=3.1415; gesehen, benötigen wir neben ganzen Zahlen natürlich auch rationale Zahlen. Jede Zahl x Q, x 0 lässt sich schreiben als: mit - Vorzeichen s {1, 1} - Mantisse m Q, 1 m < 10 - Exponent e Z. x = s m 10 e Da sich in ausgeschriebener Variante, die Position des Kommas je nach Exponent verändern würde, heisst diese Darstellung Gleitkommazahl (Floating Point Number). Rationale Numerische Datentypen (Gleitkommazahlen) Im Computer wird eine rationale Zahl immer als Gleitkommazahl durch Vorzeichen, Mantisse und Exponent (zur Basis 2) repräsentiert. In Java gibt es für Gleitkommazahlen die 2 Typen float (Floating Point Number) und double (Double Precission): Bitanzahl für: float double Vorzeichen 1 1 Mantisse Exponent 8 11 Summe Bereich 1.4E E38 4.9E E / 23 16

5 Notation für Gleitkommazahlen Die Darstellung einer Gleitkommazahl im Java-Quelltext hat die Form: Vorzeichen (optional) Vorkommastellen Dezimalpunkt Nachkommastellen E Vorzeichen des Exponenten (optional) Ganzzahliger Exponent Variablen vom Typ float und double können auch Zahlen in gewöhnlicher Punktschreibweise: Operanden für Gleitkommazahlen Operanden für Gleitkommazahlen entsprechen den arithmetischen und vergleichenden Operanden für ganze Zahlen. Einige Besonderheiten: Kurzschreibweisen Inkrement ++ und Dekrement -- funktionieren (obwohl nicht so intuitiv) auch bei Gleitkommazahlem. Der Operator / steht für Division (nicht ganzzahlig). Wegen Rundungsfehlern ist Prüfen auf Gleichheit == oder Ungleichheit!= meist nicht sinnvoll. zugewiesen werden. < vorkommastellen >. < nachkommastellen > 17 / Typumwandlung (Typecast) II Operanden und gemischte Typen I Expliziter Typecast ist wie bei den ganzen Zahlen auch hier und bei allen weiteren Datentypen möglich. Der erlaubte impliziter Typecast zwischen ganzzahligen numerischen Datentypen erweitert sich auf rationale Datentypen wie folgt: Erlaubt: byte short int long float double Nicht erlaubt: double float long int short byte Weitere Typen können erlaubt sein, aber Fehlerquellen beinhalten. Jeder Operator kann nur auf gleichartigen Datentypen arbeiten Operationen und Zuweisungen können trotzdem gemischte Typen enthalten: int i = 1; double d = 2, e; e = i/d; Dies ist so nur erlaubt, wenn alle beteiligten Typen standardmäß implizit in den gleichen Typ umgewandelt werden (Hier: double). Vor der Division i/d wird i automatisch in double umgewandelt. 19 / 23 20

6 Operanden und gemischte Typen II 4.0 Der alphanumerische Datentyp char Andernfalls muss zusätzlich ein explitizer Typecast auftreten: int i = 1; double d = 2; float f = (float) i/d; Warum Cast (float) notwendig? 1. Bei Berechnung i/d wird i (erlaubterweise) implizit in double umgewandelt. 2. Das Ergebnis der Division ist damit auch automatisch ein double-wert. 3. Die Zuweisung f=i/d ist daher nicht erlaubt (obwohl 0.5 ohne Probleme als float- Wert darstellbar ist. Zeichenkonstanten (Variablen vom Typ char) können wie folgt Werte zugewiesen werden: Zeichen in einfaches Hochkomma eingeschlossen: char c = A ASCII-Code des Zeichens: char c = 65 Ausgabe beider Zuweisungen: A Manche Zeichen müssen besonders codiert werden, z.b. werden die Zeichen, oder \ als \, \ und \\ dargestellt. Weiter gibt es Sonderzeichen wie \n für Zeilenvorschub und \t für ein Tabulatorzeichen. 21 / char vs. String Bisher kennen wir haben wir Zeichenketten in Form des Datentyps String kennen gelernt. Unterschiede: String Zeichenkette, char einzelnes Zeichen. String in, char in String i. Ggs. zu char kein primitiver Datentyp. Der Datentyp String ist ein zusammengesetzter Datentyp. Ein String besteht aus einem Feld (Array) von char Variablen (später) und besitzt eigene Operatoren. Mehr im Kapitel Ein- und Ausgabe. 23 / 23