Übungen zur Vorlesung Wissenschaftliches Rechnen I

Transkript

1 Übungen zur Vorlesung Wissenschaftliches Rechnen I Nicolas Gauger, René Lamour, Hella Rabus Wintersemester 2007/2008

2 Programmierung - Einführung Programmierung - Einführung Berechnung einer Formel y = x + 5, 6 kann als Vorschrift interpretiert werden, y zu berechnen, wenn x gegeben ist. Im allgemeinen benötigt ein Computerprogramm Eingabedaten (x) und erzeugt daraus Ausgabedaten (y). Unser erstes Programm hat nur Ausgabedaten. Es soll die Namen ihrer Programmiergruppe ausgeben.

5 Programmierung - Einführung Programmierung - Einführung Programmieren bedeutet: 1. Algorithmische Aufbereitung des zu programmierenden Prozesses (z.b: in welcher Reihenfolge berechne ich was?) 2. Schreiben des Quelltextes <name>.java nach den Regeln der Programmiersprache mit einem Texteditor (empfohlen kate) 3. Compilieren (übersetzen) und evtl. linken (verbinden) des Programmes: javac <name>.java 4. Starten des Programmes mittels java <name>

10 Texteditor kate kate Befehl kate & - Bitte starten Sie diesen Befehl! Vorteile: Worthervorhebung: Einstellungen Kate einrichten Editor Hervorhebungen Quellen/Java integriertes Terminal: automatisches Wechseln zum geöffneten Dokument

13 JAVA ist auch eine Insel My first JAVA code Beim Programmieren ist eine gewisse Struktur des Programmtextes einzuhalten. Der minimal nötige Rahmen ist durch folgende Zeilen gegeben: public class <name> { public static void main(string[] args){ } } <programmtext>

14 JAVA ist auch eine Insel My first JAVA code public class <name> { public static void main(string[] args){ } } <programmtext> Übertragen Sie obige Zeilen mit einem Editor (z.b. kate) in die Datei <name>.java. Wählen Sie einen <name> und lassen Sie den <programmtext> noch leer. Speichern Sie die Datei in Ihrem neuen Ordner in P-WRI ab.

15 JAVA ist auch eine Insel My first JAVA code Zeichenketten (Text) werden als String bezeichnet.

16 JAVA ist auch eine Insel My first JAVA code Zeichenketten (Text) werden als String bezeichnet. Dazu werden die Zeichen in Anführungszeichen eingeschlossenen. Bsp: das ist ein String.

17 JAVA ist auch eine Insel My first JAVA code Zeichenketten (Text) werden als String bezeichnet. Ein Ausgabebefehl (output) von Strings in die Standardausgabe ist: System.out.println(String); Strings können durch + zusammengefügt werden: Bsp. Vorname + Nachname = Vorname Nachname.

18 JAVA ist auch eine Insel My first JAVA code Ein Ausgabebefehl (output) von Strings in die Standardausgabe ist: System.out.println(String); Strings können durch + zusammengefügt werden: Bsp. Vorname + Nachname = Vorname Nachname. Ergänzen Sie in Ihrem File <name>.java den <programmtext> durch einen Ausgabebefehl mit den Namen Ihrer Programmiergruppe.

19 JAVA ist auch eine Insel My first JAVA code Ein Ausgabebefehl (output) von Strings in die Standardausgabe ist: System.out.println(String); Strings können durch + zusammengefügt werden: Bsp. Vorname + Nachname = Vorname Nachname. Ergänzen Sie in Ihrem File <name>.java den <programmtext> durch einen Ausgabebefehl mit den Namen Ihrer Programmiergruppe. Compilieren Sie <name>.java und starten Sie das Programm.

20 JAVA ist auch eine Insel Grundelemente von Java ist eine objektorientierte, Hardware-unabhängige Programmiersprache, die für numerische Rechnungen gut geeignet ist. Sehr gut, wenn sie schneller wäre.

21 JAVA ist auch eine Insel Grundelemente von Java ist eine objektorientierte, Hardware-unabhängige Programmiersprache, die für numerische Rechnungen gut geeignet ist. Sehr gut, wenn sie schneller wäre. Es gibt zwei Arten von Java-Programmen: Applets - laufen innerhalb von Internetseiten und Applikationen - sind normal ausführbare Programme.

22 Zeichensatz - Unicode (2 Byte)

23 Zeichensatz - Unicode (2 Byte) Zeichen in Java \u3055

24 Zeichensatz - Unicode (2 Byte) Wir beschränken uns auf die Zeichen der Tabelle C0 Controls and Basics Latin. Warum? Da manche Rechner nur englisch installiert haben, sind dort z.b. die Umlaute nicht darstellbar. Umlaute (beispielweise ä) in Zeichenketten werden mit ae oder \u00e4 dargestellt.

25 Zeichensatz - Unicode (2 Byte) Wir beschränken uns auf die Zeichen der Tabelle C0 Controls and Basics Latin. Warum? Da manche Rechner nur englisch installiert haben, sind dort z.b. die Umlaute nicht darstellbar. Umlaute (beispielweise ä) in Zeichenketten werden mit ae oder \u00e4 dargestellt. Umlaute bzw. entsprechende Sonderzeichen im Java-Quelltext werden als Fehler geahndet.

26 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

27 Format des Java-Quelltextes Der Quelltext ist an kein Format gebunden, schreiben Sie aber Ihre Programme zur besseren Lesbarkeit strukturiert Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

28 Format des Java-Quelltextes Der Quelltext ist an kein Format gebunden, schreiben Sie aber Ihre Programme zur besseren Lesbarkeit strukturiert Nicht: public class <name> { public static void main(string[] args){ <programmtext> } } Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

30 Format des Java-Quelltextes Kommentare : Java kennt drei Schreibweisen // Kommentar in einer Zeile /* Kommentar, der sich über viele Zeilen hinzieht */ /** Kommentar zur Auswertung mittels javadoc */ Primitive Datentypen Bezeichnernamen Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

32 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen (auch d bzw. D möglich) Datentyp Standardwert Beschreibung Bemerkungen boolean false wahr oder falsch true char \u0000 Unicode-Zeichen byte 0 ±8-bit Integer short 0 ±16-bit Integer int 0 ±32-bit Integer long 0 ±64-bit Integer 42L (auch 42l) float 0 32-bit Gleitkommazahl F (auch f), 1e-4f 1..1e+1 1.1e-1 double 0 64-bit Gleitkommazahl , 1e-4 Bezeichnernamen Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

33 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen (auch d bzw. D möglich) Datentyp Standardwert Beschreibung Bemerkungen boolean false wahr oder falsch true char \u0000 Unicode-Zeichen byte 0 ±8-bit Integer short 0 ±16-bit Integer int 0 ±32-bit Integer long 0 ±64-bit Integer 42L (auch 42l) float 0 32-bit Gleitkommazahl F (auch f), 1e-4f 1..1e+1 1.1e-1 double 0 64-bit Gleitkommazahl , 1e-4 Bezeichnernamen Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

35 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen : Objekte müssen deklariert werden - sie bekommen einen Namen und evtl. gleich einen Anfangswert. Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

36 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen : Objekte müssen deklariert werden - sie bekommen einen Namen und evtl. gleich einen Anfangswert. Wir schreiben im Quelltext: datentyp Objektname ; Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

37 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen : Objekte müssen deklariert werden - sie bekommen einen Namen und evtl. gleich einen Anfangswert. Für die Namenswahl bestehen folgende Regeln: Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

38 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen : Objekte müssen deklariert werden - sie bekommen einen Namen und evtl. gleich einen Anfangswert. Für die Namenswahl bestehen folgende Regeln: 1. Das erste Zeichen muss ein Buchstabe, underscore ( ) oder $-Zeichen sein. 2. Danach dürfen weitere Buchstaben (auch und $) und Zahlen folgen. 3. Groß- und Kleinschreibung werden unterschieden. 4. Der Name darf kein reserviertes Wort von JAVA sein. 5. Der Name endet mit einem Trennzeichen: Leer-, Zeilenendezeichen, Zeilenvorschub, Tabulator, Kommentar oder =. 6. Wählen Sie sinnvolle Namen! Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

39 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen : Objekte müssen deklariert werden - sie bekommen einen Namen und evtl. gleich einen Anfangswert. Für primitive Datentypen erfolgt die Zuweisung eines Anfangswertes durch datentyp Objektname = wert; Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

40 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen : Objekte müssen deklariert werden - sie bekommen einen Namen und evtl. gleich einen Anfangswert. Für primitive Datentypen erfolgt die Zuweisung eines Anfangswertes durch datentyp Objektname = wert; Beispiel: double radius = 2.6e+2; Ausgabe der Werte primitiver Datentypen

42 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen Ausgabe der Werte primitiver Datentypen Der Ausgabestring kann direkt durch Nutzung des Bezeichners erzeugt werden.

43 Format des Java-Quelltextes Kommentare Primitive Datentypen Bezeichnernamen Ausgabe der Werte primitiver Datentypen Der Ausgabestring kann direkt durch Nutzung des Bezeichners erzeugt werden. Beispiel: System.out.println( Radius = +radius);

44 Eine Anweisung wird mit dem Wertzuweisungsoperator = geschrieben und mit einem ; abgeschlossen.

45 Eine Anweisung wird mit dem Wertzuweisungsoperator = geschrieben und mit einem ; abgeschlossen. Daher ist y = x + 5.6; keine Gleichung, sondern die Anweisung den Wert aus der Speicherzelle von x zu holen, zu 5.6 zu addieren und in der Speicherzelle von y abzuspeichern.

46 Die Arithmetischen Operatoren + / % wirken, wie aus der Mathematik bekannt. Der Divisionsoperator / liefert im Falle zweier ganzzahliger Operanden den ganzzahligen Anteil. Den Divisionsrest liefert der Modulo-Operator %. + und werden auch wie üblich als Vorzeichen benutzt.

47 Die Arithmetischen Operatoren + / % wirken, wie aus der Mathematik bekannt. Der Divisionsoperator / liefert im Falle zweier ganzzahliger Operanden den ganzzahligen Anteil. Den Divisionsrest liefert der Modulo-Operator %. + und werden auch wie üblich als Vorzeichen benutzt. Ergänzen Sie Ihr Programm so, dass für zwei ganzzahligen Variablen vom Typ (int) mit den Anfangswerten 5 und 7 deren Summe, Differenz, Produkt und Quotient berechnet und ausgegeben werden.

48 Vergleichs-Operatoren Um zu entscheiden, ob Vergleiche den boolschen Wert false oder true liefern, werden Vergleichsoperatoren benötigt.

49 Vergleichs-Operatoren Um zu entscheiden, ob Vergleiche den boolschen Wert false oder true liefern, werden Vergleichsoperatoren benötigt. Seien x und y Objekte des gleichen Grunddatentypes: Operator Bedeutung x==y true, falls x und y gleich sind. x! =y true, falls x und y ungleich sind. x<y true, falls x kleiner y ist. x<=y true, falls x kleiner oder gleich y ist. x>y true, falls x größer y ist. x>=y true, falls x größer oder gleich y ist.

50 Vergleichs-Operatoren Mit den Vergleichsoperatoren können wir einfache Vergleiche abtesten. Wie aber testen wir z.b., ob gilt? 0 x 7

51 Vergleichs-Operatoren Mit den Vergleichsoperatoren können wir einfache Vergleiche abtesten. Wie aber testen wir z.b., ob gilt? Hier müssen wir testen, ob 0 x 7 0 x und gleichzeitig x 7 ist. Dazu brauchen wir die Verknüpfung logischer Ausdrücke.

52 Logische Operatoren Logische Operatoren! & ˆ && erlauben es, Verknüpfungen zwischen logischen Werten herzustellen und somit komplexe logische Ausdrücke zu erstellen.

53 Logische Operatoren Logische Operatoren! & ˆ && erlauben es, Verknüpfungen zwischen logischen Werten herzustellen und somit komplexe logische Ausdrücke zu erstellen. Dabei gilt, falls bool 1 und bool 2 logische Ausdrücke sind Operator Bedeutung! bool 1 Negation von bool 1 bool 1 bool 2 Logisches Oder, true wenn bool 1 oder bool 2 true sind. bool 1 & bool 2 Logisches Und, true wenn bool 1 und bool 2 true sind.

54 Logische Operatoren Logische Operatoren! & ˆ && erlauben es, Verknüpfungen zwischen logischen Werten herzustellen und somit komplexe logische Ausdrücke zu erstellen. Die anderen drei Operatoren werden seltener benötigt - bitte im Selbststudium erarbeiten!

55 Logische Operatoren Logische Operatoren! & ˆ && erlauben es, Verknüpfungen zwischen logischen Werten herzustellen und somit komplexe logische Ausdrücke zu erstellen. Der logische Ausdruck unseres Beispiels 0 x 7 würde nun lauten: 0 <= x & x <= 7.

56 Logische Operatoren Der logische Ausdruck unseres Beispiels 0 x 7 würde nun lauten: 0 <= x & x <= 7. Es ist nicht verkehrt Klammern zu setzen: (0 <= x) & (x <= 7)

57 Logische Operatoren Formulieren Sie einen logischen Ausdruck für die Tatsache, dass höchstens doppelt so viele Studenten im Raum sind wie Computer, aber mindestens ein Student da ist.

58 Logische Operatoren Formulieren Sie einen logischen Ausdruck für die Tatsache, dass höchstens doppelt so viele Studenten im Raum sind wie Computer, aber mindestens ein Student da ist. student <= 2 computer & student > 0