Propädeutikum zur Programmierung

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1 Propädeutikum zur Programmierung Andreas Bollin Institute für Informatik Systeme Universität Klagenfurt Tel: 0463 / Lösung der Aufgaben (1/2) Lösung Aufgabe 1: Maxmin ( N; max, min) ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 2 von 36 1

2 Lösung der Aufgaben (2/2) Lösung Aufgabe 2: Primtest ( N, Ergebnis) ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 3 von 36 Daten und Datentypen (1/5) Wesentliche Bezeichnungen: Literale (Zahlen 1,2,3,; Textliteral ) Variablen (benannte Behälter) Inhalt (Wert und Typ) und Adresse (im Speicher des Rechners) Konstanten Datentyp: Festlegung der Interpretation einer gespeicherten Bitfolge. Datentypen können sein: Einfach (ganze Zahlen, ein Zeichen, logische Werte) Zusammengesetz (Zeichenfolgen, Strukturen) Haben Wertebereich (Wertemenge) und Operationen ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 4 von 36 2

3 Daten und Datentypen (2/5) Datentyp legt die Art der gespeicherten Information (und dadurch auch die Auswertungsmöglichkeit) fest. Beispiel: int zahl1 = 25; Operationen: +,-,*,/,%,<,> Digitale Wertedarstellung macht auch Probleme: Zeichendarstellung (chinesische Schriftzeichen) Digitalisierung Kodierung, Dekodierung von Symbolen (Noten, Icons) Transformation von Signalen (Sensorik) ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 5 von 36 Daten und Datentypen (3/5) Digitale Wertedarstellung? Intern werden Werte als Folge von 0en und 1en gespeichert Operationen mit Binärzahlen sind auf Schaltkreisebene möglich! Einige relevante Ausdrücke: Bit: 0 oder 1 Byte: 8 Bit 1 KByte = 1024 Byte, 1 MByte = 1024 KByte, 1 GByte = 1024 MByte Eine mögliche Binärzahl: Viele Möglichkeiten der Interpretationen der Zahlenfolge. ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 6 von 36 3

4 Daten und Datentypen (4/5) Umwandlung von Binärzahlen? Binärer Zahlraum: Basis = 2 Die Schreibweise (Binär) bedeutet: 1* * * *2 0 = = 1*8 + 0*4 + 0*2 + 1*1 = 9 (Dezimal) Weitere Beispiele: =? =? =? =? Lösung: 150, 54, 85, 255 ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 7 von 36 Daten und Datentypen (5/5) Umwandlung von Dezimalzahlen? Basis = 10 Aufgabe 3: einfacher Algorithmus für die Umwandlung einer Dezimalzahl in eine Binärzahl. Ges.: Blockdiagramm Tipp: Division durch 2 und Modulo 2 Lösung bitte bis zur kommenden Stunde Probleme: Wie stelle ich negative Zahlen dar? Wie viele Bits stehen mir eigentlich zur Verfügung? Siehe ESOP! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 8 von 36 4

5 Datentypen in Java (1/11) In Java gibt es vier Gruppen einfacher Datentypen: Logischer Typ (boolean) Ganzzahl Typ (int, byte, short, long) Gleitpunkt Typ (float, double) Zeichentyp (char) Namen (Variablen, Konstanten) müssen meistens VOR deren Verwendung deklariert werden. Erhöht Korrektheit. Compiler kann Speicher reservieren. ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 9 von 36 Datentypen in Java (2/11) Logischer Typ (boolean) Speichert die logischen Werte und Beispiele: boolean a; boolean x,y,z; Operationen (Boolsche Algebra) x y!x x && y x y ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 10 von 36 5

6 Datentypen in Java (3/11) Ganzzahltypen (byte, short, int, long) Typ byte short int long Wertebereich ( ) ( ) ( ) Länge 8 Bit 16 Bit 32 Bit 64 Bit Operationen: Vergleich: ==,!=, >, <, >=, <= Addition, Subtraktion Division / und Modulo % ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 11 von 36 Datentypen in Java (5/11) Gleitpunkttypen (float, double) Reelle Zahlen in Gleitkomma-Darstellung: Zahl = Mantisse * Basis Exponent Auch hier: Größe ist endlich! Typ float double Wertebereich 1,4 E ,4 E+38 4,9 E ,7 E+308 Länge 32 Bit 64 Bit Problem der Genauigkeit der Zahlen. ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 13 von 36 6

7 Datentypen in Java (6/11) Zeichentyp (char). Typ zum Speichern einzelner Zeichen. Zuweisung von Literalen möglich. Literale werden durch ( ) begrenzt. Basis: Unicode-Zeichensatz jedes Zeichen hat Nummer von 0 bis char c = 65; // für den Buchstaben A Es gibt einige spezielle Zeichen: \t \n // Tabulator // Zeilenvorschub ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 14 von 36 Datentypen in Java (7/11) Initialisierung Ohne explizite Initialisierung bei der Variablen- Deklaration gelten folgende Initialwerte: byte, short, int, long, float, double sind 0 boolean ist char = 0 Konvertierungen (Werteumwandlungen) sind möglich (Achtung bei ev. Genauigkeitsverlust!) Type Casting: x = (int) a/b; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 15 von 36 7

8 Datentypen in Java (8/11) Variablen Die Definition hat i.a. folgende Form: Typenname VName [= Initialisierung] {, VName [= Initialisierung] ; Beispiel: int dummy = 16; Konstanten Erhält den Wert bei der Initialisierung Wert kann nicht mehr geändert werden. static final Typenname Konstantenname = Wert; Beispiel: static final int N = 100; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 16 von 36 Datentypen in Java (9/11) Präzedenzregeln. Stärke der Bindung (in abnehmender Folge): 1. Klammerung 2. Unäre Operationen (rechtsassoziativ) +, -,! (logisches NICHT) 3. Multiplikative Operationen *, /, %, && (logisches UND) 4. Additive Operationen +,-, Zusätzlich gilt: Gleichstarke binäre Operationen binden linksassoziativ Arithmetische Operationen sind stärker als Vergleiche Vergleiche binden stärker als logische Operationen ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 17 von 36 8

9 Datentypen in Java (10/11) Zusätzlich gilt: Gleichstarke binäre Operationen binden linksassoziativ Arithmetische Operationen sind stärker als Vergleiche Vergleiche binden stärker als logische Operationen Beispiele: a + b > c + d ==? a b > c d ==? Lösung: (a+b) > (c + d) a (b > c) d ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 18 von 36 Datentypen in Java (11/11) (Interessante) Beispiele zum Nachdenken: Geg.: byte b = (byte) 16; long k = 3; float f = 2.0f; Ges.: b 17 =? (Wert + Typ?) 3 / 2 * f =? 8 b * k =? 3 / f * 2.0 =? Lösung: b 17 = 1 (int) 3 / 2 * f = 2.0f (float) 8 b * k = -40 (long) 3 / f * 2.0 = 3.0 (double) Beobachtung: Größerer Typ gewinnt! Für Java ist 2 ein Integer bzw. 2.0 double! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 19 von 36 9

10 Grundanweisungen (1/10) Wir haben nun alle Grundlagen für einfache Java- Programme beisammen. Was noch fehlt ist der Leim : Grundanweisungen in Java: (Prinzipien der strukturierten Programmierung) Zuweisung (=) Verzweigung (if) Wiederholung (while, for) Anweisungsfolge (Sequenz, ; ) ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 20 von 36 Grundanweisungen (2/10) Anweisungsfolge Anweisungen werden durch (;) abgeschlossen x = 100; y = 200; z = x+y; Spezieller Leim: Block Anweisungen können durch einen Block ersetzt werden. Allgemeine Form: { Deklarationen Anweisungsfolge Blöcke können beliebig geschachtelt werden ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 21 von 36 10

11 Grundanweisungen (3/10) Zuweisung - Allgemeine Form: Variable = Ausdruck; Die Adresse der Variablen wird berechnet, Der Ausdruck auf der rechten Seite wird berechnet, Das Ergebnis wird der linken Seite zugewiesen. Typanpassung möglich. Bei mehreren Zuweisungen ohne Klammerung, wird von rechts beginnend gearbeitet: int a,b,c,d = 100; // a,b,c noch unbestimmt, d=100 a = b = c = d; // a=(b=(c=d)), alle = 100 a = b = c + d // a, b = 200, c, d = 100 a = 3*(b=c+d) + 4 // a = 604, b = 200, c,d, = 100 ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 22 von 36 Grundanweisungen (4/10) Verzweigung Allgemeine Form: if ( B ) { Anweisung 1 oder if ( B ) { Anweisung 1 else Anweisung 2 Bedingung B (bool) wird ausgewertet Ist B wahr, wird Anweisung 1 ausgeführt Ist B falsch, wird (optionaler) else-zweig ausgeführt. Beispiel: if (x < y) { min = x; else { min = y; Besteht die Anweisung (der Block) nur aus einer Aktion, so kann in Java die Klammer { weggelassen werden! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 23 von 36 11

12 Grundanweisungen (5/10) Wiederholung while-schleife Allgemeine Form: while (Bedingung) { Schleifenkörper oder do { Schleifenkörper while (Bedingung) while: Bedingung wird ausgewertet Ist sie wahr, so wird Schleifenkörper ausgeführt Ist sie falsch: nächste Anweisung do: Schleifenkörper ausgeführt, dann wie while Hier gilt wieder: Besteht der Schleifenkörper nur aus einer Anweisung, kann die Klammer { weggelassen werden! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 24 von 36 Grundanweisungen (6/10) Beispiel 2: Was macht folgendes Programmfragment? int d; int v; int result = 0; while ( d >= v ) { result = result + 1; d = v d; // while Ist d = 5 und v = 2, so wird Schleife 1x durchlaufen! ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 25 von 36 12

13 Grundanweisungen (7/10) Wiederholung for-schleife for (Vorbereitung; Bedingung; Fortschaltung) { Schleifenkörper Vorbereitung: Deklarationen, Anweisungen Laufvariablen initialisieren, Deklaration bis Schleifenende gültig Bedingung: ausgewertet, wenn wahr, so wird der Schleifenkörper ausgeführt und danach die Fortschaltung ausgeführt, danach wird wieder die Bedingung geprüft for (int i = 0; i < 10; i = i+1) { j = j+1; k = k + i; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 26 von 36 Grundanweisungen (8/10) Beispiel 3: Was tut folgendes Programm- Fragment? Lsg.: Quersumme int Algo (int n) { int s = 0; while (n >= 10) { s = s + n % 10; n = n / 10; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 27 von 36 s = s + n; return s; 13

14 Grundanweisungen (9/10) Beispiel 4: Fehlersuche static void Algo (int n) { char s = 65; for (int i; i <= n; i++) { System.out.println (s); s = s + 1; ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 28 von 36 Grundanweisungen (10/10) Beispiel 5: Programmanalyse class Unbekannt4 { static int Algo (int a, int b){ while (a!= b) if (a > b) a = a - b; else b = b - a; return a; public static void main (String [] args) { System.out.println ("Algo (24,21) liefert:" + Algo(24,21)); ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 29 von 36 14

15 Weitere Informationen (1/2) Literatur Sprechen Sie Java. Hanspeter Mössenböck. dpunkt.verlag, Java in a Nutshell. David Flanagan. O Reilly, Lehrbuch der Programmierung mit Java. Klaus Echtle, Michael Goedicke. dpunkt.verlag, Online-Dokumentation - Links java.sun.com/j2se/1.3/docs.html bscw-itec.uni-klu.ac.at ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 35 von 36 Weitere Informationen (2/2) Weitere interessante Links forum.java.sun.com Entwicklerplatform Suchmaschine Objektorientierung, Linkssammlung SW1 Homepage Weitere interessante Lehrveranstaltungen ISYS (ab) Propädeutikum zur Programmierung Teil 2 Seite 36 von 36 15