Einstieg in die Informatik mit Java

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1 1 / 29 Einstieg in die Informatik mit Java Weitere Ausdrücke Gerd Bohlender Institut für Angewandte und Numerische Mathematik

2 Gliederung 2 / 29 1 Überblick 2 Kombinierte Zuweisungsoperatoren 3 Vergleichsoperatoren 4 Logische Operatoren 5 Weitere Operatoren 6 Klassifizierung von Operatoren 7 Priorität der Operatoren 8 Typumwandlungen

4 Überblick In diesem Kapitel werden weitere Ausdrücke eines Java-Programms beschrieben. Weitere Ausdrücke Kombinierte Operatoren, Vergleiche, logische Operatoren,... Klassifizierung Priorität, Assoziativität,... 4 / 29

6 Kombinierte Zuweisungsoperatoren Kombinierte Zuweisungsoperatoren verkürzen die Schreibweise von Zuweisungen der Art: a = a b; Steht also links wie rechts vom Zuweisungsoperator = dieselbe Variable, kann der Ausdruck auch verkürzt geschrieben werden als: a = b; Der Zuweisungsoperator lässt sich mit den folgenden Operatoren kombinieren: += -= *= / = & = = ^= %= <<= >>= >>>= 6 / 29

7 7 / 29 Kombinierte Zuweisungsoperatoren, Beispiele Beispiel g=1; h=1; g = g + 5; // ergibt g = 6 h += 5; // ergibt h = 6 Achtung Die Wirkung auf g und h ist die gleiche, die Anzahl der Auswertungen von g und h sind dagegen nicht gleich. g wird hier zweimal ausgewertet, h hingegen nur einmal (wichtig bei sogenannten Nebeneffekten, z,b. bei Feldern)!

9 Vergleichsoperatoren 9 / 29 Vergleichsoperatoren liefern boolsche Werte als Ergebnistyp zurück, also true oder false. Beispiel Operator Bedeutung == gleich!= ungleich <= kleiner gleich >= größer gleich < kleiner > größer x == y / / Test ob x und y g l e i c h sind x!= y / / Test ob x und y ungleich sind wert >= 0 / / Test ob wert n i c h t n e g a t i v i s t z%2 == 0 / / Test ob z gerade i s t

11 Logische Operatoren 11 / 29 Logische Operatoren dienen zur Zusammensetzung mehrerer logischer Werte, z.b. mehrerer Vergleiche. Operator Bedeutung & && Logisches Und Wahr, falls beide Operanden wahr sind. Logisches Oder Wahr, falls mindestens einer der Operanden wahr ist.! Logische Negation Wahr, falls der Operand falsch ist. ^ Exklusives Oder Wahr, falls die Operanden verschieden sind.

12 Logische Operatoren, Beispiele 12 / 29 Beim logischen Und wird geprüft, ob beide Operanden den Wert true haben. Nur dann ist das Ergebnis true, andernfalls false. Beispiel x >= 0 && x <= 9 / / dezimale Z i f f e r? x > 0 && x%2 == 0 / / p o s i t i v e gerade Zahl? c >= a && c <= z / / Kleinbuchstabe? Beim logischen Oder wird geprüft, ob mindestens einer der Operanden den Wert true hat. Dann ist das Ergebnis true. Falls beide Operanden den Wert false haben, ist das Ergebnis false. Beispiel x < 0 x > 9 / / keine dezimale Z i f f e r? x==2 x==3 x==5 x==7 / / e i n s t. Primzahl? c == a c == A / / k l e i n e s oder großes a?

13 Logische Operatoren, Beispiele 13 / 29 Bei der logischen Negation wird der Wahrheitswert des Operanden negiert. Hat der Operand den Wert true, dann ist das Ergebnis false und umgekehrt. Beispiel! ( x >= 0) / / e n t s p r i c h t x < 0 / / ( ausser bei NaN)! f e r t i g / / i s t f e r t i g == f a l s e? Vorsicht bei der logischen Negation von kombinierten Aussagen! Es gelten die De Morganschen Regeln: Beispiel! ( a && b ) / / e n t s p r i c h t! a! b! ( a b ) / / e n t s p r i c h t! a &&! b / / B e i s p i e l :! ( x>=0 && x<=9) / / keine Z i f f e r?! ( x>=0)! ( x<=9) / / ebenso x<0 x>9 / / ebenso

14 Kurzschlussoperatoren 14 / 29 Die Operatoren && und heißen Kurzschlussoperatoren. Sie unterscheiden sich von den Operatoren & und durch die Art der Auswertung des zugrundeliegenden Ausdrucks: Kann aus der linken Seite schon das Ergebnis bestimmt werden, so wird die rechte Seite nicht mehr ausgewertet. Bei den Operatoren & und wird die rechte Seite dagegen immer ausgewertet. Beispiel i n t i, j ; i f ( ( j! = 0 ) && ( i / j < 5 ) ) / / i / j wird bei j =0 / / n i c h t ausgewertet! i f ( ( j! = 0 ) & ( i / j < 5 ) ) / / i / j wird bei j =0 / / ausgewertet! Fehler!

16 Weitere Operatoren 16 / 29 Operator Bedeutung a?b:c Konditionaloperator: Verkürzte Form für if... else... Ist a wahr, so ist das Ergebnis b, sonst c. & ˆ Bitoperatoren: Bitweises Und, Oder, exklusives Oder, bitweise Negation a << b Schiebeoperator: a wird um b Bits nach links verschoben. a >> b Schiebeoperator: a wird um b Bits nach rechts verschoben, dabei wird links mit einem Vorzeichenbit aufgefüllt. a >>> b Schiebeoperator: a wird um b Bits nach rechts verschoben, dabei wird mit Nullen aufgefüllt. Achtung Grund für die Existenz des Operators >>> ist, daß es in Java keine unsigned Typen gibt! Der linke Operand wird als vorzeichenlose Zahl interpretiert.

18 18 / 29 Klassifizierung von Operatoren Operatoren werden anhand der folgenden Kriterien klassifiziert: (1) Anzahl der Operanden (unär, binär, ternär), (2) Priorität der Operatoren, (3) Assoziativität: Auswertung erfolgt in Normalfall von links nach rechts, bei unären Operatoren und Zuweisungen von rechts nach links, (4) Präfix oder Postfixvariante (nur für ++ und relevant).

19 Reihenfolge der Auswertung der Operanden Achtung Operanden werden im Gegensatz zu Operatoren immer von links nach rechts ausgewertet! Dies ist wieder bei Nebeneffekten wichtig, z.b. bei Feldern. Beispiel i n t k =2, l =3, m=4; k = l = m; / / k, l,m haben a l l e den Wert 4. Der obige Ausdruck wird wie folgt ausgewertet: (1) k wird ausgewertet, eventuell Nebeneffekte, (2) l wird ausgewertet, eventuell Nebeneffekte, (3) m wird ausgewertet, eventuell Nebeneffekte, (4) rechte Zuweisung, (5) linke Zuweisung. 19 / 29

20 20 / 29 Reihenfolge der Auswertung der Operanden Achtung Reihenfolge der Auswertungen ist bei Nebeneffekten bedeutsam! Beispiel, Vorgriff auf Felder i n t [ ] f e l d = {0,11,22,33}; / / Feld mit 4 Werten i n t i =0; / / Index f e l d [++ i ] = f e l d [++ i ] = f e l d [++ i ] ; / / dies b e w i r k t : / / f e l d [ 1 ] = f e l d [ 2 ] = f e l d [ 3 ] ; / / danach s t e h t i n f e l d : {0,33,33,33}

22 Priorität der Operatoren 22 / 29 Priorität Operator Assoz. Bedeutung 15., [], () L Komponentenzugriff bei Klassen, Feldern und Methodenaufruf 14 ++, --, +, -,!, ~ R Unäre Operatoren new Instanzbildung 13 (Typ) R Explizite Typkonvertierung 12 *, /, % L Multiplikative Operatoren 11 +, - L Additive Operatoren 10 <<, >>, >>> L Schiebeoperatoren 9 <,>,<=, >= L Vergleichsoperatoren instanceof 8 ==,!= L Vergleichsoperatoren 7 & L Und Operator (bitweise, logisch) 6 ^ L Exklusives Oder (bitweise, logisch) 5 L Oder Operator (bitweise, logisch) 4 && L (Logisches Und) Operator (Kurzschluß Auswertung) 3 L (Logisches Oder) Operator (Kurzschluß Auswertung) 2?: R Konditionaloperator 1 =, +=, *=, usw. R Zuweisungsoperatoren

23 23 / 29 Reihenfolge der Auswertung Die höchste Priorität wird mit der Zahl 15 gekennzeichnet, die niederste mit der Zahl 1. Operatoren mit gleicher Priorität werden von links nach rechts ( Assoz. = L = linksassoziativ) bzw. von rechts nach links ( Assoz. = R = rechtsassoziativ) ausgewertet. Außerdem kann die Reihenfolge der Operationen immer durch Klammern () festgelegt werden.

25 25 / 29 Typumwandlungen, implizit (a) Umwandlung in größere Typen geht automatisch. byte short int long float double char int Achtung Bei der Konversion von int nach float und von long nach float bzw. double können Rundungsfehler auftreten (Verlust von Nachkommastellen)! Beispiel i n t i = ; f l o a t f = i ; / / e r g i b t E8 long l = L ; double d = l ; / / e r g i b t E18 f = l ; / / e r g i b t E18

26 26 / 29 Typumwandlungen, explizit (b) Umwandlungen in kleinere Typen können zu Fehlern führen und müssen deshalb explizit dem Kompiler mitgeteilt werden. Dies ist mit Hilfe des Cast Operators möglich: double float long int short byte int char byte short char Syntax (Typname) Ausdruck Wegen der hohen Priorität des Typecast-Operators muss meistens geklammert werden: (Typname)(Ausdruck)

27 Typumwandlungen, Beispiel 27 / 29 Häufiger Anwendungsfall: Konversion einer Gleitkommazahl in eine ganze Zahl. Der gebrochene Anteil wird abgeschnitten. Beispiel double d = 12.89; i n t i = ( i n t ) d ; / / e r g i b t 12 / / genauso f u e r negative Zahlen : d = 12.89; i = ( i n t ) d ; / / e r g i b t 12

28 28 / 29 Typumwandlungen von/nach boolean Achtung Es existieren keine Konversionen von oder nach boolean Allerdings ist folgendes möglich: Interpretation von 0 = false und 1 = true. Beispiel boolean b, i n t i ; b = i!= 0; / / wandelt 0 i n f a l s e, 1 i n t r u e i = b? 1 : 0 ; / / wandelt f a l s e i n 0, t r u e i n 1

29 Verwendete Datentypen 29 / 29 Aus Effizienzgründen wird nicht in den Datentypen byte, short und char gerechnet, sondern in int. Beispiel byte a=1, b =2; byte c = a+b ; / / Fehler! Summe i s t i n t byte c = ( byte ) ( a + b ) ; / / mit Typecast geht es byte d = ++b ; / / okay, Ausnahme ++ und d = d+a ; / / Fehler! Summe i s t i n t d += a ; / / okay, Ausnahme komb. Zuweisung c += 500; / / okay, e r g i b t 9 (= ) Bei gemischten Ausdrücken wird im größeren Typ gerechnet (in oben genannter Reihenfolge). Beispiel i n t i =1; double d=1; i = d+ i ; / / Fehler, Summe i s t double