252-0027 Einführung in die Programmierung 2.2 Typen und Variable

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252-0027

Einführung in die Programmierung 2.2 Typen und Variable

Thomas R. Gross

Department Informatik ETH Zürich

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Uebersicht

§ 2.2 Typen und Variable

§ Deklaration von Variablen

§ 2.3 Schleifen (Loops)

§ 2.3.1 “for” Loops

§ 2.3.2 Verschachtelte Schleifen

§ 2.4 “if”-Anweisungen

§ 2.5 Nochmals Schleifen

§ “while” Loops

§ 2.6 Input

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Variable

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public class Lohn{

public static void main(String[] args) {

// Calculate net wages based on weekly hours worke; deduct AHV 4.2%, IV 0.7%, ALV 1.0%

System.out.println("Hours worked:");

System.out.println(38 + 40 + 30 + 10);

System.out.println("AHV:");

System.out.println(30*(38 + 40 + 30 + 10) * .042);

System.out.println("IV:");

System.out.println("ALV:");

System.out.println("Lohn:");

System.out.println(30*(38 + 40 + 30 + 10) – ((30*(38 + 40 + 30 + 10) * .042 +

(30*(38 + 40 + 30 + 10) * .007 + (30*(38 + 40 + 30 + 10) * .01) );

} }

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§ Der Ausdruck (Anzahl Stunden) (38 + 40 + 30 + 10) wird wiederholt

§ Abzüge werden mehrfach berechnet

§ So viele println Anweisungen

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Variable

§ Variable (“variable”): Name der es erlaubt, auf einen gespeicherten Wert zuzugreifen

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Variable

§ Wert muss (irgendwo) vom Programm gespeichert werden

§ In Speicherzelle(n) im Computer

§ Aehnlich Schnellwahl (Telefon)

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Variable

§ Wert muss (irgendwo) vom Programm gespeichert werden

§ In Speicherzelle(n) im Computer

§ Aehnlich Schnellwahl (Telefon)

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Variable

§ Wie man diese Wahlknöpfe benutzt:

§ Konfiguration

§ Einsatz

§ Aehnlicher Ablauf für Variablen in einem Programm

§ Deklaration - gibt Namen und Typ an

§ Initialisierung - speichert einen Wert in der Variablen

§ Gebrauch - in einem Ausdruck oder println Anweisung

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Deklaration

Deklaration einer Variablen: Reserviert Speicher für Werte

§ Variable müssen deklariert sein bevor sie verwendet werden können.

§ Syntax:

type name;

name ist ein Bezeichner (“identifier”) type ist der Typ

§ int x;

§ double myGPA; ^x

myGPA

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Deklaration

Variable müssen deklariert sein bevor sie verwendet werden können.

type name;

EBNF Description variabledeclaration

typeidentifier ⟸ bezeichner variableidentifier ⟸ bezeichner

variabledeclaration ⟸ typeidentifier variableidentifier { , variableidentifier } ;

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Zuweisungen (“Assignment”)

§ Zuweisung: Eine Anweisung die einen Wert in einer Variable speichert.

§ Der Wert kann ein Ausdruck sein, die Zuweisung speichert das Ergebnis

§ Syntax:

name = expression;

§ int x;

x = 3;

§ double myGPA;

myGPA = 1.0 + 2.25; ^x ³

myGPA 3.25

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Assignment

§ Java verwendet = um eine Zuweisung auszudrücken

§ "Assignment operator"

name = expression;

EBNF Description assignment

variableidentifier ⟸ bezeichner

assignment ⟸ variableidentifier = expression ;

Die EBNF Beschreibung für expression kommt später.

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String Operationen

§ String Verkettung (“concatenation”): Der Operator + erlaubt es, zwei Strings zu verketten (verknüpfen)

"hello" + ”world" ergibt "helloworld"

"a" + "b" + "c" ergibt "abc"

§ Der Operator + mit einem String und einem anderen Wert als Operanden ergibt einen längeren String.

"hello" + 42 ^ergibt "hello42"

1 + "abc" + 2 ^ergibt "1abc2"

"abc" + 1 + 2 ^ergibt "abc12”

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String Operationen

§ Können + verwenden um einen String und den Wert eines Ausdrucks auszugeben.

§ System.out.println("Note: " + (4.8 + 5.4) / 2);

• Output: Note: 5.1

• Warum brauchen wir ( und )?

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Gebrauch von Variablen

§ Nachdem eine Variable einen Wert erhalten hat, kann die Variable in Ausdrücken verwendet werden:

int x;

x = 3;

System.out.println("x is " + x); // x is 3 System.out.println(5 * x - 1); // 5 * 3 - 1

§ Wiederholte Zuweisungen sind erlaubt:

int x;

x = 3;

System.out.println(x + " here"); // 3 here x = 4 + 7;

System.out.println("now x is " + x); // now x is 11

x 3

x 11

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Deklaration/Initialisierung

§ Deklaration und Initialisierung können in einer Anweisung gemacht werden.

§ Syntax:

type name = value;

§ double myGPA = 3.95;

§ int x = (11 % 3) + 12;

x 14

myGPA 3.95

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Deklaration mit Initialisierung

EBNF Description variabledeclaration

typeidentifier ⟸ bezeichner variableidentifier ⟸ bezeichner

variablelist ⟸ variableidentifier { , variableidentifier } variableinitialization ⟸ variableidentifier = expression variablespecification ⟸ variableinitialization | variablelist variabledeclaration ⟸ typeidentifier variablespecification ;

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Zuweisung (Programm) und Algebra (Mathematik)

§ Zuweisung verwendet = , aber eine Zuweisung ist keine algebraische Gleichung!

= bedeutet: ”speichere den Wert der RHS in der Variable der LHS "

Die rechte Seite des Ausdrucks wird zuerst ausgewertet,

dann wird das Ergebnis in der Variable auf der linken Seite gespeichert

§ Was passiert hier?

int x = 3;

x = x + 2; // ??? _x_x ₃₅

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Compiler Fehler Meldungen

§ Eine Variable kann erst nach einer Zuweisung verwendet werden.

§ int x;

System.out.println(x); // ERROR: x has no value

§ Keine Doppeltdeklarationen.

§ int x;

int x; // ERROR: x already exists

§ int x = 3;

int x = 5; // ERROR: x already exists

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Drucken des Wertes einer Variablen

Operator + zum Drucken eines String und des Wertes einer Variable in einer Zeile.

double punkte = (95.1 + 71.9 + 82.6) / 3.0;

System.out.println("Im Schnitt " + punkte + "Punkte");

int students = 11 + 17 + 4 + 19 + 14;

System.out.println("There are " + students +

" students in the course.");

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Drucken des Wertes einer Variablen

Operator + zum Drucken eines String und des Wertes einer Variable in einer Zeile.

double punkte = (95.1 + 71.9 + 82.6) / 3.0;

System.out.println("Im Schnitt " + punkte + "Punkte");

int students = 11 + 17 + 4 + 19 + 14;

System.out.println("There are " + students +

" students in the course.");

• Output:

Im Schnitt 83.2 Punkte

There are 65 students in the course.

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Beispiel Lohnabrechnung

Wir erinnern uns … wie können wir dieses Programm verbessern?

public class Lohn{

// Calculate net wages based on weekly hours worked // deduct AHV 4.2%, IV 0.7%, ALV 1.0%, 30 CHF/Stunde

System.out.println("Hours worked:");

System.out.println(38 + 40 + 30 + 10);

System.out.println("AHV:");

System.out.println("IV:");

...

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Lohnabrechnung, Version 2

public class Lohn{

// Calculate net wages based on weekly hours worke; deduct AHV 4.2%, IV 0.7%, ALV 1.0%

int stunden = 38 + 40 + 30 + 10;

int lohnBrutto = 30 * stunden;

double ahvAbzug = lohnBrutto * .042;

double ivAbzug = lohnBrutto * .007;

double alvAbzug = lohnBrutto * .01;

double lohnNetto = lohnBrutto – (ahvAbzug + ivAbzug +alvAbzug);

System.out.println("Lohn: " + lohnNetto);

} }

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2.3 Einfache Schleifen: for loop

§ Schleifen erlauben wiederholte Ausführung einer (oder mehrerer) Anweisung(en).

§ Schleifen (“loops”) kommen in verschiedenen Varianten

§ Zuerst: for loop

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for loops erlauben einfache Wiederholungen

§ Bisher waren Wiederholungen eigentlich redundant:

System.out.println(”Ich werde die Schulhausregeln beachten");

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for loops erlauben Wiederholungen

§ Bisher waren Wiederholungen eigentlich redundant:

System.out.println(”Ich werde die Schulhausregeln beachten");

§ Sie machen das Programm unübersichtlich

§ Javas for loop Anweisung führt Anweisungen wiederholt aus.

for (int i = 1; i <= 5; i = i + 1) { // repeat 5 times

System.out.println(”Ich werde die Schulhausregeln beachten");

}

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for loop Syntax

for (initialization; test; update) { statement;

statement;

...

statement;

}

§ Initialisierung ("Initialization") wird einmal ausgeführt.

§ Wiederhole diese Schritte:

§ Prüfe ob test wahr ("true") ergibt. Wenn nicht, stop.

§ Führe die Anweisung(en) ("statement"s) aus.

§ Führe die Aktualisierung ("update") aus.

body (Rumpf) header (Kopf)

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Initialisierung

for (int i = 1; i <= 5; i = i + 1) {

System.out.println("Ich werde die Schulhausregeln beachten");

}

§ Legt die Variable fest, die im Loop verwendet wird

§ Wird einmal am Anfang der Schleife ausgeführt

§ Diese Variable heisst Schleifenzähler (“loop counter”)

§ Kann jeden Namen haben, nicht nur i

§ Kann mit jedem Wert anfangen, nicht nur 1

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Test

for (int i = 1; i <= 5; i = i + 1) {

System.out.println("Ich werde die Schulhausregeln beachten");

}

§ Vergleicht die Zählervariable (loop counter) mit einem Grenzwert

§Verwendet Vergleichsoperatoren (“comparison operators”):

< kleiner als (“less than”)

<= kleiner als oder gleich (“less than or equal to”)

> grösser als (“greater than”)

>= grösser als oder gleich (“greater than or equal to”)

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Kurzformen für Zuweisungen

§ Zuweisungen der Form j = j+1 tretten häufig auf

§ Machen Programm unübersichtlich

§ Früher: unnötige Extra-Arbeit für Compiler und Computer

§ Kurzformen erlauben Inkrement (Addition von 1) und Dekrement (Subtraktion von 1)

§ “increment” und “decrement”

§ Veränderung immer um 1

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Inkrement und Dekrement

Kurzform Aequivalente ausführlichere Version

variable++; variable = variable + 1;

variable--; variable = variable - 1;

Beispiele

int x = 2;

x++; // x = x + 1;

// x now stores 3 double note = 4.5;

note--; // note = note - 1;

// note now stores 3.5

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Inkrement und Dekrement

variable wird verwendet und dann verändert

Beispiel

int x = 2;

int y;

y = x++;

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Inkrement und Dekrement

variable wird verwendet und dann verändert

Beispiel

int x = 2;

int y;

y = x++;

int temp = x;

y = temp;

temp++;

x = temp;

// x now stores 3

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54

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Wiederholungen für ein Interval [1..6]

System.out.println("1 hoch 2 = " + 1 * 1);

§ Intuition: ”Ich will eine Zeile für jede Zahl von 1 bis 6 ausgeben”

§ Ein for loop erledigt genau diesen Job!

for (int i = 1; i <= 6; i++) {

System.out.println(i + " hoch 2 = " + (i * i));

}

§ "Für jede ganze Zahl i von 1 bis 6, drucke..."

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Die Schleife in Zeitlupe

for (int i = 1; i <= 4; i++) {

System.out.println(i + " hoch 2 = " + (i * i));

}

System.out.println("Whoa!");

Output:

1 hoch 2 = 1 2 hoch 2 = 4 3 hoch 2 = 9 4 hoch 2 = 16 Whoa!

1 2 3

4

5 1

2

3 4

5

Initialisierung einmal ausführen

Anweisung(en) im Loop ausführen Ist test wahr?

Aktualisierung ausführen

Anweisung nach Loop ausführen

ja nein

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Mehrere Anweisungen im Rumpf

System.out.println("+----+");

for (int i = 1; i <= 3; i++) {

System.out.println("\\ /");

System.out.println("/ \\");

}

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Mehrere Anweisungen im Rumpf

for (int i = 1; i <= 3; i++) {

System.out.println("\\ /");

System.out.println("/ \\");

}

§ Output:

+----+

\ /

/ \

\ /

/ \

\ /

/ \ +----+

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Schleifenkontrolle

int highTemp = 5;

for (int i = -3; i <= highTemp / 2; i++) {

System.out.println(i + " C = " + (i * 1.8 + 32) + " F");

}

Output:

-3 C = 26.6 F -2 C = 28.4 F -1 C = 30.2 F 0 C = 32.0 F 1 C = 33.8 F 2 C = 35.6 F

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System.out.print

§ Druckt ohne eine Reihe mit “newLine” abzuschliessen

§ Erlaubt es eine Zeile sukzessive auszugeben int highTemp = 5;

for (int i = -3; i <= highTemp / 2; i++) { System.out.print((i * 1.8 + 32) + " ");

}

• Output:

26.6 28.4 30.2 32.0 33.8 35.6

§ Verwende " " um die Zahlen zu trennen

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Hochzählen, herunterzählen

§ Die Aktualisierung (“update”) kann auch -- verwenden um den Schleifenzähler herunterzuzählen

Aber der Vergleich in “test” muss dann > anstatt von < verwenden System.out.print("T-minus ");

for (int i = 10; i >= 1; i--) { System.out.print(i + ", ");

}System.out.println("blastoff!");

System.out.println("The end.");

Output: T-minus 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, blastoff!

The end.