Java - строго типизированный язык

Строгая типизация
Java – строго типизированный язык
Каждая переменная обладает типом, каждое выражение имеет тип и каждый тип строго определен.
Все присваивания, как явные, так и за счет передачи параметров в вызовах методов, проверяются на соответствие типов.

Типы в Java

Переменные в Java
Переменная может называться любой последовательностью латинских букв, цифр и знаков подчеркивания но, при этом, не могут начинаться с цифры.
…
int a2;
double xx = 0.15;
….

Ключевое слово final
Константа— это фактически переменная, объявленная с ключевым словом (модификатором) final (оно как раз и говорит о том, что значение переменной изменяться не будет).
Константа — это именованная ячейка памяти, способная хранить данные, которые потом изменяться не будут.
…
final double Pi = 3.1415926536;
…
Pi = 3.14; //Ошибка!
…

Целочисленные типы

Представление положительных целых чисел в памяти
Прямой код
Положительный целые числа в прямом обратном и дополнительном коде выглядят одинаково!

Представление отрицательны целых чисел в памяти
Прямой код
Обратный (инверсный) код
Дополнительный код (двоичное дополнение)

Подводные камни

Целочисленные литералы
Литерал (англ. literal — константа) — запись в исходном коде компьютерной программы, представляющая собой фиксированное значение. Литералами также называют представление значения некоторого типа данных.

Арифметические операции

Арифметические операции

Упражнение
Написать программу, которая вычисляет количество миль, проходимым лучом света за указанное число дней.
(приблизительная скорость света в милях за секунду - 186000)
(в качестве типа для переменной результата использовать long)
final int v = 186000; //Приблизительная скорость света в милях за секунду
int d = in.nextInt(); //Ввод числа дней пользователем
long r; //Переменная для записи бедующего результата
long c = d*24*60*60; //Конвертируем количество дней в секунды
r = c*v; //Вычисляем количество миль(результат)
out.println(r); //Вывод результата

Типы с плавающей точкой (действительные числа)

Типы с плавающей точкой (действительные числа)

Действительные литералы

Упражнение
final double Pi =3.1416; //Число ПИ
float r = in.nextFloat(); //Ввод пользователем радиуса круга
double s; //Переменная для сохранения площади круга
s = Pi*r*r; //Вычисление площади круга (результата)
out.println(s); //Вывод результата

Тип Char
Char являет собой десятичное представление шестнадцатеричного кода символа в таблице Unicode.
Char свободно конвертируется в числовые типы и обратно. (доступны все арифметические и побитовые операции)

Подводные камни
Суррогатные пары
high surrogat
low surrogat
Если код символа превышает 65535
Сегодня кодировка Unicode насчитывает около 110 000 символов

Символьные литералы
char a = ‘ё’;
char b = ‘\u0804’;
char b1 = 0x0804;
char c = ‘\141’;
char c2 = 141;
char e = ‘\t’; // табуляция – код 9
char f = ‘\n’; // перевод каретки на следующую строку – код 10
char g = ‘\r’; // возврат каретки – код 13
char h = ‘\’’; // одинарная кавычка
char i = ‘\\’; // обратный слеш
char j = ‘\”’; // двойная кавычка
char k = ‘\b’; // возврат на одну позицию («забой»)

Тип Boolean
Операции сравнения:
<; >; ==; <=; >=; !=
Логические операции:

Литералы Boolean
boolean a = true;
boolean b = false;

Троичный условный оператор (тернарный оператор) ?: или ?
переменная = выражение1 ? выражение2 : выражение 3
выражение1 – boolean
если выражение1 = true, то вычисляется выражение2
если выражение1 = false, то вычисляется выражение3
результат работы оператора равен значению вычисленного выражения
выражение2 и выражение3 должны возвращать значения одинакового или совместного типа, которым не может быть void.

Пример использования троичного условного оператора (Упражнение)
Составить и отладить программу, которая, принимая от пользователя значения a,b и x определяет, лежит ли x внутри отрезка (a,b). В случае попадания x в отрезок вывести true, в противном случае – false.
(Для проверки условия использовать троичный условный оператор)
int a = in.nextInt(); // ввод a
int b = in.nextInt(); // ввод b
int x = in.nextInt(); // ввод c
boolean r; // переменная для записи результата
r = (x > a)&&(x < b)?true:false; // вычисление результата
out.println(r); // вывод результата

Неявное (автоматическое) преобразование типов
При присвоении данных переменной одного типа переменной другого типа выполняется автоматическое преобразование типа в случае удовлетворения следующих условий:
оба типа совместимы
длинна текущего типа больше длинны исходного типа
byte > short > int > long
…
byte b = 10;
short s = b;
…
float > double

Неявное (автоматическое) преобразование типов
Преобразование char в int или long
…
char a = ‘a’;
int b = a;
…
Преобразование целочисленных типов в типы с плавающей точкой (возможна потеря точности)
…
int a = 12;
float b = a;
…

Явное преобразование типов
Оператор приведения типа (typename)
При приведении более емкого целого типа к менее емкому старшие биты просто отбрасываются.
При приведении дробных чисел к целым, дробная часть отбрасывается (без округления).
…
int i = (int) 3.94; //i=3
…

Автоматическое повышение типов в выражениях
При вычислении выражения (a @ b), где @ - любая операция, a и b приводятся к одинаковому типу.
если хоть одно число double, то к double
если хоть одно число float, то к float
если хоть одно число long, то к long
в любом другом случае приводятся к int
…
byte a = 3;
byte b = a*3; //Ошибка!
…
…
byte a = 3;
byte b=3*3; // Норма!
…

Неявное приведение типов с возможной потерей точности
Выражения (a @= выражение), где @ любая операция, раскрывается как
a = (typename) (a @ выражение)
Неявно срабатывает приведение типов даже с потерей точности!
…
int a = 300;
byte b = 3;
b += a //Норма!
…
…
int a = 300;
byte b = 3;
b = b + a //Ошибка!
…

Побитовые операторы
Могут применятся к целочисленным типам long, int, short, byte, char
Применяются ОТДЕЛЬНО К КАЖДОМУ БИТУ ЧИСЛА!

Побитовый унарный оператор NOT (НЕ)
Инвертирует (меняет значения на противоположные) все биты операнда
Является унарным (применяется к одной переменной)!
…
int a = 45;
int b;
b = ~a; //b= -46
…

Побитовый унарный оператор NOT (НЕ)
Составить и отладить программу, которая, позволяет пользователю получить противоположное значение введенного числа.
(Для решения задачи используйте оператор побитового отрицания)
int a = in.nextInt(); //Ввод числа пользователем
int r; //Переменная для записи результата
r = ~a+1; //Получение противоположного числа
out.println(r); //Вывод результата

Побитовое AND (И)
Является бинарным (применяется к двум переменным)!

Побитовое AND (И)
…
int a = 45;
int b = 17;
int c;
c = a&b; //c = 1
…

Побитовое AND (И)
Составить и отладить программу, которая, позволяет установить, является ли число степенью двойки. Если да, то вывести true, в противном случае false.
(Для решения задачи используйте оператор побитовой конъюнкции)
(Для проверки условия использовать троичный условный оператор)
int a = in.nextInt(); //ввод числа пользователем
boolean r; //переменная результата
r = (a != 0)&&((a & a - 1)==0)?true:false; //получение результата
out.println(r); //вывод результата
На первый взгляд решение может показать странным, но выполнив все действия с битами вручную, Вы наверняка поймете как это работает!

Побитовое OR (ИЛИ)
Является бинарным (применяется к двум переменным)!

Побитовое OR (ИЛИ)
…
int a = 45;
int b = 17;
int c;
c = a|b; //c = 61
…

Побитовое исключающее XOR
Является бинарным (применяется к двум переменным)!

Побитовое исключающее XOR
…
int a = 45;
int b = 17;
int c;
c = a^b; //c=60
…

Побитовое исключающее XOR
Составить и отладить программу, которая, позволяет обменять значения двух переменных.
(Для решения задачи используйте оператор XOR)
(Для решения задачи используйте только две переменные)
int a = in.nextInt();
int b = in.nextInt();
a=a ^ b;
b=a ^ b;
a=a ^ b;
out.println(a);
out.println(b);
Для лучшего понимания работы программы, выполните все операции вручную!

Сдвиг в право SHR (арифметический сдвиг)
переменная1 = переменная2 >> на сколько бит сдвинуть
сдвиг с учетом знака
…
int a = -46;
int b;
b=a>>2; //b = -12
…

Сдвиг в право SHR (арифметический сдвиг)
Составить и отладить программу, которая будет выполнять деление числа на 2.
(Использование операторов деления (/ и %) ЗАПРЕЩЕНО!)
(Для решения задачи используйте оператор побитового сдвига вправо с учетом знака)
int a = in.nextInt();
out.println(a >>= 1);
Для лучшего понимания работы программы, выполните все операции вручную!

Сдвиг в право без учета знака SHR (логический сдвиг)
переменная1 = переменная2 >>> на сколько бит сдвинуть
cдвиг без учета знака (левые позиции заполняются нулями)
…
int a = -46;
int b;
b = a>>>2; //b=1073741812
…

Сдвиг в лево SHL
переменная1 = переменная2 << на сколько бит сдвинуть
Правые позиции заполняются нулями
…
int a = -46;
int b;
b = a<<2; //b=-184
…

Сдвиг в лево SHL
Составить и отладить программу, которая будет выполнять умножение числа на 2.
(Использование оператора умножения (*) ЗАПРЕЩЕНО!)
(Для решения задачи используйте оператор побитового сдвига влево)
int a = in.nextInt();
out.println(a <<= 1);
Для лучшего понимания работы программы, выполните все операции вручную!

Приоритет операторов