Основы программирования с Java

Тимур Машнин, 2022

Эта книга предназначена для всех, кто хочет изучить основы программирования с использованием языка Java. Эта книга даст понимание основных элементов программирования на Java и абстракции данных с использованием объектно-ориентированного подхода. С этой книгой Вы научитесь писать программы с использованием переменных, массивов, управляющих операторов, циклов, рекурсии, абстракции данных и объектов в интегрированной среде разработки. Вы изучите основы языка программирования Java, познакомитесь с его синтаксисом, типами данных, объектами и классами и многим другим.

Выражения

При написании программ, выражения часто используются как строительные блоки для определения действий, которые программа предполагает выполнить.

Существует два типа выражений — арифметические выражения и логические выражения.

Примером арифметического выражения может служить вычисление окончательной оценки как взвешенной суммы оценок, как мы видели в программе СourseGrade.

Примером логического выражения может служить действие проверки студента на получение оценки.

Сначала остановимся на арифметических выражениях, а затем рассмотрим логические выражения, когда будем говорить о разветвленных выражениях.

Арифметическое выражение это последовательность операндов, включающих переменные и константы или литералы, соединенные арифметическими операторами, такими как +, — , * & /.

Мы уже обсуждали переменные и константы.

И первым примером здесь будет использование литералов.

Арифметическое выражение 2+3 соединяет два литерала 2 и 3, используя оператор сложения.

Второй пример, это арифметическое выражение для преобразования температуры из Цельсия в Форенгейт:

Цельсий*9/5+32

Цельсий, — это переменная, 9, 5 и 32 — литералы, и литералы соединены тремя операторами *, / и +.

Позже, вы обнаружите, что, если это будет использовано как Java выражение, возникнет ошибка вычисления.

Вы узнаете, что я имею в виду, когда мы будем говорить о делении целых чисел.

Так что вы видите, что литерал, — это константное значение, которое появляется непосредственно в Java программе.

И существует два типа численных литералов в Java — это целочисленные литералы и литералы с плавающей запятой.

Здесь показаны некоторые примеры литералов.

Заметьте, что для переменной aFloat значение установлено 10.0f с суффиксом f после 10.0 — это потому, что литерал с плавающей запятой 10.0 представлен как double — с размером 64 bit, в то время как float имеет размер 32 bit.

Присвоение double в float ведет потенциально к потере информации, и Java компилятор будет жаловаться, если суффикс f отсутствует.

Я поговорю о преобразовании типов позже.

Также присвоение 1000 в byte, который может содержать только целое значение до 128, приведет к ошибке компиляции, потому что литерал слишком большой, чтобы поместиться в переменную.

Здесь показаны общераспространенные арифметические операторы.

Операторы +, — и * довольно простые, однако оператор деления целых чисел слегка хитрый.

Например, если 2 разделить на 3, результат будет 0.

Оператор модуля, который представлен знаком процентов, дает остаток от деления первого операнда на второй операнд.

Например, 2 модуль 3 возвращает 2 как результат.

Оператор модуля в Java работает также для чисел с плавающей запятой.

Рассмотрим другой пример использования оператора модуля.

Когда переменная со значением 104 делится на другую переменную b со значением 3, результат будет 34 с остатком 2.

Числовые значения хранятся как целые числа или числа с плавающей запятой.

Для целочисленного деления результат, — это целая часть деления, десятичная часть результата игнорируется.

Другими словами, целочисленное деление всегда возвращает целое число путем усечения без округления.

При этом может быть потеряна информация, когда десятичная часть отсекается.

Например, при делении 2 на 3 результат должен быть 0.66, но мы получаем 0 из-за отсечения.

Или 3 делим на 2 и получаем 1 вместо 1.5.

Если вы делите double на double, результат будет double, как и ожидалось.

Теперь вопрос, как Java оперирует со смешанными делениями, включающими целые числа и числа с плавающей запятой?

В общем, деление double дает double.

Когда целое делится на double или double делится на целое, результатом будет double.

Это позволяет программе максимально сохранить информацию.

Например, если 2 делится на 3.0, результатом будет 0.6666 вместо 0.

Также, деление 3.0 на 2 даст результат 1.5.

Деление двух double 10.0 и 2.0 даст результат double 5.0.

Когда выражение вычисляется, мы должны определить порядок для выполнения операций, если в выражении больше одного оператора.

Когда мы изучали алгебру, мы узнали, что операции * умножения и / деления выполняются перед операциями + сложения и — вычитания, и такое же правило действует и в Java.

Например, в выражении m*x + b, m умножается на x перед прибавлением b к результату умножения.

Приоритет операторов задает порядок, в котором различные операторы выражения вычисляются.

Здесь показан стандартный порядок, которому следует Java:

( )

* / %

— +

Выражение, заключенное в круглые скобки, вычисляется первым.

Для вложенных скобок внутреннее выражение вычисляется первым.

Операторы * умножения, / деления и % остатка вычисляются вторыми, и, если их несколько, вычисление идет слева направо.

Операторы сложения и вычитания вычисляются после остальных операторов, и, если их несколько, вычисление идет слева направо.

Другая важная вещь в вычислении выражений, это концепция ассоциативности.

Ассоциативность используется для определения порядка, в котором операторы с одинаковым приоритетом вычисляются в выражении.

Правило ассоциации в этом примере, — это вычисление слева направо, и называется левой ассоциативностью.

При этом круглые скобки могут быть вставлены для усиления порядка вычисления.

Вы можете подумать, что все операции должны следовать левой ассоциации.

Однако это не всегда случается в Java, и мы уже видели оператор, который следует правой ассоциации, — это оператор присваивания =.