Corso di Laurea Ingegneria Informatica Fondamenti di Informatica

Corso di Laurea Ingegneria Informatica Fondamenti di Informatica Dispensa 09 Tipi ed espressioni Carla Limongelli Ottobre 2011 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 1

Prerequisiti n nozioni algebriche relative a N, Z, Q, R n rappresentazione dei numeri in base b n aritmetica modulare in complemento a 2 n aritmetica floating-point n algebra di Boole, operatori booleani e loro proprietà http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 2

Contenuti q Tipi di dato q Tipi primitivi per numeri interi: il tipo int q Tipi primitivi per numeri reali: il tipo double q Espressioni q Il tipo primitivo char q Algebra di Boole e tipo primitivo boolean q Altri tipi primitivi q Conversione tra tipi • conversione implicita • conversione esplicita http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 3

Obiettivi (competenze da acquisire) Al termine dell’unita’ didattica lo studente sarà in grado di q Saper applicare correttamente operatori coerenti con diversi tipi di dato q Sapere che un tipo di dato e’ sempre caratterizzato da § Un insieme di valori che definiscono il dominio § Un insieme di operazioni sugli elementi del dominio q Saper gestire le espressioni formate da diversi tipi di dato avendo in mente § La precedenza tra gli operatori § Il modo in cui vengono valutate le espressioni § Sapendo gestire gli operatori sovraccarichi q Saper effettuare conversioni esplicite e sapere quando si verificano le conversioni implicite http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ La rappresentazione dell’informazione 4

Introduzione. . . q In algebra, un tipo di dato (o tipo) è costituito da § un insieme di valori (detto dominio del tipo) § un insieme di operazioni sul dominio del tipo Z R …, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, … { +, -, *, div, mod } …, -2, …, 0, 0. 25, …, 0. 85, …, 1. 4142, …, 2, … { +, -, *, / } q La nozione di tipo di dato nei linguaggi di programmazione è simile a quella delle strutture algebriche dell’algebra http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 5

. . . introduzione q Nei linguaggi di programmazione un tipo di dato è costiuito da due componenti q Una componente statica § Tutti gli elementi che costituiscono il dominio opportunamente rappresentati q Una componente dinamica § Operazioni del dominio § Tutti e soli gli operatori ammissibili http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 6

Tipi, classi e oggetti q Una classe è caratterizzata da: q Un tipo è caratterizzato da: § Un insieme di elementi della classe (oggetti) § Un insieme di operazioni (metodi) che possono essere eseguite sugli elementi • Nomi di metodi § Un insieme di valori che definiscono il dominio § Un insieme di operazioni su elementi del dominio • Operatori infissi Per comodità di programmazione, in Java, alcuni tipi di base non sono definiti come oggetti, ma come tipi detti primitivi http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 7

Rappresentazione e interpretazione R(3) = 0011, R(4) = 0100, R(7) = 0111 3 = I (0011) , 4 = I (0100) , 7 = I (0111) 3, 4 7 + R I I R + 0011, 0100 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ 0111 Tipi ed espressioni 8

Tipizzazione q Gli elementi sintattici di un linguaggio di programmazione sono caratterizzati da un tipo § § letterali (valori costanti) – come 10 e 1. 41421 variabili – al momento della dichiarazione parametri e valori restituiti dai metodi espressioni – con letterali, variabili, operatori, invocazione di metodi e creazione di oggetti q I tipi sono anche importanti per § stabilire la modalità di memorizzazione dei valori delle variabili § stabilire il significato degli operatori § rilevare eventuali errori nell’uso di variabili, operatori e invocazioni di metodi http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 9

Tipi primitivi e tipi riferimento q In Java ci sono due categorie di tipi § tipi primitivi • predefiniti nel linguaggio • int, byte, short, long, char, float, double, boolean § tipi riferimento • ogni classe definisce un tipo riferimento • String http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 10

Il tipo int q Rappresentazione § In complemento a 2, con 32 bit q Dominio § Interi relativi compresi tra -231 e + 231 -1 q Operatori § +, -, *, / (quoziente), % (resto) q è possibile scrivere dei valori costanti che rappresentano numeri interi come 0, 1, 4126, – 4543. un letterale è la denotazione di un valore costante q è possibile dichiarare variabili di tipo int: int numero; q è possibile assegnare a una variabiledi tipo int il valore di una espressione di tipo int: numero = (4126 + 1) * 3; q è possibile scrivere delle espressioni di tipo int usando gli operatori aritmetici +, –, *, / e % e le parentesi ( e ), ad esempio, (4126 + 1) * 3 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 11

Il tipo int: Rappresentazione e Dominio q. Il tipo int di Java ha una rappresentazione a 32 bit in complemento a 2: Rappresentazione modulare q. Il tipo int di Java ha come domino un sottoinsieme degli interi relativi: [-2147483648, …, +2147483647] Una variabile di tipo int può assumere un valore tra -231 e +231 -1 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 12

Aritmetica modulare int numero; numero = 2147483647 + 1; // quanto vale ora numero? q Nei calcolatori per rappresentare in binario i numeri interi relativi, viene adottata una aritmetica di tipo “modulare” intuitivamente, viene adottata una rappresentazione “circolare” per i numeri, ovvero il numero che logicamente segue il massimo numero intero positivo è il minimo numero negativo 2147483647 + 1 vale -2147483648 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 13

Rappresentazione modulare degli interi q Esempio: con un numero di bit N = 3, [-4, …, +3] 010 2 011 3 001 1 000 0 -4 100 101 111 -3 +1 -1 110 -2 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 14

Il tipo int: gli operatori aritmetici q Gli operatori aritmetici rappresentano operazioni aritmetiche • • • se applicati a operandi interi restituiscono un valore intero l’operatore + rappresenta l’operazione somma: 11 + 5 vale 16 l’operatore - rappresenta l’operazione differenza: 11 - 5 vale 6 l’operatore * rappresenta l’operazione prodotto: 11 * 5 vale 55 l’operatore / rappresenta la divisione intera – quoziente – 10 / 2 – 11 / 2 – -11 / 2 vale 5 — e non vale 5. 5 vale - 5 • l’operatore % rappresenta il resto della divisione intera 10 % 2 13 % 5 vale 0 vale 3 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 15

Operatori aritmetici, espressioni e parentesi q. Gli operatori aritmetici sono binari • due operandi – in generale sono delle espressioni • forma infissa q. Nella formazione delle espressioni è possibile usare anche le parentesi tonde ( e ) • ad esempio 3 è una espressione che vale 3 (2*3)+4 vale 10 12 / 3 + 4 vale 8 2 (3 + 4) non è una espressione — perché? quanto vale (1 / 2) + (1 / 2) ? http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 16

Divisione per zero q Nell’aritmetica intera non è consentita la divisione per zero §Ci sono pre-condizioni anche per gli operatori, ad esempio int a, b, c; a = 2; b = 0; c = a/b; // NO, divisione per zero! §La compilazione non segnala alcun errore, MA durante l’esecuzione si verifica un errore di semantica dinamica – errore al tempo di esecuzione • il programma termina con la segnalazione di un errore di tipo Arithmetic. Exception • in Java, gli errori al tempo di esecuzione si manifestano sotto forma di eccezioni http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 17

Altri tipi primitivi numerici interi q. Java fornisce altri tipi primitivi per la rappresentazione di numeri interi relativi – con un intervallo di definizione diverso • il tipo long – 64 bit, tra -9223372036854775808 e +9223372036854775807 ossia [-263, …, +263 -1] – i letterali long terminano con il carattere L – ad esempio, 1000 L – il carattere L terminale permette di distinguere i letterali di tipo long dai letterali di tipo int • il tipo short – 16 bit, tra -32768 e +32767, ossia [-215, …, +215 -1] • il tipo byte – 8 bit, tra -128 e +127, ossia [-27, …, +27 -1] – non esistono letterali short né byte (di fatto inutili !!) §Gli operatori definiti su questi tipi interi relativi sono gli stessi definiti per il tipo int ovviamente con effetti diversi http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 18

Il tipo char q Rappresentazione § 16 bit q Dominio § Tutti i caratteri dell’alfabeto unicode 2. 0 (www. unicode. org) q Operatori § +, ++, -, --, … il tipo char è un tipo numerico § Ad ogni carattere corrisponde un numero d’ordine q i letterali char sono normalmente scritti tra apici semplici; 'a', 'B', '5' q alcune eccezioni: le sequenze di escape ''' indica il carattere ' '"' indica il carattere " '\' indica il carattere http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 19

Codifica e aritmetica dei caratteri §Alcune informazioni utili sulla codifica dei caratteri • i codici dei caratteri alfabetici minuscoli sono tra loro consecutivi – dalla a alla z • i codici dei caratteri alfabetici maiuscoli sono tra loro consecutivi – dalla A alla Z • i codici dei caratteri per le cifre sono tra loro consecutivi – dallo 0 al 9 • i codici delle cifre sono tutti minori di quelli dei caratteri alfabetici maiuscoli • i codici dei caratteri alfabetici maiuscoli sono tutti minori di quelli dei caratteri alfabetici minuscoli §Aritmetica dei caratteri • se car vale 'a', allora car++ cambia il valore di car in ‘b' • se car vale 'f', allora (char) (car – 'a' + 'A') vale 'F' http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 20

Il tipo double: rappresentazione e dominio q Rappresentazione § un numero reale in virgola mobile secondo lo standard IEEE 754 -1985 a 64 bit (mantissa con 18 cifre significative ed esponente tra -324 e +308) q Dominio § Insieme di 264 razionali positivi e negativi • Valore minimo assoluto: 1. 79769313486231570. 10 -308 • Valore massimo assoluto: 2. 250738585072014. 10+308 • Precisione ~15 cifre decimali http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 21

Letterali in virgola mobile q. I letterali di tipo double • contengono un punto, e/o • contengono una E che separa la mantissa dall’esponente, e/o • terminano per D – 3. 2 E– 6 denota il valore 3. 2 × 10– 6 – ma anche 32 E– 7 o 0. 0000032 q. Attenzione • il letterale 3 denota un valore intero • i letterali 3. 3. 0 3 E 0 3 D denotano valori reali http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 22

Il tipo double: operatori §Gli stessi operatori degli int: + - * / % • ma operazioni diverse §Gli operatori aritmetici applicati ad operandi reali • indicano un’operazione tra reali • il risultato è un numero reale • ad esempio, 7. 0/2. 0 restituisce 3. 5 – in questo caso, l’operatore / è interpretato come l’operatore di divisione tra numeri reali • calcolano un risultato approssimato (invece l’aritmetica intera è una aritmetica esatta, anche se modulare) – I risultati sono soggetti ad arrotondamenti, e quindi a perdita di precisione – ad esempio, 1 E 100+1 E-100 vale 1 E 100 Gli operatori aritmetici sono sovraccarichi Lo stesso simbolo indica operazioni diverse http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 23

La classe Math §La classe Math del package java. lang contiene la definizione di molti metodi di utilità per la matematica • ad esempio double Math. sqrt(double x): calcola la radice quadrata di x double Math. pow(double x, double y): calcola x elevato alla y double Math. log(double x): calcola il logaritmo naturale di x double Math. sin(double x): x e’ espresso in radianti double Math. random(): restituisce un numero casuale nell’intervallo semi-aperto [0. 0, 1. 0) §La classe Math contiene anche la definizione di due costanti con la migliore approssimazione possibile (per un valore di tipo double) Math. E: 2. 718284590452354 Math. PI: 3. 14159265358979323846 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 24

Espressioni q Molti elementi sintattici di Java sono classificati come espressioni • ad esempio, il lato destro di una assegnazione, gli argomenti nell’invocazione di un metodo q Le espressioni vengono formate mediante la composizione di operandi e operatori • gli operatori sono simboli usati per denotare operazioni (come ad esempio gli operatori aritmetici) da valutare sui rispettivi argomenti, chiamati operandi • attenzione: un operatore può rappresentare più operazioni q A ciascuna espressione è associato un tipo • determinato sulla base degli operandi e degli operatori che vi occorrono http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 25

Espressioni semplici q Sono formate da un singolo operando § un letterale è una espressione • denota un valore costante, il tipo viene stabilito sulla base della sua forma lessicale § una variabile è una espressione • denota il valore della variabile, il tipo viene stabilito sulla base della sua dichiarazione § una costante è una espressione • denota il valore della costante, il tipo viene stabilito sulla base della sua dichiarazione § la creazione di un oggetto è una espressione • denota il riferimento all’oggetto creato, il tipo è la classe da cui l’oggetto viene creato § l’invocazione di un metodo è una espressione • denota il valore restituito dal metodo, il tipo è il tipo di ritorno § l’accesso a una variabile di un oggetto è una espressione • denota il valore della variabile, il tipo è il tipo della variabile http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 26

Espressioni composte … q. Sono formate da più operatori e operandi § Esempio: se espr 1 e espr 2 sono espressioni, allora • anche espr 1 + espr 2 e espr 1 * espr 2 sono espressioni § Il tipo di una espressione viene determinato sulla base del tipo dei suoi operandi e delle caratteristiche degli operatori che vi occorrono • Esempio 1: se espr 1 e espr 2 sono espressioni di tipo int, allora anche espr 1 + espr 2 è una espressione di tipo int • Esempio 2: se espr 1 e espr 2 sono espressioni di tipo double, allora anche espr 1 + espr 2 è una espressione di tipo double L’operatore + è lo stesso nei due esempi ? http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 27

… Espressioni composte q Esempio § 2 * 3 + 4 è una espressione, in cui compaiono due operatori • gli operandi dell’operatore * sono i letterali 2 e 3 • gli operandi dell’operatore + sono l’espressione 2*3 e il letterale 4 §nell’espressione 3. 14 * r ci sono due operatori • gli operandi dell’operatore * più a sinistra sono i letterali 3. 14 e la variabile r • gli operandi dell’operatore * più a destra sono l’espressione 3. 14*r e la variabile r §anche Math. sqrt(a) + Math. sqrt(b) è una espressione • in cui l’operatore somma va applicato ai risultati delle invocazioni di metodi Math. sqrt(a) e Math. sqrt(b) §anche Math. sqrt(a + b) è una espressione • in cui il metodo Math. sqrt va invocato usando come argomento il risultato della valutazione dell’espressione a+b http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 28

Valutazione delle espressioni q. Le espressioni vengono valutate calcolando il valore di ciascun operando, e applicando gli operatori uno alla volta, in un ordine che dipende: §dalla precedenza degli operatori che vi occorrono • normalmente gli operatori moltiplicativi vanno applicati prima di quelli additivi §a parità di precedenza, dall’associatività degli operatori • normalmente operatori con uguale precedenza vanno valutati da sinistra verso destra §dalle parentesi • che sono un operatore http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 29

Valutazione delle espressioni q. Qual è il risultato delle seguenti espressioni? 6+2+1 2*3+4 4+2*3 6 -2 -1 vale 9 vale 10 — oppure 14? vale 10 — oppure 18? vale 3 — oppure 5? q. In questi semplici esempi, il valore delle espressioni è quello che uno si aspetta • in generale, il valore di una espressione viene calcolato valutando un operatore alla volta – se una espressione è composta da più operatori, in che ordine vengono applicati i diversi operatori e quali sono i loro operandi? • le regole che stabiliscono l’ordine di valutazione delle espressioni sono basate sui concetti di precedenza e associatività tra operatori http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 30

Precedenza degli operatori q. La precedenza degli operatori permette di stabilire, nell’ambito di una espressione, qual è l’operatore che deve essere applicato per primo • ad esempio, una regola di precedenza è la seguente – nelle espressioni aritmetiche, gli operatori moltiplicativi *, / e % hanno precedenza (ovvero, devono essere valutati prima degli) sugli operatori additivi + e - • quindi 2 * 3 + 4 vale 10 — e non 14 4 + 2 * 3 vale 10 — e non 18 secondo operatore a essere valutato + 4 * 2 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ primo operatore a essere valutato Tipi ed espressioni 3 31

Associatività degli operatori q. L’associatività degli operatori permette di stabilire l’ordine di applicazione tra operatori che hanno la stessa precedenza §tutti gli operatori binari sono associativi a sinistra (ad eccezione degli operatori di assegnazione, che sono associativi a destra) §quindi 6 + 2 + 1 viene interpretato come (6 + 2) + 1 e vale 9 6 - 2 - 1 viene interpretato come (6 - 2) - 1 e vale 3 (non 5) secondo operatore a – essere valutato primo operatore a – 1 essere valutato 6 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ 2 Tipi ed espressioni 33

Parentesi §Le parentesi sono un operatore che ha precedenza massima tra gli operatori, che permette quindi di imporre l’ordine di valutazione desiderato • (4+2)*3 • 6 -(2 -1) vale 18 vale 5 • solo parentesi tonde, eventualmente annidate ( 10 * (10+1) ) / 2 vale 55 • le parentesi quadre e graffe hanno un altro significato Stilisticamente, le parentesi andrebbero utilizzate solo per modificare la precedenza e/o l’associatività degli operatori http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 34

Operatore di assegnazione q. Anche = è un operatore, l’operatore di assegnazione a=5 • l’operatore di assegnazione è binario – il primo operando è il nome di una variabile – il secondo operando è una espressione • semantica dell’assegnazione • essendo un operatore, la sua valutazione ha anche l’effetto di restituire un valore – il valore dell’espressione, ovvero il valore assegnato alla variabile a = b = 5; § System. out. println(a=8); questo uso è sconsigliato ! ! ! http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 35

Operatori di assegnazione composti q. Gli operatori di assegnazione composti sono ottenuti componendo un operatore aritmetico binario con l’operatore di assegnazione a += 5 equivale all’assegnazione a = a + 5 a -= 5 equivale all’assegnazione a = a - 5 a *= 5 equivale all’assegnazione a = a * 5 a /= 5 equivale all’assegnazione a = a / 5 a %= 5 equivale all’assegnazione a = a % 5 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 36

Operatori di incremento e decremento q. Due operazioni molto comuni sono l’incremento e il decremento di una variabile intera a = a+1; // equivalente a: a +=1 b = b-1; // equivalente a: b -=1 q. Queste operazioni sono molto comuni, e per questo motivo Java fornisce gli operatori di incremento ++ e decremento – – a++; // equivalente a: a +=1 b--; // equivalente a: b -=1 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 37

Interpretazione degli operatori sovraccarichi q. Per gli operatori aritmetici • se entrambi gli operandi sono interi – l’operando indica una operazione tra interi e il risultato è intero • se entrambi gli operandi sono reali – l’operando indica una operazione tra reali e il risultato è reale • se un operando è reale e l’altro è intero – viene convertito il valore intero a un valore reale e viene eseguita l’operazione tra reali 7/2 vale 3 7. 0 / 2. 0 vale 3. 5 7 / 2. 0 e 7. 0 / 2 valgono 3. 5 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 38

Esercizio • Determinare tipo e valore per ciascuna delle seguenti espressioni 1/2 + 1/2 1. 0/2 + 1/2. 0 1. 0/2 + 1/2 • Il significato di un operatore dipende solo dal tipo dei suoi operandi, e non dal contesto in cui il suo risultato viene utilizzato • ad esempio, l’ultima espressione vale 0. 5 (e non 1. 0). Infatti (almeno) un operando è di tipo double, pertanto vengono interpretati come operatori razionali 1. 0 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ + / / 2 1 Tipi ed espressioni 2 entrambi gli operandi sono di tipo int, pertanto viene interpretato come operatore intero 39

Divisione per zero §A differenza di quanto avviene nell’aritmetica intera, la divisione per zero è una operazione consentita nell’aritmetica razionale • il dominio dei tipi numerici reali comprende una rappresentazione dell’infinito §Ad esempio double a, b, c; a = 2; b = 0; c = a/b; System. out. println(c); // stampa Infinity §I valori infiniti possono essere acceduti come costanti notevoli delle classi Double e Float (del package java. lang) • Double. POSITIVE_INFINITY e Double. NEGATIVE_INFINITY denotano rispettivamente + e – • inoltre, Double. Na. N (Not a Number) denota un valore che non è un numero (ad esempio, il risultato di 0. 0/0. 0) http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 40

Il tipo boolean q Rappresentazione § Concettualmente … 1 bit q Dominio § Due elementi: true (vero), false (falso) q Operatori § And: § Or: § Not: &, && I, II ! http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 41

Algebra di Boole e tipo primitivo boolean q. Un tipo di dato molto importante e utile nella programmazione è il tipo delle espressioni usate nella scrittura di condizioni per le istruzioni di controllo • questo tipo di dato è rappresentato in Java dal tipo primitivo boolean (in onore del matematico britannico George Boole (1815 -1864)) • il significato del tipo boolean può essere descritto con riferimento alla sua formulazione matematica, ovvero all’algebra di Boole http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 42

Algebra di Boole q. L’algebra di Boole è formata dai seguenti elementi • un dominio composto da due soli elementi, corrispondenti ai valori di verità “vero” e “falso”, che denoteremo rispettivamente mediante i simboli TRUE e FALSE §tre operatori (chiamati operatori booleani) • l’operatore unario ¬ (“not”) di complementazione o negazione • l’operatore binario (“and”) di congiunzione • l’operatore binario (“or”) di disgiunzione http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 43

Operatori logici q. A valori di tipo boolean è possibile applicare i seguenti operatori logici • l’operatore ! di negazione ! true vale false ! false vale true • l’operatore && di congiunzione condizionale a && b vale true se sia a che b valgono true – l’operando b viene valutato solo se a vale true – false &&. . . e true && false valgono false – true && true vale true • l’operatore | | di disgiunzione condizionale a | | b vale true se almeno uno tra a e b vale true – l’operando b viene valutato solo se a vale false – true | |. . . e false | | true valgono true – false | | false vale false http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 47

Operatori logici (non condizionali) q. Java fornisce altri due operatori logici non condizionali, varianti degli operatori && e | | • l’operatore & di congiunzione (non condizionale) a & b vale true se sia a che b valgono true – entrambi gli operandi a e b vengono valutati • l’operatore | di disgiunzione (non condizionale) a | b vale true se almeno uno tra a e b vale true – entrambi gli operandi a e b vengono valutati http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 48

Espressioni di tipo boolean q. Nella valutazione di espressioni di tipo boolean (che coinvolgono operatori logici) • l’operatore di negazione ! ha la precedenza maggiore tra tutti gli operatori logici (condizionali e non) • l’operatore di congiunzione && ha precedenza maggiore dell’operatore di disgiunzione | | • gli operatori logici non condizionali | e & hanno precedenza maggiore di quelli condizionali | | e && q. Esercizio • valutare le seguenti espressioni ! true && false ! (true && false) | | ! (true && false) http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 49

Operatori relazionali • L’avere a disposizione il tipo boolean permette di confrontare una coppia di valori per verificare se tra questi valori sussiste o meno una certa relazione – mediante gli operatori relazionali » si applicano a coppie di operandi » restituiscono un valore boolean – – – l’operatore maggiore di, > l’operatore maggiore o uguale di, >= l’operatore minore di, < l’operatore minore o uguale di, <= l’operatore uguale a, == » da non confondere con l’operatore di assegnazione = – l’operatore non uguale a, != • Gli operatori relazionali hanno precedenza minore dell’operatore di negazione, ma maggiore degli operatori logici http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 50

Operatori relazionali q. Ad esempio 10 > 5 10. 0 < 5. 0 10 > 10 10 >= 10 10. 0 >= 5. 0 10 == 5 10 == 10 10 != 5 10 != 10 'a' > 'z' 'a' > 'Z' 'A' > '5' vale true vale false vale true vale false vale true http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 51

Predicati q. Le espressioni di tipo boolean sono chiamate anche predicati (o condizioni) • i predicati sono espressioni in cui possono apparire sia operatori relazionali che operatori logici • ad esempio, il predicato (n>=0) && (n<=10) vale true se (e solo se) il valore di n è compreso tra 0 e 10 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 52

Variabili boolean §È possibile dichiarare variabili di tipo boolean • le variabili di tipo boolean vanno normalmente documentate con un commento che descrive la proprietà che è verificata se la variabile assume il valore true boolean n. Pari; // n è pari boolean n. Positivo; // n è positivo boolean n. Pari. EPositivo; // n è pari e positivo §È possibile assegnare a una variabile boolean il valore (della valutazione) di un predicato /*n è pari se il resto della divisione per 2 e’ zero */ n. Pari = (n%2) == 0; n. Positivo = n>0; §Nei predicati è possibile usare anche variabili boolean n. Pari. EPositivo = n. Pari && n. Positivo; http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 53

Esercizio § Qual è il valore stampato dal seguente frammento di codice? Perché? boolean a, b, c; a = true; b = true; c = a && !b; b = (b && c) || (!b && !c); a = (b && c) || (!b && !c); c = !(a && b); if ((a && b && !c) || (a && !b)) System. out. println("Ho capito!"); else System. out. println("Non ho capito!"); http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 54

Espressioni booleane e operatori relazionali §In teoria, è possibile usare gli operatori di uguaglianza (== e !=) per verificare se una certa espressione booleana è vera o falsa boolean n. Pari; // n è pari . . . if (n. Pari==true) System. out. println(n + " è pari"); else System. out. println(n + " è dispari"); • Questa modalità di scrittura è assolutamente Sconsigliata!!! è inutile – n. Pari==true è equivalente a n. Pari – n. Pari==false è equivalente a !n. Pari • è soggetta a errori (logici, non rilevati dal compilatore) – ad esempio, se si scrive in una condizione n. Pari=true anziché n. Pari==true http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 55

Leggi di De Morgan §Le leggi di De Morgan sono delle leggi di dualità tra espressioni che coinvolgono operatori logici • sono leggi definite per gli operatori logici non condizionali, che valgono anche per gli operatori logici condizionali §Siano b 1, b 2, . . . , bn espressioni di tipo boolean, allora ! ( b 1 & b 2 &. . . & bn ) è equivalente a ! b 1 | ! b 2 |. . . | ! bn • la negazione di una congiunzione di termini è uguale alla disgiunzione dei termini negati ! ( b 1 | b 2 |. . . | bn ) è equivalente a ! b 1 & ! b 2 &. . . & ! bn • la negazione di una disgiunzione di termini è uguale alla congiunzione dei termini negati §Ad esempio ! ( (a>=0) && (a<b) ) è equivalente a !(a>=0) | | !(a<b) che è poi anche equivalente a (a<0) | | (a>=b) http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 56

Esercizio q. Sia anno una variabile intera che rappresenta un anno • scrivere una espressione booleana, in cui compare la variabile anno, che è vera se e solo se anno è bisestile – normalmente, anno è bisestile se anno è divisibile per 4 – tuttavia, normalmente se anno è divisibile per 100 allora non è bisestile, come nel caso dell’anno 1900 – tuttavia, se anno è divisibile per 400 allora è bisestile, come nel caso dell’anno 2000 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 57

Gli altri tipi primitivi di Java §byte – un intero relativo tra -128 e +127 (8 bit) §short – un intero relativo tra -32768 e +32767 (16 bit) §long – un intero relativo tra -9223372036854775808 e +9223372036854775807 (64 bit) §float – un numero reale in virgola mobile secondo lo standard IEEE 754 -1985 a 32 bit (mantissa con 9 cifre significative, ed esponente tra -45 e +38) http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 58

Conversione tra tipi q. Talvolta è possibile / necessario effettuare conversioni da un tipo a un altro • per trasformare la rappresentazione di un valore in un’altra rappresentazione q. Ad esempio: si vuole calcolare il cubo di un numero intero. Nelle librerie di java c’è il metodo Math. pow: static double pow(double a, double b) Returns the value of the first argument raised to the power of the second argument http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 59

Conversione implicita q. Si consideri il seguente frammento di codice intero; // un valore intero double reale; // un valore reale . . . assegna un valore a intero. . . reale = intero; • questa assegnazione è corretta? – sì, è possibile assegnare un valore intero a una variabile di tipo double • che cosa vuole dire questa assegnazione? – il valore di intero (come sequenza di bit) non può semplicemente essere trascritto nella variabile reale – bisogna prima convertire il valore di intero a un valore equivalente di tipo double – si tratta di una conversione implicita o promozione http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 60

Assegnazioni e conversioni implicite q. Una assegnazione § variabile = espressione • è valida se – variabile ed espressione hanno lo stesso tipo, oppure se – il tipo di variabile è “più ampio” di quello di espressione • in quest’ultimo caso – la semantica dell’assegnazione consiste nella valutazione di espressione, nella conversione implicita del valore calcolato al tipo di variabile e in una assegnazione a variabile intero = 10; reale = intero; /* ora reale vale 10. 0 */ • Le conversioni implicite vengono effettuate anche in altri casi • Math. sqrt(144) • 7. 0/2 http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 61

Conversione esplicita q. Si consideri il seguente frammento di codice intero; // un valore intero double reale; // un valore reale . . . assegna un valore a reale. . . intero = reale; • questa assegnazione è corretta? – no, il tipo di intero non è più ampio di quello di reale • posso voler effettuare una assegnazione di questo tipo? – in alcuni casi • con quale significato? – arrotondando il valore di reale a un intero – nel modo migliore possibile • è necessaria una conversione esplicita – perché è possibile la perdita di precisione http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 62

Conversione esplicita e cast q. Se T è un tipo, allora la forma sintattica (T ) è un operatore unario – operatore di cast - che indica una conversione di un valore al tipo T reale = 10. 8; intero = (int) reale; /* ora intero vale 10 */ • la conversione viene effettuata perdendo di precisione – in questo caso, arrotondando per difetto http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 63

Esercizi § Si vuole calcolare il cubo di un numero int num; int cubo; cubo = (int) Math. pow(num, 3. 0); § Siano: double a=3. 0; int b=2; int c=10; Quale valore calcola l’espressione c/b+b*a ? § Trasformare un carattere minuscolo nel relativo carattere maiuscolo § Trasformare un carattere maiuscolo nel relativo minuscolo http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ Tipi ed espressioni 64

Riepilogo della dispensa… q La nozione dei tipi di dato nei linguaggi di programmazione e’ simile a quella delle strutture algebriche: elementi del dominio e operatori definiti sul dominio dato. q Tutti gli elementi del linguaggio sono caratterizzati da un tipo di dato q Due categorie di tipi di dato: tipi primitivi (int, byte, short, long, char, float, double, boolean) e tipi riferimento (String, tutte le classi) q Anche un’espressione e’ caratterizzata da un tipo, che viene definito sulla base del tipo con il dominio piu’ ampio tra il dominio degli operandi cui il tipo appartiene. http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ La rappresentazione dell’informazione 65

…Riepilogo della dispensa q Le espressioni vengono valutate secondo la precedenza degli operatori presenti (a parita’ vengono valutate da sinistra verso destra). Le parentesi modificano la priorita’ degli operatori. q Anche = e’ un operatore: l’operatore di assegnazione. q Gli operatori si dicono sovraccarichi quando sono definiti per diversi tipi di dato. Quando in una espressione compaiono operandi di tipi diversi, tra loro compatibili, il tipo dell’espressione e’ determinato dal tipo con il dominio piu’ grande, tra quelli presenti. In questo caso tipi con il domino piu’ piccolo vengono trasformati in tipi con il dominio piu’ grande e poi viene realizzata la valutazione dell’espressione. In questo caso avviene una conversione impliicita. q La conversione esplicita puo’ essere solo realizzata dall’utente che prevede un eventuale troncamento nel valore del dato che, essendo diventando elemento di un domnio piu’ piccolo, potrebbe perdere delle infomrazioni. http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ La rappresentazione dell’informazione 66

Conoscenze acquisite q Analogia tra il tipo di dato e la classe q Tipi primitivi di Java q Differenza nella rappresentazione dei diversi tipi primitivi q Alcuni operatori hanno un significato diverso in corrispondenza dei tipi degli operandi su cui operano q Espressioni e loro valutazione q Cast impliciti ed espliciti tra tipi diversi http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ La rappresentazione dell’informazione 67

Competenze acquisite q Applicare correttamente operatori coerenti con diversi tipi di dato q Gestire le espressioni formate da diversi tipi di dato avendo in mente § La precedenza tra gli operatori § Il modo in cui vengono valutate le espressioni § Sapendo gestire gli operatori sovraccarichi q Effettuare conversioni esplicite e sapere quando si verificano le conversioni implicite http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ La rappresentazione dell’informazione 68

Parole chiave q Tipi di dato primitivi/riferimento q Rappresentazione, interpretazione, dominio, operatori q Variabili, costanti, parametri q Opratori relazionali, operatori logici, predicati q Espressioni, operatori sovraccarichi, cast, conversioni esplicite/implicite http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ La rappresentazione dell’informazione 69

Rifermimenti al libro di testo q Per lo studio di questi argomenti si fa riferimento al libro di testo, e in particolare al capitolo 11 – Tipi ed espressioni http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ La rappresentazione dell’informazione 70

Esercizi di autovalutazione q Vedi sul sito: 04 -autovalutazione. doc http: //www. dia. uniroma 3. it/~java/fondinf/ La rappresentazione dell’informazione 71