Corso di Laurea Ingegneria Civile Fondamenti di Informatica. Dispensa 16 Tipi riferimento e stringhe. Carla Limongelli.

Transcript

1 Corso di Laurea Ingegneria Civile Fondamenti di Informatica Dispensa 16 Tipi riferimento e stringhe Carla Limongelli Maggio 2010 Definizione di metodi 1

2 Contenuti Tipi riferimento Stringhe e oggetti String Uso di variabili riferimento Uso di oggetti String Stringhe e tipi primitivi conversione da tipi primitivi a stringhe il metodo charat Concatenazione di stringhe Confronto tra stringhe Riferimenti e uguaglianza Il letterale null Tipi riferimento e stringhe 2

3 Tipi riferimento I tipi riferimento sono tipi definiti in corrispondenza a classi dal punto di vista dell utente di un tipo riferimento (classe) il dominio è l insieme dei possibili oggetti che possono essere istanziati dalla classe le operazioni associate al tipo riferimento sono le operazioni (metodi) definite dalla classe dal punto di vista del linguaggio di programmazione, ai tipi riferimento possono essere applicati i seguenti operatori l operatore new per la creazione di un nuovo oggetto l operatore. (operatore punto) per l invocazione di un metodo o l accesso a una variabile di un oggetto altri operatori saranno introdotti in capitoli successivi È sempre possibile associare un tipo alle espressioni riferimento ad esempio "calcolatore" è una espressione del tipo riferimento String Tipi riferimento e stringhe 3

4 Stringhe e oggetti String Una stringa è una sequenza finita di caratteri le stringhe sono un tipo di dati di uso molto comune consentono di rappresentare informazioni testuali e descrittive Java supporta la gestione di stringhe attraverso la classe String del package java.lang non da un tipo primitivo una stringa non è un tipo di dati elementare un oggetto String rappresenta una sequenza di caratteri una sequenza finita di caratteri dell alfabeto Unicode gli oggetti String sanno eseguire operazioni utili per la loro gestione Tipi riferimento e stringhe 4

5 Stringhe e oggetti String Il valore (o contenuto) di un oggetto String è la stringa rappresentata da quell oggetto ad esempio, il letterale "calcolatore" denota un oggetto String il cui valore è la stringa calcolatore "calcolatore" : String calcolatore in questo diagramma, l oggetto mostrato rappresenta la stringa calcolatore non viene data nessuna indicazione sulla modalità interna di rappresentazione della stringa gli oggetti String (così come altri oggetti) possono essere usati conoscendone solo l interfaccia ma non i dettagli implementativi Tipi riferimento e stringhe 5

6 Letterali stringa Un letterale String è una stringa racchiusa tra doppi apici " e " ad esempio, "calcolatore" il valore di un letterale String è la stringa racchiusa tra apici (apici esclusi) l uso di un letterale String è equivalente alla creazione di un oggetto di tipo String il letterale "calcolatore" è sostanzialmente equivalente a una espressione della forma new String(... ) un letterale String è una espressione di tipo String ovvero, un letterale String è una espressione di tipo String il cui valore è il riferimento a un oggetto String ad esempio, "calcolatore" è il riferimento a un oggetto String Java fornisce un supporto speciale (ovvero, eccezionale) per gli oggetti String lo si capisce già dalla presenza dei letterali String Tipi riferimento e stringhe 6

7 Uso di variabili riferimento Essendo String il nome di una classe, è possibile dichiarare variabili di tipo String si tratta di variabili riferimento una variabile riferimento permette di memorizzare il riferimento a un oggetto ma non il valore di un oggetto che è memorizzato in un altra area di memoria String stagione; stagione = "estate"; stagione "estate" : String String System.out.println(stagione); // visualizza estate Tipi riferimento e stringhe 7

8 Variabili riferimento e assegnazioni Se a una variabile riferimento (che referenzia già un oggetto A) viene assegnato il riferimento a un altro oggetto B l oggetto A non viene sostituito dall oggetto B il riferimento all oggetto A memorizzato dalla variabile viene sostituito dal riferimento all oggetto B l oggetto A continua ad esistere String stagione; stagione = "estate"; stagione stagione = "inverno"; stagione String String "estate" : String "estate" : String "inverno" : String Tipi riferimento e stringhe 8

9 Un oggetto può essere referenziato da più variabili È possibile che un oggetto sia contemporaneamente referenziato da più variabili String s, t; s = "estate"; t = s; // copia in t il riferimento memorizzato da s s "estate" : String String t String Tipi riferimento e stringhe 9

10 Le variabili sono indipendenti Le variabili sono indipendenti una assegnazione a una variabile modifica il valore di una sola variabile String s, t; s = "estate"; t = s; t = "inverno"; // copia in t il riferimento // memorizzato da s s "estate" : String String t "inverno" : String String Tipi riferimento e stringhe 10

11 Uso di oggetti String Che cosa è un oggetto String? dal punto di vista del contenuto informativo, un oggetto String rappresenta una stringa dal punto di vista comportamentale, un oggetto String è un oggetto che sa eseguire un certo numero di operazioni un oggetto String sa eseguire operazioni per la manipolazione di se stesso La classe String è usata per rappresentare il tipo delle stringhe un tipo è un insieme di elementi l insieme delle stringhe, in questo caso un insieme di operazioni, per la manipolazione degli elementi di un tale insieme Vengono ora descritte alcune operazioni sulle stringhe Tipi riferimento e stringhe 11

12 Il metodo int length() Il metodo int length() della classe String calcola la lunghezza della stringa la lunghezza di una stringa è il numero di caratteri della sequenza che costituisce la stringa Ad esempio, l espressione "automobile".length() vale 10 Tipi riferimento e stringhe 12

13 La stringa vuota Una stringa vuota è una sequenza vuota di caratteri la stringa vuota è un oggetto String di lunghezza zero la stringa vuota è denotata dal letterale "" l espressione "".length() vale 0 Tipi riferimento e stringhe 13

14 Il metodo String concat(string x) La concatenazione è l operazione che a partire da due stringhe S e T calcola una nuova stringa il cui valore è dato dalla sequenza di caratteri di S seguita dalla sequenza di caratteri di T il metodo String concat(string x) della classe String implementa l operazione di concatenazione di stringhe crea e restituisce un nuovo oggetto String composto dai caratteri della stringa su cui il metodo viene invocato, seguiti dai caratteri della stringa argomento x Ad esempio String s, t, u; s = "auto"; t = "mobile"; u = s.concat(t); /* u vale (referenzia) "automobile" */ Tipi riferimento e stringhe 14

15 Concatenazione di stringhe String s, t, u; s = "auto"; t = "mobile"; s t String "auto" : String "mobile" : String String u String u = s.concat(t); /* u vale (referenzia) "automobile" */ u "automobile" : String {new} String Tipi riferimento e stringhe 15

16 Posizione dei caratteri in una stringa Le posizioni dei caratteri di una stringa sono numerate da sinistra verso destra il carattere più a sinistra (il primo) ha posizione 0 in una stringa composta da N caratteri, il carattere più a destra (l ultimo) ha posizione N 1 a u t o m o b i l e in generale, l i-esimo carattere di una stringa occupa la posizione i 1 Tipi riferimento e stringhe 16

17 Il metodo String substring (int inizio, int fine) Il metodo String substring(int inizio, int fine) della classe String (crea e) restituisce un nuovo oggetto String composto dai caratteri della stringa su cui il metodo è stato invocato che occupano le posizioni tra inizio (inclusa) e fine (esclusa) detto in altro modo, la stringa restituita comprende i caratteri tra le posizioni inizio e fine 1 (estremi inclusi) ad esempio String s, t; s = "automobile"; t = s.substring(2,6); /* t vale "tomo" */ Tipi riferimento e stringhe 17

18 Il metodo String substring(int inizio) Il metodo String substring(int inizio) della classe String (crea e) restituisce un nuovo oggetto String che consiste dei caratteri della stringa su cui il metodo viene invocato compresi tra quello di posizione inizio e l ultimo carattere della stringa (incluso) ad esempio String s, t; s = "automobile"; t = s.substring(4); /* t vale "mobile" */ Tipi riferimento e stringhe 18

19 Pre-condizioni delle operazioni substring Il metodo String substring(int inizio) è soggetto alle seguenti pre-condizioni inizio deve essere maggiore o uguale a zero inizio deve essere minore o uguale alla lunghezza della stringa -1 Il metodo String substring(int inizio, int fine), oltre alle precedenti, è soggetto anche alle seguenti pre-condizioni fine deve essere minore o uguale alla lunghezza della stringa inizio deve essere minore o uguale a fine In caso di violazione delle pre-condizioni viene generato un errore al tempo di esecuzione di tipo IndexOutOfBoundsException ovvero di tipo indice fuori dai limiti Tipi riferimento e stringhe 19

20 Il metodo int indexof(char car) Il metodo int indexof(char car) della classe String verifica se la stringa su cui il metodo viene invocato contiene il carattere car Ad esempio restituisce la prima posizione in cui occorre il carattere car oppure restituisce il valore 1 una posizione non valida "automobile".indexof('m') vale 4 "automobile".indexof('o') vale 3 "automobile".indexof('m') vale 1 Tipi riferimento e stringhe 20

21 Il metodo int indexof(string s) Il metodo int indexof(string s) della classe String verifica se la stringa su cui il metodo viene invocato contiene la sottostringa s una sottostringa di una stringa T è una sequenza di caratteri consecutivi della stringa T esempi di sottostringhe di "automobile" sono "auto", "mobile", "tomo", "" esempi di stringhe che non sono sottostringhe di "automobile" sono "aule" e "autoobile" restituisce la prima posizione in cui inizia una occorrenza della stringa s oppure il valore 1 Ad esempio "automobile".indexof("auto") vale 0 "automobile".indexof("tomo") vale 2 "mamma".indexof("ma") vale 0 e non 3 "automobile".indexof("aule") vale 1 Tipi riferimento e stringhe 21

22 Gli oggetti String sono immutabili Un oggetto String rappresenta una stringa costante, immutabile dopo la creazione, il valore di un oggetto String non può essere modificato l unico modo di interagire con un oggetto String è mediante i metodi della classe String nessun metodo della classe String modifica l oggetto su cui il metodo viene invocato Tipi riferimento e stringhe 22

23 Visualizzazione e lettura di stringhe Per visualizzare una stringa s sullo schermo System.out.println(s); Per leggere una stringa dalla tastiera s = Lettore.in.leggiLinea(); Tipi riferimento e stringhe 23

24 Conversione da tipi primitivi a stringhe Si supponga di voler calcolare, a partire da un intero N, una stringa il cui valore è il letterale per N la conversione da tipi primitivi a stringhe è realizzata mediante un certo numero di metodi di classe della classe String di nome valueof Ad esempio ciascuno di questi metodi valueof accetta come argomento il valore di un certo tipo primitivo e restituisce un valore String che è la rappresentazione dell argomento sotto forma di stringa String.valueOf(16) vale "16" String.valueOf('a') vale "a" Tipi riferimento e stringhe 24

25 Il metodo charat Il metodo char charat(int posizione) della classe String permette di estrarre da una stringa il carattere che occupa una certa posizione ad esempio "automobile".charat(0) vale 'a' "automobile".charat(2) vale 't' Il metodo charat non può essere espresso in termini del metodo substring ad esempio "automobile".substring(0,1) vale "a" (una stringa) e non 'a' (un carattere) il metodo char charat(int posizione) costituisce l unico modo per convertire una stringa composta da un solo carattere a un carattere Tipi riferimento e stringhe 25

26 Il metodo char charat(int posizione) Nell invocare il metodo char charat(int posizione) usando come destinatario una stringa s il valore di posizione deve essere una posizione valida all interno della stringa s ovvero, deve valere posizione>=0 && posizione<s.length() Nel caso in cui la pre-condizione dell operazione charat non sia rispettata viene generato un errore al tempo di esecuzione, mediante una eccezione di tipo IndexOutOfBoundsException L argomento posizione del metodo charat viene considerato un indice nell accesso a un carattere della stringa una posizione all interno della stringa indica il carattere che occupa quella posizione Tipi riferimento e stringhe 26

27 Concatenazione di stringhe La concatenazione tra stringhe è una operazione di uso frequente le stringhe possono essere concatenate usando l operatore + di concatenazione ad esempio, "auto" + "mobile" vale "automobile" l espressione "auto" + "mobile" è essenzialmente equivalente a "auto".concat("mobile") in questo caso, entrambi gli operandi dell operatore di concatenazione sono stringhe, e il risultato è una stringa L operatore di concatenazione tra stringhe che è un operatore speciale per la manipolazione di oggetti String in Java non sono definiti operatori speciali per nessun altra classe Tipi riferimento e stringhe 27

28 Concatenazione e conversioni implicite L operatore + di concatenazione è anche in grado di effettuare conversioni implicite da tipi primitivi a stringhe Ad esempio, se si vuole concatenare la stringa "prezzo=" con la stringa che rappresenta l intero è possibile scrivere l espressione "prezzo=" che vale "prezzo=10.99" l espressione "prezzo=" è essenzialmente equivalente a "prezzo=" + String.valueOf(10.99) Tipi riferimento e stringhe 28

29 L operatore + è sovraccarico L operatore + è sovraccarico è usato per l operatore di somma tra numeri interi è usato per l operatore di somma tra numeri razionali va ricordato che, quando si vuole sommare un intero con un razionale, prima di effettuare la somma l operando intero viene convertito implicitamente a reale L operatore + è usato anche per l operatore di concatenazione tra stringhe se almeno uno dei suoi due operandi è una stringa quando si vuole concatenare una stringa con un numero, prima di effettuare la concatenazione l operando numerico viene convertito implicitamente a stringa "prezzo=" Tipi riferimento e stringhe 29

30 Semantica dell operatore + Bisogna fare attenzione a comprendere il significato di ogni occorrenza dell operatore +, ricordando che l operatore + è associativo a sinistra l operatore + è sovraccarico, e ogni occorrenza di + deve essere opportunamente interpretata (occorrenze diverse dell operatore + possono avere interpretazioni differenti) Le possibili interpretazioni per l operatore + somma intera se entrambi gli operandi sono interi somma reale se un operando è reale e l altro è intero o reale concatenazione se almeno un operando è una stringa Ad esempio "alfa" "beta" vale "alfa4beta" "alfa" vale "alfa45" "beta" vale "9beta" e non "45beta" Tipi riferimento e stringhe 30

31 Confronto tra stringhe L uguaglianza tra stringhe va verificata invocando il metodo boolean equals(string t) della classe String ad esempio String s, t, u, v; s = "automobile"; t = "automobile"; u = "auto" + "mobile"; v = "auto".concat("mobile"); System.out.println(s.equals(t)); // true System.out.println(s.equals(u)); // true System.out.println(s.equals(v)); // true Tipi riferimento e stringhe 31

32 Confronto tra stringhe Attenzione l operatore di uguaglianza == potrebbe non funzionare in modo corretto String s, t, u, v; s = "automobile"; t = "automobile"; u = "auto" + "mobile"; v = "auto".concat("mobile"); System.out.println(s==t); // true System.out.println(s==u); // true System.out.println(s==v); // false(!) l operatore di uguaglianza == per i tipi riferimento serve a verificare se due riferimenti referenziano uno stesso oggetto la gestione delle stringhe in Java presenta alcuni aspetti complicati Tipi riferimento e stringhe 32

33 Uguaglianza tra stringhe String a, b, c; a = "automobile"; b = a; // a==b && a.equals(b) c = "auto".concat("mobile"); // a!=c && a.equals(c) a "automobile" : String b c "automobile" : String possono esserci più variabili riferimento che referenziano uno stesso oggetto possono esserci oggetti diversi che hanno lo stesso valore che rappresentano la stessa stringa Tipi riferimento e stringhe 33

34 Riferimenti e uguaglianza Gli operatori di uguaglianza (== e!=) possono essere usati per verificare se due riferimenti sono uguali siano a e b due variabili riferimento di uno stesso tipo a==b vale true se le variabili a e b referenziano lo stesso oggetto se a==b diciamo che a e b sono identici a!=b vale true se le variabili a e b referenziano oggetti diversi In alcuni casi si vuole verificare se gli oggetti referenziati da a e b sono uguali tra loro intuitivamente, due oggetti sono uguali se hanno lo stesso stato va in generale usato un metodo boolean equals( ) definito normalmente in tutte le classi Tipi riferimento e stringhe 34

35 Confronto lessicografico tra stringhe Come è possibile confrontare due stringhe per stabilire in quale relazione d ordine sono? il confronto tra stringhe è basato sull ordinamento lessicografico, simile (ma non identico!) a quello (alfabetico) utilizzato nell elencazione dei termini in un dizionario ad esempio, in un dizionario alfa precede beta albero precede alfa alfa precede alfabeto non è possibile usare con i tipi riferimento gli operatori relazionali < e <= questi operatori confronterebbero riferimenti a oggetti, il che non ha nessun senso (ed è peraltro vietato) Tipi riferimento e stringhe 35

36 Il metodo int compareto(string x) Per confrontare il valore di due stringhe e stabilire in quale relazione d ordine lessicografico sono si deve utilizzare il metodo int compareto(string x) della classe String questo metodo confronta il valore di due stringhe, restituendo il valore 0 se le due stringhe sono uguali un valore negativo se la stringa su cui viene invocato il metodo precede la stringa argomento il valore assoluto del valore restituito non è significativo un valore positivo se la stringa su cui viene invocato il metodo segue la stringa argomento il valore assoluto del valore restituito non è significativo ad esempio "alfa".compareto("alfa") vale 0 "alfa".compareto("beta") vale 1 "alfa".compareto("alba") vale 4 "alfa".compareto("alfabeto") vale 4 Tipi riferimento e stringhe 36

37 Il metodo int compareto(string x) Il metodo compareto permette di verificare l ordinamento lessicografico, ma non quello alfabetico (che è quello del dizionario) "alfa".compareto("alfa") vale 32 la 'A' precede la 'a' "alfa".compareto("beta") vale 31 tutte le maiuscole precedono tutte le minuscole "uno".compareto("1") vale 68 le cifre precedono le lettere "papa".compareto("papà") vale 127 le vocali accentate seguono tutte le altre lettere Tipi riferimento e stringhe 37

38 Il letterale null Il letterale null rappresenta convenzionalmente un oggetto non creato null può essere assegnato a variabili di qualsiasi tipo riferimento null non referenzia nessun oggetto rappresenta appunto un riferimento non valido Ad esempio una variabile che rappresenta il nome di una persona potrebbe valere null per indicare che il nome della persona non è noto si parla di stringa nulla è diverso dalla stringa vuota Tipi riferimento e stringhe 38

39 Invocazione di metodi e NullPointerException Non è possibile usare un riferimento null nell invocazione di un metodo viene generato un errore di tipo NullPointerException l invocazione del metodo deve avvenire condizionatamente al fatto che la variabile sia non nulla if (x!=null)... chiedi a x di fare qualcosa... Tipi riferimento e stringhe 39

40 Passaggio di parametri di tipo String: oggetti non modificabili Tutti gli oggetti della classe String sono immutabili e quindi il loro valore non può essere modificato dopo che sono stati creati. La classe String non mette a disposizione alcun metodo per modificare lo stato dell'oggetto. Supponendo che alla variabile s di tipo String sia assegnata una stringa, assegnare una nuova stringa alla variabile s corrisponde a creare un nuovo oggetto e quindi un nuovo riferimento che viene assegnato a s, senza modificare la vecchia stringa. La stringa puntata dal vecchio riferimento rimane in memoria, ma non è più accessibile. Tipi riferimento e stringhe 40

41 Passaggio di parametri di tipo String Quali valori vengono stampati dalla seguente applicazione? class LegameStringhe { public static void alfa(string k) { System.out.println(" dentro alfa = " + k); /* crea un nuovo oggetto il riferimento al precedente viene perso */ k = k.concat("giorno"); System.out.println(" dentro alfa = " + k); } public static void main(string[] args) { String k = "buon"; System.out.println("prima di alfa = " + k); alfa(k); System.out.println("dopo alfa = " + k); } } Tipi riferimento e stringhe 41

42 Esercizi Data una stringa s, scrivere un metodo che conta e restituisce il numero di cifre presenti in s. Scrivere l applicazione relativa che: legge la stringa, invoca il metodo e stampa il risultato. Data una stringa s, scrivere un metodo che conta e restituisce il numero dei soli caratteri alfabetici presenti in s. Scrivere l applicazione relativa che: legge la stringa, invoca il metodo e stampa il risultato. Data una stringa s scrivere un metodo che conta e restituisce il numero di vocali maiuscole presenti in s. Scrivere l applicazione relativa che: legge la stringa, invoca il metodo e stampa il risultato. Data una stringa s e un carattere car, scrivere un metodo che restituisce la posizione di car in s, se esiste. Se car non esiste in s il metodo deve restituire -1. Non usare il metodo indexof. Scrivere l applicazione relativa che: legge la stringa, legge il carattere car, invoca il metodo e stampa il risultato. Tipi riferimento e stringhe 42

43 Riepilogo della dispensa I tipi riferimento sono tipi definiti in corrispondenza a classi. Una variabile riferimento permette di memorizzare il riferimento a un oggetto, ma non il valore di un oggetto che è memorizzato in un altra area di memoria. Un riferimento non creato è individuato dal letterale null. Java supporta la gestione di stringhe attraverso la classe String; le variabili di tipo String sono variabili riferimento; stagione "estate" : String String il valore (o contenuto) di un oggetto String è la stringa rappresentata da quell oggetto ed è immutabile: i metodi della classe String operano creando nuovi oggetti di tipo String e quando una stringa viene passata come parametro a un metodo il metodo non ha modo di modificarla Definizione di metodi 43

44 Riepilogo della dispensa Le posizioni degli N caratteri di una stringa sono numerate da sinistra verso destra il primo carattere ha posizione 0, l ultimo ha posizione N-1 Alcuni metodi importanti della classe String: int length() String concat(string x) String substring(int inizio, int fine), String substring(int inizio) int indexof(char car), int indexof(string s) String.valueOf - accetta come argomento il valore di un certo tipo primitivo e restituisce un valore String char charat(int posizione) boolean equals(string t) int compareto(string x)

45 Riferimenti al libro di testo Per lo studio di questi argomenti si fa riferimento al libro di testo, e in particolare al Capitolo 12 Escluso il paragrafo e il 12.8 Definizione di metodi 45