Una introduzione al linguaggio Java

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1 Una introduzione al linguaggio Java Prof. Giancarlo Fortino a.a. 2004/2005

2 Algoritmi Definizione 1. Un algoritmo è una procedura per risolvere un problema in un numero finito di passi, che coinvolge frequentemente la ripetizione di un operazione; in senso lato: un metodo passo-passo per realizzare un certo compito.

3 Algoritmi e Problemi Individuare un algoritmo risolutivo e realizzarne una implementazione utilizzando un qualsiasi linguaggio ha senso solo per un problema generale poiché il costo iniziale di realizzazione dell algoritmo è compensato dalla possibilità di impiego ripetuto.

4 Esempi di problemi Somma di 3 numeri x, y, z Somma di N numeri Numero massimo tra N numeri Data una sequenza di N numeri sommare i numeri uguali Calcolare la media e la varianza di una sequenza di N voti

5 Esempio 1 di Algoritmo: programmazione di un VCR Passo 1. Se le informazioni di clock e calendario non sono correttamente fissate, vai a pag. 9 del manuale e segui le istruzioni prima di procedere Passo 2: Poni un nastro vuoto nell alloggiamento del nastro del VR Passo 3. Ripeti i passi da 4. a 7. per ogni programma TV che desideri registrare, per un massimo di 10 programmi Passo 4. Inserisci il numero di canale che vuoi registrare e premi il tasto CHAN Passo 5. Inserisci il tempo al quale deve iniziare la registrazione e premi il tasto TIME-START Passo 6. Inserisci il tempo al quale deve finire la registrazione e premi il tasto TIME-FINISH Passo 7. Se non desideri registrare altri programmi, premi il tasto END-PROG Passo 8. Premi il tasto TIMER. Il VR è ora pronto per registrare.

6 Esempio 2 di Algoritmo: calcolo del Massimo Comun Divisore (MCD) tramite l algoritmo di Euclide Variabili di ingresso: n, m di tipo intero >0 Variabili di uscita: mcd di tipo intero >0 Variabili interne: x, y, r di tipo intero >=0 Passo 1. leggi n ed m; Passo 2. x=m; Passo 3. y=n; Passo 4. ripeti Passo 4.1. dividi x per y e sia r il resto; Passo 4.2. x=y; Passo 4.3. y=r; Passo 4.4. finche' r==0; Passo 5. mcd =x; Passo 6. scrivi mcd;

7 Perché realizzare Algoritmi? Se è possibile scrivere un algoritmo per un assegnato problema allora è possibile automatizzarne la soluzione. L esecuzione di tale algoritmo può essere affidata ad un agente di calcolo (una persona o un calcolatore elettronico). Non tutti i problemi sono risolubili algoritmicamente (K. Godel, 1930).

8 Nozione formale di Algoritmo Definizione 2. Un algoritmo è una collezione ben ordinata di operazioni, non ambigue ed effettivamente calcolabili, che quando eseguita produce un risultato e termina in una quantità finita di tempo. Le operazioni possono essere sequenziali, condizionali e iterative.

9 Strutturazione di un programma Un programma è la realizzazione di un algoritmo mediante un linguaggio di programmazione (es., Java, Pascal, C++, ecc.) La struttura base di un programma è la seguente: Dichiarazione delle variabili che servono per memorizzare valori di INPUT, INTERMEDI e di OUTPUT Operazioni di INPUT Operazioni di Elaborazione Operazioni di OUTPUT

10 Algoritmi in Java by example Di seguito si propone una serie di algoritmi realizzati in linguaggio Java con lo scopo di: evidenziare i tipi di operazione base (sequenziali, condizionali, e iterative) descrivere le istruzioni ed i tipi base del linguaggio Java fornire esempi significativi sulla base dei quali costruire altri esempi

11 Esempi di Programmi Java: somma di 3 numeri interi import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_Somma1 { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int x, y, z, somma; //SEZIONE DI INPUT x = Console.readInt( x= ); y = Console.readInt( y= ); z = Console.readInt( z= ); //SEZIONE DI ELABORAZIONE somma=x+y+z; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( somma = "+somma);

12 Esempi di Programmi Java: comparazione tra due numeri interi import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_Compara { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int x, y, risultato; //SEZIONE DI INPUT x = Console.readInt( x= ); y = Console.readInt( y= ); //SEZIONE DI ELABORAZIONE if (x>y) risultato = 1; else if (x==y) risultato = 0; else risultato = -1; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( risultato = "+risultato);

13 Esempi di Programmi Java: inserimento di un numero intero >=0 e stampa del suo quadrato import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_Quadrato { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int x, quadrato; //SEZIONE DI INPUT do x = Console.readInt( x= ); while (x<0); //SEZIONE DI ELABORAZIONE quadrato = x*x; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( quadrato = "+quadrato);

14 Esempi di Programmi Java: somma di una sequenza di N numeri interi import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_Somma2 { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, x, conta=0, somma=0; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N= ); //SEZIONE DI ELABORAZIONE + INPUT while (conta<n){ x = Console.readInt( x> ); somma = somma + x; conta = conta + 1; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( Somma = "+somma);

15 Esempi di Programmi Java: visualizzare il numero massimo di una sequenza di N numeri interi import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_Max { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, x, conta=1, max; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N= ); //SEZIONE DI ELABORAZIONE + INPUT max = Console.readInt( x> ); while (conta<n){ x = Console.readInt( x> ); if (x>max) max=x; conta = conta + 1; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( Max = "+max);

16 Esempi di Programmi Java: conteggio dei numeri selezionati 1 e 2 in una sequenza di N numeri import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_ConteggioSelettivo { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, x, conta=0, conta1=0, conta2=0; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N= ); //SEZIONE DI ELABORAZIONE + INPUT while (conta<n){ x = Console.readInt( x> ); if (x==1) conta1=conta1+1; else if (x==2) conta2=conta2+1; conta = conta + 1; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( Conta1 = "+conta1+ Conta2= +conta2);

17 Esempi di Programmi Java: media di una sequenza di N numeri interi import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_Media { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, x, conta=0, somma=0; float media; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N= ); //SEZIONE DI ELABORAZIONE + INPUT while (conta<n){ x = Console.readInt( x> ); somma = somma + x; conta = conta + 1; media = somma/n; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( Media = "+media);

18 Esempi di Programmi Java: calcolo del MCD tra due numeri interi import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_MCD { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DICHIARAZIONE int x, y, resto, mcd; //SEZIONE DI INPUT x = Console.readInt( x= ); y = Console.readInt( y= ); //SEZIONE ELABORATIVA do { resto=x%y; x=y; y=resto; while (resto!=0); mcd=x; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println("mcd = "+mcd);

19 Istruzioni e dichiarazioni base di Java DICHIARAZIONI int x = 0; // dichiara una variabile di tipo intero e la inizializza a zero INPUT Console.readInt( **** ); // legge un intero da console OUTPUT System.out.println( **** +x); //stampa sul monitor il valore della variabile x preceduto dal testo (o stringa) racchiuso dai doppi apici

20 Istruzioni e dichiarazioni base di Java ELABORAZIONI Espr = espressione; // assegnamento del risultato di una espressione alla variabile Espr. Es., s = x*y+z; if (condizione) istruzione1 else instruzione 2; // dove condizione è una espressione booleana, istruzione1 e istruzione2 sono istruzioni semplici o composte. Es., if (x>10) conta=conta+2; else conta=conta-1; {instruzionesemplice1; instruzionesemplice2; // istruzione composta. Es., { x=x+1; y=y+2; if (x>10) t=t+10;

21 Istruzioni e dichiarazioni base di Java ELABORAZIONI do instruzione while (condizione); // esegue istruzione che può essere semplice o composta finchè la condizione è vera Es., do {x=x+1; y=y+x; while (x<10); while (condizione) istruzione; // esegue istruzione che può essere semplice o composta finchè la condizione è vera Es., while (x<10) {x=x+1; y=y+x;

22 I tipi semplici Java Interi byte { word { int {-2^31..(2^31)-1 long {-2^63..(2^63)-1 Reali float singola precisione double doppia precisione Booleani boolean {true, false Caratteri char 16-bit UNICODE. Es., a, b, &, 1, ecc. Testo String Giancarlo, java, Informatica, qualsiasi sequenza di caratteri

23 Insiemi Fuzzy Consideriamo il concetto di Vecchio: in accordo agli insiemi crisp una persona può essere vecchia o non vecchia cioè può appartenere all insieme delle persone vecchie oppure no. Quindi bisogna scegliere una soglia di età (es., 65 anni) e affermare che da tale soglia in poi si è vecchi altrimenti non si è vecchi. In accordo agli insiemi fuzzy una persona è vecchia con un certo grado di vecchiaia. Quindi tale grado può essere espresso da una funzione. Es., si può scegliere una spezzata che è zero (o grado zero) fino ad una soglia d età s1 e che cresca linearmente fino al grado 1 in corrispondenza di una soglia di età s2>s1. Per il concetto di Giovane possiamo fare le stesse considerazioni.

24 Insiemi Fuzzy Vecchio e Giovane 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Vecchio - fuzzy Giovane - fuzzy

25 Esempi di Programmi Java: calcolo del grado di vecchiaia e gioventù di N persone import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_Fuzzy { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, eta, conta=0; float vecchiaia, gioventu, eta; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( Numero di Persone= ); //SEZIONE DI ELABORAZIONE + INPUT + OUTPUT while (conta<n){ eta = Console.readInt( Età della +(conta+1)+ persona> ); if (eta<=45) vecchiaia = 0; else if ( (eta>45) && (eta<65) ) vecchiaia=(eta-45)/20; else vecchiaia=1; if (eta<=45) gioventu = 1; else if ( (eta>45) && (eta<65) ) gioventu=(65-eta)/20; else gioventu=0; System.out.println( Grado di vecchiaia = "+vecchiaia); System.out.println( Grado di gioventù = "+gioventu); conta=conta+1;

26 Memorizzazione di N valori con N non conosciuto a priori Se si vogliono memorizzare N valori di tipo intero per poi utilizzarli successivamente, si dovrebbero dichiarare tante variabili intere per quanti valori interi si devono memorizzare. Ma se N è molto grande e/o se non conosciamo a priori N il metodo di dichiarare N variabili non è utilizzabile! Per dichiarare N variabili (con N non precisato) di uno stesso tipo (es., int) si utilizza un nuovo tipo denominato ARRAY. Un array si dichiara nel seguente modo: int [] a, dove a è la variabile di tipo array che può contenere N valori interi; a può essere vista come una riga di una tabella con N colonne;

27 Array monodimesionali a è un array di 10 elementi ognuno dei quali è un intero. Per accedere all i-esimo elemento si utilizza la notazione con parentesi quadre []. Es., per accedere all elemento con indice 2 bisogna scrivere a[2] a Per creare un array di 10 elementi interi si scrive: int [] a = new int[10]. Gli elementi vengono inizializzati tutti a zero. int x = a[4] a cosa è uguale? -1 a[10] esiste? NO

28 Esempi di Programmi Java: somma di una sequenza memorizzata di N numeri interi import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_SommaArray1 { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, conta=0, somma=0; int [] a; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N= ); a = new int[n]; while (conta<n){ a[conta] = Console.readInt( a[ +conta+ ]= ); conta = conta + 1; // oppure conta++ //SEZIONE DI ELABORAZIONE conta=0; while (conta<n){ somma = somma + a[conta]; conta = conta + 1; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( Somma = "+somma);

29 Esempi di Programmi Java: somma di una sequenza memorizzata di N numeri interi, versione 2 import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_SommaArray2 { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, somma=0; int [] a; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N= ); a = new int[n]; for (int x=0; x<n; x++) a[x] = Console.readInt( a[ +x+ ]= ); //SEZIONE DI ELABORAZIONE for (int x=0; x<n; x++) somma = somma + a[x]; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( Somma = "+somma);

30 Esempi di Programmi Java: visualizzazione di una sequenza memorizzata di N numeri interi import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_Visualizza { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, conta=0, somma=0; int [] a; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N= ); a = new int[n]; while (conta<n){ a[conta] = Console.readInt( a[ +conta+ ]= ); conta = conta + 1; // oppure conta++ conta=0; //SEZIONE DI OUTPUT while (conta<n){ System.out.println( a[ +conta+ ]= +a[conta]); conta = conta + 1; // oppure conta++

31 Calcolo della media e della varianza di una sequenza di N voti Dati N voti compresi tra 18 e 30; Calcolare la media degli N voti; Media = N 1 i= 0 Voto N i Calcolare la varianza degli N voti; Varianza = N 1 i= 0 ( Voto i Media) N 2

32 Esempi di Programmi Java: calcolo della media e della varianza di N numeri interi (o voti) import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_MediaVarianza { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, conta=0, somma=0; float media, varianza=0; int [] a; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N= ); a = new int[n]; while (conta<n){ a[conta] = Console.readInt( a[ +conta+ ]= ); conta ++; conta=0; //SEZIONE DI ELABORAZIONE while (conta<n){ somma=somma+a[conta]; conta ++; media = somma/n;

33 Esempi di Programmi Java: calcolo della media e della varianza di N numeri interi (o voti) conta=0; while (conta<n){ varianza = varianza + ((a[conta]-media)*(a[conta]-media)); conta ++; varianza=varianza/n; //SEZIONE DI OUTPUT System.out.println( Media= +media); System.out.println( Varianza= +varianza);

34 Stringhe Una Stringa è una sequenza di caratteri Il tipo stringa in Java è denominato String String s1 = Fondamenti ; String s2 = d Informatica ; String s = s1+s2; //concatenazione Quanto vale s? Fondamenti d Informatica Comparazione tra stringhe: s1.equals(s2) è true se s1 è uguale a s2, altrimenti è false.

35 Esempi di Programmi Java: comparazione tra stringhe inserite da console import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_CompStringhe { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE String s1, s2; //SEZIONE DI INPUT s1 = Console.readString( s1= ); s2 = Console.readString( s2= ); //SEZIONE ELABORATIVA + OUTPUT if (s1.equals(s2)) System.out.println(s1); else System.out.println(s2);

36 Esempi di Programmi Java: inserimento di N nominativi in un agenda e ricerca di un nominativo import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_RicercaNome { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE int N, conta=0; String x; String [] nominativi; boolean trovato; //SEZIONE DI INPUT N = Console.readInt( N> ); nominativi = new String[N]; while (conta<n) { nominativi[conta]=console.readstring( Nome> ); conta++; //SEZIONE ELABORATIVA //ricerca x = Console.readString( Ricerca nome> ); trovato = false; conta = 0; while ( (conta<n) && (!trovato) ){ if (x.equals(nominativi[conta])) trovato=true; else conta++; //SEZIONE OUTPUT if (trovato) System.out.println( Posizione= +conta); else System.out.println( Non trovato );

37 Esecuzione di programmi Java Per eseguire un programma Java bisogna utilizzare un tool per compilare il programma Java in codice intermedio detto BYTECODE e poi bisogna impiegare un interprete che esegue tale codice. Il Java SDK (Java Software Development Kit) fornito dalla Sun Microsystems, disponibile gratuitamente all indirizzo permette di eseguire un programma Java. La versione corrente e stabile del tool è la La compilazione viene fatta tramite il tool JAVAC L esecuzione tramite il tool JAVA Es., editato e salvato il file prova.java prompt di dos> javac prova.java prompt di dos> java prova

38 Tipi composti (Classi senza metodi) Per costruire un nuovo tipo di dato si usa il costrutto CLASS. Il nuovo tipo avrà il nome della classe (Es., Studente) Es.: public class Studente{ int Matricola; String Nome, Cognome, CorsoLaurea; Date anno_iscrizione; Studente s; //s è una variabile di tipo Studente s = new Studente(); //è stata creata un istanza di Studente con una inizializzazione di default mediante l operatone new s.matricola=6513; s.nome= Mario ; s.cognome= Rossi ; s.corsolaurea= DES ; s.anno_iscrizione=new Date( 1/10/2002 ); // il valore di s è stato settato cioè alle singole variabili interne sono stati assegnati valori

39 Cognome Esempio: Studenti, Esami, EsamiSostenuti CorsoLaurea Data_Iscrizione Lode Data Descrizione Studente 0..n Voto EsamiSostenuti Esame Nome Matricola Nome Codice Modello logico relazionale: Studente(Matricola, Nome, Cognome, CorsoLaurea, Data_Iscrizione) Esami(Codice, Nome, Descrizione) EsamiSostenuti(Matr_Studente, Cod_Esame, Voto, Lode, Data)

40 Esempio: Studenti, Esami, EsamiSostenuti Modello logico ad Oggetti realizzato con Java: public class Studente{ int Matricola; String Nome, Cognome, CorsoLaurea; Date Data_Iscrizione; EsamiSostenuti [] esami; public class Esame{ public class EsamiSostenuti{ String Codice; byte Voto; String Nome; boolean lode; String Descrizione; Date Data; Esame esame;

41 Esempio: Studenti, Esami, EsamiSostenuti import fondamenti.inout.*; public class Esercizio_AddEsame { public static void main (String[] args) { //SEZIONE DI DICHIARAZIONE Studente s1, s2; Esami e1, e2; EsamiSostenuti es1, es2, es3, es4; //SEZIONE DI INPUT s1 = new Studente(5555, Mario, Rossi, DES, new Date( 01/10/2001 )); s2 = new Studente(7777, Luigi, Verdi, DES, new Date( 20/10/2001 )); e1 = new Esame(101, Introduzione all Informatica, Il corso si propone ); e2 = new Esame(102, Sistemi Informativi, Il corso prosegue ); es1 = new EsameSostenuti(27, false, new Date( 10/1/2002 ), e1); s1.addesame(es1);