1 Parte 3 Fondamenti di programmzione

2 Cosa è Java Linguaggio di programmazione familiare Simile a C e C++ Linguaggio di programmazione orientato a oggetti Facile da modificare e altamente riutilizzabile Linguaggio robusto Restrizioni per evitare che le applicazioni generino errori Linguaggio ad alte prestazioni Strumenti per la gestione di più processi Linguaggio portabile Applicazioni eseguibili su Windows, Linux o MacOS Linguaggio semplice Pochi strumenti base e molte librerie

3 Compilatori tradizionali codice sorgente compilatore Windows compilatore Linux compilatore MacOS codice eseguibile Windows codice eseguibile Linux codice eseguibile MacOS

4 Compilatore Java codice sorgente compilatore Windows compilatore Linux compilatore MacOS interprete bytecode Windows interprete bytecode Linux interprete bytecode MacOS Java bytecode

5 Programmazione  Concetti base:  dati  istruzioni  Dati:  variabili  tipi  Istruzioni:  istruzioni base  strutture di controllo  sotto-programmi  Concetti base:  dati  istruzioni  Dati:  variabili  tipi  Istruzioni:  istruzioni base  strutture di controllo  sotto-programmi

6 Variabili e tipi  Variabile:  locazione di memoria a cui è dato un nome con cui chiamarla ed utilizzarla  programmatore usa il nome senza necessariamente sapere che esso faccia riferimento ad una locazione di memoria  Tipo:  ogni variabile ha un tipo che indica che genere di dati la variabile può contenere  una variabile può contenere dati di tipo intero (ad es., 15 o 2038), oppure dati di tipo carattere (ad es., ‘a’ o ‘£’) oppure dati di tipo stringa (ad es., “java” o “pascal”)  Variabile:  locazione di memoria a cui è dato un nome con cui chiamarla ed utilizzarla  programmatore usa il nome senza necessariamente sapere che esso faccia riferimento ad una locazione di memoria  Tipo:  ogni variabile ha un tipo che indica che genere di dati la variabile può contenere  una variabile può contenere dati di tipo intero (ad es., 15 o 2038), oppure dati di tipo carattere (ad es., ‘a’ o ‘£’) oppure dati di tipo stringa (ad es., “java” o “pascal”)

7 Istruzioni base  Assegnazioni ed espressioni:  comandi per leggere e scrivere dati in una variabile e per fare calcoli  esempio: interest = amount * 0.07;  Input/Output:  comandi per ricevere dati dall’utente o da un file su disco e comandi per inviare dati nell’altra direzione  Assegnazioni ed espressioni:  comandi per leggere e scrivere dati in una variabile e per fare calcoli  esempio: interest = amount * 0.07;  Input/Output:  comandi per ricevere dati dall’utente o da un file su disco e comandi per inviare dati nell’altra direzione

8 Strutture di controllo  Un programma è una sequenza di istruzioni  Il calcolatore esegue le istruzioni nell’ordine in cui esse appaiono, una dopo l’altra  molto limitato  Le strutture di controllo sono istruzioni speciali che consentono di modificare il normale flusso di istruzioni  Due tipi base di strutture di controllo  cicli  permettono di ripetere una sequenza di istruzioni  diramazioni  permettono di decidere tra due o più diverse alternative di proseguimento  Un programma è una sequenza di istruzioni  Il calcolatore esegue le istruzioni nell’ordine in cui esse appaiono, una dopo l’altra  molto limitato  Le strutture di controllo sono istruzioni speciali che consentono di modificare il normale flusso di istruzioni  Due tipi base di strutture di controllo  cicli  permettono di ripetere una sequenza di istruzioni  diramazioni  permettono di decidere tra due o più diverse alternative di proseguimento

9 Sotto-programmi  I programmi sono spesso abbastanza complessi da dover essere scomposti in “pezzi” più maneggevoli  Un sotto-programma consiste di istruzioni per svolgere un certo compito raggruppate insieme in un’unità a cui è dato un nome  il nome può essere usato come sostituto dell’intero insieme di istruzioni  Esempio  uno dei compiti del programma consiste nel disegnare un rettangolo sullo schermo  scrivere le necessarie istruzioni e raggrupparle in un sotto-programma di nome drawRect  ogni volta che il programma deve disegnare un rettangolo, lo può fare con una semplice istruzione: drawRect();  Vantaggi:  risparmio di scrittura, organizzazione, riutilizzo  I programmi sono spesso abbastanza complessi da dover essere scomposti in “pezzi” più maneggevoli  Un sotto-programma consiste di istruzioni per svolgere un certo compito raggruppate insieme in un’unità a cui è dato un nome  il nome può essere usato come sostituto dell’intero insieme di istruzioni  Esempio  uno dei compiti del programma consiste nel disegnare un rettangolo sullo schermo  scrivere le necessarie istruzioni e raggrupparle in un sotto-programma di nome drawRect  ogni volta che il programma deve disegnare un rettangolo, lo può fare con una semplice istruzione: drawRect();  Vantaggi:  risparmio di scrittura, organizzazione, riutilizzo

10 Che cosa è una variabile?  Una locazione in cui memorizzare dati ed a cui è assegnato un nome  un contenitore di dati  Può contenere un solo tipo di dati  per esempio, solo numeri interi, solo numeri reali oppure solo caratteri  Una locazione in cui memorizzare dati ed a cui è assegnato un nome  un contenitore di dati  Può contenere un solo tipo di dati  per esempio, solo numeri interi, solo numeri reali oppure solo caratteri

11 Creazione di variabili  Tutte le variabili devono essere dichiarate prima di poterle utilizzare  Una dichiarazione di variabile associa un nome alle locazioni di memoria ad essa corrispondenti e specifica il tipo di dati che la variabile conterrà: Tipo Variabile_1, Variabile_2, … ;  Per esempio, per creare tre variabili che memorizzino il numero di cesti, il numero di uova per cesto ed il numero totale di uova: int numberOfBaskets, eggsPerBasket, totalEggs;  Tutte le variabili devono essere dichiarate prima di poterle utilizzare  Una dichiarazione di variabile associa un nome alle locazioni di memoria ad essa corrispondenti e specifica il tipo di dati che la variabile conterrà: Tipo Variabile_1, Variabile_2, … ;  Per esempio, per creare tre variabili che memorizzino il numero di cesti, il numero di uova per cesto ed il numero totale di uova: int numberOfBaskets, eggsPerBasket, totalEggs;

12 Nomi di variabili: identificatori Regole - devono essere rispettate  tutti gli identificatori Java devono obbedire alle stesse regole  non devono cominciare con una cifra  devono contenere solo numeri, lettere, simboli ‘_’ e ‘$’ (ma è meglio evitare ‘$’, in quanto è riservato per scopi particolari)  sono sensibili alle maiuscole (ThisName e thisName sono due diversi nomi di variabili) Regole - devono essere rispettate  tutti gli identificatori Java devono obbedire alle stesse regole  non devono cominciare con una cifra  devono contenere solo numeri, lettere, simboli ‘_’ e ‘$’ (ma è meglio evitare ‘$’, in quanto è riservato per scopi particolari)  sono sensibili alle maiuscole (ThisName e thisName sono due diversi nomi di variabili) Regole di programmazione - dovrebbero essere rispettate  usare sempre nomi che abbiano un significato (ad esempio, eggsPerBasket invece di n o di count )  iniziare i nomi di variabile con una lettera minuscola  iniziare le parole interne al nome con una lettera maiuscola (meglio eggsPerBasket di eggsperbasket )  evitare di usare ‘$’ in quanto è riservato a scopi particolari Regole di programmazione - dovrebbero essere rispettate  usare sempre nomi che abbiano un significato (ad esempio, eggsPerBasket invece di n o di count )  iniziare i nomi di variabile con una lettera minuscola  iniziare le parole interne al nome con una lettera maiuscola (meglio eggsPerBasket di eggsperbasket )  evitare di usare ‘$’ in quanto è riservato a scopi particolari

13 Due tipi di tipi di dati in Java primitivi  I tipi più semplici  Non possono essere decomposti in altri tipi  Contengono solo valori  Esempi: int - intero double - reale char - carattere primitivi  I tipi più semplici  Non possono essere decomposti in altri tipi  Contengono solo valori  Esempi: int - intero double - reale char - carattere classi  Più complessi  Composti di altri tipi (primitivi o classi)  Contengono sia dati che metodi  Esempio: Integer String classi  Più complessi  Composti di altri tipi (primitivi o classi)  Contengono sia dati che metodi  Esempio: Integer String

14 Tipi di Dati Primitivi

15 Quali sapere per ora  int  semplicemente numeri interi  possono essere positivi e negativi  nessun punto decimale  char  semplicemente un singolo carattere  utilizza le virgolette singole  per esempio, `A`;  int  semplicemente numeri interi  possono essere positivi e negativi  nessun punto decimale  char  semplicemente un singolo carattere  utilizza le virgolette singole  per esempio, `A`;  double  numeri reali, sia positivi che negativi  ha un punto decimale (parte frazionaria)  due formati  numero con punto decimale, a.e  notazione e o scientifica, a.e e2, che significa x 10 2  double  numeri reali, sia positivi che negativi  ha un punto decimale (parte frazionaria)  due formati  numero con punto decimale, a.e  notazione e o scientifica, a.e e2, che significa x 10 2

16 Assegnare valori alle variabili  Istruzione di assegnazione  variabile = espressione;  esempio: answer = 42;  Operatore di assegnazione: “=“  non lo stesso dell’algebra  significa: “assegna il valore dell’espressione alla destra del segno di uguale alla variabile alla sinistra.”  se numberOfCards ha il valore 7 e handicap ha il valore 2, allora la seguente istruzione imposta il valore di score a 9: score = numberOfCards + handicap;  La variabile può apparire in entrambi i lati: int count = 10; count = count - 1;  nuovo valore di count = = 9  Istruzione di assegnazione  variabile = espressione;  esempio: answer = 42;  Operatore di assegnazione: “=“  non lo stesso dell’algebra  significa: “assegna il valore dell’espressione alla destra del segno di uguale alla variabile alla sinistra.”  se numberOfCards ha il valore 7 e handicap ha il valore 2, allora la seguente istruzione imposta il valore di score a 9: score = numberOfCards + handicap;  La variabile può apparire in entrambi i lati: int count = 10; count = count - 1;  nuovo valore di count = = 9

17 Assegnare valori iniziali alle variabili  I valori iniziali possono o meno essere assegnati quando le variabili sono dichiarate: int totalEggs, numberOfBaskets, eggsPerBasket; oppure int totalEggs = 0; int numberOfBaskets = 0; int eggsPerBasket = 0;  Suggerimento: è una buona regola di programmazione inizializzare sempre le variabili.  I valori iniziali possono o meno essere assegnati quando le variabili sono dichiarate: int totalEggs, numberOfBaskets, eggsPerBasket; oppure int totalEggs = 0; int numberOfBaskets = 0; int eggsPerBasket = 0;  Suggerimento: è una buona regola di programmazione inizializzare sempre le variabili.

18 Cambiare il valore di una variabile  Generalmente il valore viene cambiato (è assegnato un valore diverso) in qualche parte del programma  Può essere calcolato a partire da altri valori: totalEggs = numberOfBaskets * eggsPerBasket;  Oppure può essere letto in input  vedremo più avanti  Generalmente il valore viene cambiato (è assegnato un valore diverso) in qualche parte del programma  Può essere calcolato a partire da altri valori: totalEggs = numberOfBaskets * eggsPerBasket;  Oppure può essere letto in input  vedremo più avanti

19 Operatori di assegnazione specializzati  Un’abbreviazione per eseguire un’operazione ed assegnare un nuovo valore ad una variabile  Forma generale: var = expression;  equivalente a: var = var (expression);  è +, -, *, /, or %  Esempi: amount += 5; //amount = amount + 5; amount *= 1 + interestRate; //amount = amount * (1 + interestRate);  La parte destra è trattata come una singola unità (come se vi fossero delle parentesi)  Un’abbreviazione per eseguire un’operazione ed assegnare un nuovo valore ad una variabile  Forma generale: var = expression;  equivalente a: var = var (expression);  è +, -, *, /, or %  Esempi: amount += 5; //amount = amount + 5; amount *= 1 + interestRate; //amount = amount * (1 + interestRate);  La parte destra è trattata come una singola unità (come se vi fossero delle parentesi)

20 Costanti Le costanti sono simili alle variabili, ma possono contenere un solo valore per tutta la durata della loro esistenza. In Java si dichiarano le costanti premettendo la parola chiave final. E’ convenzione usare lettere maiuscole. Es.: final int NUMERO_MASSIMO_POSTI = 427 E’ buona pratica usare costanti invece di valori numerici (letterali) perche’ si evita di modificarli inavvertitamente.

21 Valore di ritorno  Le espressioni ritornano valori: il numero prodotto da un’espressione è il “valore di ritorno” int numberOfBaskets, eggsPerBasket, totalEggs; numberOfBaskets = 5; eggsPerBasket = 8; totalEggs = numberOfBaskets * eggsPerBasket;  nell’ultima linea numberOfBaskets ritorna il valore 5 e eggsPerBasket ritorna il valore 8  numberOfBaskets * eggsPerBasket è un’espressione che ritorna il valore intero 40  Le espressioni ritornano valori: il numero prodotto da un’espressione è il “valore di ritorno” int numberOfBaskets, eggsPerBasket, totalEggs; numberOfBaskets = 5; eggsPerBasket = 8; totalEggs = numberOfBaskets * eggsPerBasket;  nell’ultima linea numberOfBaskets ritorna il valore 5 e eggsPerBasket ritorna il valore 8  numberOfBaskets * eggsPerBasket è un’espressione che ritorna il valore intero 40

22 Conversione di tipo  La conversione di tipo cambia il tipo di dato di un valore  Non è possibile assegnare un valore di un tipo ad una variabile di un tipo diverso, a meno che non lo si converta in modo da coincidere con il tipo della variabile  La conversione di tipo modifica solo il tipo del valore di ritorno, non il tipo della variabile  ad esempio: double x; int n = 5; x = n;  poiché n è un int ed x è un double, il valore ritornato da n (non n) deve essere convertito in un double prima di essere assegnato ad x  La conversione di tipo cambia il tipo di dato di un valore  Non è possibile assegnare un valore di un tipo ad una variabile di un tipo diverso, a meno che non lo si converta in modo da coincidere con il tipo della variabile  La conversione di tipo modifica solo il tipo del valore di ritorno, non il tipo della variabile  ad esempio: double x; int n = 5; x = n;  poiché n è un int ed x è un double, il valore ritornato da n (non n) deve essere convertito in un double prima di essere assegnato ad x

23 Conversione implicita  La conversione di tipo è eseguita implicitamente (in modo automatico) quando un tipo “più basso” viene assegnato ad un tipo “più alto” secondo la seguente gerarchia: byte --> short --> int --> long --> float --> double  Ad esempio: double x; int n = 5; x = n;  il valore di ritorno di n è convertito (in modo implicito) in un double, e quindi assegnato ad x  x contiene 5.0  il tipo di dato della variabile n è invariato (ovvero ancora int)  La conversione di tipo è eseguita implicitamente (in modo automatico) quando un tipo “più basso” viene assegnato ad un tipo “più alto” secondo la seguente gerarchia: byte --> short --> int --> long --> float --> double  Ad esempio: double x; int n = 5; x = n;  il valore di ritorno di n è convertito (in modo implicito) in un double, e quindi assegnato ad x  x contiene 5.0  il tipo di dato della variabile n è invariato (ovvero ancora int)

24 Ancora conversione implicita  Alcune espressioni includono valori di tipo diverso  Tutti i valori sono automaticamente (in modo implicito) fatti avanzare al livello più alto prima di eseguire il calcolo del valore di ritorno  Ad esempio: double a; int n = 2; float x = 5.1; double y = 1.33; a = (n * x)/y;  i valori di n ed x sono automaticamente convertiti al tipo double prima di eseguire la moltiplicazione e la divisione  Alcune espressioni includono valori di tipo diverso  Tutti i valori sono automaticamente (in modo implicito) fatti avanzare al livello più alto prima di eseguire il calcolo del valore di ritorno  Ad esempio: double a; int n = 2; float x = 5.1; double y = 1.33; a = (n * x)/y;  i valori di n ed x sono automaticamente convertiti al tipo double prima di eseguire la moltiplicazione e la divisione

25 Conversione esplicita  La conversione esplicita è necessaria in tutti i casi non coperti da quella implicta  Ad esempio: int points; double distance = 9.0; points = distance;  l’ultima istruzione è illegale (anche se la parte frazionaria è 0)  Porre di fronte al valore il cui tipo deve essere convertito il nuovo tipo tra parentesi: points = (int)distance;  quest’istruzione è legale  La conversione esplicita è necessaria in tutti i casi non coperti da quella implicta  Ad esempio: int points; double distance = 9.0; points = distance;  l’ultima istruzione è illegale (anche se la parte frazionaria è 0)  Porre di fronte al valore il cui tipo deve essere convertito il nuovo tipo tra parentesi: points = (int)distance;  quest’istruzione è legale

26 Troncamento  Conversione da reale ad intero non arrotonda, ma tronca  la parte frazionaria viene semplicemente ignorata  Ad esempio: int numberOfDollars; double dinnerBill = 26.99; numberOfDollars = (int) dinnerBill;  il valore di numberOfDollars è ora 26  Conversione da reale ad intero non arrotonda, ma tronca  la parte frazionaria viene semplicemente ignorata  Ad esempio: int numberOfDollars; double dinnerBill = 26.99; numberOfDollars = (int) dinnerBill;  il valore di numberOfDollars è ora 26

27 Divisione reale e divisione intera  Se almeno uno dei valori che occorrono nella divisione è di tipo float o double, allora non si ha nessun troncamento (tutti i valori sono convertiti al tipo più alto)  Il troncamento si verifica se tutti i valori sono interi  Ad esempio: int a = 4, b =5, c; double x = 1.5, y; y = b/x; c = b/a;  il valore di y è mentre quello di c è 1  Se almeno uno dei valori che occorrono nella divisione è di tipo float o double, allora non si ha nessun troncamento (tutti i valori sono convertiti al tipo più alto)  Il troncamento si verifica se tutti i valori sono interi  Ad esempio: int a = 4, b =5, c; double x = 1.5, y; y = b/x; c = b/a;  il valore di y è mentre quello di c è 1

28 Caratteri come interi  Il tipo di dati char memorizza un singolo carattere stampabile  Ad esempio: char answer = `y`;  I caratteri sono in realtà memorizzati come interi secondo un codice speciale  ogni carattere stampabile (lettera, cifra, segno di interpunzione, spazio e tabulazione) ha associato un codice intero distinto  i codici sono distinti a seconda delle maiuscole o delle minuscole  ad esempio, 97 potrebbe essere il codice di ‘a’ e 65 quello di ‘A’  ASCII e Unicode sono due codici molto frequenti  Unicode include tutti i codici ASCII più altri codici per linguaggi con alfabeto diverso da quello italiano  Java usa Unicode  Il tipo di dati char memorizza un singolo carattere stampabile  Ad esempio: char answer = `y`;  I caratteri sono in realtà memorizzati come interi secondo un codice speciale  ogni carattere stampabile (lettera, cifra, segno di interpunzione, spazio e tabulazione) ha associato un codice intero distinto  i codici sono distinti a seconda delle maiuscole o delle minuscole  ad esempio, 97 potrebbe essere il codice di ‘a’ e 65 quello di ‘A’  ASCII e Unicode sono due codici molto frequenti  Unicode include tutti i codici ASCII più altri codici per linguaggi con alfabeto diverso da quello italiano  Java usa Unicode

29 Conversione di carattere in intero  La conversione di un valore di tipo char produce il suo codice Unicode  Ad esempio, eseguendo le seguenti istruzioni char answer = `7`; int intAnswer = answer; il valore di intAnswer sarebbe 55 (non 7) in quanto 55 è il codice Unicode del carattere ‘7’  La conversione di un valore di tipo char produce il suo codice Unicode  Ad esempio, eseguendo le seguenti istruzioni char answer = `7`; int intAnswer = answer; il valore di intAnswer sarebbe 55 (non 7) in quanto 55 è il codice Unicode del carattere ‘7’

30 Imprecisione di numeri in virgola mobile  I calcolatori memorizzano i numeri utilizzando un numero fissato di bit, per cui non tutti i numeri reali possono essere codificati in modo esatto  un numero infinito di bit sarebbe richiesto per rappresentare in modo esatto ogni numero reale  ad esempio, se il calcolatore può rappresentare solo 10 cifre dopo il punto decimale, allora il numero reale 1/3= sarebbe memorizzato come (che non è esattamente 1/3)  Gli interi, al contrario, sono memorizzati in modo esatto  se il valore 2 è assegnato ad una variabile di tipo int, il suo valore è esattamente 2  I calcolatori memorizzano i numeri utilizzando un numero fissato di bit, per cui non tutti i numeri reali possono essere codificati in modo esatto  un numero infinito di bit sarebbe richiesto per rappresentare in modo esatto ogni numero reale  ad esempio, se il calcolatore può rappresentare solo 10 cifre dopo il punto decimale, allora il numero reale 1/3= sarebbe memorizzato come (che non è esattamente 1/3)  Gli interi, al contrario, sono memorizzati in modo esatto  se il valore 2 è assegnato ad una variabile di tipo int, il suo valore è esattamente 2

31 L’operatore di modulo: %  Usato con i tipi interi  a%b restituisce il resto della divisione di b per a  Ad esempio: int a = 14; b = 4, c; c = a%b;  c ora ha il valore 2, che è il reso della divisione di 14 per 4  Ha molte applicazioni  consente di contare modulo 2, 3 o qualsiasi altro numero  consente di distinguere numeri pari da numeri dispari  consente di eseguire un’operazione solo in corrispondenza dei multipli di un dato numero  Usato con i tipi interi  a%b restituisce il resto della divisione di b per a  Ad esempio: int a = 14; b = 4, c; c = a%b;  c ora ha il valore 2, che è il reso della divisione di 14 per 4  Ha molte applicazioni  consente di contare modulo 2, 3 o qualsiasi altro numero  consente di distinguere numeri pari da numeri dispari  consente di eseguire un’operazione solo in corrispondenza dei multipli di un dato numero

32 Precedenze e parentesi  Le espressioni Java soddisfano regole simili all’algebra dei numeri reali  Si usano le parentesi per forzare la precedenza  Tranne i casi in cui la precedenza è corretta ed ovvia, conviene usare le parentesi per facilitare la lettura dell’espressione  Le espressioni Java soddisfano regole simili all’algebra dei numeri reali  Si usano le parentesi per forzare la precedenza  Tranne i casi in cui la precedenza è corretta ed ovvia, conviene usare le parentesi per facilitare la lettura dell’espressione

33 Operatori di incremento e decremento  Utilizzati per aumentare o diminuire il valore di una variabile di 1  Incremento  ++  ad esempio, count++;  Decremento  --  ad esempio, count--;  La variabile può essere incrementata (o decrementata) prima o dopo aver usato il suo valore attuale. Ad esempio, dopo int count=5; int n = 2*(++count); int m = 2*(count++); sia n che m hanno il valore 12, mentre count ha il valore 7  Utilizzati per aumentare o diminuire il valore di una variabile di 1  Incremento  ++  ad esempio, count++;  Decremento  --  ad esempio, count--;  La variabile può essere incrementata (o decrementata) prima o dopo aver usato il suo valore attuale. Ad esempio, dopo int count=5; int n = 2*(++count); int m = 2*(count++); sia n che m hanno il valore 12, mentre count ha il valore 7