מבוא למדעי המחשב תרגול מס' 2

1. מבוא למדעי המחשבתרגול מס' 2 נושאים משתנים וטיפוסים אופרטורים פונקציות מתמטיות מהמחלקה Math המרת טיפוסים תנאים ולולאות

2. הקדמה • תכנית מחשב נכתבת כטקסט בקובץ. • הטקסט כתוב בשפת תכנות והוא מכיל את ההוראות המהוות את התוכנית. • התוכנית עוברת תהליך הנקרא הידור ואחריה ניתן להפעיל את התוכנית. • בקורס זה נכתוב תוכניות בשפה Java • תוכניות ב Java נשמרות בקבצים בעלי סיומת java.

3. תוכנית ראשונה הקלידו את התוכנית הבאה בקובץ Hello.java. שימו לב לסימני פיסוק, ואותיות גדולות וקטנות. /* This program prints "Hello World!" on the screen */ publicclass Hello { publicstaticvoid main(String[] args) { System.out.println("Hello World!"); } }

4. משתנים וטיפוסים מהו משתנה? משתנה(variable) הוא יחידת מידע המאחסנת ערך במהלך ריצת התוכנית. ניתן להשתמש במשתנים על מנת לשמור ערכים, ולקבלם בשלבמאוחר יותר בתוכנית. ניתן לבצע פעולות חישוביות בעזרת משתנים. לכל משתנה יש טיפוס(type). הטיפוס קובע אילו סוגי ערכים המשתנה יכול להכיל.

5. הגדרת משתנים יש להכריז על שמו של המשתנה וטיפוסו. למשל זוהי הגדרה של משתנה בשם num מטיפוס int (מספר שלם). int num; אפשר להגדיר מספר משתנים מאותו טיפוס בשורה אחת. int num1, num2;

6. טווח הכרה של משתנה טווח ההכרה של משתנה (scope) הוא האזור בתוכנית שבו המשתנה מוגדר וניתן להשתמש בו. • טווח ההכרה של משתנה תלוי בבלוק בו הוא מוגדר (בלוק מצוין ע"י סוגריים מסולסלים). • טווח ההכרה של המשתנה מתחיל בשורה שבה המשתנה מוגדר ומסתיים בסוף הבלוק שבו נמצאת הגדרת המשתנה.

7. פעולת השמה פעולת השמה(assignment) נותנת ערך למשתנה. = הוא סימן פעולת השמה, משמאל שם המשתנה ומימין הערך. • פעולת השמה חייבת להופיע בתוך טווח ההכרה של המשתנה. למשל, הפקודה הבאה נותנת ערך 3 למשתנה num. num = 3; ניתן להגדיר את המשתנה ולבצע השמה בשורה אחת: int num1 = 1; אין להשתמש במשתנה שלא קיבל ערך !

8. טבלת משתנים • הגדרה • שמות • סקופ • השמה • פלט דוגמה: publicclass Example1 { publicstaticvoid main(String[] args){ int num; num = 3; int num1 = 1, num2; num2 = num1; System.out.println("num = " + num); System.out.println("num1 = " + num1); System.out.println("num2 = " + num2); } } scope of num scope of num1 and num2

9. טיפוסים טיפוס של משתנה קובע: • אילו ערכים יכול המשתנה להכיל • מהן הפעולות שניתן לבצע על המשתנה רקע • הזיכרון במחשב הוא זיכרון בינארי (binary). • ביט(bit)- יחידת זיכרון בינארית. ביט יכול להיות 0 או 1. • זיכרון המחשב נמדד ביחידות בסיסיות הנקראות בתים(bytes). 1 byte = 8 bit • משתנים מאוחסנים בזיכרון המחשב נשמרים בבתים. מספר הבתים שדורש אחסון של משתנה תלוי בטיפוסו. • לצורך הבנה מלאה של הנושא עליכם לקרוא באופן עצמאי על הנושא, התחלה טובה היא: Binary - Wikipedia.

10. טיפוסים פרימיטיביים • טיפוסים נומריים שלמים הטיפוסים נומריים מייצגים מספרים שלמים: byte, short, int, long למשל: long longNum, longNum2; byte byteNum = 125; longNum = 1234567890; 2. טיפוסים ממשיים הטיפוסים הממשיים הם double, float. למשל: double doubleNum; doubleNum = 3.75;

11. טיפוסים פרימיטיביים 3. טיפוסים לוגיים הטיפוס הלוגי נקרא boolean. משתנים מטיפוס זה בעלי ערך true או false. boolean indicator; indicator = true; 4. תווים תו: char. סימן בודד התחום בגרשיים בודדות (למשל, 'a', 'A'). לפני סימן מיוחד יש תו backslash (למשל, newline '\n', tab '\t' , backspace '\b') char capitalN; capitalN = 'N';

12. טבלת סיכום טיפוסים מספריים

13. קבועים קבוע(constant) הוא יחידת מידע המאחסנת ערך במהלך ריצת התוכנית. • קבוע דומה למשתנה; ההבדל הוא שערכו של קבוע לא יכול להשתנות במהלך התוכנית מרגע שהקבוע קיבל את ערכו הראשוני. • דוגמה: finalint PASS_GRADE = 56; int grade; grade = PASS_GRADE;

14. אופרטורים על משתנים וערכים ניתן לבצע פעולות שונות, בהתאם לטיפוס. אופרטורים מבצעים חישוב ומחזירים תוצאה. • אופרטורים אריתמטיים על משתנים וערכים מטיפוסים נומריים וממשיים אפשר לבצע פעולות אריתמטיות:

15. דוגמה 1 /* This program demonstrates addition and multiplication between integers. */ publicclass OperatorsExample1{ publicstaticvoid main(String[] args){ int a = 3, b = 5; int c; c = a + b; System.out.println("c = "+ c); c = c * 2; System.out.println("c = "+ c); } } c = 8 c = 16

16. דוגמה 2 התוכנית הבאה מדגימה את סדר הפעולות של הפעולות האריתמטיות: publicclass OperatorsExample { publicstaticvoid main(String[] args) { int a = 18; int b = 42; int first = (a + b) * 2; int second = a + b * 2; System.out.println("first number is:" + first); System.out.println("second number is:" + second); } } first number is:120 second number is:102

17. דוגמה 3 import java.util.Scanner; /* This program accepts a 3-digit number from the user * reverses the digits and prints the result */ publicclass Reverse { publicstaticvoid main(String[] args) { // Read a number from the user. Scanner sc = new Scanner(System.in); System.out.print("Enter a 3-digit number:"); int num = sc.nextInt(); // divide the number into ones, tens and hundreds. int ones = num % 10; int tens = (num % 100) / 10; int hundreds = num / 100; // calculate the reverse number int reverseNum = (ones * 100) + (tens * 10) + hundreds; System.out.println("The reverse number is " + reverseNum); } } Enter a 3-digit number: 951 The reverse number is 159

18. אופרטורים יחסיים ב Java יש 6 אופרטורים המשווים בין שני מספרים ונותנים תשובה בוליאנית (true או false).

19. דוגמה import java.util.Scanner; // This program compares two numbers with relational operators publicclass RelationalOperators { publicstaticvoid main(String[] args) { Scanner sc = new Scanner(System.in); System.out.print("Enter the first number:"); int x = sc.nextInt(); System.out.print("Enter the second number:"); int y = sc.nextInt(); System.out.println("x<y is " + (x < y)); System.out.println("x>y is " + (x > y)); System.out.println("x<=y is " + (x <= y)); System.out.println("x>=y is " + (x >= y)); System.out.println("x==y is " + (x == y)); System.out.println("x!=y is " + (x != y)); } } Enter the first number:10 Enter the second number:20 x<y is true x>y is false x<=y is true x>=y is false x==y is false x!=y is true

20. אופרטורים לוגיים אופרטורים לוגיים פועלים על ערכים מטיפוס לוגי (בוליאני) וגם נותנים תשובה בוליאנית (true או false). * הערכת האופרטורים הלוגיים And ו Or מתבצעת משמאל לימין.

21. דוגמה import java.util.Scanner; // This program demonstrates logical operators. // It reads two integers from the user and checks if // they are larger than 10. publicclass LogicalOperators { publicstaticvoid main(String[] args) { Scanner sc = new Scanner(System.in); System.out.print("Enter the first number:"); int x = sc.nextInt(); System.out.print("Enter the second number:"); int y = sc.nextInt(); System.out.println("(y<10)&&(x<10) is " + ((y<10) && (x<10))); System.out.println("(y<10)||(x<10) is " + ((y<10) || (x<10))); boolean state; state = ((y < 10) || (x < 10)); System.out.println("state is " + state); } } Enter the first number:10 Enter the second number:9 (y<10)&&(x<10) is false (y<10)||(x<10) is true state is true

22. המחלקה Math המחלקה Math מאגדת בתוכה פונקציות מתמטיות שימושיות וקבועים. • Math.abs(x) – ערך מוחלט של x. • Math.max(x1,x2), Math.min(x1, x2) – המינימום והמקסימום (בהתאמה) בין x1 ו x2. • Math.pow(x, y) – מחשב את x בחזקת y (xy). • Math.sqrt(x) – שורש ריבועי של x. • Math.random() – מחזיר מספר אקראי בין 0 ל 1 (לא כולל 1). • Math.PI – קבוע המייצג את הערך  (3.14159...)

23. דוגמה publicclass UseMath { publicstaticvoid main(String[] args){ // This is an example of using Math methods double x = Math.abs(-3); x = Math.pow(x, 2 ); x = Math.max(x, Math.PI); System.out.println("max( (|-3|)^2 , Pi ) = " + x); x = Math.random(); System.out.println("A random number between 0 and 1: "+ x); } } max( (|-3|)^2 , Pi ) = 9.0 A random number between 0 and 1: 0.9764623048094814 המחלקה Math ומחלקות רבות נוספות כלולות בספריות Java הכלולות בהתקנת Java. מידע מפורט על מחלקת Math ומחלקות נוספות הכלולות ב Java ניתן למצוא בקישורhttp://download.oracle.com/javase/6/docs/api/java/lang/Math.html

24. המרת טיפוס (Casting) לכל משתנה ב Java יש טיפוס ספציפי. • מה קורה כאשר מערבים טיפוסים שונים בביטוי? • במקרים מסוימים Java מטפלת בטיפוסים השונים באופן אוטומטי ובפעמים אחרות אנחנו חייבים לבצע המרה מפורשת של טיפוס נתונים אחד לאחר. • המרות אוטומטיות כאשר מבצעים פעולה אריתמטית הערך המתקבל הינו בעל טיפוס מסוים. אם כל המרכיבים הם מאותו טיפוס אז הטיפוס המתקבל בפעולה הינו זהה. long y, w; long z = w + y; הערך של הביטוי w+y הינו מטיפוס long.

25. המרת טיפוס (Casting) • כאשר מרכיבי הביטוי הינם מטיפוסים שונים הביטוי המתקבל יהיה מהטיפוס של המרכיב הכולל ביותר. • הסדר של טיפוסים המספרים מן הפחות כולל לכולל ביותר הינו: byte, short, int, long, float, double. • דוגמה • האופרטור / עובד אחרת בהתאם לטיפוסים עליהם הוא מופעל. • 5.0/2 --> 2.5 • 5.0/2.0 --> 2.5 • 5/2.0 --> 2.5 • 5/2 --> 2

26. המרת טיפוס (Casting) 2. המרות יזומות ניתן לבצע המרת טיפוס ע"י שימוש בפעולת השמה. הביטוי הימני עובר המרה לטיפוס של המשתנה המופיע בצד שמאל של ההשמה. int i = 5; double d; d = i; // d is 5.0 המרה כזו אפשרית רק כאשר הטיפוס של המשתנה בצד שמאל כללי יותר מהטיפוס של הביטוי בצד ימין.

27. המרת טיפוס (Casting) • במקרה ההפוך, כאשר הטיפוס של המשתנה בצד שמאל כללי פחות מהטיפוס של הביטוי בצד ימין, נשתמש באופרטור ה type cast : (<type>). double d = 5.3; int i ; i = (int) d; // i is 5 • שימוש נוסף באופרטור ה type cast הוא כאשר רוצים למנוע איבוד של חלק השבר בחלוקה של מספרים שלמים: double d; int x = 5, y = 2 ; d = ((double) x)/y; d = (double) x/y;

28. משפט if-else משפט if-else הוא מבנה בסיסי בשפה המאפשר לשלוט בזרימת התוכנית. למשפט זה יש שני צורות: • if (<condition>){ <statement>} • if (<condition>){ <statement> }else { <alternative> }

29. דוגמה ל- if • import java.util.Scanner; • publicclass Pythagorean { • publicstaticvoid main(String[] args) { • Scanner sc = new Scanner(System.in); • System.out.print("Enter the first side:"); • double a = sc.nextInt(); • System.out.print("Enter the second side:"); • double b = sc.nextInt(); • System.out.print("Enter the third side:"); • double c = sc.nextInt(); • if (a*a + b*b == c*c){ • System.out.println("The triplet is a pythagorean triple."); • } else{ • System.out.println("The triplet is not a pythagorean triple"); • { • { • {

30. לולאות לולאה מאפשרת לחזור על פעולות מספר פעמים כל עוד תנאי כלשהו מתקיים. • לולאת while while ( <condition> ) { <statement> } • לולאת for for( <initial>; <condition> ; <update>) { <statement> } 1 2 1 2 1 2 1 2 … 1 2 1 0 1 3 2 0 1 2 3 1 2 3 1 2 3 … 1 2 3 1

31. import java.util.Scanner; // compute n! using while and for sentences. publicclass Factorial { publicstaticvoid main(String[] args) { Scanner sc = new Scanner(System.in); System.out.print("Enter a non-negative number:"); int n = sc.nextInt(); // 1. using while int fact = 1; int i = 1; while ( i <= n ) { fact = fact * i; i = i + 1; } System.out.println("n!=" + fact); // 2. using for fact = 1; for ( i = 1; i <= n; i = i + 1){ fact = fact * i; } System.out.println("n!=" + fact); } } דוגמה

32. הערות על כתיבת קוד מכיוון שקטעי הקוד אותם נכתוב בקורס הזה ובכלל נקראים יותר מפעם אחת, ישנם מספר כללים עליהם יש לשמור בכדי לדאוג שהקוד יהיה קריא וניתן להבנה מהירה • שמות משתנים - כאשר ניתן שמות למשתנים בתוכנית שלנו, יש לדאוג לתת שמות בעלי משמעות. שמות משתנים תמיד יתחילו באות קטנה ובנוסף, במידה ושם המשתנה מכיל יותר ממילה אחת, יש להשתמש באותיות גדולות בכדי לסמן התחלה של כל מילה (מוסכמה זו נקראת CamelCase). • int numberOfStudentsEating; //better then nOSE • הערות בקוד - יש חשיבות גדולה לתוספת של הערות על קטע קוד, יש לתאר מה מטרת קטע הקוד בקצרה. • עימוד (אינדנטציה) - שימוש בעימוד על ידי הוספת טאבים לאחר פתיחת בלוק של קוד עוזרים להפוך את הקוד לקריא ומובן יותר (ניתן להבין את החלוקה לבלוקים).