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Datenformate

Datenformate. Speicherhierarchie. Prozessor, Register, CPU sehr schnell, sehr teuer, sehr klein 1 ns, 1 $/Byte, 1kByte. Hauptspeicher, RAM schnell, mäßig teuer, mäßig groß 60 ns, 10 -3 $/Byte, 1 GByte. Externe Speicher, Platten, Bänder langsam, billig, riesig

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Presentation Transcript

  1. Datenformate DVG1 - 05 - Datenformate

  2. Speicherhierarchie Prozessor, Register, CPU sehr schnell, sehr teuer, sehr klein 1 ns, 1 $/Byte, 1kByte Hauptspeicher, RAM schnell, mäßig teuer, mäßig groß 60 ns, 10-3 $/Byte, 1 GByte Externe Speicher, Platten, Bänder langsam, billig, riesig 10 ms...1 min, 10-9 $/Byte, 100 GByte...1 PByte DVG1 - 05 - Datenformate

  3. Kleinste Speichereinheit: 1bit ja - nein wahr - falsch 0 - 1 Strom fließt - Strom fließt nicht Ladung gespeichert - Ladung nicht gespeichert größere Mengen: 1 kbit = 210 bit = 1024 bit ~ 103 bit 1 Mbit = 220 bit = 1024 kbit = 1048576 bit ~ 106 bit 1 Gbit = 230 bit = 1024 Mbit = 1073741824 bit ~ 109 bit 1 Tbit = 240 bit = 1024 Gbit = 1099511627776 bit ~ 1012 bit 1 Pbit = 250 bit = 1024 Tbit = 1125899906842624 bit ~ 1015 bit ....... DVG1 - 05 - Datenformate

  4. drei bit werden zu einer Oktalziffer zusammengefaßt 000...111 0...7 Zahlen, die mit einer „0“ beginnen werden als Oktalzahlen interpretiert. vier bit werden zu einer Hexadezimalziffer zusammengefasst 0000 ... 1111 0 ... F Zahlen, die mit „0x“ beginnen werden als Hexadezimalzahlen interpretiert. 8 bit = 1 Byte 00000000 ... 11111111 0 ... 255 Analog bit gibt es kByte, MByte, GByte, TByte, PByte ... Byte: 0x00 ... 0xFF DVG1 - 05 - Datenformate

  5. Primitive Datentypen • Allgemeine Form: typ name = wert; z.B.: int i = 12; • Variable name mit dem Typ typ wird direkt im Speicher angelegt und mit dem Wert wert initialisiert. • Wird typ name; benutzt, werden die Standardwerte zur Initialisierung benutzt. • Standardwert ist immer „alle bit 0“. • Zu jedem primitiven Datentyp gibt es einen „Wrapper Typ“ (Umschlag Typ). Mit dieser kann man Objekte von dem Typ mit new erzeugen. DVG1 - 05 - Datenformate

  6. boolean • Logischer Wahrheitswert • Ergebnis logischer Ausdrücke • mögliche Werte: false, true • Standardwert: false • Wrapper Typ: Boolean boolean schalter = true; schalter = false; if (schalter) { .... } else { .... } schalter = !schalter; schalter = (n > 5) & (i < 3); DVG1 - 05 - Datenformate

  7. char • Ein Zeichen des Unicodes • mögliche Werte: 0x0000 ... 0xFFFF. Konstanten, der Form '\uxxxx' werden als Unicode-Zeichen in Hexadezimaldarstellung interpretiert. z.B.: '0' = 48 = '\u0030' = 0x0030 'A' = 65 = '\u0041' = 0x0041 'a' = 97 = '\u0061' = 0x0061 • enthält die Zeichen vieler Sprachen, z.B. griechisch, kyrillisch, arabisch, chinesisch (?) .... • Programmtexte können alle Unicode-Zeichen benutzen. Es kann z.B. eine Variable µ definiert werden. • Standardwert: '\u0000' • Wrapper Typ: Char • char und boolean sind die einzigen vorzeichenfreien Datentypen. DVG1 - 05 - Datenformate

  8. byte, short, int, long • Verschieden lange ganze Zahlen • Länge: byte 8 bit; short 16 bit; int 32 bit; long 64 bit • mögliche Werte: alle ganzen Zahlen zwischen -2l-1 und 2l-1-1, l = Länge des Typs (8, 16, 32, 64) • interne Darstellung: im „zweier-Komplement“, d.h. 0x00 ... 0x7F entspricht den positiven Zahlen 0x80 ... 0xFF entspricht den negativen Zahlen, wert = wert - 256 0x00 ... 0x7F 0x80 0x81 ... 0xFF 0 ... 127 128 129 ... 255 0 ... 127 -128 -127 ... -1 • long-Konstanten enden mit „L“, z.B. 321L • Alle anderen ganzzahligen Konstanten sind immer int. • Standardwert: 0 • Wrapper Typen: Byte, Short, Integer, Long DVG1 - 05 - Datenformate

  9. float, double • Gleitkommazahlen, werden im IEEE 754 Format gespeichert • Länge: float 32 bit; double 64 bit • 1.4 10-45 < |float| < 3.4 10+38 • 4.9 10-324 < |double| < 1.7 10+308 • zusätzlich +0, -0, +unendlich, -unendlich, keineZahl (NaN) • alle Operationen sind zulässig und liefern definierte Resultate z.B: 1/+0 = +unendlich 1/-0 = -unendlich +0/+0 = NaN • float-Konstanten enden mit „f“, z.B. -1.234e23f • double-Konstanten enden mit „d“, z.B. 1.234567e-243d • Standardwert: 0.0f , 0.0d • Wrapper Typ: Float, Double DVG1 - 05 - Datenformate

  10. void • void ist der Rückgabewert von Funktionen, die keinen Wert zurückgeben. • Wrapper Typ: Void DVG1 - 05 - Datenformate

  11. Zusammenfassung DVG1 - 05 - Datenformate

  12. Gemeinsame Eigenschaften der primitiven Datentypen: • belegen einen feste Speichermenge, 1bit (boolean) 1 Byte (byte) 2 Byte (char, short) 4 Byte (int, float) 8 Byte (long, double) • Variable von primitiven Typen werden direkt im Speicher angelegt z.B. bewirkt die Anweisung double x = 1.0d; die Reservierung von 8Byte Speicher und die Initialisierung mit dem Wert 1.0d DVG1 - 05 - Datenformate

  13. Bezeichner • bestehen aus • Buchstaben (a-z, A-Z, Unicode) • Ziffern (0-9) • Sonderzeichen (´_´ und ´$´) • beginnen nie mit einer Ziffer • z.B.: • zulässig sind • abcd123 • xy$05 • märz_23 • nicht zulässig sind • 123xy • märz-23 DVG1 - 05 - Datenformate

  14. Gültigkeit von Bezeichnern • Variable bekommen in der Anweisung Speicherplatz zugewiesen, in der sie vereinbart werden. • Der Platz den Variable belegen wird am Ende des Blockes freigegeben, in dem sie vereinbart wurden. • Z.B.: float f (float x) { int i=3; i=i+1; float x0 = 0; x=x+x0; return Math.abs(x); } i ist in dem ganzen Block bekannt, x0 nur in der zweiten Hälfte DVG1 - 05 - Datenformate

  15. float f (float x) { int i=0; while (i<10) { float y=i*3.14159f; System.out.println(i+"*pi="+y); i=i+1; } } i ist im ganzen Block bekannt y ist nur in dem inneren Block bekannt DVG1 - 05 - Datenformate

  16. Literale • Festkommaliteral • enthält nur Ziffern und < 231 ==> int z.B. 12345 • enthält nur Ziffern und >=231 oder endet mit l oder L ==> long z.B. 12345L • beginnt mit 0x oder 0X ==> hexadezimale Darstellung • beginnt mit 0 ==> oktale Darstellung • Gleitkommaliteral • enthält Ziffern, einen ´.´ oder ein ´e´ oder ´E´ ==> float z.B.: 3.14159, 3.3333e-1, 2345E22 • wenn ein ´d´ oder ´D´ angehängt wird ==> double z.B.: 3.14159d, 3.3333e-1D, 2345E22d • logisches Literal • true und false DVG1 - 05 - Datenformate

  17. Alphanumerische Literale • ein Zeichen in Hochkomma eingeschlossen • Unicodezeichen mit • \ddd (octal), führende Nullen können entfallen • \udddd (hexadezimal) z.B: ´A´ = ´\101´ = ´\u0041´ ; ´ ´ = ´\40´ = ´\u0020´ • besondere Zeichen DVG1 - 05 - Datenformate

  18. Zeichenkettenliteral • Beliebige Folge von Zeichen, die in Anführungszeichen eingeschlossen sind. Z.B.: "Hello, World!" "\u0048\u0065\u006C\u006c\u006f\u002c\u0020\u0057\u006f\u0072\u006C\u0064\u0021" "\110\145\154\154\157\54\40\127\157\162\154\144\41" DVG1 - 05 - Datenformate

  19. Typumwandlungen • Implizit immer in „größere“ Typen, d.h • byte ==> int • char ==> int • short ==> int • int ==> long • float ==> double • byte, char, short, int, long ==> float, double • byte und short werden vor der Verarbeitung immer nach int konvertiert • Explizite Umwandlung durch „casting“ : (typ)ausdruck • z.B.: short s; byte b = (byte)s; • Umwandlung kann mit Informationsverlusten verbunden sein! DVG1 - 05 - Datenformate

  20. Operationen mit Festkommazahlen • Unäre Operatoren • Negation „-“ • Bit-Komplement „~“ • bitweises ersetzen der 0 durch 1 und umgekehrt • Inkrement „++“ • j = ++i <==> i=i+1; j=i; (Präinkrement) • j = i++ <==> j=i; i=i+1; (Postinkrement) • Dekrement „--“ • j = --i <==> i=i-1; j=i; (Prädekrement) • j = i-- <==> j=i; i=i-1; (Postdekrement) DVG1 - 05 - Datenformate

  21. int i; DVG1 - 05 - Datenformate

  22. Binäre Operatoren • Addition „+“ • Subtraktion „-“ • Multiplikation „*“ • Division „/“ mit Rundung zur Null • Modulo „%“ • a%b = a - (a/b)*b • bitweise Verschiebung nach links „<<“ • a << b, die Binärdarstellung von a wird um (b%L) Stellen nach links verschoben, rechts wird mit „0“ aufgefüllt. L ist die Länge von a (byte 8, char und short 16, int 32, long 64) • bitweise Verschiebung nach rechts unter Berücksichtigung des Vorzeichens „>>“ • a >> b, die Binärdarstellung von a wird um (b%L) Stellen nach rechts verschoben, dabei wird von links mit dem ersten bit aufgefüllt DVG1 - 05 - Datenformate

  23. bitweise Verschiebung nach rechts ohne Berücksichtigung des Vorzeichens „>>>“ • a >>> b, die Binärdarstellung von a wird um (b%L) Stellen nach rechts verschoben, dabei wird von links mit „0“ aufgefüllt • logische Operatoren • bitweises logisches „und“ : „&“ • bitweises logisches „oder“ : „|“ • bitweises logisches „exklusives oder“ : „^“ • Vergleichoperatoren „>“, „<“, „>=“, „<=“, „==“, „!=“ • ergeben immer boolsche Werte DVG1 - 05 - Datenformate

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  25. Ternärer Operator „?:“ • boolausdr ? ausdruck1 : ausdruck2 ; • boolausdr == true ==> ausdruck1 • boolausdr == false ==> ausdruck2 • Zuweisungsoperatoren • Zuweisung „=“ • kombinierte Zuweisung „op=“ , wobei op ein beliebiger binärer Operator ist. i op= j ist äquivalent zu i = i op j. z.B.: • i += 1 <==> i = i+1 <==> i++ • i <<= 4 <==> i = i << 4 • Zuweisungsoperatoren besitzen den Wert, der zugewiesen wird. Daher können sie in Ausdrücken wiederverwendet werden. Z.B.: • i = 1 + (j=3*5) *7; ==> j=15; i=106; • i = (j = 999); ==> j=999; i=999; DVG1 - 05 - Datenformate

  26. Operationen mit Gleitkommazahlen • Folgende Operatoren arbeiten bei Gleitkommazahlen analog zu Festkommazahlen: • Unäre Operatoren : „-“, „++“, „--“ • Binäre Operatoren : „+“, „-“, „*“, „/“, „%“, „>“, „<“, „>=“, „<=“, „==“, „!=“ • ternärer Operator : „?:“ • Zuweisungsoperatoren : „=“, „op=“ DVG1 - 05 - Datenformate

  27. Operationen mit Zeichenketten • Verkettung „+“ • string1 + string2 ergibt die Zeichenkette, die aus Aneinanderhängen der Zeichenketten string1 und string2 entsteht. Z.B.: • “Hallo, “ + “World!“ ergibt “Hallo, World!“ DVG1 - 05 - Datenformate

  28. Operationen mit boolschen Werten • Operatoren mit unverkürzter Auswertung • und „&“, oder „|“, exklusives oder „^“ • Die Ausdrücke werden ausgewertet auch wenn das Ergebnis schon sicher ist. Z.B • b=(i > j) | f(j) ; Wenn i>j ist, müsste f(j) nicht aufgerufen werden um b zu bestimmen. Wird aber doch aufgerufen. • Operatoren mit verkürzter Auswertung • und „&&“, oder „||“ • Die Ausdrücke werden nur soweit ausgewertet, bis das Ergebnis des Ausdruckes bekannt ist. DVG1 - 05 - Datenformate

  29. Reihenfolge von Operatoren • Die Operationen werden der Priorität nach abgearbeitet. • Bei gleicher Priorität werden die Operatoren von links nach rechts abgearbeitet. • Zuweisungsoperatoren werden von rechts nach links abgearbeitet. DVG1 - 05 - Datenformate

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