Introdução a Linguagem Java

Queremos introduzir a linguagem Java básica (sem uso de orientação a objeto) através de alguns exemplos simples
O aluno deve entender, neste momento, que Java é apenas uma outra linguagem de programação, mas possuindo de sintaxe diferente da linguagem vista em Programação I (Python, Pascal, ...)
Mais tarde, veremos que Java é, na realidade, substancialmente diferente de Python
Queremos ver como Java trata
- Tipos básicos
- Constantes
- Decisões
- Laços
- Compilação e execução de programas
- IDE - Integrated Development Environment (Eclipse)
Observe que não veremos chamadas de sub-programas (subrotinas ou funções) aqui
- Este assunto é bem diferente em Java, devido à orientação a objeto, e será visto à frente
Importante! Você é responsável por aprender detalhes adicionais da linguagem Java. O que faremos em aula não é uma cobertura completa da linguagem.

Por que Java?

Linguagem muito poderosa embora simples
Permite portabilidade
Muito usada em programação em rede
- Server Programming
- Aplicações de e-commerce, e-business, etc.
- Aplicações para acesso via Internet, intranet, etc.

Um primeiro programa: Hello, World!

O programa está no arquivo Hello.java

package p2.exemplos;

// Todo programa tem um ponto de entrada: o "método" main de alguma "classe"
public class Hello {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Hello, world!");
  }
}

Observações segue ...
A linha ...

package p2.exemplos;

... é usada para indicar que este programa faz parte de um "pacote" que pode conter vários programas
- É uma forma de organizar vários programas, da mesma forma que "pastas" ou "diretórios" são usados para organizar arquivos num sistema de arquivos

Dois tipos de comentários (há mais um tipo a ser visto adiante)
Esqueça, por enquanto, o que significam "public", "classe", "static", "void" e "método"
- "Método" é semelhante a "module" em Python
- Outgros nomes: subrotina, função, procedimento, procedure, ...
O nome do programa é Hello
- Por convenção, deve iniciar com uma letra maiúscula
- Observe que o programa Hello está obrigatoriamente armazenado no arquivo Hello.java
- Java é "case-sensitive" (reconhece diferença de caixa)
Até entender detalhes, sempre use as primeiras duas linhas de código do exemplo acima, trocando apenas o nome do programa (Hello)
"{" significa "BEGIN" e "}" significa "END"
Observe a forma de imprimir
Observe a formação de uma constante do tipo string ("Hello, world!")

Vamos compilar o programa (no Windows, UNIX, etc.)
- Isso é desnecessário em Python que é interpretado

javac Hello.java

O comando javac é o compilador Java
- O resultado deve estar no arquivo Hello.class (verifique)
Agora, vamos executar o programa:

java Hello

O comando java é a "Java Virtual Machine" (JVM) que sabe executar um programa Java compilado com o comando java e presente no arquivo Hello.class
- Isso é diferente de outras linguagens (C, C++) que são diretamente executáveis após a compilação
- Motivo: independência de plataforma: Um programa em Java executa em qualquer lugar onde houver uma JVM, sem recompilação

A saída é:

Hello, world!

Observe que a saída é "a caractere"
- É possível fazer interfaces gráficas com Java mas não falaremos disso
- A disciplina de laboratórios tratará do assunto

É possível usar ambientes integrados de desenvolvimento (IDE) para programar e depurar em Java
- Eclipse é particularmente popular

Um segundo programa: entrada de dados, tipos básicos, variáveis, decisões simples

Ler 3 números inteiros da entrada, imprimir o menor e o maior.
A primeira solução está no arquivo MinMax1.java

package p2.exemplos;

import java.util.Scanner;


public class MinMax1 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int n1, n2, n3;

        System.out.print("Entre com o primeiro inteiro: ");
        n1 = sc.nextInt();
        System.out.print("Entre com o segundo inteiro: ");
        n2 = sc.nextInt();
        System.out.print("Entre com o terceiro inteiro: ");
        n3 = sc.nextInt();
        if (n1 > n2) {
            if (n1 > n3) {
                if (n2 < n3) {
                    System.out.println("O menor numero eh: " + n2);
                } else {
                    System.out.println("O menor numero eh: " + n3);
                }
                System.out.println("O maior numero eh: " + n1);
            } else {
                if (n1 < n2) {
                    System.out.println("O menor numero eh: " + n1);
                } else {
                    System.out.println("O menor numero eh: " + n2);
                }
                System.out.println("O maior numero eh: " + n3);
            }
        } else {
            if (n2 > n3) {
                if (n1 < n3) {
                    System.out.println("O menor numero eh: " + n1);
                } else {
                    System.out.println("O menor numero eh: " + n3);
                }
                System.out.println("O maior numero eh: " + n2);
            } else {
                if (n1 < n2) {
                    System.out.println("O menor numero eh: " + n1);
                } else {
                    System.out.println("O menor numero eh: " + n2);
                }
                System.out.println("O maior numero eh: " + n3);
            }
        }
    }
}

Como compilar e rodar o programa

javac MinMax1.java
java MinMax1

Uma saída típica:

Entre com o primeiro inteiro: 3
Entre com o segundo inteiro: 9
Entre com o terceiro inteiro: 123
O menor numero eh: 3
O maior numero eh: 123

A linha ...

import java.util.Scanner;

... é usada para dizer ao Java que usaremos alguma coisa externa ao nosso programa (a "classe"Scanner )
A linha ...

Scanner sc = new Scanner(System.in);

... cria um "Scanner" que é usado para ler dados da entrada
- Os detalhes (o que significa "new", etc. serão explicados adiante)
A linha ...

    int n1, n2, n3;

... declara três variáveis inteiras para uso posterior
- Por convenção, variáveis iniciam com letra minúscula
A linha ...

    n1 = sc.nextInt();

... lê um inteiro da entrada
Também poderíamos ter feito assim:

    int n1 = sc.nextInt();

As linhas ...

        if(n2 < n3) {
          System.out.println("O menor numero eh: " + n2);
        } else {
          System.out.println("O menor numero eh: " + n3);
        }

... mostram uma decisão
Duas dessas linhas também mostram a concatenação de strings com o operador +
- Falamos que, em Java, o operador "+" está overloaded porque ele significa adição de números e também concatenação de strings, dependendo dos seus operandos
- É o único operador que sofre overload
Segue uma segunda versão do programa
- Esta solução está no arquivo MinMax2.java

package p2.exemplos;

import java.util.Scanner;


public class MinMax2 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int n1, n2, n3;

        System.out.print("Entre com o primeiro inteiro: ");
        n1 = sc.nextInt();
        System.out.print("Entre com o segundo inteiro: ");
        n2 = sc.nextInt();
        System.out.print("Entre com o terceiro inteiro: ");
        n3 = sc.nextInt();

        int mínimo;
        int máximo;
        if (n1 > n2) {
            if (n1 > n3) {
                if (n2 < n3) {
                    mínimo = n2;
                } else {
                    mínimo = n3;
                }
                máximo = n1;
            } else {
                if (n1 < n2) {
                    mínimo = n1;
                } else {
                    mínimo = n2;
                }
                máximo = n3;
            }
        } else {
            if (n2 > n3) {
                if (n1 < n3) {
                    mínimo = n1;
                } else {
                    mínimo = n3;
                }
                máximo = n2;
            } else {
                if (n1 < n2) {
                    mínimo = n1;
                } else {
                    mínimo = n3;
                }
                máximo = n3;
            }
        }
        System.out.println("O menor numero eh: " + mínimo);
        System.out.println("O maior numero eh: " + máximo);
    }
}

Observe que estamos usando acentuação variáveis com acentuação
- Isso é possível porque Java usa Unicode como código de caracteres
Perguntas sobre o programa acima
- Você achou o programa "bem escrito"?
- É fácil de entender?
- É fácil trocar as mensagenms de saída por outras?
- É fácil assegurar-se de que não há bug?
  - Na realidade, um dos programas acima tem um bug: ache o!
- É fácil estender para 4 números lidos na entrada?
Que tal o seguinte programa que resolve o mesmo problema:
- Esta solução está no arquivo MinMax3.java

package p2.exemplos;

import java.util.Scanner;

public class MinMax3 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int num;
        int mínimo = Integer.MAX_VALUE;
        int máximo = Integer.MIN_VALUE;

        System.out.print("Entre com o primeiro inteiro: ");
        num = sc.nextInt();
        if (num < mínimo) {
            mínimo = num;
        }
        if (num > máximo) {
            máximo = num;
        }

        System.out.print("Entre com o segundo inteiro: ");
        num = sc.nextInt();
        if (num < mínimo) {
            mínimo = num;
        }
        if (num > máximo) {
            máximo = num;
        }

        System.out.print("Entre com o terceiro inteiro: ");
        num = sc.nextInt();
        if (num < mínimo) {
            mínimo = num;
        }
        if (num > máximo) {
            máximo = num;
        }

        System.out.println("O menor numero eh: " + mínimo);
        System.out.println("O maior numero eh: " + máximo);
    }
}

É muito mais limpo, não é?
- Explique por quê
Agora, vamos resolver a mesma coisa com um laço simples:
- Esta solução está no arquivo MinMax4.java

package p2.exemplos;

import java.util.Scanner;


public class MinMax4 {
    public static void main(String[] args) {
        final int NÚMEROS_A_LER = 3;
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int mínimo = Integer.MAX_VALUE;
        int máximo = Integer.MIN_VALUE;

        for (int i = 0; i < NÚMEROS_A_LER; i++) {
            System.out.print("Entre com o proximo inteiro: ");
            int num = sc.nextInt();
            if (num < mínimo) {
                mínimo = num;
            }
            if (num > máximo) {
                máximo = num;
            }
        }

        System.out.println("O menor numero eh: " + mínimo);
        System.out.println("O maior numero eh: " + máximo);
    }
}

NÚMEROS_A_LER é declarado como "final" para indicar que é uma constante
- Como "const" em Pascal ou C
- Por convenção, usam-se letras maiúsculas para constantes (como em Python, C, C++)
- Melhor usar constantes simbólicas do que contantes numéricas
  - Programa fica mais simples de entender
Observe como fazer um laço "for" na linha:

    for(int i = 0; i < NÚMEROS_A_LER; i++) {

A expressão ...

i++

... significa ...

    i = i + 1

Observe também onde a variável "num" foi declarada:

            int num = sc.nextInt();

De forma geral, é bom declarar uma variável perto de onde ela é usada
- Fizemos a mesma coisa com a declaração da variável do laço (i)

Um terceiro programa: tipos primitivos, limites de representação, constantes, operadores e expressões

Primeiro, um pouco de teoria ...

Tipos primitivos, limites de representação e constantes

Tipo primitivo	Tamanho	Mínimo	Máximo	Exemplos de Constantes
boolean	1 bit	-	-	true, false
char	16 bits	Unicode 0	Unicode 65.535	'a' (letra a)
byte	8 bits	-128	+127	97, -23 0x65 (hexadecimal)
short	16 bits	-2¹⁵(-32.768)	+2¹⁵-1(32.767)	17569, -21875
int	32 bits	-2³¹ (uns -2 bi)	+2³¹-1 (uns 2 bi)	1876345240, -2000000000
long	64 bits	-2⁶³ (uns -9 quintilhões)	+2⁶³-1 (uns 9 quintilhões)	123981723971982318273L, -12381726387613678688L, 97L, -23L, 0L (Observe o 'L' final)
float	32 bits	aprox -10³⁸ (6-7 dígitos significativos)	aprox +10³⁸ (6-7 dígitos significativos)	-3.4F 45.78E+23F (Observe o 'F' final)
double	64 bits	aprox -10³⁰⁸ (15 dígitos significativos)	aprox +10³⁰⁸ (15 dígitos significativos)	-3.4 45.78E+23
void	-	-	-	indica ausência de tipo (quando um "método" nada retorna)

A conversão entre tipos (quando possível) é feita com cast:

  double x = 8.89;
  int n = (int)x; // n terá valor 8

Operadores

Operadores matemáticos
- + (soma)
- - (subtração)
- * (multiplicação)
- / (divisão)
- % (módulo)
- Há operadores unários - e +
- Operadores binários podem ser seguido de =, tal como na seguinte expressão:

  soma += nota*peso; // equivalente a soma = soma + nota*peso

Operador de String
- + (overload do operador par concatenar strings)
Operadores de auto-incremento e auto-decremento

  númeroDeAlunos++; // equivalente a númeroDeAlunos = númeroDeAlunos + 1
  númeroDeAlunos--; // equivalente a númeroDeAlunos = númeroDeAlunos - 1
  if(númeroDeAlunos-- > 0) // equivalente a testar númeroDeAlunos e depois decrementar
  if(--númeroDeAlunos > 0) // equivalente a decrementar e depois testar númeroDeAlunos

Operadores relacionais
- < (menor)
- <= (menor ou igual)
- > (maior)
- >= (maior ou igual)
- == (igual)
- != (não igual)
Operadores lógicos
- && (AND)
- || (OR)
- ! (NOT)
- Exemplos:

  if(númeroDeAlunos > MAX_ALUNOS || númeroDeProfessores > MAX_PROFS) ...
  if(ano % 4 == 0 && ano % 100 != 0 || ano % 400 == 0) ... // ano bissexto

Operadores de bits e de deslocamento
- &, &=, |, |=, ^, ^=, ~
- Não falaremos deles aqui
Operador ternário
- Para escrever uma operação condicional sem usar if-else
- Exemplo segue

  // a linha seguinte
  média = númeroDeNotas == 0 ? 0.0 : soma/númeroDeNotas;
  // é equivalente às linhas seguintes
  if(númeroDeNotas == 0) {
    média = 0.0;
  } else {
    média = soma/númeroDeNotas;
  }

Expressões complexas e precedência de operadores
- A precedência dos operadores pode ser vista na tabela abaixo, a qual não deve se decorada
- Observe que a tabela contém operadores que ainda não mencionamos

Operadores	Precedência	Associatividade
[] . ()	Mais alta
! ~ ++ -- + (unário) - (unário) (cast) new
* / %
+ -
<< >> >>>
< <= > >= instanceof
== !=
&
^
\|
&&
\|\|
?:
= += -= *= /= %= &= \|= ^= <<= >>= >>>=	Mais baixa

De forma geral, as precedências "esperadas" funcionam, como mostra o exemplo abaixo

  // a linha seguinte
  if(númeroDeAlunos > MAX_ALUNOS || númeroDeProfessores > MAX_PROFS) ...
  // não precisa de parênteses, pois é equivalente a
  if((númeroDeAlunos > MAX_ALUNOS) || (númeroDeProfessores > MAX_PROFS)) ...

Na dúvida sobre precedências, use parênteses

Um programa exemplo

Segue um programa que ajuda a planejar sua aposentadoria (será que jovens de 18 anos pensam nisso???)
Esta solução está no arquivo Aposentadoria.java

package p2.exemplos;

import java.util.Scanner;


public class Aposentadoria {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        double alvo;
        double juros;
        double contribuição;
        int anos = 0;
        double saldo = 0;

        // exercicio: verifique valores informados abaixo são aceitáveis
        System.out.print("Quanto dinheiro voce quer para se aposentar? ");
        alvo = sc.nextDouble();
        System.out.print("Quanto dinheiro voce vai contribuir todo ano?");
        contribuição = sc.nextDouble();
        System.out
                .print("Taxa de juros em % (exemplo: digite 7.5 para 7.5%): ");
        juros = sc.nextDouble() / 100;

        while (saldo < alvo) {
            saldo = (saldo + contribuição) * (1 + juros);
            anos++;
        }

        System.out.println("Voce pode se aposentar em " + anos + " anos.");
    }
}

Um quarto programa: arrays

Java tem arrays unidimensionais e multidimensionais
Segue um programa que lê 10 números e os imprime em ordem inversa
Esta solução está no arquivo Inverte.java

package p2.exemplos;

import java.util.Scanner;


public class Inverte {
    public static void main(String[] args) {
        final int NÚMEROS_A_LER = 10;
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int[] números = new int[NÚMEROS_A_LER]; // criação do array de 10
                                                // inteiros

        for (int i = 0; i < números.length; i++) {
            System.out.print("Entre com o proximo inteiro: ");
            números[i] = sc.nextInt();
        }
        for (int i = números.length - 1; i >= 0; i--) {
            System.out.println(números[i]);
        }
    }
}

Observe que arrays são sempre indexados a partir de zero
Precisa saber o tamanho para criar o array
números.length é o número de elementos no array números
No laço, é preferível usar números.length a usar o número 10
- Por quê?
Segue um programa que ecoa os argumentos de linha de comando
Esta solução está no arquivo Eco.java

package p2.exemplos;


public class Eco {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.print(args[i] + " ");
        }
        System.out.println();
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.println(args[i]);
        }
    }
}

Observe que args é um array normal, composto de Strings
Segue um programa que mostra uma forma de inicializar arrays
Esta solução está no arquivo Dia.java

package p2.exemplos;


public class Dia {
    public static void main(String[] args) {
        final int DIAS_NA_SEMANA = 7;
        final String[] diasDaSemana = { "", "Domingo", "Segunda", "Terca",
                "Quarta", "Quinta", "Sexta", "Sabado" };
        if (args.length != 1) {
            System.err.println("Sintaxe: Dia numero");
            System.exit(1);
        }
        int dia = Integer.parseInt(args[0]);
        if (dia < 1 || dia > DIAS_NA_SEMANA) {
            System.err.println("O dia da semana deve estar entre 1 e "
                    + DIAS_NA_SEMANA);
            System.exit(1);
        }
        System.out.println(diasDaSemana[dia]);
    }
}

Observações
- A inicialização do array diaDaSemana já calcula o tamanho necessário
- É recomendado usar System.err em vez de System.out para imprimir erros
- System.exit(0) é usado para terminar o programa "bem"
- System.exit(1) é usado para terminar o programa "mal"
- Integer.parseInt(xpto) converte o string xpto a um inteiro
Teste: retire o teste da seguinte linha ...

    if(dia < 1 || dia > 7) {

... e veja o que ocorre com argumento 8
Você pode obter mais informação e dicas sobre entrada e saída em Java aqui
- Você poderá não entender tudo que está aí agora, mas volte a ler este material sobre entrada e saída de vez em quando ao longo da disciplina. Você entederá mais a cada leitura
Tem mais exemplos de programas simples aqui para vocês examinar:
- Oper1.java
- Oper2.java
- Oper3.java
- Oper4.java
- Oper5.java
- Oper6.java
- Oper7.java
- Oper8.java
- Data1.java
- Data2.java
- Data3.java
- Data4.java

É isso ai galera! Até a próxima!

Ja'TA'va na Mente

Introdução a Linguagem Java

Por que Java?

Um primeiro programa: Hello, World!

Um segundo programa: entrada de dados, tipos básicos, variáveis, decisões simples

Um terceiro programa: tipos primitivos, limites de representação, constantes, operadores e expressões

Tipos primitivos, limites de representação e constantes

Operadores

Um programa exemplo

Um quarto programa: arrays

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