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Datenformate DVG1 - Datenformate 1 Speicherhierarchie Prozessor, Register, CPU sehr schnell, sehr teuer, sehr klein 1 ns, 1 $/Byte, 1kByte Hauptspeicher, RAM…
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Datenformate DVG1 - Datenformate 1 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 - Datenformate 2 Kleinste Speichereinheit: 1bit ja - nein wahr - falsch 0-1 Strom fließt - Strom fließt nicht Ladung gespeichert - Ladung nicht gespeichert größere Mengen: 1 kbit = 1024 bit ~ 103 bit 1 Mbit = 1024 kbit = 1048576 bit ~ 106 bit 1 Gbit = 1024 Mbit = 1073741824 bit ~ 109 bit 1 Tbit = 1024 Gbit = 1099511627776 bit ~ 1012 bit 1 Pbit = 1024 Tbit = 1125899906842624 bit ~ 1015 bit ....... DVG1 - Datenformate 3 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 - Datenformate 4 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 bits 0“.  Zu jedem primitiven Datentyp gibt es einen „Wrapper Typ“ (Umschlag Typ). Mit dieser kann man Objekte von dem Typ mit „new“ erzeugen. DVG1 - Datenformate 5 boolean  Logischer Wahrheitswert  Ergebnis logischer Operationen  mögliche Werte: false, true  Standardwert: false  Wrapper Typ: Boolean DVG1 - Datenformate 6 char  Ein Zeichen des Unicodes  mögliche Werte: 0000 ... FFFF. Konstanten, die mit „\u“ werden als Unicode-Zeichen in Hexadezimaldarstellung interpretiert. z.B.: ´0´ = 48 = \u0030 ´A´ = 65 = \u0041 ´a´ = 97 = \u0061  enthält alle Zeichen aller 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 DVG1 - Datenformate 7 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  interne Darstellung: im „zweier-Komplement“, d.h. 0x00 ... 0x7F entspricht den positiven Zahlen 0x80 ... 0xFF entspricht den negativen Zahlen, wert = wert - 256 0 ... 127 -128 -127 ... -1 0x00 ... 0x7F 0x80 0x81 ... 0xFF  long-Konstanten enden mit „L“, z.B. 321L  Standardwert: 0  Wrapper Typ: Byte, Short, Integer, Long DVG1 - Datenformate 8 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 - Datenformate 9 void  void ist der Rückgabewert von Funktionen, die keinen Wert zurückgeben.  Wrapper Typ: Void DVG1 - Datenformate 10 Zusammenfassung Typ Größe Minimum Maximum Wrapper Typ boolean 1 bit - Boolean 16 char 16 bit Unicode 0 Unicode 2 -1 Char byte 8 bit -128 127 Byte 15 15 short 16 bit -2 2 -1 Short 31 31 int 32 bit -2 2 -1 Integer 63 63 long 64 bit -2 2 -1 Long float 32 bit IEEE 754 IEEE 754 Float double 64 bit IEEE 754 IEEE 754 Double void - - - Void DVG1 - Datenformate 11 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 - Datenformate 12 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 - Datenformate 13 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 - Datenformate 14 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 - Datenformate 15 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 - Datenformate 16  Alphanumerische Literale – ein Zeichen in Hochkomma eingeschlossen – Unicodezeichen mit • \ddd (octal), führende Nullen können entfallen • \udddd (hexadzimal) z.B: ´A´ = ´\101´ = ´\u0041´ ; ´ ´ = ´\40´ = ´\u0020´ – besondere Zeichen Zeilenschaltung \n (\u000A) Tabulaturzeichen \t (\u0009) Rückschritt \b (\u0008) Wagenrücklauf \r (\u000D) Seitenvorschub \f (\u000C) Apostroph/Hochkomma \´ (\u0027) Anführungszeichen \“ (\u0022) Umgekehrter Schrägstrich \\ (\u005C) DVG1 - Datenformate 17  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 - Datenformate 18 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 - Datenformate 19 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 - Datenformate 20 i -i ~i ++i --i 1 -1 -2 2 0 0 0 -1 1 -1 -1 1 0 0 -2 255 -255 -256 256 254 -255 255 254 -254 -256 2147483647 -2147483647 -2147483648 -2147483648 2147483646 -2147483648 -2147483648 2147483647 -2147483647 2147483647 DVG1 - Datenformate 21  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 - Datenformate 22 – 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 - Datenformate 23 i j i+j i<>j i>>>j i&j i|j i^j 1 2 3 4 0 0 0 3 3 0 2 2 0 0 0 0 2 2 -1 2 1 -4 -1 1073741823 2 -1 -3 255 2 257 1020 63 63 2 255 253 -255 2 -253 -1020 -64 1073741760 0 -253 -253 256 2 258 1024 64 64 0 258 258 -256 2 -254 -1024 -64 1073741760 0 -254 -254 1 4 5 16 0 0 0 5 5 0 4 4 0 0 0 0 4 4 -1 4 3 -16 -1 268435455 4 -1 -5 255 4 259 4080 15 15 4 255 251 -255 4 -251 -4080 -16 268435440 0 -251 -251 256 4 260 4096 16 16 0 260 260 -256 4 -252 -4096 -16 268435440 0 -252 -252 DVG1 - Datenformate 24  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 - Datenformate 25 Operationen mit Gleitkommazahlen  Folgende Operatoren arbeiten bei Gleitkommazahlen analog zu Festkommazahlen: – Unäre Operatoren : „-“, „++“, „--“ – Binäre Operatoren : „+“, „-“, „*“, „/“, „%“, „>“, „<“, „>=“, „<=“, „==“, „!=“ – ternärer Operator : „?:“ – Zuweisungsoperatoren : „=“, „op=“ DVG1 - Datenformate 26 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 - Datenformate 27 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 - Datenformate 28 Reihenfolge von Operatoren 15 . [] () • Die Operationen werden der Priorität 14 - ++ -- ! ~ instanceof nach abgearbeitet. 13 */% • Bei gleicher Priorität werden die Operatoren von links nach rechts 12 +- abgearbeitet. 11 << >> >>> • Zuweisungsoperatoren werden von 10 < > <= >= rechts nach links abgearbeitet. 9 == != 8 & 7 ^ 6 | 5 && 4 || 3 ?: 2 = op= 1 , DVG1 - Datenformate 29
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