Introdução à Linguagem Java Através de Exemplos

Objetivos da Seção

• 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;

/*
 * O primeiro programa em Java: Hello World
 * Autor: Jacques Sauvé
 */

// 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;

/*
 * "Ler 3 números inteiros da entrada, imprimir o menor e o maior"
 *
 * Autor: Jacques Sauvé
 */

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;

/*
 * "Ler 3 números inteiros da entrada, imprimir o menor e o maior"
 *
 * Autor: Jacques Sauvé
 */

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;

/*
 * "Ler 3 números inteiros da entrada, imprimir o menor e o maior"
 *
 * Autor: Jacques Sauvé
 */

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;

/*
 * "Ler 3 números inteiros da entrada, imprimir o menor e o maior"
 *
 * Autor: Jacques Sauvé
 */

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

• 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;

/*
 * Planejamento de aposentadoria
 *
 * Autor: Jacques Sauvé (roubado de CoreJava)
 */

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;

/*
 * Ler 10 números inteiros da entrada, imprimir em ordem inversa
 *
 * Autor: Jacques Sauvé
 */

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;

/*
 * Ecoar argumentos de linha de comando
 *
 * Autor: Jacques Sauvé
 */

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;

/*
 * Imprime o dia da semana correspondendo ao argumento de linha de comando
 *
 * Autor: Jacques Sauvé
 */

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

intro-1 programa