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 de Pascal vista em Programação I
Mas tarde, veremos que Java é, na realidade, substancialmente diferente de Pascal
Queremos ver como Java trata
- Tipos básicos
- Constantes
- Decisões
- Laços
- Compilação e execução de programas
- IDE - Integrated Development Environment (JBuilder)
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

/*
 * 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:
- 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 sub-programa em Pascal (subrotina, função)
- 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.)

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 Pascal que é diretamente executável
- 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
- JBuilder 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

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

import p1.io.*;

public class MinMax1 {
  public static void main(String[] args) {
    int n1, n2, n3;
  
    n1 = Entrada.in.lerInt("Entre com o primeiro inteiro: ");
    n2 = Entrada.in.lerInt("Entre com o segundo inteiro: ");
    n3 = Entrada.in.lerInt("Entre com o terceiro inteiro: ");
    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 -classpath .;packagep1\p1.jar MinMax1.java
java -classpath .;packagep1\p1.jar MinMax1

classpath é usado para Java achar a "biblioteca" p1 (onde está p1.io.Entrada)
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 p1.io.*;

... é usada para dizer ao Java que usaremos alguma coisa externa ao nosso programa (o package p1.io onde está "Entrada")
A linha ...

    n1 = Entrada.in.lerInt("Entre com o primeiro inteiro: ");

... usa Entrada que faz parte de uma biblioteca feita especialmente para esta disciplina para facilitar a entrada de dados
- O que pode ser feito com Entrada será visto adiante
- A linha acima lê um inteiro um inteiro da entrada, fornecendo um prompt
A linha ...

    int n1, n2, n3;

... declara três variáveis inteiras para uso posterior
- Por convenção, variáveis iniciam com letra minúscula
Também poderíamos ter feito assim:

    int n1 = Entrada.in.lerInt("Entre com o primeiro inteiro: ");

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

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

import p1.io.*;

public class MinMax2 {
  public static void main(String[] args) {
    int n1, n2, n3;
    int mínimo;
    int máximo;
  
    n1 = Entrada.in.lerInt("Entre com o primeiro inteiro: ");
    n2 = Entrada.in.lerInt("Entre com o segundo inteiro: ");
    n3 = Entrada.in.lerInt("Entre com o terceiro inteiro: ");
    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

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

import p1.io.*;

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

    num = Entrada.in.lerInt("Entre com o primeiro inteiro: ");
    if(num < mínimo) {
        mínimo = num;
    }
    if(num > máximo) {
        máximo = num;
    }

    num = Entrada.in.lerInt("Entre com o segundo inteiro: ");
    if(num < mínimo) {
        mínimo = num;
    }
    if(num > máximo) {
        máximo = num;
    }

    num = Entrada.in.lerInt("Entre com o terceiro inteiro: ");
    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

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

import p1.io.*;

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

    for(int i = 0; i < NÚMEROS_A_LER; i++) {
      int num = Entrada.in.lerInt("Entre com o proximo inteiro: ");
      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
- Poir convenção, usam-se letras maiúsculas para constantes
- 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 = Entrada.in.lerInt("Entre com o proximo inteiro: ");

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

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

import p1.io.*;

public class Aposentadoria {
  public static void main(String[] args) {
    double alvo;
    double juros;
    double contribuição;
    int anos = 0;
    double saldo = 0;

    alvo = Entrada.in.lerdouble("Quanto dinheiro voce quer para se aposentar?");
    contribuição = Entrada.in.lerdouble("Quanto dinheiro voce vai contribuir todo ano?");
    juros = Entrada.in.lerdouble("Taxa de juros em % (exemplo: digite 7.5 para 7.5%): ") / 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

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

import p1.io.*;

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

    for(int i = 0; i < números.length; i++) {
      números[i] = Entrada.in.lerInt("Entre com o proximo inteiro: ");
    }
    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

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

import p1.io.*;

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

/*
 * 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:

intro-1 programa