Aritmetiske Forelæsning Pr ogrammering operatorer tir 1999 sda præcedens september 1999 Logiske Sammenligningsoperatorer operatorer præcedens

Transkript

1 Programmering 1999 Forelæsning 3, tirsdag 7. september 1999 Aritmetiske og logiske operatorer, præcedens Den indbyggede klasse String: tegnstrenge Metoder i klasser Metoder: returtype eller void Metoder: argumenttyper Metode- og løkkeeksempel: DNA-matching Programmering 1999 KVL Side 3-1 Aritmetiske operatorer, præcedens Operator Betydning Eksempler * Multiplikation 1.5 * * 60 / Division / / 60 % Rest % % 60 + Addition Subtraktion Resultattypen er int hvis begge argumenter er int, ellers double Operatorerne *, / og % binder stærkere end + og -. Programmering 1999 KVL Side 3-2 Sammenligningsoperatorer, præcedens Operator Betydning Eksempel == Lig med x == 60!= Forskellig fra x!= 60 < Mindre end x < 60 <= Mindre end eller lig med x <= 60 > Større end x > 60 >= Større end eller lig med x >= 60 Resultattypen er boolean, dvs. true eller false. Sammenligningsoperatorerne binder alle lige stærkt, og stærkere end de aritmetiske operatorer. Programmering 1999 KVL Side 3-3 Logiske operatorer, præcedens Operator Betydning Eksempel! Ikke (Negation)!(x == 60) && Og (Konjunktion) 0 <= x && x < 60 Eller (Disjunktion) x < 0 x >= 60 Argumenttyperne er boolean og resultattypen er boolean. Operatoren! binder stærkere end && som binder stærkere end. De binder alle stærkere end sammenligningsoperatorerne. Udtrykket udregnes fra venstre mod højre. Hvis udtryk1 er falsk i udtryk1 && udtryk2 så udregnes udtryk2 ikke. Hvis udtryk1 er sandt i udtryk1 udtryk2 så udregnes udtryk2 ikke. Programmering 1999 KVL Side 3-4

2 Små opgaver i logiske udtryk Heltallet m er mindst 1 og højst 12. Tallet h er større end eller lig med nul, og mindre end 24. x i anden er mindre end 25. y er mindre end 40 eller større end 100 aar er delelig med 4. aar er ikke delelig med 100. aar er ikke delelig med 400. aar er et skudår: delelig med 4 men ikke med 100, eller delelig med 400. Programmering 1999 KVL Side 3-5 Tegnstrenge og tegn Tegnstrenge er værdier af type String (i dobbelte anførselstegn): "Ole Hansen" "A38" "117" "" Tegn er atomiske værdier (i enkelte anførselstegn): O l e 1 En tegnstreng er en sekvens af tegn. I datamaten repræsenteres hvert tegn ved et lille heltal, f.eks. 65 for A. Nogle specialtegn: \n er linieskift, \t er tabulatortegn. En tegntabel er en oversættelse fra kode (heltal i maskinen) til tegn (grafik på skærmen eller papiret). Nogle standard tegntabeller: ASCII (i USA), ISO Latin1 (i vesteuropa), Unicode (hele verden). Programmering 1999 KVL Side 3-6 Den indbyggede klasse String Antag s1 og s2 er variable af type String (erklæret med String s1, s2). Metoder: operationer på tegnstrenge s1.length() er længden af s1, dvs. antallet af tegn s1.charat(5) er tegnet ved indeks 5 i s1 (første tegn er nummer 0) s1.equals(s2) er true hvis s1 og s2 indeholder de samme tegn, ellers false s1.equalsignorecase(s2) som ovenfor, men store og små bogstaver regnes ens s1.compareto(s2) er hvis ens; negativ hvis s1 mindre end s2; positiv ellers. s1.substring(a, b) er delstrengen s1[a..b-1] Programmering 1999 KVL Side 3-7 Strengsammensætning og automatisk konvertering Tegnstrenge kan sammensættes (konkateneres) til en længere tegnstreng. s1.concat(s2) danner en ny streng som er sammensætningen af s1 og s2 s1 + s2 virker ligesom concat, når s2 er en streng. s svarer til s1.concat(integer.tostring(117)) Tallet 117 konverteres til strengen "117" før sammensætning med s1. Denne egenskab ved + gælder for værdier af alle typer. Det virker endda for objekter obj tilhørende brugerdefinerede klasser: s1 + obj betyder s1.concat(obj.tostring()). Ved at definere metoden public String tostring() i klasse kan man nemt udskrive dens objekter. Programmering 1999 KVL Side 3-8

3 Programmering 1999 KVL Side 3-10 En metode kan returnere et resultat med ordren return. Et metodekald square(7.5) er et udtryk. Det kan indgå i andre udtryk. Metoden kan kaldes overalt i klassen. static double square(double x) { return x * x; System.out.println("7.5 i anden er " + square(7.5)); double res = square(3) + square(4); System.out.println("3 i anden plus 4 i anden er " + res); public class Method1 { En metode skal erklæres inde i en klasse: Metoden tager et argument x af type double og giver et resultat af type double. static double square(double x) { return x * x; En metode square svarende til funktionen kan erklæres sådan her: Metoder ligner funktioner i matematik. Metoder eksempel 1 Programmering 1999 KVL Side 3-9 Hvad skrives ud? Hvad skal ændres for at tælle antal f er i s3 i stedet? int count = 0; for (int i=0; i < s4.length(); i++) if (s4.charat(i) == a ) count++; System.out.println("The number of a s is " + count); System.out.println("s3 = " + s3); System.out.println("s4 = " + s4); System.out.println("c = " + c); char c = s3.charat(2); String s3 = s1.concat(s2); String s4 = s1 + " programming"; String s1 = "Java"; String s2 = " coffee"; class String1 { System.out.println("Three times seven is " + (3*7)); System.out.println("It is " + (3<7) + " that three is less than seven"); Nogle streng-eksempler Generelt format for metode-erklæring: adgang resulttattype metodenavn ( parametre ) { ordrer og erklæringer Adgang er private, public, static (og et par andre muligheder). Resultattype er typen for værdier i metodens return-ordrer; void hvis ikke den returnerer noget. Metodenavn er metodens navn. Parametre er en liste af typer og navne på formelle parametre. Ordrer og erklæringer er de ordrer og erklæringer der skal udføres når metoden kaldes. Generelt format for metode-kald (som er et udtryk): metodenavn ( argumenter ) Argumenter er en liste af argumentudtryk. Effekt: Argumentudtrykkene udregnes; deres værdier bindes til parametrene; metodens ordrer og erklæringer udføres; når metoden udfører ordren return udtryk udregnes udtryk og der returneres til metodekaldet; værdien af udtryk er da metodekaldets værdi. Programmering 1999 KVL Side 3-11 Metoder eksempel 2 public class Method2 { System.out.println("Antal f er i coffee er " + antal( f, "coffee")); printcount( f, "coffee"); printcount( e, "Georges Perec"); static int antal(char c, String s) { int count = 0; for (int i=0; i < s.length(); i++) if (s.charat(i) == c) count++; return count; static void printcount(char c, String s) { System.out.println("Antal " + c + " i " + s + " er " + antal(c, s)); En metode kan indholde vilkårlige ordrer. Den kan have lokale variable (f.eks. count), kun synlige i metoden. En metode kan kalde andre metoder. En metode behøver ikke returnere nogen værdi; så skal den have returtype void. Programmering 1999 KVL Side 3-12

4 Hvorfor bruge metoder? En metode indkapsler og navngiver en samling beslægtede ordrer (og erklæringer). Lav en ny metode: Hvis der er en naturlig operation som metoden svarer til. Hvis den metode du arbejder på ellers bliver længere end én side (40 50 linier). Hvis det samme eller næsten det samme problem skal løses to steder i dit program. Programmering med copy-and-paste giver uoverskuelige programmer der er umulige at vedligeholde. Motto: hvert problem skal løses én gang! Det er ikke trivielt at opfinde nye metoder og beslutte hvad deres argumenter og resultater skal være. At opfinde metoder kræver evne til at generalisere og se fællestræk mellem operationer. Programmering 1999 KVL Side 3-13 Opgaver Skriv en metode static String twodigits(int n) der konverterer et heltal mellem 0 og 99 til en tegnstreng på to cifre. For eksempel skal twodigits(9) give tegnstrengen "09" Skriv en metode static String formattime(int hours, int min) der konverterer et klokkeslet til en tegnstreng. For eksempel skal formattime(14, 9) give tegnstrengen "14.09" Skriv en metode static String gentag(string s, int n) der returnerer en streng bestående af n gentagelser af strengen s. Programmering 1999 KVL Side 3-14 Eksempel på tegnstrenge, metoder og løkker: Repræsentation af DNA-sekvenser som String Et stykke DNA kan opfattes som en sekvens AGCCTGAAG af nukleotider. Et nukleotid kan opfattes som et bogstav: A, T, C, G. Et stykke DNA er simpelthen en tegnstreng. Når man kortlægger en organismes genetiske materiale, finder man en række overlappende DNA fragmenter. En gang i mellem er et nukleotid ubestemt (af eksperimentelle årsager). Lad N betegne et ubestemt nukleotid: en vilkårlig af A, T, C, eller G. Den typiske længde af et fragment er nukleotider. Overlappets længde er normalt ukendt. Programmering 1999 KVL Side 3-15 Det længste matchende overlap mellem to DNA-sekvenser Match bagenden (suffiks) af et fragment med forenden (præfiks) af det næste....cngagcctgcnagctgancgtg TAGNTGANCGTGCGGCGGTGGCGGA... Det længste matchende overlap er TAGCTGANCGTG På grund af N (der matcher hvad som helst) behøver delsekvenserne ikke være identiske for at matche. Programmering 1999 KVL Side 3-16

5 Matching af to nukleotider Bogstaverne kan matche på følgende måde, hvor X står for mismatch: A T C G N A A X X X A T X T X X T C X X C X C G X X X G G N A T C G N Programmering 1999 KVL Side 3-17 Match mellem to bogstaver c1 og c2 public class DNA2 { System.out.println(matchchar( A, T )); static char matchchar(char c1, char c2) { if (c1 == c2) return c1; else if (c1 == N ) return c2; else if (c2 == N ) return c1; else return X ; Programmering 1999 KVL Side 3-18 Find match mellem to DNA sekvenser Givet to DNA-sekvenser (strenge) s1 og s2 af længde n, find deres match. Idé: Tjek alle nukleotider i de to strenge fra venstre mod højre. Så snart et mismatch X findes, ved vi at de to strenge ikke matcher. Hvis vi derimod når til enden af s1 uden en mismatch, så matcher strengene. I dette tilfælde skal res være matchet mellem de to strenge; ellers null. Programmering 1999 KVL Side 3-19 public class DNA3 { String s1 = "NAGCTGANCGTG"; String s2 = "TAGNTGANCGTG"; System.out.println(match(s1, s2, s1.length())); // Return the match of s1[s1len-n..s1len-1] and s2[0..n-1]; or null static String match(string s1, String s2, int n) { int s1len = s1.length(); String res = ""; for (int i=0; i<n; i++) { char c = matchchar(s1.charat(s1len-n+i), s2.charat(i)); if (c!= X ) res += c; else return null; return res; static char matchchar(char c1, char c2) {... Programmering 1999 KVL Side 3-20

6 Find det længste matchende overlap mellem to DNA-sekvenser Et matchende overlap er et match mellem et suffiks af den ene streng og et præfiks af den anden. Idé: Prøv alle kandidat-overlap mellem suffikser af s1 og præfikser af s2. Overlappet kan ikke være længere end den korteste af sekvenserne. Start med at prøve det længste kandidat-overlap. Hvis det fejler (match er null), så prøv et kortere overlap, osv. Når et matchende overlap findes, stoppes. Det er det længste matchende overlap. Programmering 1999 KVL Side 3-21 public class DNA4 { String s1 = "CNGAGCCTGCNAGCTGANCGTG"; String s2 = "TAGNTGANCGTGCGGCGGTGGCGGA"; System.out.println(maxoverlap(s1, s2)); // Return the longest matching overlap of s1 and s2; or fail with null static String maxoverlap(string s1, String s2) { for (int n = Math.min(s1.length(), s2.length()); n >= 0; n--) { String overlap = match(s1, s2, n); if (overlap!= null) return overlap; return null; static String match(string s1, String s2, int n) {... static char matchchar(char c1, char c2) {... Programmering 1999 KVL Side 3-22 Fordele ved metoder Programmet er opdelt i metoder der kan forstås en ad gangen. Derved kan programmet bedre forstås lidt ad gangen. Find match mellem to nukleotider (A, C, T, G, N); ellers X: static char matchchar(char c1, char c2) {... Find et match af længde mellem bagenden af s1 og forenden af s2; ellers null: static String match(string s1, String s2, int n) {... Find det længste matchende overlap mellem s1 og s2; ellers null: static String maxoverlap(string s1, String s2) {... Programmering 1999 KVL Side 3-23 Sammenfatning Læs Lewis og Loftus afsnit 4.2 (undtagen StringTokenizer), afsnit 4.4, og afsnit 5.2 Tegn, tegnstrenge og klassen String En metode indkapsler og navngiver en samling ordrer og erklæringer En metode har returtype, navn, parametre Tegnstrenge kan bruges til at repræsentere DNA Et program opdelt i metoder kan forklares lidt ad gangen Programmering 1999 KVL Side 3-24