Operatoren und Ausdrücke

Mit Variablen allein passiert noch nicht viel. Erst mit Operatoren wird gerechnet, verglichen und entschieden. Ein Ausdruck ist alles, was einen Wert ergibt: 3 + 4, alter >= 18 oder einfach preis.

Was du am Ende kannst

• mit ganzen Zahlen und Kommazahlen rechnen – und den Unterschied kennen
• den Rest-Operator % sinnvoll einsetzen
• Bedingungen mit Vergleichen und &&, ||, ! formulieren
• Texte richtig vergleichen
• fertige Rechenfunktionen aus der Klasse Math nutzen

Projekt für dieses Kapitel

Lege in Eclipse das Projekt 05-operatoren mit dem Package de.drv an – wie in Arbeiten mit Eclipse beschrieben.

Rechnen

Rechnen.java

package de.drv;

public class Rechnen {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(7 + 2);
        System.out.println(7 - 2);
        System.out.println(7 * 2);
        System.out.println(7 / 2);
        System.out.println(7 % 2);
        System.out.println(7 / 2.0);
        System.out.println(7.0 / 2);
        System.out.println(1 + 2 * 3);
        System.out.println((1 + 2) * 3);
    }

}

9
5
14
3
1
3.5
3.5
7
9

Operator	Bedeutung
+ - *	Addition, Subtraktion, Multiplikation
/	Division
%	Rest der ganzzahligen Division („modulo“)

Es gilt Punkt vor Strich – *, / und % werden vor + und - ausgewertet. Mit Klammern legst du die Reihenfolge selbst fest.

Ganzzahldivision

7 / 2 ergibt 3, nicht 3,5. Sind beide Werte ganze Zahlen, ist auch das Ergebnis eine ganze Zahl – die Nachkommastellen fallen weg. Ist mindestens einer der Werte eine Kommazahl, wird mit Kommazahlen gerechnet: 7 / 2.0 ergibt 3.5.

Eine klassische Falle

int punkte = 7;
int maximum = 10;
double anteil = punkte / maximum;   // 0.0 – nicht 0.7!

Gerechnet wird 7 / 10 mit ganzen Zahlen, das ergibt 0. Erst danach wird das Ergebnis in die double-Variable gesteckt. Abhilfe: einen Wert vorher umwandeln – (double) punkte / maximum ergibt 0.7.

Der Rest-Operator %

% liefert den Rest einer ganzzahligen Division: 17 % 5 ergibt 2, denn 17 = 3 · 5 + 2. Das klingt unscheinbar, ist aber sehr nützlich:

Ausdruck	ergibt	nützlich für
zahl % 2	0 bei geraden Zahlen	gerade oder ungerade?
zahl % 10	die letzte Ziffer	Ziffern zerlegen
zahl % 7 == 0	true, wenn durch 7 teilbar	Teilbarkeit

Zusammen mit / lassen sich Werte in Einheiten zerlegen:

Zeit.java

package de.drv;

import java.util.Scanner;

public class Zeit {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("Sekunden: ");
        int gesamt = scanner.nextInt();

        int stunden = gesamt / 3600;
        int minuten = gesamt % 3600 / 60;
        int sekunden = gesamt % 60;

        System.out.printf("%d:%02d:%02d%n", stunden, minuten, sekunden);

        scanner.close();
    }

}

Sekunden: 3725
1:02:05

Division durch null

System.out.println(10.0 / 0);   // Infinity
System.out.println(0.0 / 0);    // NaN – "Not a Number"
System.out.println(10 / 0);     // Programmabbruch

Bei Kommazahlen kommt ein besonderer Wert heraus: Infinity (unendlich) oder NaN (keine Zahl). Bei ganzen Zahlen bricht das Programm ab:

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

Zuweisungsoperatoren

Häufig wird eine Variable auf Basis ihres eigenen Werts verändert. Dafür gibt es Kurzformen:

Zuweisung.java

package de.drv;

public class Zuweisung {

    public static void main(String[] args) {
        int punkte = 10;
        punkte += 5;
        System.out.println(punkte);
        punkte -= 3;
        System.out.println(punkte);
        punkte *= 2;
        System.out.println(punkte);
        punkte++;
        System.out.println(punkte);
        punkte--;
        System.out.println(punkte);
    }

}

15
12
24
25
24

Kurzform	bedeutet
x += 5	x = x + 5
x -= 5	x = x - 5
x *= 5	x = x * 5
x /= 5	x = x / 5
x %= 5	x = x % 5
x++	x = x + 1
x--	x = x - 1

++ als eigene Anweisung

++ und -- können auch mitten in einem Ausdruck stehen – und dann macht es einen Unterschied, ob sie vor (++x) oder hinter (x++) der Variable stehen. Das führt schnell zu schwer lesbarem Code. Verwende sie am besten nur als eigene Anweisung: x++;

Vergleiche und Logik

Ein Vergleich ergibt immer einen Wahrheitswert – true oder false. Mit logischen Operatoren verknüpfst du mehrere Bedingungen:

Vergleiche.java

package de.drv;

public class Vergleiche {

    public static void main(String[] args) {
        int alter = 17;

        boolean volljaehrig = alter >= 18;
        System.out.println("volljährig: " + volljaehrig);
        System.out.println("genau 17: " + (alter == 17));
        System.out.println("nicht 17: " + (alter != 17));

        boolean jugendlich = alter >= 14 && alter < 18;
        System.out.println("jugendlich: " + jugendlich);
        System.out.println("Kind oder Senior: " + (alter < 14 || alter >= 65));
        System.out.println("nicht volljährig: " + !volljaehrig);
    }

}

volljährig: false
genau 17: true
nicht 17: false
jugendlich: true
Kind oder Senior: false
nicht volljährig: true

Operator	Bedeutung
==	gleich
!=	ungleich
< <=	kleiner, kleiner oder gleich
> >=	größer, größer oder gleich
&&	und – beide Bedingungen müssen wahr sein
||	oder – mindestens eine Bedingung muss wahr sein
!	nicht – kehrt den Wert um

= ist nicht ==

= weist zu, == vergleicht. Wer in einer Bedingung alter = 18 schreibt, bekommt in Eclipse: Type mismatch: cannot convert from int to boolean.

Kurzschluss

&& und || werten von links nach rechts aus und hören auf, sobald das Ergebnis feststeht. Bei a != 0 && 10 / a > 2 wird die Division gar nicht erst ausgeführt, wenn a gleich 0 ist – praktisch, um Fehler zu vermeiden.

Texte vergleichen

Texte.java

package de.drv;

import java.util.Scanner;

public class Texte {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("Weiter? (ja/nein) ");
        String antwort = scanner.nextLine();

        System.out.println("mit == :     " + (antwort == "ja"));
        System.out.println("mit equals:  " + antwort.equals("ja"));
        System.out.println("ohne Groß/klein: " + antwort.equalsIgnoreCase("JA"));

        scanner.close();
    }

}

Weiter? (ja/nein) ja
mit == :     false
mit equals:  true
ohne Groß/klein: true

Obwohl ja eingegeben wurde, liefert == false. Bei Texten prüft == nicht, ob der Inhalt gleich ist, sondern ob es sich um dasselbe Objekt handelt. Warum das so ist, verstehen wir, wenn wir über Objekte sprechen.

Texte immer mit equals vergleichen

• text.equals("ja") – gleicher Inhalt?
• text.equalsIgnoreCase("ja") – gleicher Inhalt, Groß-/Kleinschreibung egal?

Eclipse warnt nicht, wenn du == verwendest. Manchmal scheint es sogar zu funktionieren – darauf verlassen kannst du dich nicht.

Die Klasse Math

Für alles, was über die Grundrechenarten hinausgeht, gibt es die Klasse Math. Sie gehört zu java.lang und braucht deshalb keinen import.

Mathe.java

package de.drv;

public class Mathe {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Math.abs(-4));
        System.out.println(Math.max(3, 7));
        System.out.println(Math.min(3, 7));
        System.out.println(Math.pow(2, 10));
        System.out.println(Math.sqrt(2));
        System.out.println(Math.round(2.5));
        System.out.println(Math.PI);
    }

}

4
7
3
1024.0
1.4142135623730951
3
3.141592653589793

Aufruf	Ergebnis
Math.abs(x)	Betrag
Math.max(a, b), Math.min(a, b)	größerer bzw. kleinerer Wert
Math.pow(a, b)	a hoch b – immer double
Math.sqrt(x)	Quadratwurzel – immer double
Math.round(x)	kaufmännisch gerundet – als long
Math.PI	die Kreiszahl π

Tippen mit Hilfe

Tippe in Eclipse Math. – die Vervollständigung zeigt dir alles, was Math anbietet, mit kurzer Beschreibung.

Wenn es nicht klappt

Symptom bzw. Meldung	Ursache
Ergebnis ohne Nachkommastellen	Ganzzahldivision – einen Wert als Kommazahl schreiben oder umwandeln
Type mismatch: cannot convert from int to boolean	= statt == in einer Bedingung
Type mismatch: cannot convert from long to int	Math.round(…) liefert long – Cast (int) oder long-Variable
ArithmeticException: / by zero	ganzzahlige Division durch 0
Textvergleich liefert false, obwohl der Text stimmt	== statt equals

Übungen

1. Lies eine Anzahl Sekunden ein und gib sie als Tage, Stunden, Minuten und Sekunden aus.

2. Lies eine dreistellige Zahl ein und berechne ihre Quersumme – nur mit / und %.

3. Lies ein Jahr ein und gib aus, ob es ein Schaltjahr ist – als true oder false. Regel: durch 4 teilbar, aber nicht durch 100 – es sei denn, durch 400.

4. Lies den Radius eines Kreises ein und gib Umfang und Fläche mit zwei Nachkommastellen aus.

5. Lies zwei Punkte im Koordinatensystem ein (x1, y1, x2, y2) und berechne ihren Abstand: √((x2−x1)² + (y2−y1)²).

6. Lies eine Antwort ein und gib true aus, wenn sie ja, j oder yes lautet – egal, ob groß oder klein geschrieben.