02a up to binary

jtc2-02a.tex

@@ -1,6 +1,7 @@
 \documentclass[j-spec.tex]{subfiles}
 
 \begin{document}
+%\setcounter{tocdepth}{3}
 \tableofcontents
 \section{Специализация: данные и функции}
 \subsection{В предыдущем разделе}
@@ -15,7 +16,15 @@
 
 \subsection{В этом разделе}
 Будет рассмотрен базовый функционал языка, то есть основная встроенная функциональность, такая как  математические операторы, условия, циклы, бинарные операторы. Далее способы хранения и представления данных в Java, и в конце способы манипуляции данными, то есть функции (в терминах языка называющиеся методами).
-
+\begin{itemize}
+\item \nom{Метод}{функция в языке программирования, принадлежащая классу};
+\item \nom{Типизация}{классификация по типам};
+\item \nom{Переполнение}{целочи́сленное переполне́ние (англ. integer overflow) — ситуация в компьютерной арифметике, при которой вычисленное в результате операции значение не может быть помещено в тип данных};
+\item \nom{Инициализация}{одновременной объявление переменной и присваивание ей значения};
+\item \nom{Идентификатор}{идентификатор переменной - название переменной, по которому возможно получить доступ к области памяти, соответствующей этой переменной};
+\item \nom{Typecasting}{преобразование типов переменных в типизированных языках программирования};
+\item \nom{Массив}{структура данных, хранящая набор значений в непрерывной области памяти};
+\end{itemize}
 \subsection{Данные}
 \subsubsection{Понятие типов}
 Хранение данных в Java осуществляется привычным для программиста образом: в переменных и константах.
@@ -383,65 +392,99 @@ Constare - (лат. стоять твёрдо). Константность эт
 \item длдлдл
 \end{enumerate}
 
+\subsection{Ссылочные типы данных, массивы}
+Ссылочные типы данных - это все типы данных, кроме восьми перечисленных примитивных. Самым простым из ссылочных типов является массив. Фактически массив выведен на уровень языка и не имеет специального ключевого слова.
+
+Ссылочные типы отличаются от примитивных местом хранения информации. В примитивах данные хранятся там, где существует переменная и где написан её идентификатор, а по идентификатору ссылочного типа хранится не значение, а ссылка. Ссылку можно представить как ярлык на рабочем столе, то есть очевидно, что непосредственная информация хранится не там, где написан идентификатор. Такое явное разделение идентификатора переменной и данных важно помнить и понимать при работе с ООП.
+
+\begin{frm} \info \textbf{Массив} - это единая, сплошная область данных, в связи с чем в массивах возможно осуществление доступа по индексу \end{frm}
+
+Самый младший индекс любого массива - ноль, поскольку \textbf{индекс} - это значение смещения по элементам относительно начального адреса массива. То есть, для получения самого первого элемента нужно сместиться на ноль шагов. Очевидно, что самый последний элемент в массиве из десяти значений, будет храниться по девятому индексу.
+
+Массивы возможно создавать несколькими способами (листинг \hrf{lst:array-init}). В общем виде объявление - это тип, квадратные скобки как обозначение того, что это будет массив из переменных этого типа, идентификатор (строка \hrf{codeline:arr-define}). Инициализировать массив можно либо ссылкой на другой массив (строка \hrf{codeline:arr-link}), пустым массивом (строка \hrf{codeline:arr-new}) или заранее заданными значениями, записанными через запятую в фигурных скобках (строка \hrf{codeline:arr-values}). Присвоить в процессе работы  идентификатору возможно только значение ссылки из другого идентификатора или новый пустой массив.
+
+\begin{lstlisting}[language=Java,style=JCodeStyle,caption={Объявление массива},label={lst:array-init}]
+  int[] array0;<@ \label{codeline:arr-define} @>
+  int[] array1 = array0;<@ \label{codeline:arr-link} @>
+  int[] array2 = new int[5];<@ \label{codeline:arr-new} @>
+  int[] array3 = {5, 4, 3, 2, 1};<@ \label{codeline:arr-values} @>
+
+  array2 = {1, 2, 3, 4, 5}; // <@\lh{dkgreen}{<-- здесь недопустима инициализация}@> <@ \label{codeline:arr-invalid} @>
+\end{lstlisting}
+
+\begin{frm} \excl Никак и никогда нельзя присвоить идентификатору целый готовый массив в процессе работы, нельзя стандартными средствами переприсвоить ряд значений части массива (так называемые слайсы или срезы). \end{frm}
+
+Массивы бывают как одномерные, так и многомерные. Многомерный массив - это всегда массив из массивов меньшего размера: двумерный массив - это массив одномерных, трёхмерный - массив двумерных и так далее. Правила инициализации у них не отличаются. Преобразовать тип массива нельзя никогда, но  можно преобразовать тип каждого отдельного элемента при чтении. Это связано с тем, что под массивы сразу выделяется непрерывная область памяти, а со сменой типа всех значений массива эту область нужно будет или значительно расширять или значительно сужать.
+
+Ключевое слово \code{final} работает только с идентификатором массива, то есть не запрещает изменять значения его элементов.
+
+Если логика программы предполагает создание нижних измерений массива в процессе работы программы, то при инициализации массива верхнего уровня не следует указывать размерности нижних уровней. Это связано с тем, что при инициализации, Java сразу выделяет память под все измерения, а присваивание нижним измерениям новых ссылок на создаваемые в процессе работы массивы, будет пересоздавать области памяти, получается небольшая утечка памяти.
+
+Прочитать из массива значение возможно обратившись к ячейке массива по индексу. Записать в массив значение возможно обратившись к ячейке массива по индексу, и применив оператор присваивания.
+\begin{lstlisting}[language=Java,style=JCodeStyle]
+  int i = array[0];
+  array[1] = 10;
+\end{lstlisting}
+
+В каждом объекте массива есть специальное поле (рис. \hrf{pic:array-length}), которое обозначает длину данного массива. Поле находится в классе \code{__Array__} и является публичной константой.
+
+\begin{figure}[H]
+  \centering
+  \includegraphics[width=12cm]{jc-02-array-length.png}
+  \caption{Константа с длиной массива}
+  \label{pic:array-length}
+\end{figure}
+
+\subsubsection{Задания для самопроверки}
+\begin{enumerate}
+\item длдлдл
+\end{enumerate}
+
 \subsection{Базовый функционал языка}
 \subsubsection{Математические операторы}
+Математические операторы работают как и предполагается - складывают, вычитают, делят, умножают, делают это по приоритетам известным нам с пятого класса, а если приоритет одинаков - слева направо. Специального оператора возведения в степень как в пайтоне нет. Единственное, что следует помнить, что оператор присваивания продолжает быть оператором присваивания, а не является математическим равенством, а значит сначала посчитается всё, что слева, а потом результат попробует присвоиться переменной справа. Припоминаем что там за дела с целочисленным делением и отбрасыванием дробной части.
+
 \subsubsection{Условия}
-\subsubsection{Циклы}
+Условия представлены в языке привычными \code{if}, \code{else if}, \code{else}, «если», «иначе если», «в противном случае», которые являются единым оператором выбора, то есть если исполнение программы пошло по одной из веток, то в другую ветку условия программа точно не зайдёт. Каждая ветвь условного оператора - это отдельный кодовый блок со своим окружением и локальными переменными.
-\subsubsection{Бинарные арифметические операторы};
 
-\subsection{Функции}
+Существует альтернатива оператору \code{else if} - использование оператора \code{switch}, который позволяет осуществлять множественный выбор между числовыми значениями. У оператора есть ряд особенностей:
-
-\subsection*{Задания к семинару}
 \begin{itemize}
-\item Написать как можно больше вариантов функции инвертирования массива единиц и нулей за 15 минут (без ветвлений любого рода);
+\item это оператор, состоящий из одного кодового блока, то есть сегменты кода находятся в одной области видимости. Если не использовать оператор \code{break}, есть риск «проваливаться» в следующие кейсы;
-\item Сравнить без условий две даты, представленные в виде трёх чисел гггг-мм-дд;
+\item нельзя создать диапазон значений;
+\item достаточно сложно создавать локальные переменные с одинаковым названием для каждого кейса.
 \end{itemize}
 
+\subsubsection{Циклы}
+Циклы представлены основными конструкциями:
+\begin{itemize}
+\item \code{while () {}}
+\item \code{do {} while();}
+\item \code{for (;;) {}}
+\end{itemize}
 
-\end{document}
+Цикл - это набор повторяющихся до наступления условия действий. \code{while} - самый простой, чаще всего используется, когда нужно описать бесконечный цикл. \code{do-while} единственный цикл с постусловием, то есть сначала выполняется тело, а затем принимается решение о необходимости зацикливания, используется для ожидания ответов на запрос и возможного повторения запроса по условию. \code{for} - классический счётный цикл, его почему-то программисты любят больше всего.
 
+Существует также активно пропагандируемый цикл - \code{foreach}, работает не совсем очевидным образом, для понимания его работы необходимо ознакомиться с ООП и понятием итератора.
 
-% Слайд & Разобравшись с примитивными типами данных мы можем переходить к ссылочным помните я в самом начале говорил что есть два больших вида данных примитивные и Ссылочное вот примитивных восемь а ссылочные это все остальные и это скорее хорошая новость чем плохая потому что не надо запоминать их бесконечные названия. \\ \hline
+\subsubsection{Бинарные арифметические операторы}
+В современных реалиях мегамощных компьютеров вряд ли кто-то задумывается об оптимизации скорости выполнения программы или экономии занимаемой памяти. Но всё меняется, когда программист впервые принимает сложное решение: запрограммировать микроконтроллер или другой «интернет вещей». Там в вашем распоряжении жалкие пара сотен килобайт памяти, если очень повезёт, в которые нужно не только как-то вложить текст программы и исполняемый бинарный код, но и какие-то промежуточные, пользовательские и другие данные, буферы обмена и обработки. Другая ситуация, в которой нужно начинать «думать о занимаемом пространстве» это разработка протоколов передачи данных, чтобы протокол был быстрый, не передавал по сети большие объёмы данных и быстро преобразовывался. На помощь приходит натуральная для информатики система счисления, двоичная.
 
-% Слайд & Самым простым из ссылочных типов является массив. фактически массив выведен на уровень языка и не имеет специального ключевого слова как названия хотя если копнуть гораздо глубже то можно увидеть что у него есть внутреннее название слово эррэй с большой буквы обрамлённое двумя символами нижнего подчёркивания с каждой стороны. Не буду утомлять вас скучной частью о назначении массива и тем что там хранятся наборы однотипных данных, сразу к делу. \\ \hline
+Манипуляции двоичными данными представлены в Джава следующими операторами:
+\begin{itemize}
+\item \code{&} битовое и;
+\item \code{|} битовое или;
+\item \code{~} битовое не;
+\item \code{^} исключающее или;
+\item \code{<<} сдвиг влево;
+\item \code{>>} сдвиг вправо.
+\end{itemize}
 
-% Слайд & Ссылочные типы отличаются от примитивных местом хранения информации. в примитивах данные хранятся прямо там, где существует переменная и где написан её идентификатор, а по идентификатору ссылочного типа внезапно хранится не значение, а ссылка. Эту ссылку можно представить как ярлык у вас на рабочем столе, то есть очевидно, что непосредственная информация хранится не там, где написан идентификатор. Такое явное разделение идентификатора переменной и данных, которые по нему можно найти, нам будет важно помнить и понимать при работе с ООП на дальнейших занятиях. \\ \hline
+Литеральные «и», «или», «не» уже знакомы по условным операторам. Литеральные операции применяются ко всему числовому литералу целиком, а не к каждому отдельному биту. Их особенность заключается в том, как язык программирования интерпретирует числа.
 
-% Слайд & в идентификаторе массива, фактически, находится адрес его первого элемента. не лишним будет напомнить, что массив - это единая сплошная область данных, в связи с чем в массивах возможно осуществление доступа по индексу. Самый младший индекс любого массива - ноль, поскольку индекс - это значение смещения по элементам относительно начального адреса массива. То есть, для получения самого первого элемента нужно сместиться на ноль шагов. Очевидно, что самый последний элемент в массиве из, скажем, десяти значений, будет храниться по девятому индексу. \\ \hline
+\begin{frm} \info В Java в литеральных операциях может участвовать только тип \code{boolean}, а C++ воспринимает любой ненулевой целочисленный литерал как истину, а нулевой, соответственно, как ложь.
+\end{frm}
 
-% Лайвкод & Массивы в джава создают несколькими способами. В общем виде объявление это тип квадратные скобки как обозначение того, что это будет массив из переменных этого типа, идентификатор. Инициализировать массив можно либо ссылкой на другой массив, пустым массивом или заранее заданными значениями, записанными через запятую в фигурных скобках. Присвоить в процессе работы  идентификатору возможно только значение ссылки из другого идентификатора или новый пустой массив. \\ \hline
+Логика формирования значения при этом остаётся такой же, как и при битовых операциях.
- 
-% Слайд & Давайте, раз уж заговорили о том как создавать поговорим об ограничениях, накладываемых на это действие. Никак и никогда нельзя присвоить идентификатору целый готовый массив в процессе работы, нельзя стандартными средствами переприсвоить ряд значений части массива (так называемые слайсы или срезы). Кстати, получить стандартными средствами срез массива на чтение тоже, к сожалению, нельзя. \\ \hline
-
-% Слайд & Массивы бывают как одномерные, так и многомерные и тут важно помнить, что многомерный массив - это всегда массив из массивов меньшего размера: двумерный массив - это массив одномерный, трёхмерный - массив двумерных и так далее. Правила инициализации у них не отличаются. \\ \hline
-
-% Слайд & преобразовать тип массива нельзя никогда, каждого отдельного элемента можно, а массива целиком нельзя, это связано с тем, что под массивы сразу выделяется непрерывная область памяти, а со сменой типа всех значений массива эту область нужно будет или значительно расширять или значительно сужать, а такую ответственность ЖВМ никогда на себя не возьмёт. Но можно преобразовать тип каждого отдельного элемента массива после его чтения так, как мы это уже делали с примитивами.\\ \hline
-
-% Слайд & если мы пишем ключевое слово файнал с массивом то это совершенно не значит, что мы не сможем изменить значения по индексам этого массива. ключевое слово файнал работает только с идентификаторами. \\ \hline
-
-% Слайд & Есть интересная особенность, она же отличительная черта языка от например С++, она заключается в том, что если вы планируете создавать нижние измерения массива в процессе работы программы, то при инициализации массива верхнего уровня вам не следует указывать размерности нижних уровней. Это связано с тем, что при инициализации джава сразу выделяет память под все измерения, а присваивание нижним измерениям новых значений всё равно будет пересоздавать области памяти, получается небольшая утечка памяти, не критично, но неприятно. Это, кстати, позволяет создавать не прямоугольные массивы.\\ \hline
-
-% Слайд & Прочитать из массива значение возможно обратившись к ячейке массива по индексу. Записать в массив значение возможно обратившись к ячейке массива по индексу, и применив оператор присваивания, тут ничего нового. В каждом объекте массива есть специальное поле, которое обозначает длину данного массива. Поле находится в классе Эррэй и является публичной константой. Это, кстати, хорошо объясняет, почему нужно сразу объявлять длину массива и нельзя менять его значение, вдруг изменится длина, а поле с длиной константно. \\ \hline
-
-% Слайд & Задание для самопроверки: \\ \hline
-
-% Слайд & О данных пока хватит, предлагаю поговорить о базовой функциональности языка, то есть об арифметике, условиях, циклах и бинарных операторах. Здесь будем коротко, потому как совсем уж узких мест тут не предвидится\\ \hline
-
-% Слайд & Математические операторы работают как и предполагается - складывают, вычитают, делят, умножают, делают это по приоритетам известным нам с пятого класса, а если приоритет одинаков - слева направо. Специального оператора возведения в степень как в пайтоне нет. Единственное, что следует помнить, что оператор присваивания продолжает быть оператором присваивания, а не является математическим равенством, а значит сначала посчитается всё, что слева, а потом результат попробует присвоиться переменной справа. Припоминаем что там за дела с целочисленным делением и отбрасыванием дробной части. \\ \hline
-
-% лайвкод & с условиями тоже всё достаточно прозрачно, никаких подводных камней, «если», «иначе если», «в противном случае». раз уж мы тут в шестерёнках копаемся, наверное, следует упомянуть, что конструкция от иф до элс является единым оператором выбора, какой бы длинный он ни был, поэтому надеяться что какие-то входные данные позволят выполниться двум веткам условного оператора немного самонадеяно. каждая ветвь условного оператора - это отдельный кодовый блок со своим окружением и локальными переменными.\\ \hline
-
-% лайвкод & Неплохой альтернативой многоступенчатого оператора иф-элс является оператор свич, который позволяет осуществлять множественный выбор между числовыми значениями. Оператор хорош почти всем, но у него есть ряд особенностей. первая и самая очевидная - это оператор, состоящий из одного кодового блока, то есть сегменты кода находятся в одной области видимости \\ \hline
-
-% лайвкод & если не поставить брейки - будем проваливаться в следующие кейсы, хотя иногда это нужно, но чаще всего является неожиданным поведением. нельзя создать диапазон значений, в отличие от ифчика. нельзя создать локальные переменные с одинаковым названием для каждого кейса.\\ \hline
-
-% Слайд & Циклы представлены в джаве тремя братьями вайл, дувайл и фо. у них также нет каких-то сверхспецифичных особенностей, цикл он и есть цикл, набор повторяющихся действий до наступления условия. вайл - самый простой и примитивный, чаще всего используется, когда нужно описать простой бесконечный цикл. дувайл единственный цикл с постусловием, то есть сначала сделали, а потом решили нужно ли делать ещё раз. используется для ожидания ответов на заданный вопрос и возможного перезапроса по условию. фо - классический счётный цикл, его почему-то программисты любят больше всего. \\ \hline
-
-% Слайд & есть ещё один, активно пропагандируемый цикл - это форич, но я его специально не отнёс к классическим собратьям, поскольку он работает немного неочевидным образом, о чём мы обязательно поговорим позже, поскольку для понимания его работы нам нужно как минимум ознакомиться с ООП и понятием Итератора. \\ \hline
-
-% Слайд & Бинарные операторы. В современных реалиях мегамощных компьютеров вряд ли кто-то задумывается об оптимизации скорости выполнения программы или экономии занимаемой памяти. Но всё меняется, когда программист впервые принимает сложное решение: запрограммировать микроконтроллер или другой «интернет вещей». Там в вашем распоряжении жалкие пара сотен килобайт памяти, если очень повезёт, в которые нужно не только как-то впихнуть текст программы и исполняемый бинарный код, но и какие-то промежуточные, пользовательские и другие данные, буферы обмена и обработки. Другая ситуация, в которой нужно начинать «думать о занимаемом пространстве» это разработка протоколов передачи данных, чтобы протокол был быстрый, не гонял по сети сумасшедшие мегабайты данных и быстро преобразовывался. На помощь приходит натуральная (если можно так выразиться) для информатики система счисления, двоичная, мы о ней говорили в самом начале этой лекции. \\ \hline
-
-% Слайд & Манипуляции двоичными данными представлены в Джава следующими операторами: битовые и-или-не-ксор, сдвиг влево-вправо. литеральные и-или-не вам уже знакомы по условным операторам. Литеральные операции применяются ко всему числовому литералу целиком, а не к каждому отдельному биту. У них особенность заключается в том, как язык программирования интерпретирует числа. В Java, например, в таких операциях может участвовать только тип boolean, а C++ воспринимает любой ненулевой числовой литерал как истину, а нулевой, соответственно, как ложь. Логика формирования значения при этом остаётся такой же, как и при битовых операциях. \\ \hline
 
 % Таблицы истинности & Когда говорят о битовых операциях волей-неволей появляется необходимость поговорить о таблицах истинности. На слайде вы видите таблицы истинности для арифметических битовых операций. \\ \hline
 
@@ -465,9 +508,14 @@ Constare - (лат. стоять твёрдо). Константность эт
 % x \^ y = битовая. 1 если x отличается от y
 % $ & Резюмируем, ... читаем слайд \\ \hline
 
-% Слайд & Задание для самопроверки: \begin{itemize} \item какое значение будет содержаться в переменной а после выполнения строки инт а = 10.0ф/3.0ф \end{itemize} \\ \hline
+\subsubsection{Задания для самопроверки}
+\begin{enumerate}
+\item какое значение будет содержаться в переменной а после выполнения строки инт а = 10.0ф/3.0ф
+\item длдлдл
+\end{enumerate}
 
-% Слайд & Функция - это исполняемый блок кода на языке джава. но в джаве функций не бывает. потому что всё, что мы пишем - находится в классах, даже первый хелловорлд, а функция, принадлежащая классу называется методом. Привыкаем к терминологии, в джаве - только методы, вне классов существовать то есть, что называется, висеть в воздухе, такие блоки кода не могут. \\ \hline
+\subsection{Функции}
+Функция - это исполняемый блок кода на языке джава. но в джаве функций не бывает. потому что всё, что мы пишем - находится в классах, даже первый хелловорлд, а функция, принадлежащая классу называется методом. Привыкаем к терминологии, в джаве нет функции, есть только метод. Вне классов существовать то есть, что называется, висеть в воздухе, такие блоки кода не могут.
 
 % Слайд & Про функции (и их частный случай в Джаве - методы) важно помнить, что у них - параметры. не аргументы. аргументы - это у вызова функции. а вот у функций - параметры. У функций есть правила именования: функция - это переходный глагол совершенного вида в настоящем времени (вернуть, посчитать, установить, создать), часто снабжаемый дополнением, субъектом действия. методы в джаве пишутся lowerCamelCase то есть первая буква строчная а далее каждое новое слово с большой буквы. Важно, в каком порядке записаны параметры метода, от этого будет зависеть порядок передачи в неё аргументов. \\ \hline
 
@@ -487,10 +535,10 @@ Constare - (лат. стоять твёрдо). Константность эт
 
 % лайвкод & создадим два метода, например, суммирования чисел, при этом суммирование целых будет действительно складывать числа, а суммирование дробных будет просто всегда возвращать 0, так мы явно покажем, что были вызваны совершенно разные функции с их совершенно разными телами \\ \hline
 
-% На этой лекции & мы рассмотрели базовый функционал языка, то есть основную встроенную функциональность, такую как математические операторы, условия, циклы, бинарные операторы. Также разобрали способы хранения и представления данных в Java, и в конце поговорили о способах манипуляции данными, то есть о функциях (в терминах языка называющиеся методами) \\ \hline
+\subsection*{Задания к семинару}
-
+\begin{itemize}
-% Цель учения — достичь наибольшего удовлетворения в получении знаний. Сюнь-цзы & Надеюсь, на этой лекции вам не было скучно и это не было только лишь повторением того что вы уже знаете. Я постарался добавить максимум полезной информации о всяких шестерёнках под капотом языка, поэтому, закончить хотелось бы словами классика, которые вы видите на слайде.\\ \hline
+\item Написать как можно больше вариантов функции инвертирования массива единиц и нулей за 15 минут (без ветвлений любого рода);
-
+\item Сравнить без условий две даты, представленные в виде трёх чисел гггг-мм-дд;
-% \end{longtable}
+\end{itemize}
 
 \end{document}