3 ο Εργαστήριο Μεταβλητές, Τελεστές Μια μεταβλητή έχει ένα όνομα και ουσιαστικά είναι ένας δείκτης σε μια συγκεκριμένη θέση στη μνήμη του υπολογιστή. Στη θέση μνήμης στην οποία δείχνει μια μεταβλητή αποθηκεύονται δεδομένα. Στα προγράμματα έχουμε δει ότι εκτελείται μία-μία εντολή στη σειρά από την πρώτη έως και την τελευταία. Μια μεταβλητή μας δίνει τη δυνατότητα να αποθηκεύσουμε κάποιες πληροφορίες σε ένα σημείο του προγράμματος και σε ένα επόμενο σημείο του προγράμματος να ανακτήσουμε την πληροφορία αυτή. Η χρήση των μεταβλητών είναι πολύ χρήσιμη. Με χρήση μεταβλητών μπορούμε για παράδειγμα να αποθηκεύουμε πληροφορίες σχετικά με τα σχήματα που σχεδιάζουμε: χρώμα, μέγεθος, θέση. Έτσι μπορούμε εύκολα να κάνουμε ένα τρίγωνο να αλλάζει από μπλε σε μωβ, έναν κύκλο να κινείται στην οθόνη κ.λπ. Στην Processing οι μεταβλητές μπορούν να αποθηκεύουν διαφορετικά είδη τιμών και πρέπει να δηλώνουμε τον τύπο της μεταβλητής πριν την χρησιμοποιήσουμε. Οι μεταβλητές δηλώνονται ορίζοντας τον τύπο και το όνομά τους. Τα ονόματα μεταβλητών πρέπει να αποτελούνται από μία μόνο λέξη (χωρίς κενά) και το όνομά τους πρέπει να ξεκινάει από ένα γράμμα (μπορεί το όνομα τους να περιέχει αριθμούς αλλά όχι να ξεκινάει με αριθμό). Το όνομα μιας μεταβλητής δεν μπορεί να περιέχει ειδικούς χαρακτήρες εκτός από την κάτω παύλα _. Ο τύπος μιας μεταβλητής είναι το είδος δεδομένων που μπορούν να αποθηκευτούν σε αυτή τη μεταβλητή. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι τύποι είναι: int ακέραιοι αριθμοί από -2,147,483,648 έως 2,147,483,647 (π.χ. 1,5,10,15000,-1,-2) float δεκαδικοί αριθμοί από 3.40282347Ε+48 έως -3.40282347Ε+48 (π.χ. 4.0, 4.5, 4.825, -9.95). Η υποδιαστολή στους δεκαδικούς αριθμούς είναι η τελεία. και όχι το κόμμα. boolean true ή false. Δύο μόνο τιμές για αληθές ή ψευδές. char χαρακτήρες όπως a,b,c κ.λπ. Η τιμή μιας μεταβλητής char γράφεται μέσα σε μονά εισαγωγικά π.χ. a. Μια μεταβλητή char μπορεί να αποθηκεύσει μόνο έναν χαρακτήρα. Δήλωση μεταβλητών και ανάθεση τιμής int x; // Δήλωση μεταβλητής με όνομα x και τύπο int float y; // Δήλωση μεταβλητής με όνομα y και τύπο float boolean b; // Δήλωση μεταβλητής με όνομα b και τύπο Boolean char q; // Δήλωση μεταβλητής με όνομα q και τύπο char x = 50; // Ανάθεση της τιμής 50 στην x y = 12.6; // Ανάθεση της τιμής 12.6 στην y b = true; // Ανάθεση της τιμής true στην b q = a ; // Ανάθεση της τιμής a στην q Αφού δηλώσουμε μια μεταβλητή στη συνέχεια μπορούμε να της αναθέσουμε μια τιμή. Με τη δήλωση μιας μεταβλητής η Processing θα της δώσει μια προκαθορισμένη τιμή όπως 0 για ακέραιους, 0.0 για δεκαδικούς κ.λπ. Είναι καλό να συνηθίσετε να δίνετε μια αρχική τιμή στις μεταβλητές που δηλώνετε για να μην δίνει η Processing τις προκαθορισμένες 1
τιμές και αυτό σας δημιουργήσει σύγχυση στη συνέχεια που θα χρησιμοποιείτε τις τιμές των μεταβλητών που δηλώσατε. Μπορούμε στην ίδια γραμμή κώδικα να δηλώσουμε μια μεταβλητή και να της αναθέσουμε τιμή. π.χ. int x = 50; float y = 12.6; boolean b = true; Επίσης μπορούμε να δηλώσουμε πολλές μεταβλητές σε μία γραμμή κώδικα με τον ίδιο τύπο και μετά να τους αναθέσουμε τιμές. π.χ. float x, y, z; x = -3.9; y = 10.1; z = 124.23; Μια μεταβλητή μπορεί να έχει μόνο ένα τύπο και αφού οριστεί ο τύπος της δεν μπορεί να αλλάξει στη συνέχεια του προγράμματος. Κάθε μεταβλητή μπορεί να έχει ένα όνομα το οποίο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από καμία άλλη μεταβλητή. Η τιμή μιας μεταβλητής μπορεί να αλλάζει όσες φορές θέλουμε και σε οποιοδήποτε σημείο του προγράμματος. int x = 69; // Δήλωση μεταβλητής x και ανάθεση τιμής 69 x = 70; // Νέα ανάθεση τιμής 70 στην x int x = 71; // ΛΑΘΟΣ! Έχει ήδη δηλωθεί μεταβλητή με όνομα x Το σύμβολο = λέγεται τελεστής ανάθεσης και χρησιμοποιείτε για να αναθέσει μια τιμή σε μια μεταβλητή. Αναθέτει την τιμή που βρίσκεται δεξιά στην μεταβλητή που βρίσκεται αριστερά. 5 = 12 // ΛΑΘΟΣ! Στα αριστερά πρέπει να υπάρχει μεταβλητή. Οι τιμές που αναθέτονται σε μια μεταβλητή πρέπει να αντιστοιχούν στον τύπο δεδομένων της μεταβλητής. int x = 24.8; //ΛΑΘΟΣ! Δεν μπορεί να αποθηκευθεί δεκαδικός αριθμός σε int float f = 12.5; //ΣΩΣΤΟ int y = f; //ΛΑΘΟΣ! Δεν μπορεί να αποθηκευθεί δεκαδικός αριθμός σε int 2
Τελεστές + πρόσθεση - αφαίρεση * πολλαπλασιασμός / διαίρεση Τις μεταβλητές που περιγράψαμε προηγουμένως μπορούμε να τις χρησιμοποιήσουμε στα προγράμματά μας αντί για συγκεκριμένες τιμές όταν θέλουμε να ορίσουμε συντεταγμένες σημείων, μέγεθος, χρώμα κ.λπ. Με τη χρήση των τελεστών μπορούμε να κάνουμε πράξεις για να τροποποιούμε εύκολα τις ιδιότητες κάποιων σχημάτων όπως το χρώμα τους, το μέγεθός τους ή τη θέση τους. Παραδείγματα Οι τιμή της grayval αλλάζει με τον τελεστή + (πρόσθεση) ώστε το πρώτο τετράγωνο να είναι γκρι και το δεύτερο άσπρο. Σχεδιάζονται γραμμές κατακόρυφες γιατί οι συντεταγμένες y των δύο σημείων που ορίζουν τη γραμμή είναι 0 και height (το ύψος του καμβά που ορίστηκε από την size). H πρώτη γραμμή έχει οριζόντια θέση που ορίζει η μεταβλητή a, δηλ. 30. Η δεύτερη γραμμή θα έχει απόσταση 40 pixels από την πρώτη, λόγω της πράξης a=a +40. Σχεδιάζονται οριζόντιες γραμμές γιατί οι συντεταγμένες x όλων είναι 0 και width (το πλάτος του καμβά που ορίστηκε από την size). Η πρώτη γραμμή θα σχεδιαστεί στην κατακόρυφη θέση 20 pixels λόγω της τιμής που δώσαμε στην μεταβλητή y. Οι επόμενες γραμμές θα σχεδιάζονται 6 pixels πιο κάτω από την προηγούμενη γραμμή λόγω της πράξης y=y-6. 3
Διαίρεση Η πράξη της διαίρεσης θα δώσει διαφορετικό αποτέλεσμα ανάλογα με τον τύπο δεδομένων των αριθμών που έχουμε ορίσει ως αριθμητή και παρονομαστή. // Γίνεται ακέραια διαίρεση και το αποτέλεσμα είναι 1. Δηλαδή το αποτέλεσμα είναι //μόνο το ακέραιο μέρος. int a = 4/3; int b = 3/4; //Το b θα έχει τιμή 0 γιατί πάλι θα γίνει ακέραια διαίρεση. //ΛΑΘΟΣ! Ο αριθμητής έχει γραφτεί ως δεκαδικός αριθμός (4.0) και έτσι δεν θα //γίνει ακέραια διαίρεση. Το αποτέλεσμα θα είναι 1. 3333334, ο αριθμός αυτός όμως //δεν μπορεί να ανατεθεί σε μεταβλητή int. int c = 4.0/3; //ΛΑΘΟΣ! Και οι δύο αριθμοί είναι δεκαδικοί άρα δεν θα γίνει διαίρεση ακεραίων. //Το αποτέλεσμα θα είναι πάλι 1. 3333334 και δεν μπορεί να ανατεθεί σε μεταβλητή //int. int d = 4.0/3.0; float e = 4.0/3; //Το αποτέλεσμα 1.3333334 θα ανατεθεί στην float μεταβλητή e float f = 4.0/3.0; // Το αποτέλεσμα 1.3333334 θα ανατεθεί στην float μεταβλητή f Το αποτέλεσμα της διαίρεσης εξαρτάται μόνο από τον τύπο του αριθμητή και παρονομαστή. Για παράδειγμα για τις εντολές: float a = 4/3; // Το αποτέλεσμα 1.0 θα ανατεθεί στην float μεταβλητή a float b = 3/4; // Το αποτέλεσμα 0.0 θα ανατεθεί στην float μεταβλητή b Όταν στην πράξη της διαίρεσης χρησιμοποιούνται ονόματα μεταβλητών θα πρέπει να είμαστε ότι ο τύπος δεδομένων τους είναι τέτοιος ώστε να παίρνουμε το επιθυμητό αποτέλεσμα. Π.χ. int i = 4; float f = 3.0; // ΛΑΘΟΣ! Το αποτέλεσμα της πράξης είναι float και γίνεται ανάθεση σε μεταβλητή int a = i/f; float b = i/f; //Το αποτέλεσμα 1.3333334 θα ανατεθεί στην float μεταβλητή e Επίσης προσοχή πρέπει να δίνεται και στην τιμή των μεταβλητών που διαιρούνται ώστε να αποφευχθούν για παράδειγμα διαίρεσης με το 0 που δίνουν σαν αποτέλεσμα άπειρο αλλά στα προγράμματα δεν μπορεί να γίνει τέτοια διαίρεση. Επίσης προσοχή πρέπει να δίνεται στις διαιρέσεις με αριθμούς που είναι πολύ μικροί (π.χ. 0.00001) και δίνουν πάρα υπερβολικά μεγάλες τιμές ως αποτέλεσμα. 4
Περισσότεροι τελεστές ++ τελεστής αύξησης, προσθέτει την τιμή 1 σε μία μεταβλητή -- τελεστής μείωσης, αφαιρεί την τιμή 1 από μία μεταβλητή x++; //Ισοδύναμο με το να γράφαμε x=x+1 x--; //Ισοδύναμο με το να γράφαμε x=x-1 += τελεστής που συνδυάζει την πρόσθεση με την ανάθεση -= τελεστής που συνδυάζει την πρόσθεση με την ανάθεση x += 5; //Ισοδύναμο με το να γράφαμε x=x+5 x -= 5; //Ισοδύναμο με το να γράφαμε x=x-5 Παράδειγμα Όταν τρέξουμε αυτό το πρόγραμμα θα βλέπουμε έναν κύκλο να κινείται από τα αριστερά προς τα δεξιά. Η draw() εκτελείται συνεχώς διατηρώντας την τιμή του circlex στην μνήμη του υπολογιστή. Εδώ βλέπουμε τη ροή του παραπάνω παραδείγματος. Γράφουμε όλες τις εντολές με τη σειρά κατά την εκτέλεση του προγράμματος. 5
Άσκηση 1. Τροποποιήστε το παραπάνω παράδειγμα ώστε αντί ο κύκλος να μετακινείται από αριστερά στα δεξιά να μεγαλώνει σε μέγεθος. 2. Κάντε τον κύκλο να ακολουθεί τον δείκτη του ποντικιού όσο μεγαλώνει σε μέγεθος 3. Πως θα μπορούσατε να αλλάξετε την ταχύτητα με την οποία ο κύκλος μεγαλώνει; Παράδειγμα με χρήση πολλών μεταβλητών 6
Άσκηση 1. Γράψτε τον κώδικα για να σχεδιαστεί το παρακάτω σχήμα με χρήση αριθμών για την θέση και μέγεθος κάθε σχήματος. 2. Στη συνέχεια αντικαταστήστε τις τιμές αριθμών με μεταβλητές 3. Γράψτε στην draw() εντολές για την αλλαγή των τιμών των μεταβλητών. Π.χ. variable1 = variable1 + 2; Δοκιμάστε διάφορες εκφράσεις και παρατηρήστε το αποτέλεσμα. 7