Elementare Datentypen

Überblick über die elementaren Datentypen

Elementare Datentypen auch primitive Datentypen genannt

Sind fest in die Sprache eingebaut (Schlüsselworte)
alle anderen Datentypen werden daraus zusammengesetzt

Die primitiven existieren in Java aus Performancegründen. Im Gegensatz zu anderen Sprachen (z. B. Ruby) hat man sich entschlossen, neben den klassenbasierten auch noch primitive Datentypen in Java zu verwenden. Da die primitiven Datentypen eine einfache Wertsemantik haben, kann man Operationen auf den Typen deutlich schneller ausführen als auf entsprechenden Klassentypen. Details hierzu werden später noch geliefert.

Wichtig zu verstehen ist, dass die primitiven Datentypen die Grundlage aller anderen Datentypen in Java sind. D. h. alle anderen Datentypen entstehen durch die Kombination der primitiven Datentypen.

Datentyp boolean

Der Java-Datentyp boolean stellt einen Wahrheitswert dar

Wertebereich: { wahr, falsch }
Literale: true und false
kann Ergebnis eines logischen Ausdrucks speichern
Variable kann in Bedingungen und Schleifen verwendet werden

boolean b2;
boolean b1;
b1 = 5 < 7;
b2 = b1 && (8 != 3) || (4 == 5);

if (b1) {
    System.out.println("b1 = true");
}

Der einfachste Datentyp in Java ist der Datentyp boolean. Er speichert einen einzigen Wahrheitswert und kann daher nur zwei Zustände darstellen: wahr (true) oder falsch (false).

Datentypen für Ganzzahlen

Ganzzahlen oder Ordinalzahlen (integer) haben einen endlichen Wertebereich (entsprechen einem Teil der ganzen Zahlen aus der Mathematik)

Wertebereich der Ganzzahlen in Java

byte, short, int, long: Speicherung von Zahlen mit Vorzeichen
char: Ein Zeichen des Unicode-Zeichensatzes

Datentyp	Breite (Bit)	Wertebereich
`byte`	8	-2⁷ – 2⁷ - 1
`short`	16	-2¹⁵ – 2¹⁵ - 1
`char`	16	0 – 2¹⁶ - 1
`int`	32	-2³¹ – 2³¹ - 1
`long`	64	-2⁶³ – 2⁶³ - 1

Wichtig ist zu verstehen, dass die Ganzzahlen in einer Programmiersprache immer nur einen Teil der ganzen Zahlen aus der Mathematik abdecken können. Während die Zahlen in der Mathematik von Minus unendlich bis unendlich laufen, kann der Computer nur Zahlen einer bestimmten Größe speichern, da er sie auf Bitmuster endlicher Länge abbilden muss. Daher gibt es immer eine kleinste und größte Zahl, die man im Computer darstellen kann.

Um den Programmierer:innen eine möglichst platzsparende Speicherung der Zahlen zu gestatten, haben sie die Wahl zwischen verschiedenen Datentypen, die sich in der Anzahl der verwendeten Bits und damit im Wertebereich unterscheiden. Am wenigsten Platz benötigt der Datentyp byte und am meisten long. Wichtig ist, für ein Problem einen Datentyp mit hinreichend großem Wertebereich zu wählen, da (wie bereits erläutert) die Werte überlaufen können.

Beispiel für einen Überlauf

byte b = 127;
b = b + 1;
System.out.println(b); // -> -128

Der Datentyp char ist eine Besonderheit, da er sowohl zur Speicherung von Ganzzahlen als auch für Zeichen verwendet werden kann. Die Verwendung für Zahlen ist aber unüblich und sollte daher vermieden werden.

Literale für Ganzzahlen

Literale für Ganzzahlen

Vorzeichen

positives Vorzeichen kann weggelassen werden: 476 oder +467
negatives Vorzeichen ohne Leerzeichen: -3521

Datentyp

standardmäßig hat das Literal den Typ int
für long muss ein L angehängt werden
7000000000L

Prefix

0 für Oktalzahlen
0x für Hexadezimalzahlen
0b für Binärzahlen
ohne Prefix für Dezimalzahlen

Der Prefix für Oktalzahlen ist eine häufige Falle für Programmierneulinge. In der Mathematik ist es völlig egal, ob man 42 oder 042 schreibt. Beides bezeichnet dieselbe Zahl. In Java ist das anders, da durch die führende 0 eine Oktalzahl angezeigt wird. 042 entspricht der Dezimalzahl 34.

Datentyp char

Zeichen werden mit dem Datentyp char verwaltet
Wertebereich von 0 – 65535
Repräsentiert ein einziges Unicode-Zeichen
ist Grundlage für die Verwaltung von Zeichenketten (Strings)

Zeichenliterale

Zeichenliterale repräsentieren ein einziges Zeichen, umschlossen von einfachen Anführungszeichen '

Bestimmte Sonderzeichen müssen escaped, d. h. speziell notiert, werden

Escape-Sequenz	Bedeutung
`\'`	Anführungszeichen `'`
`\\`	Backslash `\`
`\t`	Tabulator
`\n`	Zeilenvorschub (newline)
`\r`	Wagenrücklauf (carriage return)
`\b`	Backspace
`\f`	Seitenvorschub (form feed)

Rechnen mit Zeichen

char kann als auch als Zahlenwert betrachtet werden und in Berechnungen und numerische Vergleiche eingehen

char a = 'A';
a++;
System.out.println(a); // -> B

char c = 'K';
if (('A' <= c) && (c <= 'Z')) {
    // Großbuchstabe A-Z
}

Datentypen float und double

Typen für Fließkommazahlen in Java sind

double – 64-Bit Fließkommazahl

Wertebereich -1,79 10³⁰⁸ – 1,79 10³⁰⁸, maximal 15 Dezimalziffern
Literale mit Dezimalpunkt . und optionalem Exponenten e, z. B. 3.141, -0.02e-1 oder 6.23e23

float – 32-Bit Fließkommazahl

Wertebereich -3,4 10³⁸ – 3,4 10³⁸, maximal 7 Dezimalziffern
Literale mit Dezimalpunkt . und f und optionalem Exponenten e, z. B. 3.141f, -0.02e-1f oder 1.141e3f

In Java stehen für die Darstellung von Fließkommazahlen zwei primitive Datentypen zur Verfügung: float und double. Der Datentyp float belegt 32 Bit (4 Byte) Speicher und bietet eine Genauigkeit von etwa 6 bis 7 Dezimalstellen. Er eignet sich für Anwendungen, bei denen der Speicherverbrauch eine Rolle spielt und keine sehr hohe Genauigkeit erforderlich ist. Da Literale für Fließkommazahlen standardmäßig als double interpretiert werden, muss eine float-Literal mit dem Suffix f oder F gekennzeichnet werden, beispielsweise float f = 3.14f;.

Der Datentyp double ist mit 64 Bit (8 Byte) doppelt so groß wie float und stellt etwa 15 Dezimalstellen genau dar. Er ist der Standard-Datentyp für Fließkommazahlen in Java und wird bevorzugt verwendet, wenn höhere Genauigkeit erforderlich ist.

Beide Datentypen basieren auf dem IEEE-754-Standard zur Darstellung von Gleitkommazahlen.