Java 四則演算演算子〜Step1-2: arithmetic calculation〜

イントロダクション

Javaによる、足し算〜割り算のやり方をまとめました。はじめのコードの記述方法はJava Hello World はじめのプログラム〜 Step1-1〜を参照してください。

ちなみに前回はこんな感じのことをやりました。メインメソッドの作成とハローワールドの実行です。

ハローワールドの解説

四則演算

はじめのプログラム、「ハローワールド」を実装したら次は、四則計算を行うプログラムを書きましょう。
はじめのプログラムで「文字列を表示する」事を行ったので、次は「計算結果を出力しましょう」ということです。
ちなみに、「パソコンは基本的に計算機なので、四則計算は基本になる」ということです。

四則演算の解説

文字表示の次は

四則演算を実装できるようになりましょう。ポイントとしては、変数の型と計算するための*演算子「+, -, , /」を理解する*ことです。
これらの演算子は、それぞれ「足し算(+), 引き算(-), 掛け算(), 割り算(/)を行うためのものです。
また、これらの演算結果を表示するSystem.out.println( ... );の処理の引数(「()」)に表示したいものを渡します。
コードで書くと下のようになります。

System.out.println("文字列を渡す");
System.out.println(1 + 1); // 計算結果を渡す

// 文字列に統合されるので「文字列を渡す1」と表示される
System.out.println("文字列を渡す"　＋1);

＜文字列と数値の違い＞

Javaプログラムの書き方動画

IntelliJ IDEAを使用して、パッケージとクラスの作成、メインメソッドの作成を行った動画です。Windowsナレーターで解説しています。

実行する前に、IDE(開発ツール)をインストールしましょう。

変数の使い方

今回は、変数の扱い方を学習します。

プログラムを書くときには、データを一時的に保存する変数が必要になります。変数は下のサンプルコードように「データ型」「変数名」Ex: String mojiの順番で書くルールになっています。そして「＝」は変数にセットするという意味です。String moji = "セットされる文字"

そして、大まかに変数の種類として以下のような分類があります。

プリミティブ型変数：データそのもの、数値や文字など
参照型変数：クラス(Javaでは全てクラスで表現されます)型の変数。

ここで「Javaでは全てクラスで表現されます」と記載しましたが、「プリミティブ型はクラスではないでしょ？」と思った方。
スルドイ！

その通りです。しかし、プリミティブ型もクラスとして表現されています。俗にいうラッパークラスとして使用されています。

しかし、プリミティブ型はクラスではありませんので、ちょっと語弊があります。

プリミティブ型の例

じゃ、プリミティブ型ってなによ？と疑問に思うと思います。筆者も疑問に思いました。
ややこしい言い方にですが、「低レベルな変数」という言い方になります。

ラッパークラスの場合は、クラスの定義通り「フィールド」と「メソッド」を持っています。

プリミティブ型の場合は、持っていません。「0と1で表現される値」と表現する方が妥当だと思います。
整数値、プラスマイナスを含めて難なく表現できます。しかし、小数点は「浮動小数点数」などと、妙な言い方をします。
これは、2進数での小数点表記がややこしいためです。そのためにJavaでは「BigDecimal」クラスが用意されています。

つまり、プリミティブ型はクラスとは違い、「値しか持っていない」ということです。だからchar a = 'a'とchar a = 65;は同じ'A'という意味(値)になります。

プリミティブ型の値に関して

他にも、「0bx10101010」は、２進数表記で整数型(10進数)だと「170」になります。当然２進数は８進数、１６進数などに変換することができるので
それぞれに変換することができます。そしてパソコンは計算機なので、そういう計算が得意です。

※リテラルという言葉の意味には「"XXX"」「123」などの表記も含まれます

進数	表記(リテラル)	10進数	内訳
2進数　｜0bx1010	10	0 + 2 + 0 + 8
8進数	010	8	0 + 8
16進数	0x9, 0xf, 0x1f	9, 15, 31	9, 15, 15 + 16

ちなみに、上の２進数は８桁あります。これはデータの量で言うと「８ビット」つまり「１バイト」分のデータ量になります。
上記の「0b」は２進数表記の意味があります。そして以下のような形で書けばそれぞれの意味になります。これをリテラルと呼びます。

リテラル

変数名	表記(リテラル)	意味
byte	0bx10101010	２進数を表現する８ビット分のデータ
int	1, -12	±の整数
double	1.2, 0.4	浮動小数点数
char	'a', 'i'	１文字を表す、整数値でもセット可能
String	"moji"	文字列

// 整数値を使用するときの変数型
int num = 0;
// 小数点を含む数値を使用するときの変数型
double shosu = 0.0;
// 真偽値
boolean isNumber = false;
// 文字１文字を格納できるシングルクォーテーションで囲む
char ch = 'a';

他にもありますが、少しずつ覚えていきましょう。
使わないと忘れますので。。。

ちなみに、char型の変数は文字列として使用したいときは以下のように配列にします。

char[] moji = new char[]{`a`, `b`,  `c`};

リテラルとクラスの解説

参照型の例

自分で作成したクラスや、JavaAPIで用意されているクラスが参照型(クラス型)変数に格納できます。

// 文字列を表現するクラス
String moji = "hoge";
// int型のラッパークラス、下のコードは同じ意味になります。
Integer num = 1;
Integer num1 = new Integer(1);
// 同様にbooleanのラッパークラス(参照型になります)
Boolean isNumber = false;
Boolean isNumber1 = new Boolean

そしてクラスの型を「データ型」と呼ぶ時もあります。
どちらも同じ意味です。
※ ListとArrayListのJavaDocです。

// データ型 変数名(宣言)
int number;
// 初期化(文字列もクラス型です)
String moji = "文字列です";
// クラス型の変数(java.util.List, java.util.ArrayList)
List<String> list = new ArrayList<String>();</String>

データ型変数名;

// int型の変数「num」を宣言。
int num;

データ型変数名 = 値(数値、文字列、クラスなどデータ型による)

// int型の変数「num」を「1」で初期化。
int num = 1;

ここまで、ずらずらと説明してきましたが、ちょいと動かしてみます。Eclipseを使用してデバック実行したものを動画にしました。

四則演算の解説

四則演算の方法

1.「+」足し算

//「num」に2が入る
int num = 1 + 1;

2.「-」引き算

//「hiki」に1が入る
int hiki = 2 - 1;

3.「*」掛け算

// 「kake」に１が入る
int kake = 1 * 1;

4.「/」割り算

// 「wari」に2が入る
int wari = 4 / 2;

その他の演算(計算に使用)

5.「++」インクリメント

// 変数「num」に2が入る
int i = 1;
 int num = i++;

6.「--」デクリメント

// 変数「hiki」に0が入る
int i = 1; 
int hiki = i--;

「%」剰余: 割った時のあまり

// 変数「amari」に1が入る
int amari = 5 % 2

→5 / 2 = 2 余り 1
<サンプルコード>: ダウンロードできます。

// 変数宣言の例→早い話が初期化は値を入れるが宣言は値を入れない

int num1;

// 変数に値０をセット、以前の値は削除される

num1 = 0;

/*
 *
 * 変数の初期化 
 * 変数の宣言時に、値を代入する 
 * 変数 = 値（代入） 
 */
public static void main(String[] args) {
 int num1 = 1;
  <span class="s2">int</span> <span class="s3">num2</span> = 10;
  // 1.足し算
  <span class="s3">num1</span> = <span class="s3">num1</span> + <span class="s3">num2</span> + 2;
  // 2.引き算
  num1 = num1 - num2; 
 // 3.掛け算 
 num1 = num1 * 3;
  // 4.割り算 
 num1 = num1 / 2;
  // 計算結果を表示
  System.out.println("計算結果" + num1);
}

/** メインメソッド*/
 public static void main(String[] args) { 
   int hidari = 0;
    int migi = 1;
    int answer = (hidari++) + migi;
   // 計算結果が少数になる可能性があるので「double型を使用する)
    double ans1 = answer / 2; 
   int amari = 3 / 2; 
}

問題

問題を解いてみましょう。クイズとかなぞなぞを解く感じで実行してみましょう。

＜問題1＞
mondai1メソッドを作成し、コンソールに以下を出力してください。
「出力内容」

「2 + 2 は 4です」

＜問題2＞
mondai2メソッドを作成して、コンソールに以下を出力してください。

「10 % 3 は 1です」

＜問題3＞
mondai3メソッドを作成して、コンソールにいかをしゅつりょくしてください。ただし、変数firstとsecondを表示結果と同様に初期化処理を行ってください。

変数「first」を12(数値)で初期化
変数「second」を"abc"(数値)で初期化
「firstとsecondを連結すると12abc」になります。

ヒント

初めに動かすために作るものは

クラス
メインメソッド

コンソール出力するのに使うメソッドはなんでしたか？計算結果を出力するコードがこの記事内にあります。

よくわからない時は、とりあえず動かしてみましょう。

とりあえず自分が似たようなことをやってみました。使用している開発ツールはEclipseです。

数値の扱いを学習したのでちょっと数学的(算数的)な問題を作ってみました。

<問題4>
正三角形の面積を求めるプログラムを作成してください。
なお、プログラム引数の第一引数が正三角形の一片の長さになります。

※ヒント
プログラム引数の使い方は以下のような手順です。
ちなみに、プログラム引数の使い方は下のような手順です。※Eclipseでのやり方
Eclipseでプログラム引数を渡すときは下のように行います。

実行するJavaファイルを右クリック
実行⇒実行の構成
起動するクラスを選択、もしくは、検索
引数タブの「プログラム引数」に引数(文字列)を渡す
※プログラム引数を複数渡すときは間にスペースを入れる

リテラルに関して

変数の型に関しては、理解できたと思いますが、変数を宣言したときの右側部分

リテラルは文字列、整数型などの変数に値を設定する前。
つまりは、「=」の右側のことです。
「String a = "文字リテラル";」とか「int i = 10」などのような初期化をした時に出てくる右側部分です。つまりは、「"文字リテラル"」と「10」がそれにあたります。

String moji = "文字リテラル";
int seisu = 10;

上のコードの場合は、文字リテラルが「"文字リテラル"」で整数リテラルが「10」になります。

細かい説明などはこちらの動画にしてありますので、よかったらどうぞ。

JavaFX関連ページ

ステップアップ関連ページ一覧

JavaFX + ND4Jで機械学習準備

オブジェクト指向関連ページ

[オブジェクト指向の概念1〜OracleDocのチュートリアル１〜](https://zenryokuservice.com/wp/2019/10/301. /%e3%82%aa%e3%83%96%e3%82%b8%e3%82%a7%e3%82%af%e3%83%88%e6%8c%87%e5%90%91%e3%81%ae%e6%a6%82%e5%bf%b5-%e3%80%9coracledoc%e3%81%ae%e3%83%81%e3%83%a5%e3%83%bc%e3%83%88%e3%83%aa%e3%82%a2%e3%83%ab%ef%bc%91/)
オブジェクト指向の概念2〜クラスとは〜

Java Discord

Java Hello World はじめのプログラム〜 Step1-1〜

イントロダクション

初めてJavaプログラミングを行う人向けに記載します。初めに開発環境の構築が必要(Windows版)です。やり方はリンク先にあります。ちなみにMac版はこちらです。

いろんな角度(言い方)で、同じことを解説しています。他にも以下のようなものがあります。

Java始めてから～基本文法～

プログラミング言語とは

プログラミング言語というものは、沢山あります。流行だとPythonというプログラミング言語があります。
Java言語と同じようにパソコンで動かすことができます。
でわ、「プログラミング言語」はなぜたくさんあるのでしょうか？ それは、プログラミング言語を作成する人の「思い」があって作成されます。例えば、先ほどのPythonであれば、何かしらの思いがあってRubyというプログラミング言語が作成されました。作成したのは日本人です。詳細はウィキを参照ください。

Java言語とは

このように、作成されたプログラミング言語の中にJava言語というものがあります。個人的に、多くの人が、これから学習していってほしいと思っているプログラミング言語です。

この言語は、C++を拡張した言語で。。。まぁJava言語の親に当たるプログラミング言語です。詳細はウィキを参照ください。

Javaが活躍している場所

Android関連

こちらがAndroidのサイトです。
そして、ウェアラブルアプリケーションも作成できます。
※Android Wear

ゲームみたいだけど「Javaの指輪」

Javaアプリケーションが使える指輪、テクノロジー的にはJavaCardが使われているようです。

つまりは、スイカなどのフェリカで使用するICカードにプログラムを埋め込むことができます。なので、個人認証などが主な実装になります。

ウェブアプリケーション

各種ECサイト(大手量販店)で使用されています。Javaの特徴であるスピードと正確性が求められるような場所で使用されることが多いです。

AIに関して

最近いろいろな用途に実装されているAIですが、これもJavaで扱えます。Pythonが有名ですが、Javaでもできるんです。
TensorFlow(英語版です)

他にも、しゃべらせるようなこともできます。

ゲーム

みんな大好き「マインクラフト」がJavaでできています。使用している；フレームワークとしては「LWJGL」を使用しています。

Javaの特徴に関して

現在では、普通になっている「クロスプラットフォーム(どのOS(*1)でも動く)」ですが、当時(1990年代)は画期的なことでした。このクロスプラットフォームとウェブでの活躍があり、現在に至るというわけです。

*1 Windows, MacOS, iOS, Androidなどの基本ソフト(OSのこと)を示す

Javaの仕組み

Java言語は、JVM(Java Vertual Machine)というプログラムで動かすことができます。逆に言えばJVMがあれば動くのです。
実際には、JVMを動かすための環境としてJREというものがあり、また、開発環境としてJDKというものがあります。それぞれいろんなプログラムが入っている、フォルダをイメージしていただければ間違っていません。

本題

Java言語は、先ほどの「JVM」が動けばどこでも動くということを、うたい文句にしていました。
これを実現するために、いろんな工夫があったのですが、まとめると次のように作成されました。

Javaはクラスを単位として動く
Javaはメインメソッドが動く

このような形で、作成されました。具体的には次のような順序で動きます。

JVM(Javaコマンド)がメインメソッドのあるクラスを見つける
メインメソッドが動く

単純にこのように動くので、Javaのプログラムは必ずメインメソッドが動くようにできています。

クラスとメソッド

ここで「クラス」と「メソッド」というものに関して説明いたします。大まかに「こんな感じなんだ」というイメージができればよいです。
ちなみの、UMLという国際標準のクラスの絵の描き方があります。下のような感じです。

本当に、「クラス」には「属性(Javaの場合はフィールド変数)」と「メソッド」のみです。いろんな書籍、ウェブページでいろんなことを書いていますが単純にこれだけです。

この単純なものを何個も組み合わせると「複雑」になります。。。だから「シンプルな設計」が大切になってくるというわけです。
まずは、どんなものか眺める程度でOKです。

クラス

クラスというのは、プログラムを一つにまとめて記述したものです。具体的には次の要素を持ちます。

フィールド：クラスの中で保持することができる、変数(数値や文字列、オブジェクト)のこと
メソッド：クラスの中で動かすことができる、処理のこと

これらの、要素(フィールド、メソッド)は、外部からアクセスができる時と、できないときがあります。
それぞれ、アクセス修飾子というコードで制限することができます。
アクセス修飾子は「public, package, protected, private」があり、それぞれ制限する範囲が決まっています。

このクラスの中に、メソッドを持つことができるのですが、このメソッドのなかでも特別なメソッドがメインメソッドになります。具体的なコードは次のようなものです。

※「//」はコメントといいます。この部分はプログラムとしてJVMに認識されません。
同様に「/* /」の部分はJavaDocコメントといいます。クラスやメソッドの説明に使用します。

/** 初めのプログラム「ハローワールド」をいろんな形で実行 */
public class Lv1HelloWorld {
    /** メインメソッド */
    public static void main(String[] args) {
        // 通常のハローワールド
        System.out.println("Hello World");

        // 変数を使用したハローワールド
        String message = "Hello World_1";
        System.out.println(message);

        // メソッドを使用してハローワールド
        // ※メインメソッドから呼ぶためには「static」をつける必要がある
        hello();

        // クラスをインスタンス化して(使用して)ハローワールド
        Lv1HelloWorld main = new Lv1HelloWorld();
        main.say();

    }
    /** 普通のメソッド */
    public static void hello() {
        System.out.println("Hello World_2");
    }

    /** 普通のメソッド */
    public void say() {
        System.out.println("Hello World_3");
    }
}

ここで使用している「System.out.println()」を使ってゲームも作れます。
BGMが入っていますが、こんな感じで動かすことができます。ちなみに、Story.txtを編集することでオリジナルのストーリーを作成することができます。詳細は、Gitにアップしてあります。

プログラムを書いてみよう

そして、初めに作成するプログラムは「ハローワールド」です。

This post for beginer of java programing.First of all we have to setup IDE, like a Eclipse and IntelliJ IDEA(this link is post of setup for Mac)

＜ハローワールド実行サンプル動画＞

Hello World

「ハローワールド」はじめのプログラムです。
主にウェブアプリケーション(大規模なもの)の起動確認や、
データベースへの接続確認、新規で利用するライブラリ(Java3Dなど)の起動確認など

プログラムが走るかどうかの確認などに利用します。
これが、そのプログラムです。　→ ここからダウンロード

サンプルのプロジェクトをGitからダウンロード(Pull)できます。やり方はこちらを参照ください。

Introduction

"Hello World" is first program for all programmers. Usually use in check for execute some libraly like web frame work or lwjgl any programs.

This code is one. download from here.

予備知識

Javaを起動するのにはメインメソッドが無いと動きません。なので、メインメソッドを作ります。が、その前に開発ツールを自分のパソコンにインストールしてください。

Java Install Eclipse〜開発ツールのインストール〜(Mac版)

Windows版のインストール手順

First of all

We will create a “main method”, because java program start at main method. before make your code, please install Eclipse IDE on your PC.

メインメソッドとは

プログラムを起動するときに一番初めに動くコードです。その書き方は下の様になります。

<Step1-1>

ハローワールドと呼ばれる、はじめのプログラムです。

赤い部分はどのコード処理を行うにも、この書き方になります。

緑色の部分は、メインメソッドの処理部分(処理の内容)なのでその時々によって変わります。今回はコンソール(標準出力と言います)に「Hello World」と出力(表示)します。
※このメソッド(コード)は丸暗記しても良いです。

(1) “main method” is a art of red character. And green is processing.

This program is called “Hello World”. This program is First program.

/** This is a "main method" */
public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Hello World");
}

標準出力とはコンソール出力のことです。(初めの内はその認識でOK)

(2) 「JavaDoc」: クラスやメソッドの上に処理の概要を記載します。
下のサンプルのように書きます(Eclipseで記載した場合)

JavaDocは下の様なものです。この様なHTMLを出力してくれます。記載する内容に関してはプログラムコードの青い部分がJavaDocの部分です。

To write JavaDoc as bellow.

(3) (1)のメソッド以外は全て普通のメソッドです。メインメソッドと分けるために「普通のメソッド」と記載しました。

書き方のルールは以下の通り

修飾子 返却型 メソッド名 {
処理
}

「修飾子」: 「public, private, protected, 修飾子なし」と４種類あります。

// patern1
public void XXX {
   // どこからでも(ビルドパスが繋がっていれば)参照可能
}
proteted void XXX {
  // 継承関係のあるクラスまで参照可能
}
void XXX {
  // パッケージ内まで参照可能
}

「返却型」: クラス、データ型の型です。以下のように分類されます。

public void XXX {
  // 返却なし
}
public String XXX {
  // String型の返却
}

<データ型>
・プリミティブ型 → int, long, double, charなどあります。
・クラス型(参照型)→ String, Integer, Long, Double, Charactor など
※詳細は後ほどやります。

<クラスの書き方>

修飾子 class クラス名 {
フィールド;(メンバ変数)
メソッド; (メンバ関数)
}
具体的に。。。

public class FirstProgram {
    // 使わないけどフィールド変数(Field)
    private String field; // 参照型
    private int age; // プリミティブ型
    /** コンストラクタ(後でやります) */
    public FirstProgram() {
        field = "初めてのプログラム";
        age = 5;
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

JavaDoc: クラスやメソッド、フィールドの説明を記載します。EclipseなどのIDEやコマンドプロンプトから「javadoc」コマンドでJavaDocを生成できます。

コメント: コードの説明など記載します。「TODO」「FIXME」などの単語も使用します。

 /** 
  * サンプル。
  * 青色の部分がJavaDocです、クラスの説明を記載します。
  */
 public class FirstClass {
    /** フィールド */
    private String field;
    /** 
     * メソッド(メンバ関数)。
     * @param param String型の引数
     * @see https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/technotes/tools/windows/javadoc.html
     */
    public void methodName(String param) {
       System.out.println("Hello World");
    }
    /**
     * メインメソッド(クラス内にあるけどメンバ関数ではない)
     * @param args プログラム引数
     */
    public static void main(String[] args) {
        // このクラスをインスタンス化する（コメント文)
        FirstClass cls = new FirstClass();
        /*
         * ここもコメントです。
         * このクラスの「methodName」を呼び出している。
         */
        cls.methodName("引数の意味がない？");
    }
 }

<問題1>
・上記のサンプルを参考にして、コンソールに「タイガーマスク」と出力する
プログラムを作成してください。
<問題2>
・プログラム引数を表示するプログラムを作成してください。
※メインメソッドの引数がそのままプログラム引数になっております。そして、Eclipseの場合は起動するJavaファイルを右クリック⇒実行の構成をクリックすると下のような画面が見れます。

※ Eclipseの場合

＜問題3＞
文字列型の変数を2つ初期化して、それぞれ「甘い」と「マスク」を代入して下さい。そして、その二つの文字列を連結して表示するプログラムを作成してください。
<<ヒント>>

// 初期化
String aaa = "初期化で代入する文字列";

メインメソッドを作ってみた

Eclipse(開発ツール[IDE])を使用してクラスを作成するところから動画にしてみました。余計な音が入っています(笑)

デバック実行で解説

エスケープシーケンス

System.out.println("XXXX");と書くと文字列が表示できますが、「"」を表示させるにはどうしたら良いか？これは「エスケープシーケンス」と呼ばれる文字コードを使用します。「\」とか「¥」がそうです。
ダブルクォーテーションなどはメタ文字と呼ばれ正規表現や文字列と数値の区別などに使用されます。

具体的には。。。
①「"」をエスケープする

String aaa = "ダブルクォーテーション\"です。";

Eclipse(上で使用している開発ツール)のインストール方法

次回は、変数の扱い方を行います。

イントロダクション

ハローワールドの解説

四則演算

四則演算の解説

文字表示の次は

Javaプログラムの書き方動画

変数の使い方

プリミティブ型の例

プリミティブ型の値に関して

リテラル

リテラルとクラスの解説

参照型の例

四則演算の解説

四則演算の方法

その他の演算(計算に使用)

問題

ヒント

リテラルに関して

関連ページ

関連ページ一覧

[Eclipse セットアップ](http://zenryokuservice.com/wp/2020/09/01/%e9%96%8b%e7%99%ba%e7%92%b0%e5%a2%83%e6%a7%8b%e7%af%89%ef%bd%9ewindows%e7%89%88eclipse%e3%81%ae%e8%a8%ad%e5%ae%9a%ef%bd%9e/)

Git関連

JavaFX関連ページ

ステップアップ関連ページ一覧

JavaFX + ND4Jで機械学習準備

オブジェクト指向関連ページ

Java Discord

イントロダクション

プログラミング言語とは

Java言語とは

Javaが活躍している場所

Android関連

ゲームみたいだけど「Javaの指輪」

ウェブアプリケーション

AIに関して

ゲーム

Javaの特徴に関して

Javaの仕組み

本題

クラスとメソッド

クラス

プログラムを書いてみよう

Hello World

Introduction

予備知識

First of all

メインメソッドとは

<Step1-1>

<クラスの書き方>

メインメソッドを作ってみた

デバック実行で解説

エスケープシーケンス

関連ページ

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