Lekce 3 - Typový systém podruhé: Datové typy v Kotlin

V předešlém cvičení, Řešené úlohy k 1.-2. lekci Kotlin, jsme si procvičili nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.

Nyní se podíváme více zblízka na datové typy a vysvětlíme si, kdy jaký použít. Dnešní lekce bude hodně teoretická, ale o to více bude praktická ta příští. Na konci si vytvoříme pár jednoduchých ukázek.

Kotlin nám poskytuje spoustu datových typů pro ukládání různých dat. Java a další jazyky rozlišovaly kvůli optimalizaci výkonu zda je typ tzv. primitivní nebo složitý a podle toho s ním poté pracovaly. Tento mechanismus sice ušetřil nějaký výkon, ale byl neintuitivní. Kotlin žádné takové rozlišení nedělá a i jednotlivá čísla se vnitřně ukládají úplně stejně jako komplexní objekty.

Celočíselné datové typy

Podívejme se nyní na tabulku všech vestavěných celočíselných datových typů v Kotlin. Všimněte si typu Int, který již známe z minula.

Datový typ	Rozsah	Velikost
Byte	-128 až 127	8 bitů
Short	-32768 až 32767	16 bitů
Int	-2147483648 až 2147483647	32 bitů
Long	-263 to 263 - 1	64 bitů

Rozsahy těchto typů si samozřejmě nemusíte pamatovat, pro celá čísla můžete jednoduše používat vždy typ Int.

Asi vás napadá otázka, proč máme tolik možných typů pro uložení čísla. Odpověď je prostá, záleží na jeho velikosti. Čím větší číslo, tím více spotřebuje paměti. Pro věk uživatele tedy zvolíme Byte, protože se jistě nedožije více, než 127 let. Představte si databázi milionu uživatelů nějakého systému, když zvolíme místo Byte typ Int, bude zabírat 4x více místa. Naopak když budeme mít funkci k výpočtu faktoriálu, stěží nám bude stačit rozsah typu Int a použijeme Long.

Nad výběrem datového typu nemusíte moc přemýšlet a většinou se používá jednoduše Int. Typ řešte pouze v případě, když jsou proměnné v nějakém poli (obecně kolekci) a je jich tedy více, potom se vyplatí zabývat se paměťovými nároky. Tabulky sem dávám spíše pro úplnost.

Desetinná čísla

U desetinných čísel je situace poněkud jednodušší, máme na výběr pouze dva datové typy. Samozřejmě se liší opět v rozsahu hodnoty, dále však ještě v přesnosti (vlastně počtu des. míst). Double má již dle názvu dvojnásobnou přesnost oproti Float.

Datový typ	Rozsah	Přesnost
Float	+-1.4 * 10^−45 až +-3.4 * 1038	7 čísel
Double	+-5.0 * 10^−324 až +-1.7 * 10308	15-16 čísel

Vzhledem k tomu, že desetinná čísla jsou v počítači uložena ve dvojkové soustavě, dochází k určité ztrátě přesnosti. Odchylka je sice téměř zanedbatelná, nicméně když budete programovat např. finanční systém, nepoužívejte tyto dat. typy pro uchování peněz, mohlo by dojít k malým odchylkám.

Typ Double je pro desetinná čísla výchozí, Float je tak nutné blíže specifikovat. Když do Float chceme dosadit přímo ve zdrojovém kódu, musíme použít sufix F.

val f: Float = 3.14f
val d = 2.72

Jako desetinný separátor používáme ve zdrojovém kódu vždy tečku, nehledě na to, jaké máme v operačním systému regionální nastavení.

Další vestavěné datové typy

Podívejme se na další datové typy, které nám Kotlin nabízí:

Datový typ	Rozsah	Velikost/Přesnost
Char	U+0000 až U+ffff	16 bitů
Boolean	true nebo false	8 bitů

Char

Char nám reprezentuje jeden znak, na rozdíl od typu String, který reprezentoval celý řetězec hodnot Char. Znaky v Kotlin píšeme do apostrofů:

val c: Char = 'A'

Char patří v podstatě do celočíselných proměnných (obsahuje číselný kód znaku), ale přišlo mi logičtější uvést ho zde.

Boolean

Datový typ Boolean nabývá dvou hodnot:

• true (pravda)
• false (nepravda).

Budeme ho používat zejména tehdy, až se dostaneme k podmínkám. Do proměnné typu Boolean lze uložit jak přímo hodnotu true/false, tak i logický výraz. Zkusme si jednoduchý příklad:

{KOTLIN_CONSOLE}
val b = false
val vyraz = 15 > 5
println(b)
println(vyraz)
{/KOTLIN_CONSOLE}

Výstup programu:

Konzolová aplikace
false
true

Výrazy můžeme psát do závorek. To se hodí v případě, že jich máme např. několik. Vidíme, že výraz nabývá hodnoty true (pravda), protože 15 je opravdu větší než 5. Od výrazů je to jen krok k podmínkám, na ně se podíváme příště.

String

Datový typ, se kterým se setkáte na každém kroku. Reprezentuje řetězec znaků, či prostě jakýkoliv text. My si ukážeme hlavně důležité metody, které je dobré znát nebo alespoň vědět, že existují.

contains(), endsWith() a startsWith()

Můžeme se jednoduše zeptat, zda řetězec začíná, končí nebo zda obsahuje určitý podřetězec (substring). Podřetězcem myslíme část původního řetězce. Všechny tyto metody budou jako parametr brát samozřejmě podřetězec a vracet hodnoty typu Boolean (true/false). Zatím na výstup neumíme reagovat, ale pojďme si ho alespoň vypsat:

{KOTLIN_CONSOLE}
val s = "Krokonosohroch"
println(s.startsWith("krok"))
println(s.endsWith("hroch"))
println(s.contains("nos"))
println(s.contains("roh"))
{/KOTLIN_CONSOLE}

Výstup programu:

Konzolová aplikace
false
true
true
false

Vidíme, že vše funguje podle očekávání. První výraz samozřejmě neprošel díky tomu, že řetězec ve skutečnosti začíná velkým písmenem.

toUpperCase() a toLowerCase()

Rozlišování velkých a malých písmen může být někdy na obtíž. Mnohdy se budeme potřebovat zeptat na přítomnost podřetězce tak, aby nezáleželo na velikosti písmen. Situaci můžeme vyřešit pomocí metod toUpperCase() a toLowerCase(), které vrací řetězec ve velkých a v malých písmenech. Uveďme si reálnější příklad než je Krokonosohroch. Budeme mít v proměnné řádek konfiguračního souboru, který psal uživatel. Jelikož se na vstupy od uživatelů nelze spolehnout, musíme se snažit eliminovat možné chyby, zde např. s velkými písmeny.

{KOTLIN_CONSOLE}
var konfig = "Fullscreen shaDows autosave"
konfig = konfig.toLowerCase()
println("Poběží hra ve fullscreenu?")
println(konfig.contains("fullscreen"))
println("Budou zapnuté stíny?")
println(konfig.contains("shadows"))
println("Přeje si hráč vypnout zvuk?")
println(konfig.contains("nosound"))
println("Přeje si hráč hru automaticky ukládat?")
println(konfig.contains("autosave"))
{/KOTLIN_CONSOLE}

Výstup programu:

Konzolová aplikace
Poběží hra ve fullscreenu?
true
Budou zapnuté stíny?
true
Přeje si hráč vypnout zvuk?
false
Přeje si hráč hru automaticky ukládat?
true

Vidíme, že jsme schopni zjistit přítomnost jednotlivých slov v řetězci tak, že si nejprve řetězec převedeme celý na malá písmena (nebo na velká) a potom kontrolujeme přítomnost slova jen malými (nebo velkými) písmeny. Takhle by mimochodem mohlo opravdu vypadat jednoduché zpracování nějakého konfiguračního skriptu.

replace()

Asi nejdůležitější metodou na String je nahrazení určité jeho části jiným textem. Jako parametry zadáme dva podřetězce, jeden co chceme nahrazovat a druhý ten, kterým to chceme nahradit. Metoda vrátí nový String, ve kterém proběhlo nahrazení. Když daný podřetězec metoda nenajde, vrátí původní řetězec. Zkusme si to:

var s = "Java je nejlepší!"
s = s.replace("Java", "Kotlin")
println(s)

Výstup programu:

Konzolová aplikace
Kotlin je nejlepší!

trim()

Další nástrahou mohou být mezery a obecně všechny tzv. bílé znaky, které nejsou vidět, ale mohou nám v aplikaci způsobovat problémy. Obecně může být dobré trimovat všechny vstupy od uživatele. Zkuste si v následující aplikaci před číslo a za číslo zadat několik mezer, trim() je odstraní. Odstraňují se vždy bílé znaky kolem řetězce, nikoli uvnitř:

{KOTLIN_CONSOLE}
println("Zadej číslo:")
val s = readLine()!!
println("Zadal jsi text: $s")
println("Text po funkci trim: " + s.trim())
val a = s.trim().toInt()
println("Převedl jsem zadaný text na číslo parsováním, zadal jsi: $a")
{/KOTLIN_CONSOLE}

Zkuste program spustit a zadat před číslo několik mezer:

Zadej číslo:        10
Zadal jsi text:        10
Text po funkci trim: 10
Převedl jsem zadaný text na číslo parsováním, zadal jsi: 10

Řetězcové šablony

Řetězcové šablony, někdy označované jako tzv. interpolace řetězců, jsme si již zmiňovali. Pokud chceme do řetězce v Kotlin na určitá místa vložit nějaké proměnné, zapíšeme je přímo do řetězce pomocí značek $.

{KOTLIN_CONSOLE}
val a = 10
val b = 20
val c = a + b
println("Když sečteme $a a $b, dostaneme $c")
{/KOTLIN_CONSOLE}

Výstup programu:

Konzolová aplikace
Když sečteme 10 a 20, dostaneme 30

Komplikovanější výrazy vkládáme ještě do složených závorek za znak dolaru jako ${a + b}. Například, pokud chceme sečíst dvě čísla a ihned tento výsledek vypsat. Když se zamyslíme, jak jinak by měl Kotlin poznat, že chceme sečíst dvě proměnné, kdybychom napsali pouze $ před jednu proměnnou?

Takováto funkcionalita se nám často hodí při výpisu. Zkusme si rovnou i sečíst čísla přímo ve výrazu:

{KOTLIN_CONSOLE}
val a = 10
val b = 20
println("Když sečteme $a a $b, dostaneme ${a + b}")
{/KOTLIN_CONSOLE}

Toto je velmi užitečná a přehledná cesta, jak sestavovat řetězce. Pokud chceme vypsat čísla, tak se ji nevyhneme. Pro sloučení proměnných obsahující řetězce s jiným řetězcem můžeme použít tzv. konkatenaci (jednoduše + pro jejich spojení do jednoho řetězce).

val jmeno = "Bill"
val prijmeni = "Gates"
val celeJmeno = jmeno + " " + prijmeni

Vlastnost length

Poslední, ale nejdůležitější vlastnost (pozor, ne metoda) je length, tedy počet znaků. Vrací celé číslo, které představuje počet znaků v řetězci. Za vlastnosti nepíšeme závorky, protože nemají parametry.

{KOTLIN_CONSOLE}
println("Zadejte vaše jméno:")
val jmeno = readLine()!!
println("Délka vašeho jména je: ${jmeno.length}")
{/KOTLIN_CONSOLE}

Je toho ještě spoustu k vysvětlování a jsou další datové typy, které jsme neprobrali. Teorie ovšem bylo prozatím dost.

V následujícím kvízu, Kvíz - Proměnné a parsování v Kotlin, si vyzkoušíme nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.