Variáveis, tipos, literais, expressões e Cia

A sintaxe simplificada para a declaração de uma variável é:
<tipo <nomeDeVariavel;
Esta forma apenas declara a variável; outra sintaxe:
<tipo <nomeDeVariavel=<expressao;
Esta segunda forma corresponde a declarar e iniciar/inicializar o valor da posição de memória correspondente à variável.

A sintaxe simplificada de um comando ou operação de atribuição é:
<identificador da variável = <expressão;
Neste comando o valor correspondente à expressão é copiado para a posição de memória correspondente à variável. Note que o antigo valor é perdido. Só podemos atribuir um valor para uma variável que tenha sido declarada. A sintaxe e semântica de uma <expressão serão definidas mais tarde; os programas abaixo apresentam expressões simples e bem intuitivas. Um exemplo de tipo em Java é o tipo int correspondente a um subconjunto finito do conjunto dos inteiros da Matemática e outro exemplo é o tipo double correspondente a um subconjunto finito do conjunto dos números reais da Matemática.

O trecho de programa a seguir ilustra algumas declarações de variáveis e comandos de atribuição:
int v1;
double v2;
v1=123;
v2=3.1415;
No trecho acima são dclaradas duas variáveis, a variável v1 é do tipo int e a variável v2 é do tipo double. Vemos ainda dois comandos de atribuição usando expressões simples.

O tipo restringe os valores que podem ser atribuidos a uma variável. O tipo int permite a representação de valores de -2.15 bilhões até +2.15 bilhões, o tipo long permite a representação de valores de -9.22 quintilhões ate' +9.22 quintilhões. A restrição de tipo para uma variável acarreta maior disciplina por parte do programador e permite programas mais eficientes e com menor probabilidade de erros. O trecho a seguir não é permitido na linguagem Java:
int v1;
v1=3.1415; /*erro! */
O compilador emite um erro dizendo que a constante 3.1415 é do tipo double e não pode ser utilizada na atribuição  para uma variável do tipo int (mais a frente será visto como que valores de tipos diferentes do tipo da variável podem ser utilizados em expressões de atribuição).

A associação de um tipo a uma variável na Computação é similar à amarração de uma variável a um domínio como ocorre na Matemática. No entanto deve ser ressaltado que o conceito de variável em Computação e o conceito de variável em Matemática são conceitos que apresentam aspectos distintos. Uma das distinções mais notáveis é que uma variável na Matemática, usualmente, não tem um valor específico. Considere a  expressão da Matemática
y=x+3
A variável x não tem um valor, esta expressão pode ser interpretada como representando o lugar geométrico dos pontos de um plano correspondentes a uma reta. A variável (da Matemática) x pode tomar qualquer valor real. As vezes os autores cuidadosos explicitam que a variável x "pode tomar valores em" ou "pertence ao" domínio dos números Reais, outros autores assumem que o leitor irá deduzir isso.  Na Computação, uma variável, no escopo onde ela é válida, sempre tem um determinado valor associado a ela, este valor possivelmente muda ao longo do tempo, mas a cada momento o valor de uma variável é único. Na Matemática, uma expressão envolvendo uma variável, deve sempre considerar que aquela variável, em todo ponto que ela aparece, tem sempre um mesmo valor. Na Computação, em particular na linguagem Java, isto não é verdade, considere o trecho de programa abaixo:
int x;
x=(x=((x=1)+1)+1);
Na expressão acima a variável x aparece três vezes. Em cada uma das vezes x tem um valor distinto associado a ela. (A expressão acima não tem muito sentido (melhor escrever x=3;) mas, mais a frente na disciplina, veremos o conceito de função ou método e teremos oportunidade de construir expressões onde este aspecto faça mais sentido)

Cada tipo tem literais que são as cadeias de caracteres que representam os valores constantes disponíveis. O tipo boolean tem somente dois literais: (1) true e (2) false. Cada valor inteiro (ou mais apropriadamente cada valor do tipo int) pode ter vários literais,  um literal decimal, um literal hexadecimal ou um literal octal (base oito!).

O trecho de programa Java correspondente a System.out.println(<argumento) ou System.out.print(<argumento) corresponde a invocar a impressão do argumento no video do sistema. O argumento deve ser do tipo String (o tipo String não é um tipo primitivo e será visto mais a frente na disciplina). A linguagem Java permite que o programador use como argumento uma variável ou expressão de um tipo que não seja String, e neste caso é feita uma conversão do argumento para o tipo String. Os programas abaixo ilustram declarações de variáveis e comandos de atribuição conforme discutido acima. Observe o uso de "comentários", eles podem ser introduzidos através do uso de duas barras: //
ou ainda podem ser delimitados através do "inicio de comentário":  /*  (barra seguido de asterisco) e "fim de comentário": */ (asterisco seguido de barra).
 

class VariavelTipoInt{
  public static void main(String args[]){
    int i; // declaração
    i=3;   // comando de atribuição
    System.out.println(i); /*Aqui ocorre uma conversão do valor 3
                             de tipo int para um valor do tipo String */
  }
}

class VariavelTipoDouble{
  public static void main(String args[]){
    double d;  //declaração
    d=3.1415;  //comando de atribuição
    System.out.println(d); //Aqui ocorre uma conversão do valor 3.1415
                           //de tipo double para um valor do tipo String
  }
}

class VariavelTipoBoolean{
  public static void main(String args[]){
    boolean b;  // declaração
    b=true;     //comando de atribuição
    System.out.println(b);
  }
}

class DuasVariaveisTipoInt{
  public static void main(String args[]){
    int i; // declaração
    int j; // declaração
    i=5;   // comando de atribuição: expressão simples
    j=i/2; // comando de atribuição: expressão envolvendo divisão
    System.out.println(j);
  }
}

int x=14;
System.out.println(x); /* conversão padrão: base 10 */
System.out.println("base 3: "+x/(3*3)%3+x/3%3+x%3);
System.out.println("base 2: "+x/(2*2*2*2)%2+x/(2*2*2)%2+x/(2*2)%2+x/2%2+x%2);

O trecho acima imprime:
14
base 3: 112
base 2: 1110
É um exercício interessante imprimir os valores em diferentes bases. Não é preciso iterar para saber a quantidade de dígitos necessários uma vez que, para cada base, o maior número possível de dígitos é fixo. No caso da base 10 uma variável int pode conter um máximo de 10 dígitos decimais. No caso de uma variável long, ela pode guardar valores com 64 digitos binários.

Os literais de ponto flutuante tem as seguintes partes: parte inteira, ponto decimal, parte fracionária, expoente e sufixo. O expoente, se presente, é indicado pela letra e ou E seguido de um inteiro. Os literais de ponto flutuante podem designar valores para variáveis do tipo float e double. O maior literal do tipo float é 3.40282347E+38F, o menor positivo finito diferente de zero é 1.40239846E-45F. O maior literal double positivo é 1.79769313486231570E+308, o menor positivo diferente de zero é 4.94065645841246544E-324

Os literais de caracteres são sequências de caracteres entre apóstrofos. O literal correspondente à letra a minúscula é 'a', este é um exemplo de literal de um só caractere mas existe também a Seqüência de Escape. A representação da barra invertida: '\\', a representação de aspas '\"' e a representação do apostrofo: '\''. Alguns literais de caracteres representam caracteres que podem ser tratados de forma especial por alguns dispositivos de entrada e saída: '\n' (newline), '\t' (tabulation), '\b' (backspace), '\r' (return), '\f' (form feed). É importante entender que um caractere em um vídeo ou impressora, em geral, corresponde a um valor do tipo int, a linguagem Java possui o tipo char para poder explicitar que estamos tratando de um valor int que deve ser considerado como um caractere. Estes dois tipos têm similaridades mas são distintos! Considere o programa abaixo:
class prog{
  public static void main(String[] args){
    int i;
    char c;
    i=65;
    c=65;
    System.out.println(i);
    System.out.println(c);
  }
}
O programa acima imprime uma linha com:
65
correspondente à conversão do valor de i em um valor do tipo String e uma outra linha com:
A
correspondente à conversão do valor de c em um valor do tipo String. Na convenção seguida por Java o caractere A ('A') é codificado usando o valor int 65. Modifique o programa acima para poder obter diferentes caracteres quando da impressão de um valor de uma variável do tipo char.

A linguagem Java permite algumas atribuições entre variáveis de tipos diferentes. Considere o trecho de programa abaixo:
int i=3;
long j=2;
j=i; /* permitido: valor de um tipo mais restrito para um menos restrito */

Mas neste outro trecho há um problema:
int i=3;
long j=2;
i=j; /* erro!! */

A linguagem Java exige que, na atribuição de um valor de tipo menos restrito para uma variável de tipo mais restrito, seja usado, de forma explícita, um mecanismo denominado "elencamento" (cast). O "elenco" de valores de uma variável do tipo long é maior que o "elenco" de valores do tipo int. A linguagem Java exige que o programador explicite o elencamento do valor long para um valor int. Grosseiramente é como se a linguagem obrigasse o programador a declarar que ele sabe que aquela atribuição pode resultar em problemas, ou seja é mais uma medida de disciplinamento do programador.
int i=3;
long j=2;
i= (int) j; /* ok */
j=9999999999L;
i= (int) j; /* permitido mas o valor em j não e' preservado */

A conversão em um elencamento envolve, em geral, abandonar alguns bits de mais alta ordem. No trecho abaixo a variável b é iniciada com um valor que no contexto do tipo short é negativo, mas que ao ser elencado perde alguns bits e passa a ser, no contexto do tipo byte, um valor positivo! No trecho abaixo o conteúdo de s é -134 e o conteúdo de b é 122.
short s= -134;
byte b = (byte) s;
System.out.println(s);
System.out.println(b);

Exercícios:
Um dos problemas enfrentados por quem aprende novos conceitos são as colisões de representação. Na linguagem Java um símbolo tal como como o 1 pode representar um valor do tipo int, um valor do tipo  char ou um valor do tipo String (que será visto a frente) ou um valor do tipo short. Não é uma questão trivial entender que o valor int representado por 1 não é a mesma coisa que o valor char representado por 1.  O problema é que estamos falando de diferentes "uns" representados pelo mesmo símbolo: 1. O valor char 1 corresponde ao valor int 49.