Java: nauka programowania dla początkujących

NAUKA PROGRAMOWANIA DLAPOCZĄTKUJĄCYCH

.

Krzysztof Walczak

NAUKA PROGRAMOWANIA

DLA POCZĄTKUJĄCYCH

Wydawnictwo W & W

@ Copyright by Krzysztof Walczak Warszawa 2002

"JAVA Nauka programowania dla Autor: Krzysztof Walczak E-mail: [email protected]

początkujących"

www.ii.pw.edu.pl/-kwl

Książka

zawiera podstawowy kurs programowania w języku Java dla osób całkiem początkujących. Wykład został poprowadzony w sposób jak najbardziej czytelny i przejrzysty, a zamieszczone programy są dokładnie skomentowane i omówione. Książka jest przeznaczona dla szerokiego kręgu osób zainteresowanych programowaniem. Może być także wykorzystywana przez studentów wyż­ szych uczelni jako podręcznik do nauki programowania w języku Java. Na stronie www.ii.pw . edu. plrkwl są dostępne wersje źródłowe pro­ gramów omawianych w książce.

Wydanie I

Wydawca

Wydawnictwo W & W

Adres kor:spondencyjny: ~ __. --;;,- .

ul. Tołstoja 1/13 -: ~ :.:-i~( 01-910 Warszawa ./ \ , ::---..... . ' ~/ )~... \ tel. 0-504 213 450

l:

~

.

*/ ",\ i.1;., Nr ewid. ... ..A.q..5.5.. . . ... ...li~

Druk .~ A-Z DRUK '~'OY'y II/t ,~'.o:f:" -:/ Raszyn, ul. Słowikowskiego 21~i Zar"''';ld7 a'' i~ tel.(O-22) 720-35-61 ISBN 83-917375-1-9

Spis

treści

1

WSTĘP

7

2

WPROWADZENIE DO PROGRAMOWANIA

9

3

ŚRODOWISKO PRACY

13

4

KLASY, OBIEKTY, METODY

15

5 WPROWADZENIE DO

JĘZYKA

JAVA

5.1 Program w języku Java . 5.2 Typy danych . . . . . . 5.2.1 Typy całkowite 5.2.2 Typy rzeczywiste 5.2.3 Typ boolean . 5.2.4 Typ char . . . . 5.3 Operacja przypisania . 5.4 W yrażenia i operatory 5.4.1 Wyrażenia .. . 5.4.2 Operatory arytmetyczne 5.4.3 Operatory relacyjne. . . 5.4.4 Operatory logiczne ... 5.4.5 Bitowe operatory logiczne 5.4.6 Operatory zwiększania i zmniejszania . 5.4.7 Wieloznakowe operatory przypisania 5.4.8 Operator przecinkowy . . . . . . . . .

29

29

34

35

35

36

37

37

38

38

38

39

39

40

40

41

42

SPIS TREŚCI

4

5.4.9 Trójargume nto wy operato r? .. 5.4.10 Hierar chia i ł ączn o ść operatorów 5.5 Instrukcja z łożo na . . . . 5.5.1 Konwersja typ ów 5.6 Klasa String . . . . . . . . . . . . . . . 5.7 W prowadzanie i wyprowadzanie danych

. . . . .

42

43

43

44

47

51

6 PODEJMOWANIE DECYZJI W PROGRAMIE 6.1 Instrukcja if... else 6.2 Instrukcja switc h 6.3 Zad ani a . . . . .

55

55

59

60

7 ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH 7.1 Instru kcj a while . . 7.2 Instrukcja do while 7.3 Instrukcja for . . . 7.4 Instru kcja break . . 7.5 Instrukcja continue 7.6 W ykorzystani e ety kiet w instrukcjach break i cont inue 7.7 Zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61

61

69

71

78

79

80

83

8 WYKORZYSTANIE TABLIC 8.1 Tablice w ję z yku J ava 8.2 P rzykł ad y 8.3 Zad an ia . . . . . . . .

85

85

114

147

9 PROJEKTOWANIE METOD 9.1 Wprowadzeni e . . . . .. . . 9.2 P rzekazywani e pa rametrów . 9.3 Prz e ci ąż ani e metod 9.4 P rzy k łady 9.5 Zad ania . . .

149

149

152

159

160

189

10 REKURENCJA 10.1 Wprowad zeni e.

191

191

SPIS TREŚCI 10.2 Algorytmy z powrotami 10.3 Sortowanie tablic 10.4 Zadania . . . . . . . . .

5 195

213

229

11 UZUPEŁNIENIE WIADOMOŚCI O KLASACH 11.1 Przykładowa klasa 11.2 Kontrola dostępu . . 11.3 Składowe statyczne . 11.4 Słowo kluczowe this . 11.5 Metoda toStringf) . . 11.6 Klasa do obsługi liczb wymiernych

231

231

238

241

243

244

246

12 KOMPOZYCJA

255

13 DZIEDZICZENIE 13.1 Wprowadzenie. 13.2 Klasa Obj ect . 13.3 Słowo kluczowe super. 13.4 Wywoływanie konstruktorów. 13.5 Przesłanianie metod i pól 13.6 Klasyabstrakcyjne . . . . 13.7 Polimorfizm . . . . . . . . 13.8 Kla sy i metody ostateczne

259

259

269

270

271

271

277

281

286

14 PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE 14.1 Zadania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

287

309

15 INTERFEJSY

311

16 PAKIETY

325

WYJĄTKI

330

18 STRUMIENIE

342

19 APLETY

354

17

6

SPIS TREŚCI

20 ELEMENTY PRACY Z WYKORZYSTANIEM BIBLIO­ TEKI SWING 358

20.1 Umieszczanie komponentów . 359

20.2 Aplet jako aplikacja. . . . . . 363

20.3 Rozmieszczani e komponentów 366

20.4 Obsługa zdarz eń 371

20.5 Pr zykł ad y wykorz ystani a klas biblioteki Swing . 380

21 TESTOWANIE I URUCHAMIANIE PROGRAMÓW 21.1 Wprowadz enie. . . . . . 21.2 Testowanie programu . . 21.3 Uruchamianie programu

389

389

396

398

A WSKAZÓWKI DO WYBRANYCH ZADAŃ

400

Rozdział

1

WSTĘP Języka

Java nie potrzeba już nikomu rekomendować. Jest to język umoż­ liwiający pisanie programów, które mogą być uruchamiane na wszystkich platformach systemowych. Środowisko Javy zawiera bardzo bogaty zbiór standardowych bibliotek i narzędzi umożliwiających programowanie gra­ ficznych interfejsów użytkownika. Ponadto Java zapewnia bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa uruchamianych programów. Język Java na pewno warto znać i umieć wykorzystać. Zachodzi tylko pytanie, czy nadaje się on do początkowej nauki programowania. Odpo­ wiedź jest prosta. Oczywiście tak, pod warunkiem, że nie będziemy się uczyć wszystkiego na raz. Najpierw wykład podstaw języka, a później stopniowo coraz to bardziej złożone zagadnienia. Niniejsza książka zawiera podstawowy kurs programowania dla osób całkiem początkujących, które nie zetknęły się z żadnym językiem pro­ gramowania. Nie jest to suchy opis języka, ale wykład programowania, w którym pierwszorzędne znaczenie ma zaprojektowanie właściwego al­ gorytmu i wybór prawidłowych struktur danych, a dopiero w drugiej kolejności są wykładane wszystkie niezbędne szczegóły języka. W książce znajduje się wiele przykładowych programów dokładnie wyjaśnionych i omówionych. Trudniejsze algorytmy są zapisywane naj­ pierw w pseudo-kodzie, a więc notacji, w której oprócz ściśle określonych struktur języka dopuszcza się używanie zdań języka naturalnego. Cały materiał został wyłożony w sposób jak najbardziej czytelny i przejrzysty, a zamieszczone programy są bogato skomentowane i opisane. Na ko ńcu większości rozdziałów znajdują się przykładowe zadania utrwa­ lające wyłożony materiał. Do części tych zadań w dodatku są podane

8

1.

WSTĘP

wskazówki lub kompletne rozwiązania. W książce nie są opisane szczegóły języka Java zbędne, zdaniem au­ tora, przy początkowej nauce programowania takie jak identyfikacja typu w czasie wykonania, klasy anonimowe, wielowątkowość, czy też prze­ twarzanie rozproszone. Wykorzystanie bardzo bogatej biblioteki Swing, umożliwiającej projektowanie graficznego interfejsu użytkownika zostało zilustrowane tylko kilkoma przykładami. Z tego względu w spisie litera­ tury są umieszczone pozycje zawierające informacje uzupełniające. Nie są to jednak książki przeznaczone dla początkującego programisty. Warto zaznaczyć, że bardziej zaawansowany kurs programowania z uwypukleniem wykorzystania narzędzi pozwalających na wizualne pro­ jektowanie interfejsu użytkownika jest zawarty w następnej pracy [6] z cyklu książek o języku Java wydanych przez Wydawnictwo W & W. Książka jest przeznaczona dla szerokiego kręgu osób zainteresowanych programowaniem. Może być także podręcznikiem do nauki programowa­ nia dla studentów wyższych uczelni.

Rozdział

2

WPROWADZENIE DO PROGRAMOWANIA Programowani e komputerów najogólniej m ówi ą c, polega na zapisaniu li­ sty pol e c eń do wykonania przez komputer w pewnym umownym języku . Taką listę poleceń nazywam y pr ogram em. P rogram jest to za tem t ekst zapisany w symbo lice ob owi ązuj ącej w danym j ęz yku programowania , który jest zro zumi ały przez komputer. Obecnie podamy kolejn e fazy procesu r o zwi ąz ywani a problemów za pomo c ą komputera. S ą one n as tępuj ąc e : • sfor mu łowan i e problemu (spe cyfikacja) , • ana liza problemu i zn al ezienie metody jego rytmu,

rozwi ąz ani a

tzn. algo­

• zakodowanie algoryt mu (napisanie programu), • uruchomienie i przet estowanie pr ogramu, • konserwacja programu. Naj ważn iej sz ą fazą jest pr zeprowad zeni e d okładn ej analizy problemu, który n al eży rozwiązać. Analiza t a powinna doprow adzić do zdefinio­ wania sposobu ro związani a zadania tzn . algorytmu. Algor ytm jest to metod a r ozwi ązania pewnego zagadnienia s fo rmu łowan a w skoń czon ej liczbie kroków element arn ych. Warto zazna czyć, że definicja kroku ele­ mentarnego zal e ży od stopnia szcze gółowości, na jakim jest rozpatrywany dany algorytm.

10

2. WPROWADZENIE DO PROGRAMOWANIA

Podczas projektowania algorytmów powinno się stosować systema­ tyczne techniki ich projektowania. Do podstawowych technik należą pro­ jektowanie wstępujące i zstępujące. Projektowanie wstępujące polega na wyodrębnieniu w danym algoryt­ mie niepodzielnych części , które następnie łączy się w większe jednostki tak długo, aż otrzymamy rozwiązanie danego problemu. Projektowanie to można określić jako projektowanie od szczegółu do ogółu. Natomiast pro­ jektowanie zstępujące polega na zaprojektowaniu algorytmu w pierwszym etapie bez rozpatrywania szczegółów. Częściami składowymi algorytmu są bloki funkcjonalne realizujące ściśle określone operacje. Następnie w dalszej fazie projektowania uściśla się je tak długo, aż dojdzie się do operacji, które można zaprojektować bezpośrednio. Projektowanie zstę­ pujące określamy jako projektowanie od ogółu do szczegółu. W praktyce przy tworzeniu wielu algorytmów stosuje się metodę mie­ szaną, w której wykorzystuje się obie wspomniane techniki projektowa­ nia. Można jednak stwierdzić, że przy projektowaniu nowych algorytmów częściej stosuje się technikę zstępującą, a przy dopasowywaniu istnieją­ cego algorytmu do zmienionych założeń częściej używa się techniki wstę­ pującej .

W niniejszej książce będziemy wykorzystywać obie wymienione tech­ niki projektowania algorytmów. Mamy nadzieję, że Czytelnik bez trudu zorientuje się, która technika została zastosowana w konkretnym przy­ padku. Równolegle z opracowaniem algorytmu należy wybrać odpowiednią strukturę danych. Struktura danych określa sposób przechowywania da­ nych wykorzystywanych przez program . Często mówi się nawet, że pro­ gram jest to algorytm plus struktura danych. Program w postaci ciągu instrukcji języka nazywa się programem źró­ dłowym i jest przechowywany w plikach z rozszerzeniem .java. Kompi­ lator tłumaczy program źródłowy na kod bajtowy (przechowywany w plikach z rozszerzeniem .class), który jest interpretowany przez JVM (Java Virtual Machine - Wirtualna Maszyna Javy). JVM jest zainstalo­ wana na danej platformie systemowej lub wchodzi w skład przeglądarki WW\V. Taka strategia pozwala na uzyskanie przenośności pomiędzy róż­ nymi platformami. Na każdej z nich musi tylko istnieć Wirtualna Ma­ szyna Javy interpretująca kod bajtowy. Wirtualne Maszyny Javy mogą różnić się między sobą różnymi szczegółami, ale każda z nich interpretuje ten sam kod bajtowy, który będzie działał tak samo. Trzeba podkreślić,

2. WPROWADZENIE DO PROGRAMOWANIA że

11

pod tym względem Java różni si ę od wi ększości j ęzyków pr ogr amowania, gdzie kompilator produkuj e kod binarny bezpośrednio wykonywaln y (wymaga to istnienia różnych kompilatorów na różne platformy, a co więc ej nie mo żn a wtedy zapewnić przenośności). Kolejną fazą po utworzeniu programu jest jego uruchomienie , przetestowanie i usuni ęci e błędów . Uruchamianiem nazywamy pro ces zmierzający do zlokalizowania przyczyn i usunięcia znanych błędów. Natomiast testowanie jes t to badanie programu w celu stwierdzenia, czy są s pe ł n i o n e określ on e kryteria, np . czy pro gram zachowuje się poprawnie w r óżny ch sytuacj ach w przypadku uruchamiania na różnych danych. W szczególności celem testowania może być znalezienie bł ędów, które zakr adł y się do programu. Błędy stwierdzone podczas testowania trzeba następnie znaleźć i poprawi ć , a testowanie prowadzić dal ej. Tak więc uruchamiani e i testowani e prz eplat aj ą się i uzupełniają. Kompilator m oże sam wykryć niektóre błędy popełnione prz ez programistę. Bł ędy t e można porównać do bł ędów ortograficznych i s k ł a­ dniowych j ęzyk a naturalnego. Nazyw a się je błędami kompilacji. Inny rodzaj błęd ów t o błędy wykonania. Uaktywniają się one podczas wykonywania programu wt edy, gdy komputer nie może zrealizować wymagan ej operacji. Przykładem takiego błędu jest próba podzielenia pr zez li czb ę O. Osobną kat e gori ą bł ędów , które muszą by ć wykr yte przez programistę, są błędy logiczne. Te błędy sprawiają , że pro gram działa ni eprawidłowo np. podaje niep oprawn e wyniki, mimo i ż nie jest sygnalizowany ż ad en błąd. Błędy logiczne w ynikają najczęściej z pomył ek popełniony ch w fazie projektowani a algorytmu . Są to błędy, kt óre mo gą być często bardzo trudne do wykrycia i poprawienia. Gotowy, uruchomiony i przetestowany pro gram wymaga następnie konserwacji. Kon serwacja programu jest konieczna ze względu na potrz ebę poprawiania nie wykrytych podczas testowania błędów lub realizowania wymaganych przez użytkownika zmian i roz sz erz eń . Konserwacja oprogramowania jest procesem długotrw ał ym , dlatego wprowadzanie zmian nie może być zbyt pracochłonne . W celu rozwiązania problemu za pom o c ą komputera nal eży prz ede wszystkim ułoży ć algory t m. Określając najpro ś ci ej , algorytm jest to metoda rozwiązania danego problemu. Aby rozwiąza ć jakiś problem, nal eży wykonywać kolejno pewne cz y n n oś c i, które w algoryt mie są nazywane krokiem. Poszczególnym krokiem algorytmu może być element arn a operacja (bardzo prosta) lub op eracja złożona (bard ziej skomplikowan a) .

12

2. WPROWADZENIE DO PROGRAMOWANIA

Istotną cechą każdego algorytmu powinna być ogólność, co oznacza, algorytm nie może podawać metody rozwiązania pojedynczego problemu lecz całej klasy problemów podobnych. Na przykład, można podać algorytm znajdowania liczby maksymalnej w ciągu liczb, ale nie w jednym konkretnym ciągu a we wszystkich ciągach spełniających określone warunki. Algorytmy można zapisywać na wiele sposobów. Można je przedstawiać przy pomocy języka naturalnego jak również b ezpośrednio przy pomocy języka programowania. Często do zapisu algorytmu stosuje się technikę pośrednią między językiem naturalnym a językiem programowania tj. przy pomocy pseudo-kodu . Ps eudo-kod jest to narzędzie czę­ ściowo sformalizowane, w którym do opisu różnych czynności obok pewnych ustalonych struktur można używać języka naturalnego. W niniejszej książce przyjmiemy, że tymi ustalonymi strukturami będą instrukcje sterujące języka Java zapisywane w sposób nieformalny z wykorzystaniem języka naturalnego. W pseudo-kodzie będziemy podawać jedynie bardziej złożone algorytmy. Pierwszy algorytm zapisany w pseudo-kodzie znajduje się w rozdziale 7, a następne pojawiają się wielokrotnie na kolejnych stronach tej książki. że

Rozdział

3

.

SRODOWISKO PRACY Do uruchomienia programu napisanego w języku Java potrzebny jest kompilator, Wirtualna Masz yn a Javy no i oczywiście wszystki e niezbędne biblioteki. Wszystkich tych narzędzi dostarcza dla języka Java 2 środowi­ sko uruchomieniowe Java 2 SDK (Software Develop er Kit) . Środowisko to można b ezpłatnie przekopiować ze strony: java.sun.com W tym należy wykonać nast ępujące czynności: 1. Wybrać opcję Downloads ( z lewej strony ekranu).

2. Z kolejnego ekranu dard Edition.

wybrać opcję

3. Z następnego ekranu 1.4.0.

Java TM 2 Platform, Stan-

wybrać najnowszą wersję środowiska np.:

J2SE

4. Z kolejnego ekranu wybrać system operacyjny, w którym chcemy działać np . Windows . 5.

Wybrać

SDK i ściągnięty plik z rozszerzeniem .exe dowolnym katalogu.

umieścić

w

6. Z tego samego ekranu można przekopiować dokumentację środowi­ ska wybierając (nieco niżej) opcję J2SE v1.4 Documentation. Po przekopiowaniu pliku j2sdk-L4_0_02-windows-j586. exe trzeba na własnym komputerze wykonać jesz cze dwie czynności :

3. ŚRODOWISKO PRACY

14 1.

Wykona ć

plik j2sdk-L4-_0_02-windows-j586. exe, co spowoduje utworzeni e katalogu j2sdk1.4.0_01, w którym będzie umieszczone śro­ dowisko SDK.

2. Ustawić ścieżkę do stępu do katalogu j2sdk1.4.0_01/bin (zmienna systemowa Ph. TH) . Aby skompilować program kompilator pisząc:

źródłowy

trzeba z linii

poleceń wywoł ać

j avac Abc . j ava

gdzie Abc jest nazwą pliku (z roz szerz eni em .java). Jeżeli

kompilacja zakończy się pomyślnie, zostaną utworzone pliki zawierające kod bajtowy z ro zszerzeniem .class. Wirtualną Maszynę

Javy

wywołujemy następująco:

java Abc Zwró ćmy uwagę, ż e

matycznie

zostaną

w tym przypadku nie podajemy rozszerzenia (autowykorzystane pliki z rozs zerzeniem .class).

W systemie Windows polecenia możemy wydawać, uruchamiając program command.com , przechodząc do op cji Wiersz polecenia (z menu Start poprzez wybór op cji Programy/Akcesoria) lub też na przykład wykorzystując sys tem Norton Commander. Można wtedy utworzyć plik wsadowy z rozszerzeniem .bat. Na przykład, plik o nazwie c.bat może mieć zawartość:

j avac Abc. j ava Wykonanie pliku c. bat powoduj e skompilowanie pliku Abc.java oczywiście pod warunkiem , że j est ustawiona ści eżka dostępu do katalogu

j2sdk1.4.0_01/bin. VV celu uruchomienia Wirtualnej Maszyny Javy cl .bat o zawartości :

można utworzyć

plik

java Abc Warto jeszcze wiedzieć, że s ą różne systemy ułatwiające kompilację i wykonanie programów napisanych w języku Java. Jednym z takich systemów jest Kawa, w którym możemy edytować program i od razu go kompilować , a następnie wykonywać. Różne możliwoś ci pracy zawarte są w dość oczywistych opcjach menu i dlatego nie będziemy ich opisywać.

Rozdział

4

KLASY, OBIEKTY, METODY Java jest językiem w pełni zorientowanym obiektowo. Wszystkie elementy za wyjątkiem zmiennych prostych są obiektami. Sam pro gram t eż jest obiektem pewn ej klasy. Aby utworzyć obiekt należy najpierw zdefiniować klasę, która jest wzorem do tworzenia obiektów tej klasy. Klasa definiuj e zarówno dane jak i algorytmy służące do ich prz etwarzania. Dane są zapisywane w klasie w postaci pól (zmiennych lub stałych składowych), a algorytmy w postaci metod. Metodą jest wydzielony fragment programu , na ogół zawierający parametry, który może operować na ściśle określonych danych. Aby utworzyć klasę, należy użyć słowa kluczowego class wykorzystując poniższy schemat (tekst następujący w wierszu po dwóch znakach / / jest komentarzem): opisujące dane,

class nazwaKlasy {

II deklaracja pól typ zmiennaPierwsza; typ zmiennaDruga; II deklaracja metod typ metodaPierwsza(pararnetry)

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

16 {

II

ciało

metody

}

typ metodaDrugaCparametry) {

II

ciało

metody

} } przykładu rozważmy klasę pozwalającą tworzyć obiekty zawieinformacje o paczkach, które na przykład trzeba przewieź ć cięża­ rówką. Paczek jest więcej niż może pomieścić ciężarówka i chodzi o to, by załadować na cię żarówkę jak najwięcej paczek tak, aby suma wartości tych paczek była maksymalna. Dla każdej paczki musimy zatem dysponować następującymi danymi: długość podstawy, szerokość podstawy, wysokość i oczywiście wartość paczki. Pierwsza wersja klasy Paczka (bez proj ektowania metod) może wyglą­ dać następująco (typ int jest typem całkowitym omówionym w rozdziale 5):

Dla

rające

class Paczka { int int int int

dlugosc; szerokosc; wysokosc; wartosc;

}

Obiekt klasy Paczka możemy utworzyć w dwóch etapach. Najpierw trzeba zadeklarować referencję do obiektu klasy Paczka: Paczka telewizor; Referencja czyli inaczej odnośnik identyfikuje dany obiekt. Możemy sobie wyobrazić, że referencja podaje między innymi adres w pamięci, gdzie jest umieszczony obiekt, jego wielkość itp. Po wykonaniu powyższej instrukcji zmienna telewizor posiada wartość nul.L, czyli nie zawiera referencji do żadnego obiektu. Aby utworzyć nowy obiekt, należy wykorzystać op erator new:

4. KLASY, OBIEKTY, METODY telewizor

17

= new Paczka();

Operato r n e w tworzy nowy ob iekt klasy Paczka, a referencja do niego jest przypisywana zm ien nej telewi zor (przy po mocy operatora = ). Od tego mom entu zm ienna telewizor nie posiada ju ż w ar t o ś ci null , lecz odnosi s ię do pewnego obiekt u klasy Paczka. Obie p owyż sz e instrukcje m o żn a po łączyć i u tworzy ć ob iekt klasy Paczka w jednym etapie: Paczka telewizor

= new Paczka() ;

Każd y

obie kt pos iada w łasną ko p i ę pól zade kla rowanych w klasie. D o st ęp do tych pó l m o żn a uzy skać przy pomocy operatora" ." . (kropka) . Ustawienie wartośc i wszystkich pól dla obiekt u, do którego referencją jest zmienna telew izor wygl ąd a n as t ę puj ąc o : telewizor .dlugosc = 150; telewizor.szerokosc = 80; telewizor .wysokos~ = 120; telewizor .wartosc = 6000 ; Ob iektów danej klasy m o żn a u two rzy ć dowolnie utworzymy jes zcze jeden obiekt klasy Paczka: Paczka pralka

duż o .

przy k ład u

Dla

= new Paczka();

Wart o śc i

pól ob iekt u, do kt órego refere ncją jest zmienna pralka, ustawiam y analogicznie j ak pop rzed nio: pralka .dlugosc = 70; pralka .szerokosc = 50; pralka .wysokosc = 130 ; pralka.wartosc = 5000; Jeszcze raz po d k reś l my, że każ d y obiekt klasy P aczka ma s woją wł a­ pól zdefiniowanych w klasie. Ilustruje t o rys. 4.1. Ob liczenie objętośc i paczki - obiekt u, do którego referen cj ąj es t zmienna telewizor można dokonać przy pomocy/ instrukcj i: . sną kopi ę

/

obj = telewizor. dlugosc * telewizor . wysokosc;

*

5

tel,ew izor. s ~erokosF15 ~; I II . . . ./1 ...

,-

.~

-~v\t :"'/

. '

- - - - ...

_---t

r

/

.~

....

18

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

telewizor

pralka

dlugosc 150 szerokosc 80 wysokosc 120 wartosc 6000

dlugosc 70 50 szerokosc 130 wysokosc 5000 wartosc

Rysunek 4.1: Obiekty klasy Paczka, do których referencjami telewizor i pralka

są

Każde

pole i metoda zdefiniowane w klasie może mieć wyszczególniony specyfikator dostępu określany przez słowa: public, private oraz protected. Umieszczenie słowa public oznacza, że dany składnik jest dostępny w całym programie. Słowo private oznacza, że dany składnik może być wykorzystywany tylko przez metody danej klasy. Specyfikator dostępu określony przez słowo protected jest omówiony w rozdziale 13 i na razie nie będziemy się nim zajmować. Istnieje jeszcze specyfikator domyślny występujący wtedy, gdy nie używamy żadnego słowa (pola zdefiniowane w dotychczasowej wersji klasy Paczka miały właśnie domyślny specyfikator dostępu) . Domyślny specyfikator ma znaczenie takie samo jak specyfikator public dla klas zdefiniowanych w tym samym pakiecie. Ponieważ pakietami zajmiemy się dopiero w rozdziale 16, na razie przyjmiemy, że specyfikator domyślny jest równoważny specyfikatorowi public. Zmieńmy teraz definicję klasy Paczka w sposób następujący:

class Paczka { private private private private

int int int int

dlugosc; szerokosc; wysokosc; wartosc;

}

W tym przypadku nie ma już instrukcji rodzaju:

możliwości wykorzystywania

telewizor.dlugosc = 150;

w programie

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

19

czy też

obj = telewizor.dlugosc * telewizor.wysokosc;

*

telewizor.szerokosc

Pola dlugosc, szerokoec, wysokosc i wartosc są niedostępne na zeklasy. I tak w większości przypadków powinno być . Dostęp do tych pól czy też wykonywanie na nich operacji powinno odbywać się przy pomocy metod . Ogólny schemat dla utworzenia metody jest następujący: wnątrz

typ nazwa(parametry) {

II

ciało

metody

}

Dla

przykładu

tości

utwórzmy teraz

metodę pozwalającą

na obliczenie

obję­

paczki.

public int DbliczDbj() {

return dlugosc

*

szerokosc

*

wysokosc;

}

Metoda ta powinna

być

umieszczona

wewnątrz

definicji klasy Paczka:

class Paczka { private private private private

int int int int

dlugosc; szerokosc; wysokosc; wartosc;

public int DbliczDbj() {

return dlugosc

*

szerokosc

*

wysokosc;

} }

Metoda ObliczObj () nie zawiera żadnych parametrów i działa na polach zdefiniowanych w klasie Paczka. Mimo że są to pola ze specyfikatorem

4. KLASY, OBIEKTY , METODY

20

private metoda ob liczO bj O ma oczyw ise rę do nich d o st ęp , po n i eważ sama j est skł ad nikie m klasy P aczka. Zw róć my uwagę na s łowo kluczowe return o z naczające pow rót do instrukcji , w kt órej dan a meto da z ostała wywołan a wraz z po daniem obliczonej wartośc i do naz wy funkcji . Obecnie zajmiemy s i ę szczegó lną meto dę zwa ną konst ruk t orem . Konstru kt or jest wy wo ływany zawsz e w mom encie tworz enia ob iekt u . J e żeli konstruktor nie zosta ł zde finiowany, t o wt edy jest wywoływany kons trukt or d omy ślny - bezpara metrowy p rzyp is ując y wszystkim p olom wa rtość O. J eż eli w klasie jest zd efiniowan y konstruktor z param etrami, to wt edy konstrukt or d o myślny nie j est tworzony auto matycznie. W razie konieczności wykorzystywania konstruk t ora bez param etrów trzeba go jawnie zdefi ni ować .

Kon struk t or ma zawsz e n az wę definicji nie woln o podać typu. Na dla klasy P aczka :

taką s amą pr z ykład,

jak nazwa klasy i w jego zaproj ektuj my konstrukt or

public Paczka(int aDl,int aSzer ,int aWys,int aWart) {

dlugosc = aDl; szerokosc = aSzer; wysokosc = aWys; wartosc = aWart; }

Konstrukt or t en ma cztery para met ry, nazywan e c zęsto parametram i formalnymi , któ rych wart o ś ci s łużą do pr zypi san ia wartośc i po lom obiektu. Tak j ak dl a innych metod d efinicję konstrukt or a umi eszczamy wew nąt rz definicji klasy :

class Paczka { private private private private

int int int int

dlugosc; szerokosc; wysokosc; wartosc ;

public Paczka(int aDl ,int aSzer ,int aWys ,int aWart) {

dlugosc = aDl;

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

21

szerokosc = aSzer; wysokosc = aWys; wartosc = aWart; }

public int ObliczObj() {

*

return dlugosc

szerokosc

*

wysokosc;

} }

Obiekty klasy Paczka Paczka telewizor

m ożemy

te ra z

tworzy ć

przy pom ocy instrukcji:

= new Paczka(150,80,120,6000);

Utworzony obiekt klasy Paczka, do kt órego r efer en cją jest zmienna telewizor , ma swój zestaw pól o przypisanych w a r t ości ach 150,80,120,6000. Zwró ćmy uwagę, ż e parametry podane w momencie wywołania metody w tym przypadku konstruktora, są nazywan e param etrami aktualnymi. Trzeba zapam ię t ać, że w języku Java par am etry są przekazywane zawsze przez warto ść, co oznacza, ż e wartoś ć parametru aktualnego jest przekazywana do parametru formalnego. Ozn acza to, ż e nie ma możli­ woś ci zmiany parametru aktualnego poprzez wykon ani e metody. Do tego zagadnienia powrócim y jeszcze w nast ępny ch rozd zi ał ach , a teraz zastanówmy s ię , j ak o b l i czyć obj ętość paczki - obiektu , do kt órego r efer en cj ę zawiera zmi enna telewizor. Otóż wystarczy w tym celu wywoł ać met od ę obli ceObjf] dla odpowiedniego obiektu klasy Paczka , wykorzystuj ąc opera tor kropki . Ilus truje to poni ższa ins trukcja: int objl

= telewizor.ObliczObj();

Met ody z danej klasy czyli w naszym przypadku klasy P aczka m o gą być dla obiektów tej klasy. A zatem na pr zykład, jeżeli obiekt o nazwie inny jest obiektem inn ej klasy niż Paczka, to poniższa instrukcja sp owoduje błąd kompilacji: wywoł ywan e wył ąc znie

int objl

= innny.ObliczObj() ;

II

BŁĄD

KOMPILACJI

Zasygnalizujmy jeszcze skąd metoda obliczObj Owie dl a jakiego obiektu , czyli na jakich w art ości ach , ma wykonać obli czeni a. Jak wiad omo , obiekt ów klasy Paczka może być dowolni e du żo i metod a obliczObjf)

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

22 może obliczyć objętość każdego

z tych obiektów. W momencie wywoła­ nia metody obliczObj () jest do niej przekazywana referencja do obiektu, na rzecz którego nastąpiło wywołanie. W naszym przypadku referencją tą jest telewizor i dla tego obiektu nastąpią obliczenia. Referencję tę można do metody przekazać w sposób jawny przy pomocy słowa kluczo­ wego this, co wyjątkowo może być przydatne. Zostanie to omówione w dalszej części książki w rozdziale 11. Przeanalizujmy teraz ostatnią wersję definicji klasy Paczka. Ponieważ pola klasy są deklarowane ze specyfikatorem private, nie ma możliwości wykonywania na nich operacji na zewnątrz klasy. I bardzo dobrze. Do nadania wartości początkowych polom obiektu klasy Paczka służy kon­ struktor, a do obliczenia objętości metoda obliczObj(). Może być jednak potrzebne wyprowadzenie rozmiarów obiektu - paczki czy też jej warto­ ści. W tym celu można utworzyć metody deklarowane ze specyfikatorem public, co oznacza, że można je wykonać w całym programie. Jedna z tych metod ma postać: public int PodajDlugosc() {

return dlugosc; }

Zadaniem metody podajDlugosc() jest tylko zwrócenie wartości odpo­ wiedniego pola klasy. Można się teraz zastanowić, czy warto było pola klasy deklarować ze specyfikatorem private . Czy nie lepiej po prostu zezwolić na dostęp do nich w całym programie. Otóż na pewno warto. Dzięki temu przypi­ sanie wartości tym polom odbywa się wyłącznie w konstruktorze i przy szukaniu błędu w programie nie musimy sprawdzać, czy gdzieś w progra­ mie nie nastąpiła przypadkowa zmiana wartości któregoś z pól. Ponadto przykładowa metoda podajDlugosc() jest naj prostsza z możliwych i ła­ two można dokonać jej zmiany tak , by zwracała zmodyfikowaną wartość pola (na przykład można przeliczyć centymetry na metry) . Ostateczna wersja definicji klasy Paczka jest zatem następująca: class Paczka { private int dlugosc;

private int szerokosc;

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

23

private int wysokosc; private int wartosc; public Paczka I irrt aDl, int aSzer, int aWys,int aWart) {

dlugosc = aDl; szerokosc = aSzer; wysokosc = aWys; wartosc = aWart; }

public int PodajDlugosc() {

return dlugosc ; }

public int PodajSzerokosc() {

return szerokosc; }

public int PodajWysokosc() {

return wysokosc; }

public int PodajWartosc() {

return wartosc; }

public int DbliczDbj() {

return dlugosc

*

szerokosc

}

public int

~bliczPodst()

{

return dlugosc

*

szerokosc;

*

wysokosc;

4. KLASY, OBIEKTY , METODY

24

} } Z auważmy , że

w definicji klasy Paczka dod ali śmy jeszcze m e t odę oblicz­ pole powierzchni pod st awy paczki , co mo ź e s ię przydać pr zy up akowywaniu paczek. Po ty m wstęp ie mo ż em y wreszcie po dać jak n api s ać pierwszy pr ogr am w język u J ava. P rog ram jest rów nież obiektem pewnej klasy, kt ór a musi by ć zdefiniowana ze sł owe m public. Koni eczni e t rzeba z ap ami ęt ać , że nazwa pliku , w kt ór ym jest umi eszczona t a klasa , musi by ć t aka sama jak nazwa klasy, u w z gl ędni aj ąc równi eż du ż e lit ery. Wykon ani e pr ogr amu rozpoczyn a si ę od metod y o nazwie main f) ty pu void (co oznacza, ż e nie zwraca ona żad nej wartoś c i) zadeklarowanej ze specy fikatora mi public i static. Specyfikator static zost anie d okładni e omówiony w roz dziale 11, a te raz musi nam w ystar cz yć inform acja, że s k ład n i k i zadeklarowane ze s łowe m static są związane z kl asą , a nie z poszczególnym i ob iektami klasy. J eż eli sk ład n i k jest zadeklarowany ze s łowe m static, to m o ż emy m i eć clo niego d ostę p bez utworzenia ż ad nego obiekt u tej klasy (pod a­ jemy n azwę klasy i po kropce n azwę skł adnika ). 'W szyst kie pola sta­ ty czne maj ą t aką samą war t ość dla wszystki ch utworzonych ob iektó w danej klasy. Ponadto metod y statyczne m ogą wykor zystywać wy łącz n ie sk ład ni k i statyczne (po la i met od y). MetocIa mai n j) posiada par am etry, które są t abli c ą ty pu String. Wy­ korzystanie tyc h parametrów omówimy bliż ej w rozdziale 9. Schemat , wedłu g którego m ożemy u tworzyć pr ogram , m oż e by ć na­

Pod st t)

p oz walającą ob lic zyć

st ępuj ąc y:

public class Pierwszy { public static void main(String[] args) {

new Pierwszy (); II utworzenie obiektu klasy Pierwszy }

-

public Pierwszy() {

II instrukcje

II konstruktor dla klasy Pierwszy

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

25

} }

W metodzie main() tworzymy wyłącznie obiekt klasy Pierwszy. Obiekt ten jest naszym programem. W momencie tworzenia obiektu zawsze jest wywoływany konstruktor, który w tym przypadku istnieje i oczywiście ma nazwę Pierwszy(). Referencj i do obiektu klasy Pierwszy nie zapamię­ tujemy w żadnej zmiennej , po prostu nie jest to do niczego potrzebne. Natomiast wszystkie niezbędne instrukcje zapisujemy w konstruktorze. A oto nasz pierwszy program skonstruowany zgodnie z powyższym schematem:

Program 4.1 public class Pierwszy { public static void main(String[] args)

{

new Pierwszy () ;

}

public Pierwszy() {

Paczka telewizor; new Paczka(150,BO,120,6000); int objetoscl ; telewizor.ObliczObj(); System.out.println("Objętośćpaczki

o rozmiarach: II +

'\n' + telewizor. PodajDlugosc () + II , 11+ telewizor. PodajSzerokosc () + " , II + telewizor. PodajWysokosc () + ' \n' + "vynos i : II + '\n' + objetoscl); } }

Zadaniem tego prostego programu jest utworzenie obiektu klasy Paczka, obliczenie objętości tego obiektu i wyprowadzenie niezbędnej informacji. Zwróćmy uwagę, że do wyprowadzenia informacji można wykorzystać instrukcję

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

26

System.out .println(par) ; gdzie param etr par m oż e być typu String (typ int jest automatycznie tran sfor mowan y do ty pu String). W ięcej informac ji o klasie String za­ wiera nas t ępny roz dz ia ł. Teraz z auważ my ty lko, ż e op erator + słu ży do ł ączenia obiektów klasy St rin g, a znak '\n' umożliwi a wyp rowadzenie zna ku nowej linii. Z auważmy jeszcze, że program w j ęz yku Java m oż n a zap roje ktować , wykorzys tuj ąc ty lko m e t od ę maint ) b ez konst ruk tor a klasy. Ilu st ruj e to p oni żs zy schemat: public class Drugi { public static void main(String[] args) {

II instrukcje } }

P rogram 4.2, skonst ruowany zgodnie z powy żs zym sche matem, wy­ konuj e analogiczne ope racje j ak progra m 4.1:

Program 4.2 public class Drugi { publi c static void main(String[] args) {

Paczka telewizor = new Paczka(150,SO,120,6000);

int objetosc1 = telewizor.obliczObj();

System.out.println("0bjętośćpaczki o rozmiarach: "); System .out.println(telewizor.PodajDlugoscO+ II , "+ telewizor. Podaj Szerokosc O + " , II + telewizor .PodajWysokosc() + '\n' + Il wynos i : " ) ; System.out.println(objetosc1);

} }

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

27

Rozwiązan ie pierwsze będz i e my stosować częśc iej, po nieważ po pierw­ sze jasno st wierdza, że program jest też obiekt em, a po drugie um ożli­ wia wywoł ywani e w konstruk torze klasy metod , kt óre nie są statyczne. W metodzi e m ain f), która jest statyczna , m ożn a wy wo ływać ty lko me­ tody statyczne. Aby wy korzyst ać m et o dę , która nie jest statycz na, n al eży utworz yć obiekt d an ej klasy i dopi ero dla tego obiekt u wywo łać me t odę . Zostanie to d okładni ej zilust rowane w rozdziale 9. Nato miast rozwiązanie drugie można zast os ować do prz et est owani a klasy , kt ó r ą b ęd zi emy p ó ź­ niej wykorz ys t ywać w innych aplikacjach. N iezbęd ne inst ruk cje t estuj ąc e zamieszczamy wte dy w metodz ie maint ). Więcej przykł ad ów ilu s truj ący ch p racę z metod ami i pr zekazywanie parametrów zawiera rozdz ia ł 9, a obecn ie zwró cimy jeszcze uwagę na mo żliwość przypisywani a referencji. W yo br aźmy sobie, że mamy zade­ klarowane t rzy zmienne referencyjne do obiektów klasy P aczka : ref1 , ref2 , ref3. Można tego d ok on ać pr zy po mocy instrukcji:

Paczka ref1, ref2 , ref3; Jak już wiemy, w tej chwili zmienne te nie o d nosz ą się do żad nego obi ektu , a ich war t oś ć jest null . Utwórzmy te raz dwa ob iekty klasy Paczka, do kt órych referencj ę b ęd ą zaw ierały zmienne ref 1 i ref2 : ref1 ref2

= new

Paczka(50,50,10,100);

= new Paczka(100,100,40,500);

Zmienn a referencyjn a ref3 w dal szym c iąg u posiad a war tość null. W j ęzyku J ava m ożn a do konać n as t ępuj ąc ego przypisani a : ref3

= ref1;

Oznacza to, że zmienna ref3 zawiera r efer en cję do te go sa mego obi ektu, do którego o d n osi ł a si ę zmienn a ref1. Zmienn ej ref 3 moż na n as t ępni e p rzypis ać war t oś ć inn ej zmi enn ej referencyjn ej , co ilustruje p oniższa instrukcja. ref3

= ref2;

P rogram 4.3 ilustruj e rencji.

m ożliwości

st warzane prz ez pr zypisywani e refe­

4. KLASY, OBIEKTY, METODY

28

Program 4.3 public class Trzeci { public stat ic void main(String[] args) {

new Trzeci O;

}

public Trzeci O

{

Paczka refl, ref2, ref3;

II utworzenie dwóch obiektów klasy Paczka

refl new Paczka(50,50,10,100) ;

ref2 = new Paczka(100,100,40,500);

ref3 = refl;

System.out.println("Dbjętość

paczki o rozmiarach :

ref3.PodajDlugoscO+ II , "+

ref3.PodajSzerokoscO + ", I I +

ref3. PodajWysokosc O + l \n l + "wynosi: ref3.DbliczDbj());

ref3 = ref2;

II

II

+

II

+

+

System .out .println(1I0bjętość paczki o rozmiarach : ref3 .PodajDlugoscO+ II , 11+

ref3 . PodajSzerokosc O + ", II +

ref3. PodajWysokosc O + l \n l + "vynos i : II + ref3.DbliczDbj());

} }

I ostat nia już informacja w tym rozdzi ale. W języku J ava nie ma koni eczności dbania o usuwanie obiektów ju ż niepotrzebnych. System sam usunie wszystkie obiekty, do kt óry ch nie istnieje żadna referencja .

Rozdział

5

WPROWADZENIE DO JĘZYKA JAVA 5.1

Program w

języku

Java

W ję zyku Java program jest zestawem klas. Poza defini cjami klas mogą występować tylko dwi e deklaracje: package oraz import, które będą omówione w dalszej c zęś c i k siążki. Wszystkie klasy tworzące program mogą być zapisane w jednym lub w kilku plikach , których rozsz erzenie musi by ć .java. Dla uproszczenia przyjmiemy na razie, że je żeli klasy s ą umiesz czone w kilku plikach, to wszystkie pliki z n aj d ują się w jednym katalogu . Jeśli klasa nie zawiera instrukcji package, to jest umi eszczana w pakiecie domyślnym ob ejmują­ cym aktualny katalog i jest widoczna we wszystkich klasach tego katalogu (pakietami zajmiemy s ię dopiero w rozdziale 16). Programy w języku Java dzielą s ię na aplikacje i na aplety. Aplety są to programy wykonywane za pomo cą pr zegląd arki i zajmiemy się nimi w rozdziale 19. Natomiast aplikacje są programami wykonywanymi samo­ dzielnie i przy nauce programowania b ędziemy właśnie tworzyć aplika­ cje, natomiast programowaniem apletów zajmiemy się , mając już pewną wprawę w pro gramowaniu. Trzeba zapamiętać , że w jednym pliku z rozszerz eniem .java może się zn ajdować tylko jedna klasa publiczna (zadeklarowana ze słowem pu­ blic). Klasa publiczna pozwala na jej wykorzystywanie na zewnątrz pa­ kietu , a zatem j eżeli klasa nie j est publiczna, to jest to klasa pomocnicza,

5. WPROWADZENIE DO

30

JĘZYKA

JAVA

którą można w ykorzystywać

tylko wewnątrz paki etu (pakiety s ą omó­ wione w rozd zial e 16) . J eżeli plik zawiera kl asę publiczną, to nazwa t ego pliku musi by ć taka sama jak na zwa klasy (wielkość lit er jest istotna). W pr zypadku aplikacji klasa publiczn a musi z awierać m e t od ę:

public static void main(String[] args) i od niej zac zyna si ę wykon ywanie programu . Jak już wiemy z poprzedniego rozdziału, podstawowy schemat pro­ gramu ma postać:

public class Pierwszy { public static void main(String[] args) {

new Pierwszy();

utworzenie obiektu klasy Pierwszy

}

public Pierwszy()

II konstruktor dla klasy Pierwszy

{

II instrukcje } }

W inn ych plikach umieszczonych w tym samym katalogu mogą być zawarte definicje innych klas i są one a utomatycznie dost ępn e w klasie Pi erwszy. Podczas kompilacji dla wszystkich klas wykorzystywanych w progra­ mie są tworzone pliki z rozszerzeniem .class (d la każdej klasy oddzielny plik) i dopiero te pliki są wykorzystywane przy wykon ywaniu programu prz ez Mas zyn ę Wirtu alną J avy. Szerszym wykorzystaniem i tworzeniem własnych kla s zajmiemy się dopiero w rozdziale 11 (niewielki przykład znajduje si ę też w rozdziale 8), a na razie nasze programy będą zawierać klasę publiczną, w której wszystkie instrukcje są umieszczone w konstruktorze klas y. Przy zapisie programu należy stosować reguły obowiązujące w danym języku programowania. Przede wszystkim t ekst programu powinien być zapisywany w postaci ciągu zna ków. Mi ędzy innymi nie możn a zapisywać

5.1 Program w

języku

uł amków

si ę

t ak, jak

Java

31

to robi na pap ierze .

U ł ame k

x

(y + Z)2

powinien x

by ć

prz edstawiony w sposób

I CCy +

* Cy

+ z))

tak zwa ne s łowa klu czowe. S ą to wyr óżni on e znaczen ie. Sł owa klu czowe nie mogą być używane do ozn aczeni a innych ob iektów progr amu , na przykł ad zm ien­ nych. Zarówno s ł owa klu czowe jak i inne nazwy u żywan e w progr amie m ogą być zapisywane zarówn o m ałymi jak i du żymi lit er ami. J eszcze raz p odkreślmy, że sys t em zwraca uwag ę na wi elkoś ć liter i ni e dopuszcza ich wymiany. Na przykł ad , j eż eli metoda m a n azwę Sprawdzf ), to u życie nazwy sprawd zj) jest b łęd ne. W każd ym miejscu progr a mu mogą wys t ępować kom en t arze czyli do­ wolne opisy. K om en t arz rozp oczyna sekwencj a zna ków 1* , a ko ń c z y *1 . W te n sposób napisany komen t arz m oże zajm ować kilka wierszy. Istnieje też inny sposób za p rojektowania koment arza p ol egaj ący na napisaniu dwóch znaków I I i n as t ępni e d owoln ego te kstu aż do ko ńca wiersza. W

s łowa,

j ęzyku

z)

następujący:

kt ór e

Przykład

J ava

i s tni ej ą

maj ą śc iś le o kreś lo ne

5.1

II to jest właśnie komentarz, można tu II opis x++; II to też jest komentarz

1* taki komentarz

umi eścić

dowolny

może być długi

i zawierać kilka wierszy tekstu

*1

• W tym mi ejs cu wymienimy n ajważni ej sz e zasady obowiąz ujące przy pisaniu komentarzy. Komen tarz powinien być umieszczony wsz ędzi e tam, gdzie istnieje j akakolw iek w ą t pliwo ś ć dotyc ząca dzi ał ani a programu . Po­ nadt o p owinno s ię w kom en t arzu opi sać dzi ałani e wszystkic h metod j ak rów n ież podać opis parametrów formalnych metod. Zn aczeni e waż ni ej ­ szych zm iennyc h wykorzystywanych w programie równi eż wyma ga sko­ mentowania . Z dru giej strony nie należy prz es ad z ać , op is ując oczywiste instrukcje, p oni eważ progr am st anie si ę nie czytelny.

5. WPROWADZENIE DO

32

JĘZYKA

JAVA

Do zidentyfikowania jakiegoś elementu programu używamy nazw. Na­ zwa jest ciągiem znaków, z których pierwszy musi być literą. Deklaracje służą do określenia struktury danych programu. Instrukcje natomiast opi­ sują czynności, jakie powinien wykonać program w celu zrealizowania danego algorytmu. Każda instrukcja prosta musi być zakończona średni­ kiem! Program powinien być zapisywany z wykorzystaniem wcięć tak, aby uwidocznić strukturę poszczególnych instrukcji. Sposób wcinania będziemy prezentować w miarę wykładania poszczególnych konstrukcji języka. Podstawowymi elementami występującymi w programie są stałe i zmienne. Znaczenie ich jest takie samo jak w matematyce. Stałe i zmienne muszą posiadać nazwę i mogą mieć przypisaną wartość. Koniecznie należy zwrócić uwagę na to, by nazwa odzwierciedlała znaczenie danej zmien­ nej czy stałej. I tak nazwa zmiennej do przechowywania wartości sumy pewnych elementów powinna być suma, a nie na przykład w56j . Korzyści ze stosowania stałych szczególnie wyraźnie widać, gdy w kilku wyrażeniach rozrzuconych w różnych miejscach w programie wy­ stępuje ta sama wielkość. Jeżeli wielkość tę umieścimy w stałej , to zmiana jej wartości w jednej deklaracji zostanie uwzględniona we wszystkich in­ strukcjach programu. Natomiast ręczna zmiana tej wielkości w wielu róż­ nych miejscach programu jest pracą żmudną, zupełnie niepotrzebną i na dodatek prowadzącą do pomyłek. Stała jest po prostu zmienną, którą można zainicjować, ale której nie można zmodyfikować. Stałą deklarujemy przy pomocy słowa finał. A oto przykład deklaracji stałej:

final int st1 = 10; Powyższa

deklaracja jest

final int st1;

st1 = 10; II

równoważna następującej

konstrukcji:

przypisać wartość można

tylko raz!

W przypadku większej liczby stałych można je umieścić w jednej kla­ sie, co umożliwi ich wykorzystywanie w innych klasach. Rozważmy przy­ kład.

Przykład

5.2

Stałe wykorzystywane w programie można umieścić

w klasie o nazwie na

przykład

Stale:

5.1 Program w

języku

class Stale { public static public static public static public static

final final final final

Java

int int int int

33

STALAl = 10; STALA2 15; STALA3 = 50; STALA4 = 100;

}

Jak już wiemy, wszystkie pola klasy, do których chcemy mieć dostęp w innych klasach bez utworzenia obiektu tej klasy muszą być statyczne (używamy słowa static). Ponadto, aby zapewnić dostęp do tych stałych w innych klasach, wszystkie stałe muszą być deklarowane ze słowem public. Aby wykorzystać wartoś ć przechowywaną w stałej statycznej w innej klasie wystarczy napisać:

Stale. stalal klasy i po kropce nazwę stałej) . Następująca prosta aplikacja ilustruje wykorzystanie dzonych w klasie Stale. (podajemy

nazwę

Aplikacja 5.1 public class Test { public static void main(String[] args) {

new TestO; }

public Test O {

int w; II deklaracja stałej

final int NMAX = 100;

II wykorzystanie stałych z klasy Stale w = Stale.STALAl + Stale.STALA2;

stałych

zgroma-

5. WPROWADZENIE DO

34

JĘZYKA

JAVA

System.out.println(w); System.exit(O); } } Zwróćmy uwagę, że

w konstruktorze 'Iestf) deklarujemy stałą NMAX o wartości równej 100. Powtórne przypisanie wartości tej stałej jest już niemożliwe. Błędna jest zatem instrukcja:

= 200;

NMAX

• Zmienne wykorzystywane w języku Java mogą być różnych typów. Typ zmiennej definiuje rodzaj wartości, które może ona przyjmować. Na przykład, zmienna typu całkowitego może przyjmować wartości tylko całko­ wite (O, l, -l, 2, -2,3, -3, ...). Zmienne możemy zadeklarować w dowolnym miejscu metody (niekoniecznie na początku), podając nazwę typu i następnie listę zmiennych oddzielonych przecinkami. Przykład

5.3

int i. j ;

1*

zostały

typu

zadeklarowane dwie zmienne o nazwach i oraz j

całkowitego

*1

• Uwaga: wszystkie zmienne zadeklarowane !

5.2

używane

w programie

muszą być

Typy danych

W niniejszym punkcie opiszemy podstawowe typy danych języku J ava,

dostępne

w

5.2 Typy danych

5.2.1

35

całkowite

Typy

W języku Java mamy do dyspozycji kilka typów wymienione w poniższej tabeli.

Nazwa

Zakres

byte short int long

-128 ... 127 -32768 ... 32767 -2147483648 .. 2147483647 -9 * E19 9 * E19

całkowitych,

które

są

Liczba bajtów reprezentacji 1 2 4 8

0

'00

Deklaracje zmiennych przeprowadza się, podając zmiennych oddzielonych przecinkami.

nazwę

typu i na-

stępnie listę

Przykład

5.4

int k, l ,m;

II

zostały

5.2.2

zadeklarowane trzy zmienne typu

całkowitego

Typy rzeczywiste

Typy rzeczywiste podaje

następująca tabela.

Nazwa

Zakres

float double

3.4 * E38 ... 3.4 * E38 bardzo duży

Możliwe

Liczba znaczących cyfr 6 15

postacie zapisu liczby rzeczywistej

ilustrują poniższe

przy-

kłady:

1.

15.67 zwykły

dzielone 2.

zapis liczby, w którym

część całkowita

i

ułamkowa są

od-

kropką.

83.5E+3 wykładniczy

zapis liczby, w którym po ciągu cyfr (w ciągu tym może występować kropka) podaje się wykładnik. Wykładnik składa

5. WPROWADZENIE DO

36

JĘZYKA

JAVA

się

z litery E oraz liczby, którą oznaczymy symbolem n. Zapis taki interpretuje się w ten sposób, że podaną liczbę w postaci ciągu cyfr mnoży się przez Ifl", Powyższa liczba jest zatem równa 83.5

* 103 =

83500.

Przy okazji omawiania typu rzeczywistego wyjaśnimy pojęcie cyfr znaczą­ cych . Otóż każdą liczbę rzeczywistą zapisuje się w pamięci komputera w postaci dwóch liczb, z których pierwsza oznacza mantysę, a druga cechę. Dana liczba rzeczywista L jest zatem równa (dla uproszczenia podamy reprezentację dziesiętną a nie binarną liczby): L = mantysa * 10cecha Dokładność 6 cyfr znaczących dla zmiennych typu fl.oat oznacza, że mantysa może zawierać co najwyżej 6 cyfr. Liczba 1234567890123456.789 jest więc przechowywana w postaci 0 .123456 E16 co oznacza, że została zaokrąglona do wartości : 1234560000000000 A więc reprezentacja komputerowa rozważanej liczby i na przykład takiej 12345678901999999 jest dokładnie taka sama.

5.2.3

Typ boolean

języku

Java mamy do dyspozycji typ boolean . Zmienne tego typu mogą przyjmować wartości true (prawda) lub false (fałsz) .

W

Przykład

5.5

boolean b1,b2; b1 = false; b2 = true;

5.3 Operacja przypisania

5.2.4

37

Typ char

Zmienne typu char (znakowe) mogą przyjmować wartości będące kodami znaków w Unikodzie (dopuszczalne są znaki narodowe). Zajmują one dwa bajty pamięci i można na nich wykonywać operacje arytmetyczne. Przykład

5.6

char zn;

zn = 'a';

Zmienna zn ma strukcji:

wartość

97 (taki jest kod znaku a). Po wykonaniu in-

zn = zn + 3; Zmienna zn ma

wartość

100;

Operacja przypisania

5.3

Operacja przypisania służy do przypisywania zmiennym pewnej Jest ona postaci: zmienna

=

wartości.

wyrażenie;

Wykonanie tej operacji powoduje przypisanie (podstawienie) wartości wyrażenia (wyrażenie) zapisanego po prawej stronie symbolu równości (=) zmiennej (zmienna) stojącej po lewej jego stronie. Więcej informacji o sposobach konstrukcji wyrażeń zawiera następny podrozdział, a obecnie rozważymy prosty przykład. Przykład

5.7

a = 10; b 15; c = a + b b

=b

+ 1;

II zmienna c przyjmie II zmienna b przyjmie

wartość wartość

25 16

5. WPROWADZENIE DO

38

JĘZYKA

JAVA

Zwróćmy szczególną uwagę na ostatnią instrukcję.

Zawiera ona zmienną b zarówno po lewej jak i po prawej stronie instrukcji przypisania. Realizacja tej instrukcji przebiega ten sposób, że najpierw jest obliczana wartość prawej strony, która następnie jest podstawiana pod zmienną stojącą po lewej stronie operacji przypisania. A zatem do wartości zmiennej b równej 15 dodajemy l i wynik operacji czyli 16 przypisujemy zmiennej b.

w

Uwaga: jak

się

dowiemy w

następnym

podrozdziale, oma-

wianą instrukcję można uprościć pisząc:

b++;

5.4

Wyrażenia i

operatory

Wyrażenia

5 .4.1

Wyrażeniasą

zapisami operacji, które mogą być wykonane na elementach języka. Wyrażenie składa się ze stałych , zmiennych i łączących je operatorów. Kolejnoś ć wykonywania działań określają nawiasy oraz priorytet operatorów.

5.4.2

Operatory arytmetyczne

Skoncentrujemy się teraz na op eratorach arytmetycznych, które mienione w tabeli.

Operator

*

/

+

%

wy-

Znaczenie Mnożenie

Dzielenie Dodawanie Odejmowanie Reszta z dzielenia

Są to operatory dwuargumentowe, co oznacza, na dwóch argumentach. Na przykład, wyrażeni e

x -

są

że wykonują

operacje

y

ilustruje prawidłowe użycie operatora odejmowania. Oprócz wymienionych w tabeli operatorów istnieją jeszcze dwa operatory jednoargumentowe + oraz - służące do określania znaku liczby (operator - służy ponadto do zmiany znaku wartości zmiennej).

5.4

Wyrażenia

5.4.3

i operatory

39

Operatory relacyjne

Dwuargumentowe operatory relacji beli.

Operator

< <= > >= -!=

są

wyszczególnione w

poniższej

ta-

Znaczenie Mni ejszy Mniej szy lub równy Większy Większy

lub równy Równy Nierówny

Jeżeli relacja jest prawdziwa, to jej wartością jest true, natomiast jeśli relacja jest fałszywa, to jej wartością jest false . Warto zwrócić uwagę, że operator sprawdzenia równości to ,,==" (operator przypisania to ,,=").

Przykład

5.8

int a, b; boolean wyn; a = 10; b

= 3;

wyn = a > b;

5.4.4

II zostanie przypisana

wartość

Operatory logiczne

Operatory logiczne podaje

następująca

Operator !

&& II

tabela.

Znaczenie Negacja Koniunkcja Alternatywa

true

5. WPROWADZENIE DO

40

Przykład

JAVA

5.9

boolean a,b,c,d; a true; b = false; c = a && b; II zostanie przypisana d = a II b; II zostanie przypisana

5.4.5

JĘZYKA

wartość wartość

false true

Bitowe operatory logiczne

Bitowe operatory logiczne działają na uporządkowanym ciągu bitów, które jak wiadomo, przyjmują wartości 1 lub O. Ponieważ dokładne omówienie tych operatorów wykracza poza zakres książki, poprzestaniemy tylko na ich wyszczególnieniu w poniższej tabeli.

Operator

& I ~

« »

-

5.4.6

Operatory

Znaczenie Bitowa koniunkcja Bitowa alternatywa Bitowa różnica symetryczna Przesunięcie w lewo Przesunięcie w prawo Bitowa negacja

zwiększania i

zmniejszania

W języku Java mamy do dyspozycji operator ,,++" zwiększający wartoś ć zmiennej o 1 oraz operator ,,--" zmniejszający wartość zmiennej o 1. Jeżeli napiszemy x

= ++a;

oznacza to, że najpierw zwiększamy wartość zmiennej a o 1, a przypisujemy zwiększoną wartość zmiennej x, natomi ast zapis x

następnie

= a++;

oznacza, że najpierw dokonujemy przypisania i dopiero później zwięk­ szamy wartość zmiennej a (reguła ta jest taka sama dla operatora ,,--").

5.4

Wyrażenia

Przykład

i operatory

41

5.10

i nt a,x,y; x = 100; Y= 100; a = 10; x = a++', Y= ++a;

II zmienna x ma II zmienna y ma

wartość wartość

10; 12;

• Operator ,,++" wykorzystan y w postaci

x = ++a; nazywa

x

s ię

prz edrostkowym , nat omi ast zast osowany

n as tępuj ąco:

= a++;

nazywa

s ię

przyr ostkowym. Zwró ćmy jeszcze uwagę , że j e ż eli chce my z większyć tylko war to ś ć pewnej zmiennej o 1 bez dok onywania przypi sywania, to nie ma zn aczenia, którą p ost ać ope rat ora wykorz ystam y. Nat om ias t w przyp adku jednoczesnego dokonywania przypi sywania koni ecznie t rzeba p r z e an aliz ować , czy zastosować ope rator w wer sji pr zed rostk owej czy pr zyr ostk owej. Tut aj p omyłka mo że prowadzi ć do powst ania t ru dnych do wykrycia bł ęd ów. Przykład

a = 10; a++; a=10; ++a;

5.4.7

5.11 II zmienna a ma II zmienna a ma

wartość wartość

11 11

Wieloznakowe operatory przypisania

Wielozn akowe ope ratory pr zypisania pozwalaj ą na skróceni e zapisu w przypadku , gdy za równo po lewej st ronie instrukcji przypi sania j ak i po prawej stronie wys t ępuje t a sama zmienna oraz wykonuj em y pros t ą ope racj ę. Opera t or y te są powszechnie stosowane w j ęzyku J ava i koni eczni e należy je p oznać. S ą one wymieni on e w t abe li zamieszczonej niż ej.

42

5. WPROWADZENIE DO Operator

+= -= *=

1= %= «= »= &= 1= =

-

5.4.8

JĘZYKA

JAVA

Zastosowanie Znaczenie a += b; a = a + b; a -= b; a = a - b; a *= b; a = a * b; a 1= b; a = a I b', a %= b; a = a %b; a «= b; a = a c b; a »= b; a = a» b; a &= b; a = a &b; a 1= b; a=a 1 b', a -= b; a = a - b;

Operator przecinkowy

Operator przecinkowy służy do utworz enia wyrażenia złoż on ego z c i ągu wyrażeń oddzielonych przecinkami. W celu obliczenia wartości takiego wyrażenia kolejno oblicza się warto ś ci wyrażeń składowych od lewej strony do prawej. Wyrażenie złożone użyte w instrukcji przypisania musi być ujęte w nawiasy. Przykład

5.12

int a,b;

a = 10; b = (a++, a+=10);

5.4.9

II zostanie przypisana

wartość

21

Trójargumentowy operator?

Operator ? ma

postać:

? wyrażenie_l : wyrażenie_2 J eżeli unrm ź eni e.loqi czn e przyjmie wartość true, to operator zwraca wartość oblicz on ą z wyrażenia wyrażen ie_l , a j eżeli wyraże ni e_logiczne ma wartość false , operator zwraca warto ść otrzyman ą z obliczenia wyraże­ nia wyrażeni e_2. Operator ? należy używać z dużą ostrożności ą , poni eważ może on uczynić program mniej czytelnym. Z tego względu w książce przeznaczonej do nauki programowania dla początkujących nie będziemy go w ogóle wyrażenie_logiczne

5.5 Instrukcja

złożona

stosować.

Operator ? następnym rozdziale.

5.4.10

43

można

Hierarchia i

zawsze

zastąpić instrukcją

łączność

if

omówioną w

operatorów

Operatory w języku Javajak we wszystkich innych językach programowania posiadają określone priorytety, tzn . jedne operatory są wykonywane przed innymi. Część z tych priorytetów jest taka sama jak w matematyce. Na przykład, mnożenie ma większy priorytet niż dodawanie. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości można użyć nawiasów lub sprawd zić priorytet w dokumentacji. Ponadto trzeba wiedzieć, że jedne operatory wiążą od strony lewej do prawej , a inne od strony prawej do lewej. Na przykład, operator przypisania wiąże od strony prawej do lewej, a operator + od strony lewej do prawej. Przykład

5.13

int a,b,w; b

= 1;

a = 10;

w=a

= b;

II zmiennej w zostanie przypisana

wartość

1; 1* Ponieważ operator przypisania wiąże od strony prawej do lewej najpierw zostanie wykonane przypisanie a = b, a później przypisanie w = a *1

5.5

Instrukcja

złożona

Instrukcja złożona umożliwia zgrupowanie dowolnie wielu instrukcji i traktowanie ich jako pojedynczej instrukcji. Takiej grupy instrukcji można użyć wszędzie tam, gdzie składnia języka dopuszcza zastosowanie pojedynczej instrukcji. Instrukcja złożona ma postać: { {Ciąg

}

instrukcji}

44

5. WPROWADZENIE DO

JĘZYKA

JAVA

Instrukcja złożona nie kończy się średnikiem . Wewnątrz instrukcji złożo­ nej można umieści ć każdą instrukcj ę języka Java. Jeżeli instrukcja złożona zawiera deklaracje, to nazywamy ją blokiem . Zakres wido czności zmiennych zadeklarowanych w bloku rozciąga się tylko na ten blok. Jeżeli na przykład mamy następujący blok :

{ int a; a

=

10;

II inne instrukcje }

to

jeżeli

poza blokiem

znajdą się

instrukcje:

int b; b = a;

to

wystąpi błąd

5.5.1

kompilacji z informacją,

że

zmienna a jest nierozpoznana.

Konwersja typów

Java obowiązuje ścisła kontrola typów zmiennych. Na przykw instrukcji przypisania zmienna stojąca po lewej stronie ma typ int, to i wyrażenie po prawej stronie powinno mieć typ int. Kompilator może jednak w niektórych przypadkach dokonać automatycznej konwersji. Jest to możliwe wtedy, gdy jest dokonywana konwersja rozszerzająca, która zachodzi, jeżeli typ przechowujący mniej informacji jest przekształcany w typ mogący przechować więcej informacji. Na przykład w poniższym fragmencie programu: W

języku

ład, jeż eli

int m; float x; m

=

x = x

123; 5.67;

= m; II

konwersja automatyczna, nazywana inaczej standardową, zmienna m jest typu int, a zmienna x jest typu fl.oat i jest możliwe przekształcenie typu int w typ fioat. Gdybyśmy chcieli dokonać przypisania odwrotnego:

jest

możliwa

zachodzi konwersja automatyczna

ponieważ

złożona

5.5 Instrukcja

m = x;

II

BŁĄD

45

KOMPILACJI

to konwersja standardowa nie zajdzie, ponieważ grozi to utratą części informacji i odpowiedzialność za taką d ecyzję musi podjąć programista. Może to zrobić jawnie przy pomocy operatora konwersji , który ma postać : (typ) wyrażenie W powyżs z ej instrukcji przypisania można wykorzystać operator konwersji w sposób następujący: m = (int) x; W tym przypadku część informacji zostanie utracona. Jeżeli zmienna x miała wartość 5.67, to zmiennej mzostanie przypisana wartość 5. Wewnątrz wyrażenia również obowiązuje ścisła kontrola typów zmiennych . Jeż eli zmienne są różnych typów , to gdy tylko jest to możliwe, wszystkie są przekształcane do jednego typu . Wszystkie zmienne (lub stał e) typu char, byte i short są przekształcane do typu int. Jeżeli chociaż jedna zmienna jest typu long, to całe wyrażenie jest przekształ­ cane do typu long. Podobnie całe wyrażenie jest przekształcane do typu float, jeżeli chociaż jedna zmienna jest typu float. Analogiczna reguła obowiązuje dla zmiennych typu double. Rozważmy następujące przykłady.

Przykład

znaczenia

możliwość automatycznego wyz dzielenia dwóch liczb typu int.

5.14 Zilustrujemy teraz

części c ał ko w i t ej

int a,b,w; a = 10; b

4;

w = alb;

II zmiennej w zostanie przypisana

wartość

2

Zmienne a oraz b są typu int, a więc wyrażenie alb będzie też typu int. Warto też sprawdzić, że gdybyśmy przypisywali wynik dzielenia zmiennej typu float: float x; x = alb; to zmienna x

miałaby wartość

przypisując wartość

2.0.

2. O. Wyrażenie alb jest typu int, ale typu int zmiennej typu float otrzymujemy wartość

5. WPROWADZENIE DO

46

Aby zmienna x

zawierała dokładny

JĘZYKA

JAVA

wynik dzielenia wystarczy napi-

sać:

x= (double)a/b; Przykład

5.15 W

przykładzie rozpatrzymy następujące fragmenty

programu: int m,n; = 10; m = n + (int) 1 .23455;

n

W powyższej instrukcji jest konieczne zastosowanie jawnego operatora konwersji, ponieważ nie jest możliwe automatyczne przekształcenie typu do uble (wartość 1.2345) do typu int. Nastąpi obcięcie części dziesiętnej.

double z;

=n

z

Nastąpiła

+ 1. 2345 ;

konwersja automatyczna typu int (zmienna n) do typu do-

uble. by te a;

m

=

120;

a = (by te) m; Zmienna mjest typu int, który może przechowywać więcej informacji niż typ byte. Trzeba zastosować jawny operator konwersji. Żadna informacja nie zostanie utracona (wartość 120 zmieści się w zmiennej typu by te). a

=

120;

Powyższe

przypisanie jest możliwe, mimo że wartość 120 jest typu int. stąd, że już na etapie kompilacji można stwierdzić, że ta warzmieści się w zmiennej typu by te .

Wynika to tość

m = 300; a = (by te) m;

W takiej sytuacji należy zastosować operator konwersji, chociaż w tym przypadku nie ma to sensu, ponieważ nastąpi całkowita utrata informacji.

47

5.6 Klasa String a

= 300;

II

BŁĄD

KOMPILACJI

Powyższą instrukcję się

kompilator uzna za błędną. Wartość 300 nie w zmiennej typu byte, a brak jest jawnego rzutowania typu.

5.6

zmieści

Klasa String

W języku Java do wykonywania operacji na łańcuchach znaków wykorzystuje się wbudowaną klasę String. Klasa ta pozwala na tworzenie obiektów przechowujących teksty. Ponadto klasa String jest wyposażona w szereg metod, które znakomicie ułatwiają przetwarzanie łańcuchów znaków. W celu utworzenia obiektu klasy String wystarczy wykonać instrukcj ę :

=

String x

new String(1'Pierwszy tekst ");

zmienna x jest referencją do obiektu klasy String zawierającego tekst zawarty między znakami " oraz ". Obiekt klasy String można też utworzyć bez użycia operatora new w następujący sposób:

=

String y

"Drugi tekst ";

W powyższej instrukcji utworzenie obiektu klasy String następuje w trakcie jego inicjalizacji. Można też zadeklarować samą referencję do obiektu klasy String, który na razie nie będzie tworzony. Ilustruje to poniższa instrukcja: String z;

W tym momencie referencja z nie odnosi się do żadnego obiektu. Podstawowym operatorem wykorzystywanym dla obiektów klasy String jest operator +. Łączy on łańcuchy tekstowe (i tworzy nowy obiekt), co ilustruje poniższa instrukcj a: z = x +

y;

5. WPROWADZENIE DO

48

JĘZYKA

JAVA

Po wykonaniu tej instrukcji referencja z odnosi s ię do ob iekt u zawierają­ cego ł ańcu ch znaków postaci: "Pierwszy te kst Drugi te kst" Warto od razu po d kreś lić ró żni cę pom iędzy zmien ną typu char a obiektem klasy String . O tóż zmienn e ty pu char m o gą przechowywać tylko jeden zna k. P rzyp isa nie w ar t o ś ci zmiennej tego ty pu odbywa się n ast ępuj ąc o:

char c; c = 'a'; Zwró ćmy uwagę , że

i

bł ędn a by łaby

na

znak umieszczan y jest w pojedynczych apost rofach instrukcja:

p rzy k ład

II

BŁĄD

KOMPILACJI

J e ż eli po jedynczy zna k pr zypisuj emy obiek towi klasy String, to musimy uż y ć podwójnych apostrofów. Poniższ a instrukcja jest zatem błędna:

String w; w = 'a' ;

II

BŁĄD

KOMPILACJI

W języ ku Java raz utworzony obiekt klasy String nie może p odlegać modyfikacj i. Zastanówmy s ię zat em , co oznacza nast ępuj ąca sekwencja instrukcji: String v;

II utworzenie referencji nie II do żadnego obiektu

odnoszącej się

v = abc v = lIklmnll; II

II ;

W momencie przypisania: v

=

II

abc

II ;

jest tworzony obiekt klasy St ring zaw ie rający te kst : abc . Referencja v odnos i s ię do t ego obiekt u. Po przypis aniu: v

=

lIklmn";

5.6 Klasa String

49

referencja v odnosi się do obiektu zawierającego tekst: klmn. Do obiektu "abc" nie odnosi się już żadna referencja i obiekt ten zostanie automatycznie usunięty. Programista nie musi się tym zajmować. Przy pomocy operatora + można tworzyć nowe obiekty klasy String pod warunkiem, że co najmniej jeden operand jest obiektem klasy String. Wartości zmiennych typów podstawowych są automatycznie przekształ­ cane do łańcucha znaków. Dla obiektów innych klas jest wywoływana specjalna metoda toStringO , którą omówimy dopiero w rozdziale 11. Warto teraz przeanalizować kilka prostych instrukcji:

String w,z; w= "abc "; z = w + l' II z odnosi I

do obiektu

zawierającego

tekst : abc 1

z = w + 1 + 1· II z odnosi się do obiektu

zawierającego

tekst: abc 11

z = w + (1 + 1) ; II z odnosi się do obiektu

zawierającego

tekst: abc 2

się

I

z = 1 + 1 + w; II z odnosi się do obiektu zawierającego tekst: 2abc II pierwszy operator + dotyczy wykonania operacji II arytmetycznej Poniższa instrukcja jest błędna, ponieważ brak jest operandu będącego obiektem klasy String.

z

=

1 + 1;

II

BŁĄD

KOMPILACJI

Obecnie pokażemy zastosowanie kilku bardzo użytecznych metod dostępnych w klasie String. Pi erwszą z nich jest metoda length O. Zwraca ona długość łańcucha znaków przechowywanego w obiekcie klasy String. Po wykonaniu następujących instrukcji:

int k; k = x.lengthO;

50

5. WPROWADZENIE DO

JĘZYKA

JAVA

zmienna k zawiera liczbę znaków tekstu przechowywanego w obiekcie, do którego referen cją jest x. Metoda charAt(k) podaje znak stojący na k-t ej pozycji łańcucha. Przykładowe wywołanie moż e mieć postać:

char c; c : : : x.charAt(O); II zmienna c zawiera znak stojący na zerowym miejscu II obiektu, do którego referencją jest x Metoda equalsO sprawdza jej wykorzystania:

równość

dwóch obiektów. A oto

przykład

boolean rowne; rowne : : : x .equals(y); II sprawdzane jest czy teksty, do których referencjami II są x oraz y są równe. Warto podkreślić, że operator == sprawdza po prostu, czy dwie referencje odnoszą si ę do tego samego obiektu. Można zatem uzyskać zupełni e odmi enn e wyniki. Metoda compareTo() pozwala na stwierdzenie, który łańcuch znaków wyst ępuje wcz eśniej (według kolejności alfabetycznej).

int wiekszy; wiekszy : : : x.compareTo(y); Jeżeli

tekst x występuje wcześniej niż y, to metoda compareToO podaj e to dodatnią , a jeżeli oba teksty są równe, to metoda compareToO zwraca O. Metoda indexfrf() podaje miejsce pierwszego wystąpienia tekstu, który jest parametrem aktualnym w tekście będącym obiektem na rzecz którego jest wywoływana metoda. wartość ujemn ą, jeżeli później

int istnieje; istnieje::::: x.indexOf("tekst ll ) ; II w tekście x jest szukane pierwsze II łańcucha: tekst

wystąpienie

Natomiast metoda lastIndexOfO zwraca miejsce ostatniego nia tekstu , który jest parametrem aktualnym.

wystąpie­

5.7 Wprowadzanie i wyprowadzanie danych

istnieje = x.lastIndexOf(ltekst"); II w tekście x jest szukane ostatnie II łańcucha: tekst

5.7

51

wystąpienie

Wprowadzanie i wyprowadzanie danych

Wprowadz ani e i wyprowadzanie danych w pierwszej cz ęś ci książki bę­ dzie bazować na dwóch statycznych metodach showlnput.Dialogf ) oraz showlvlessageDialog j] z klasy JOptionPane. Klasa ta jest umieszczon a w bibliotece Swing, którą trzeba zaimportować na początku programu przy pomocy instrukcji:

import javax.swing.*; Więcej informacji o poleceniu import or az o pakiet ach b ędzi e podane w rozdziale 16, a ob ecnie zilustrujemy wykorzystanie metod showlnputDialogj] oraz show Messagel.iialogf). Podstawowy schemat wykorzystania metody showlnput Dialogf) jest następujący:

String odp; int k; odp = JOptionPane.showInputDialog("Podaj k = Integer.parselnt(odp);

liczbę

gwiazdek");

Metoda showl nput .D ialog f) jest statyczn a i dlatego może być użyta, nawet gdy nie istnieje żad en obiekt klasy. Trzeba tylko podać nazwę klasy i po kropce nazwę metody. Parametrem metody jest tekst wyświetlany w okienku. Met od a zwraca wprowadzony łańcuch znaków. Łań cu ch t en przypisujemy obiektowi klasy String. Aby t ekst przechowywany w obi ekcie klasy String przekształcić w lic zbę całkowitą , należy użyć metodę parselntt) z klasy In t eger (klasa Integer jest klasą p ozwalającą wykorzys tać typ pr osty int w progr amowaniu obiektowym). J eżeli w obiekcie odp nie jest zapisana liczba całkowita lub liczba całkowita ze znakiem, to jest wysyłany wyj ątek Nu mbe rForm at Exce pt ion (wyj ątkom jest poświęcony rozdział 17). Metodę showłvl essagefri alogf) wywołuj emy, pod aj ąc następujące P? rametry:

5. WPROWADZENIE DO

52

JOptionPane. showMessageDialog(okno ,

JĘZYKA

JAVA

inf,tytuł,typ);

gdzie okno - podaje nazwę okna, w którym ma być wyświetlone okienko z komunikatem (jeżeli parametr ma wartość nu l L, to komunikat jest wyświetlany na środku ekranu), inf - wyświetlany komunikat, tytuł - tytuł okienka, typ - typ okienka, może przyjmować wartości: INFORMATIDN_MESSAGE, ERRORJMESSAGE, QUESTION_MESSAGE. A oto przykładowe wywołanie metody: JOptionPane.showMessageDialog(null, "Liczba = II + k, "Liczba gwiazdek", JOptionPane.INFORMATIDN_MESSAGE); Okienko z komunikatem jest wyświetlane na środku ekranu, tytuł okienka to: Liczba gwiazdek, przykładowy wyświetlany komunikat ma postać: Liczba = 8 gdzie 8 jest wartością zmiennej k, okienko ma charakter informacyjny. . Bardzo często metodę showlvlessagefrialogf) wykorzystuje się w ten sposób, że wyświetlany komunikat gromadzi się najpierw w obiekcie klasy String o nazwie na przykład wynik: String wynik; wynik = 1111; wynik += "Liczba wynik += '\n'; wynik += k;

- , -

II.

II dopisanie znaku nowej linii

i jako parametr aktualny podaje się zmienną wynik. Takie postępowanie pozwala gromadzić wyniki w trakcie pracy programu i dokonać zbiorczego ich wyświetlenia w odpowiednim miejscu. Zwróćmy uwagę na możliwość dopisywania do tekstu przechowywanego w obiekcie wynik znaku nowej linii '\n', co znakomicie ułatwia zaprojektowanie odpowiedniego komunikatu. Przykładowe wywołanie metody showlvlessagefrialog(] jest następu­ jące:

JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik, "Liczba gwiazdek", JOptionPane.INFORMATIDN_MESSAGE); Wprowadzanie i wyprowadzanie danych przy pomocy metod showlnputDialogt) oraz showlvlcssagefrialogf) jest bardzo wygodne, a co więcej nie ,~~g a zagłębiani. się

w bardziej skomplikowane zagadnienia,

5.7 Wprowadzanie i wyprowadzanie danych Obecnie zwrócimy tylko dzania danych na konsolę:

uwagę

na równie

prostą instrukcję

53

wyprowa-

System.out.println(par); gdziepar może być wyrażeniem liczbowym, łańcuchowym lub logicznym. Istotę tej instrukcji omówimy w rozdziale 18, a obecnie zilustrujemy jej wykorzystanie w prostej aplikacji umożliwiającej wyprowadzenie kodu wciśniętego znaku. W tym celu musimy wiedzieć, że instrukcja x

= System.in.read();

powoduje przypisanie zmiennej x typu int kodu wczytanego znaku i tu ważna uwaga: dokładnie jednego znaku. Na marginesie zauważmy, że nie ma zatem możliwości przy pomocy tej instrukcji wczytania w sposób bezpośredni wartości liczby. Można oczywiście napisać program wczytywania wartości liczb na podstawie wczytanych znaków, ale może być on traktowany tylko jako pouczające ćwiczenie. VV języku Java można również wczytywać całe linie danych , ale tę możliwość omówimy w rozdziale 18. Przy wykorzystywaniu konstrukcji : System.in .read() należy do aplikacji dodać instrukcję importu pakietu java. io import java.io .*; oraz pamiętać,

że

po nazwie metod trzeba

dodać konstrukcję:

throws IOException co pozwoli na wygenerowanie odpowiedniego wyjątku w przypadku wystąpienia błędu (wyjątkom jest poświęcony rozdział 17). A oto odpowiednia aplikacja:

Aplikacja 5.2 import java. io. *; public class Test {

5. WPROWADZENIE DO

54

JĘZYKA

JAVA

public static void main(String[] args) throws IOException {

new Test () ; }

public Test () throws IOException {

int x ; char a;

II podanie kodu wczytanego znaku x = System.in.read(); a = (char) x;

II jawna konwersja typu

System.out.println("Wczytano znak: II + a); System .out.println("Kod znaku : II + x) : } } Reasumując

w p o cz ątkowej nau ce programowania ograniczymy s ię do bardzo pr ostych me tod showl nput fr ialog f) oraz sh owlvlessagefrialogf) z klasy JOptionPane, a do bardziej zaawan sowanych z ag ad n ień przejdziemy pod koni ec książki . Konieczni e tylko należy pami ętać o dołącz eniu do każd ej aplikacji instrukcji:

import javax.swing .* ; umożliwiającej

wykorzystanie biblioteki Swing. Przy okazji om awiania instrukcji wejś cia i wyj ś cia warto podkreślić , ż e wszystkie dane powinny być zaraz po wprowadzeniu wydrukowane lub wyświetl one. Zapobiega t o analizowaniu programu na zup ełnie innych danych niż przewidywane.

Rozdział

6

PODEJMOWANIE DECYZJI W PROGRAMIE 6.1

Instrukcja if... else

Do podejmow ani a decyzji w programie jej post ać jest n ast ępując a:

if

s ł uży

instrukcja if . Najprostsza

(wyrażenie_logiczne)

instrukcja Zwró ćmy uwagę, że unntizenie.loqiczn e występuje wewnątrz nawiasów ( ), o czym trzeba koni ecznie pamiętać. Ponadto in strukcj a może być instrukcj ą prostą lub z ł o ż on ą i dlatego w powy żs z ej konstrukcji nie występuj e śred n ik. J eżeli instrukcja jest prosta, t o średnik jest końcową częścią tej instrukcji. J eż eli war t oś ć wyrażenia logicznego jest true , wówczas jest wykonywana instrukcj a, a w przeciwnym przypadku instrukcja nie jest wykonywana.

Przykład

boolean x; int y; x ;;: true; if (x)

6.1

6. PODEJMOWANIE DECYZJI W PROGRAMIE

56

y = 10; x = false; if (x) y = 10; Przykład

x

II przypisanie nie zostanie wykonane

6.2

= 30; > 10)

i f (x

y x

II przypisanie zostanie wykonane

= 20;

II przypisanie zostanie wykonane

= 5; > 10) y = 20;

i f (x

II przypisanie nie zostanie wykonane

• Stosując instrukcję

if warto pamiętać, że jeżeli wyrażenie_logiczne ma wartość prawdy, to jest wykonywana tylko jedna instrukcja. W przypadku konieczności wykonania kilku instrukcji należy zastosować instrukcję zło­ żoną. Przypomnijmy, że instrukcją złożoną jest ciąg instrukcji ujęty w nawiasy klamrowe. Przykład

6.3

Jeżeli chcemy wykonać dwie instrukcje:

min = x; nr = i; gdy zachodzi warunek min<x, to

należy napisać:

if (min < x) { min = x',

nr

= i:

}

Natomiast

poniższa

if (min < x)

min = x; nr = i;

konstrukcja instrukcji if jest

błędna.

6.1 Instrukcja if...else

57

Instrukcja

nr

=i;

wykona s ię bowiem zawsze dziwy czy też nie.

n iezależ nie

od tego, czy warunek jest praw-

• zwrocmy jeszcze uw agę n a zastosowaną konwen cj ę zapisu. O t ó ż w nini ejszej ksi ąż c e in s t rukcj ę z łożo ną wykorzys tywan ą w instrukcji if b ędz i emy zap isywać w t en sposó b, ż e o twie­ rający nawias klamrowy sto i w wierszu, w którym jest umi eszczone s łowo if a z amykaj ąc y nawias klamrowy znajduje si ę w odd zielnym wierszu. Przy okazj i

if

powyższego przykładu

(wyrażenie_logiczne)

{

instrukcjal; instrukcjalO; }

Instrukcja if m oże

if

p rz yjąć rów n ież p ost ać:

(wyrażenie_logiczne)

instrukcjal el s e instrukcja2 Wykona nie tej ins trukcji przebiega n as t ępuj ąco : je żel i unjra ź enie. loqicztie przyjmuje war t oś ć pr awd y, to jest wykonywan a in strukcjal, a w przeciwnym przy padku ins trukcja2.

Przy kład 6.4 if (x

a

el se a

> 10)

= 20; = 100 ;

• Warto p rzypom n ieć, że instrukcja prosta w j ęzyku J ava koń czy s ię ś red­ nikiem, a za tem nie woln o z apomnieć o postaw ieniu teg o ś red n i ka pr zed s łowem else.

58

6. PODEJMOWANIE DECYZJI W PROGRAMIE

Przykład

6.5 W

przykładzie zilustrujemy wykorzystanie instrukcji

złożonych.

if

(x

a b

> 10) {

= 20; = 30;

}

else { a = 100; b = 300; }

• Instrukcje złożone występujące w konstrukcji if...else mogą być rówinstrukcjami if...else lub if. W przypadku gdy słów else jest mniej niż if, mogą wystąpić wątpliwości co do sposobu wykonania instrukcji. Otóż warunek else jest zawsze związany z ostatnim warunkiem if. W pewnych przypadkach dla uniknięcia niejasności najlepiej zastosować instrukcje złożone, ujmując odpowiednie fragmenty w nawiasy klamrowe. nież

Przykład

6.6

if (x > 20) if (y > 10)

a++; else b++; W powyższej instrukcji wcięcia programu ilustrują prawidłowe wykonanie instrukcji if. W przypadku konieczności innego związania warunków należy wykorzystać instrukcję złożoną.

if (x > 20) { if (y > 10)

a++; } ,

else b++;

59

6.2 Instrukcja switch W przedstawionej instrukcji warunek else odnosi runku if.

6.2 Jeśli

si ę

do pierwszego wa-

Instrukcja switch zachodzi koniecznoś ć podj ęcia kilku decyzji , wówczas stosujemy inswitch. J ej pos tać jest następująca:

struk cję

switch (wyrażenie) { case etykieta_l: instrukcje case etykieta_n: instrukcje default instrukcje }

lub

switch (wyrażenie) { etykieta_l: instrukcje case break; case etykieta_n: instrukcje break; default instrukcje break; }

gdzie wyrażen i e jest typu całkowitego. Wykonanie instrukcji switch dla pierwszej postaci przebiega następu­ jąco: j eżeli któraś z etykiet jest równa wartości wyrażenia, to sterowanie przechodzi do tej etykiety i są wykonywane wszystkie instrukcje umieszczone niżej aż do końca instrukcji złożonej (łącznie z instrukcjami odpowiadającymi innym etykietom !). Sterowanie przechodzi do etykiety default w przypadku, gdy obliczona wartość wyrażenia nie jest równa ż adnej etykiecie. Aby przerwać wykonywanie instrukcji umieszczonych wewnątrz instrukcji złożon ej, należy wykonać instrukcję break , co ilustruj e druga postać instrukcji switch. Wykorzystanie tej postaci instrukcji switch pozwala na wykonanie tylko określonej grupy instrukcji w zależności od tego, do której etykiety prz ejd zie sterowanie.

6. PODEJMOWANIE DECYZJI W PROGRAMIE

60

Przykład 6.7 P oniższy fra gment programu ilustruje działan ie inst rukcji switch. Realizuje on wydruk postaci słownej wczytanej oceny. Gdy podana ocena jest spoz a zakresu 1, ... , 6, pojawia się komunikat o błędzi e.

cin » ocena; switch (ocena) { case 6: System.out.println("celuj ą c y") ; break; case 5: System .out .println(1'bardzo dobry"); break; case 4: System .out.println("dobr y"); break; case 3: System.out.println("dostateczny"}; break; case 2: System .out.println("mierny"); break; case 1: System.out.println("niedostateczny"); break; default: System.out.println("błąddanych"); }

6.3

Zadania

1.

Uporządkować

2.

Sprawdzi ć ,

czy dana liczba

3.

Sprawdzi ć ,

czy w

wczytane trzy liczby od najmniejszej do ca ł kow i ta

c iąg u występuj ą

jest parz ysta.

liczby ujemn e.

najwięks z ej.

Rozdział

7

ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH P od s t awową umiejętnością, k t órą

musi posiadać programista, jest organizacja o b licz e ń cyklicznych . W języku J ava obliczenia cykliczne wykonuj e s ię przy pomocy instrukcji while, do while oraz for.

7.1 Postać

Instrukcja while instrukcji while jest

n astępując a:

while (wyrażenie_logiczne) instrukcja Wykonywanie instrukcji while pr zebiega w t en sposób, ż e najpierw jest oblicza na wartoś ć wyraż enia (wyrażeni e_logi czne) i jeżeli ma ono wartość prawdy (true) , t o jest wykonywana inst rukcja, która może by ć instrukcją zł ożon ą. Zauważmy, że instrukcja może nie by ć nigdy wykonana, j eż eli przy pierwszym obliczeniu w artoś ci wyrażenia (wyrażen i e_logiczne) b ędzi e ono miało wartoś ć fał s zu (false) . Przykład

7.1 W

przykładzie podamy aplikacj ę obliczania sumy i

iloczynu ciągu liczb zakończonego liczbą zer o. Z akładamy, ż e ciąg zawiera co najmniej j edną liczb ę (założ enie to jest niezbędne przy obliczaniu iloczynu, poni eważ dla pustego ciągu program wyprowadzałby wartość 1 jako wyznaczony iloczyn).

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

62

Wykorzystany algorytm polega na zastosowaniu dwóch instrukcji: suma = suma + liczba;

iloczyn = iloczyn * liczba;

Pierwsza służy do obliczenia sumy a druga do iloczynu liczb . Zmienna liczba zawiera kolejną wartość wczytanej liczby. Koniecznie trzeba pa­ miętać o nadaniu zmiennym suma i iloczyn wartości początkowych, a mianowicie zmiennej suma należy przypisać wartość O, a zmiennej iloczyn wartość 1. Zwróćmy jeszcze uwagę, że podane wyżej instrukcje można uprościć, wykorzystując operatory += oraz *=. W rezultacie otrzymujemy: suma += liczba;

iloczyn *= liczba;

Oczywiście,

aby

prawidłowo odczytać

te instrukcje, trzeba wprawę, którą można zdobyć tylko poprzez ćwiczenia. Zaprojektowany algorytm realizuje poniższa aplikacja.

mieć pewną

Aplikacja 7.1 II wyznaczanie sumy i iloczynu II liczbą zero

ciągu

liczb

import javax.swing.*; public clas s SumaIl { public static void main(String[] args)

{

new SumaIl();

}

public SumaIl () {

int suma, iloczyn, liczba;

String odp;

zakończonego

7.1 Instrukcja while

63

suma = O; iloczyn = 1; odp = JOptionPane.showInputDialog("Podaj liczba = Integer.parseInt(odp);

liczbę");

while (liczba != O) { suma += liczba; iloczyn *= liczba; odp = JOptionPane.showInputDialog("Podaj liczba = Integer.parseInt(odp);

liczbę");

}

JOptionPane.showMessageDialog(null, "suma "Suma liczb",

JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

= "+

JOptionPane.showMessageDialog(null, "iloczyn iloczyn, "Ll oczyn liczb" ,

JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

System.exit(O);

II

zakończenie

suma,

"+

pracy aplikacji

}

} Zwróćmy uwagę, że

do wczytania wartości liczby wykorzystujemy metodę showlnputl.iialogf) z klasy JOptionPane. a do wyświetlenia tych warto­ ści wykorzystujemy metodę shcwMessagefrialogf) z klasy JOptionPane omówioną w rozdziale 5. Instrukcja:

System.exit(O); powoduje

zakończenie

pracy aplikacji (bez wykonania tej instrukcji nie byłoby możliwe powtórne uruchomienie aplikacji). Po zaprojektowaniu algorytmu i zrealizowaniu go w postaci programu należy zawsze dany algorytm przeanalizować i sprawdzić na przykłado­ wych danych. W celu sprawdzenia podanego wyżej algorytmu załóżmy, że ciąg liczb jest następujący: 24530

64

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

Sprawdzeni e na przykładowych danych polega na wypisaniu wszystkich lub tylko ważniejszych zmiennych wykorzystywanych w algorytmie (przy bardziej skomplikowanych algorytmach) i analizowaniu algorytmu z rów­ no czesnym wypisywaniem wartości, jakie przyjmują poszczególne zmienne. Dla powyższego zestawu danych mamy:

suma O 2 6 11 14

iloczyn

liczba

1 2 8 40 120

2 4 5

3 O

Należy również rozpatrze ć przypadki skrajne jak na przykład c i ąg liczb złożony z zer (powyższy algorytm zgodnie z założeni em nie uwzględ­ nia tego przypadku) . Od razu widać, że dla t ego przypadku algorytm działa nieprawidłowo, ponieważ zostanie wyprowadzona wartość ilo czynu równa 1. Modyfikację algorytmu tak , aby uwzględniał taką sytuację, zo­ stawiamy jako ćwiczenie Czytelnikowi.

Przykład

7.2

Należy wyznaczyć maksimum i minimum w niepu­

stym ciągu liczb różnych od zera, który jest zakończony zere m . Zastanówmy się przez chwilę nad zaprojektowaniem odpowiedniego algorytmu. Przypuśćmy, ż e należy znaleźć liczbę maksymalną spośród wielu liczb zapisanych na kartce. Jeżeli tych liczb jest kilka, to liczbę maksymalną można podać na pierwszy rzut oka, ale jeżeli liczb będzie na przykład pięćset, to znalezienie liczby maksymalnej zajmie sporo czasu. Człowiek stający przed takim problemem postępowałby prawdopodobnie w sposób następujący. Przeglądałby kolejne liczby i zapisywał liczbę do tej pory największą. Algorytm, który można wykorzystać przy pisaniu programu, wygląda podobnie. Należy przeglądać kolejne liczby i porów­ nywać z liczbą do tej pory największą, którą należy przechowywać w specjalnej zmiennej o nazwie na przykład max. Na wstępie zaprojektujemy algorytm zapisany w pseudo-kodzie. Pseu­ do-kod to po prostu fragment programu, w którym pewne operacje są zapisywane w sposób nieformalny z wykorzystaniem języka naturalnego. Pseudo-kod można tworzyć na różnym poziomie szczegółowości. Ponie­ waż rozważany algorytm jest jednym z pierwszych przez nas projekto­

7.1 Instrukcja while

65

wanych, pseudo-kod zapiszemy w sposób bardzo szczegółowy (poszcze­ gólne zdania pseudo-kodu definiują operacje, które mają bezpośrednie odpowiedniki w instrukcjach języka). W następnych rozdziałach zrezy­ gnujemy z takiej szczegółowości i zdania pseudo-kodu będą opisywały bardziej złożone operacje. Na przykład zdanie pseudo-kodu zapamiętaj ją

można zapisać

jako dotychczasowe maksimum w zmiennej max

od razu przy pomocy instrukcji

języka

Java

max = liczba; nie tracąc nic na

czytelności.

Algorytm 7.1 czytaj

liczbę

jako dotychczasowe maksimum w zmiennej max zapamiętaj ją jako dotychczasowe minimum w zmiennej min while (liczba jest różna od zera) zapamiętaj ją

{

if (liczba

> dotychczasowe maksimum)

zapamiętaj liczbę jako dotychczasowe maksimum

else

if (liczba < dotychczasowe minimum)

zapamiętaj liczbę jako dotychczasowe minimum

czytaj liczbę

}

drukuj maksimum drukuj minimum Przeanalizujmy teraz działanie powyższego algorytmu na wych danych . Rozważmy następujący ciąg liczb.

przykłado­

321 584 7 O Wartości

jakie

przyjmują poszczególne

zmienne

są następujące:

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

66

liczba 3

max 3

min 3

2 1

5 8 4 7 O

2 1

5 8

Wartości

zmiennych min i max zostały wypisane tylko wtedy, gdy zmianie. Aplikacja realizująca algorytm 7.1 jest następująca.

ulegają

Aplikacja 7.2 II wyznaczanie maksimum i minimum w import javax.swing.*;

ciągu

liczb

public class MaxMin { public static void main(String[] args) {

new MaxMin() ; }

public MaxMin () {

int max, min, liczba; String odp; odp = JOptionPane. showInputDialog ("Podaj liczba = Integer.parseInt(odp); max = liczba; min = liczba; while (liczba

! = O) {

;

liczbęl);

7.1 Instrukcja while

67

if (liczba > max) max = liczba; else if (liczba < min) min = liczba; odp JOptionPane.showInputDialog("Podaj liczba = Integer.parseInt(odp);

liczbę");

}

JOptionPane.showMessageDialog(null, "max = "+ max, "Maksimum liczb",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); JOptionPane .showMessageDialog(null , "min = "+ min, "Minimum liczb",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O);

II

zakończenie

pracy aplikacji

} }

Przykład 7.3 Rozważmy następujący problem. Należy wydrukować tablicę zawieraj ącą co pi ątą sumę spośród sum koLejnych liczb całkowi­

tych od 1 do 50. Wynik wykonania pro gramu powinien

liczba 5 10 15

20 25 30 35

40 45 50

mieć postać :

suma 15 55

120 210 325 465 630 820 1035

1275

Algorytm rozwiązania tego problemu zapiszemy najpierw w pseudo­ kodzie ponownie na bardzo niskim poziomie szczegółowości.

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

68

Algorytm 7.2 tablicy przypisz zmiennej suma wartość O przypisz zmiennej licznik wartość O podczas gdy (licznik jest mniejszy od 50)

wyświetl nagłówki

{

licznika o 1

sumy o wartość licznika

jeśli licznik jest wielokrotnością 5 to

wyświetl wartość licznika i sumy

zwiększ wartość

zwiększ wartość

}

Zmianę wartości

licznik

licznika dokonuje instrukcja

= licznik + 1;

którą można zapisać

w prostszy sposób:

licznik++; a kontrolę tego, czy licznik nie przekroczył podanej wartości, przepro­ wadza się w pętli while. Zwróćmy uwagę na sposób realizacji warunku, że licznik jest wielo­ krotnością 5. W języku Java konstrukcja tego warunku jest następująca: licznik

% 5 ==

O

gdzie operator %podaje resztę z dzielenia przez liczbę 5. Jeżeli obliczona reszta jest równa zeru, oznacza to, że licznik dzieli się przez 5. Powyższy algorytm realizuje aplikacja 7.3.

Aplikacja 7.3 import javax .swing.*; public class CoPiata {

7.2 Instrukcja do while

69

public static void main(String[] args)

{

new CoPiataO;

}

public CoPiataO {

int suma, licznik;

String odp, wynik;

wynik = 1111; suma = O;

licznik = O;

while (licznik < 50) {

licznik++;

suma += licznik;

if (licznik % 5 == O)

wynik += licznik +

II

II

+ suma + '\n';

}

JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik, II liczba suma", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O); } }

7.2

Instrukcja do while

Składnia

instrukcji do while jest

następująca:

do

instrukcja while (wyrażenie_logiczne); (może być złożona) jest wykonywana tak długo, jak długo wartość wyrażenia (wyrażenie_logiczne) jest równa true. W przypadku,

Instrukcja

gdy wartość ta będzie równa false, to wykonywanie instrukcji do ... while kończy się. Wynika stąd, że instrukcja jest zawsze wykonywana

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

70

co najmniej jeden raz i to jest podstawowa

różnica pomiędzy omówioną

wcześniej instrukcją while.

Przykład 7.4

W przykładzie podamy szkielet programu ilustrujący technikę pozwalającą na wielokrotne wykonanie pewnego zbioru instruk­ cji. Kluczową instrukcją tej konstrukcji jest instrukcja do...while:

do {

II zbiór instrukcji }

while (czyWykonywac()); gdzie czyWykonywac() jest wywołaniem pewnej metody, w której jest sprawdzany warunek z akończenia pętli do ... while. Przykład ści ciągu

7.5 W przykładzi e podano aplikację wyznaczania długo­ liczb zakończ onego zerem. Zero jest traktowane jako eleme nt

CIągU .

Aplikacja 7.4 II wyznaczanie

długości ciągu

liczb

import javax .swing.*; public class Dlugosc { public static void main(String[] args)

{

new Dlugosc () ;

}

public Dlugosc () {

int liczba, dlugosc.;

String odp;

dlugosc

= O;

7.3 Instrukcja for

71

do { odp = JOptionPane.showInputDialog("Podaj liczba = Integer.parseInt(odp);

liczbę");

dlugosc++;

} while (liczba != O);

JOptionPane. showMessageDialog(null, I~ "+ dlugosc, "Długość ciągu", JOptionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE); System .exit(O); } }

7.3

Instrukcja for

Instrukcję

for stosuje się w przypadkach, gdy można z góry określić liczbę wykonań pętli. Stosuje się ją zwłaszcza do wykonywania operacji na ta­ blicach i dlatego w rozdziale 8 są podane liczne przykłady wykorzystania instrukcji for. Postać tej instrukcji j est następująca : for

(wyrażeniel; wyrażenie_logiczne; wyrażenie2)

instrukcja Powyższa instrukcja

jest

równoważna konstrukcji:

wyrażeniel ;

while (wyrażenie_logiczne) { instrukcja wyrażenie2;

}

Azatem najpierw jest obliczana wartość wyrażeniel, co powoduje na ogół wyznaczenie wartości początkowej zmiennej sterującej. Następnie jest ob­ liczana wartość unjra źenie.loqiczne i jeżeli jest ona równa true (prawda), to jest wykonywana instrukcja oraz wyrażenie2, w której przeważnie na­ stępuje zmiana wartości zmiennej sterującej pętli.

72

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

Przykład

7.6

for (i=l;i
for Cint i=l;i
• Warto

wspomnieć, że

można wykorzystywać

Przykład

7.7

w wyrażeniach występujących w instrukcji for operator przecinkowy (patrz rozdz. 5).

Przykład ilustruje wykorzystanie operatora przecin­

kowego do odpowiedniego zaprojektowania

pętli

for.

Aplikacja 7.5 import javax.swing.*; public class Przecink { public static void main(String[] args)

{

new Przec ink O ;

}

public Przecink()

7.3 Instrukcja for

73

{

int i, j;

String wynik;

wynik = "";

II ilustracja wykorzystania operatora przecinkowego for (i=10, j=20; i<=20; i++, j--) wynik += i +" "+ j + '\n'; JDptionPane.showMessageDialog(null, wynik, II i j",

JDptionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE);

System.exit(O);

}

}

Warto przeanalizować w jakim zakresie zmieniają się wartości zmiennych i oraz j. Otóż wartość zmiennej i zmienia się od 10 do 20, a wartość zmiennej j od 20 do 10. Do wyświetlenia tych wartości wykorzystujemy jak zwykle m etodę showlvlessagefrialogf) z klasy JOptionPane (omówioną w rozdziale 5) . Jak pamiętamy, wszystkie wartości przeznaczone do wyświetlenia są gro­ . madzone w zmiennej wynik - obiekcie klasy String. Aby uzyskać efekt przejścia do nowej linii, dodajemy do t ekstu przechowywanego w zmien­ nej wynik symbol nowej linii '\n'. Przykład 7.8 Przykład jest poświęcony wygenerowaniu tak zwa­ nych liczb Fibonacciego. Liczby te są generowane w następujący sposób. Pierwsze dwie liczby są równe O i 1, natomiast następne powstają poprzez obliczenie sumy dwóch poprzednich. Matematycznie liczby te przedsta­ wia się rekurencyjnym wzorem

al= O, az = 1, an+z = an + an+l' Poniżej podano kilka liczb Fibonacciego:

O 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 Aplikacja 7.6 wyznacza n liczb Fibonacciego dla wczytanej warto­ ś ci

n.

Zwró ćmy uwagę

na

konstrukcję umożliwiającą

wyznaczenie na­

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

74 stępnej

liczby Fibonacciego. W tym celu wykorzystuje się trzy zmienne: poprzednia, biezaca i pomoc . Jak same nazwy wskazują , w zmiennej poprzednia przechowuje się poprzednią liczbę Fibonacciego, w zmiennej bieżąca aktualną liczbę, a zmienna pomoc służy do generacji kolejnej liczby. Odbywa się to przy pomocy konstrukcji: pomoc = poprzednia + biezaca;

poprzednia = biezaca;

biezaca = pomoc;

Przypuśćmy, że

liczba poprzednia jest równa 8, a liczba bieżąca 13. War­ tości, jakie przyjmą zmienne w wyniku wykonania przedstawionej wyżej konstrukcji, są następujące:

pomoc

21

poprzednia 13

biezaca

21

Wyraźnie widać, że

zastosowanie zmiennej pomoc jest konieczne , po­ bez niej uległaby zamazaniu wartość liczby poprzedniej . Aplikacja 7.6 umożliwia wydruk w jednej linii tylu wygenerowanych liczb, ile wynosi wartość stałej o nazwie LINIA. Powoduje to instrukcja: nieważ

if (licznik % linia == O )

wynik += '\n';;

Przejście

do nowej linii

LINIA, co oznacza,

następuje,

że doszliśmy

gdy licznik jest do koń ca linii.

Aplikacja 7.6 II wyznaczanie liczb Fibonacciego import javax.swing.*; public class Fibonac { public static void main(String[] args)

{

new Fibonac O;

}

wielokrotnością stałej

7.3 Instrukcja for

75

public Fibonac O {

int poprzednia, biezaca, pomoc, licznik, n;

String odp, wynik;

int linia = 10;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(IIIle liczb n = Integer .parselnt(odp);

wygenerować?II);

•

poprzednia = O;

biezaca = 1;

wynik 1111; wynik += poprzednia + II

II + biezaca + II

II ,.

for (licznik = 3; licznik <= n; licznik++) {

pomoc = poprzednia + biezaca;

poprzednia = biezaca;

biezaca = pomoc;

wynik += biezaca + II II;

if (licznik % linia == O )

wynik += '\n';;

}

JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik,

IILiczby Fibonacciego ll ,

JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

System.exit(O) ;

}

}

• Następny przykład

ilustruje możliwość zagnieżdżaniajednej instrukcji for w drugiej. Takich poziomów zagnieżdżenia może być dowolnie dużo.

Przykład 7.9 Zamieszczona niżej aplikacja realizuje wydruk war­ tości zmiennych kontrolnych pętli.

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

76

Aplikacja 7.7 II aplikacja wyprowadzania import javax.swing.*;

wartości

zmiennych kontrolnych

public class DwiePetl { public static void main(String[] args)

{

new DwiePetl () ;

}

public DwiePetl()

{

String

wynik;

wynik =

1111.

,

for(int i=l; i<=2; i++) for(int j=l; j<=3; j++) wynik += "i = II + i +

II

j

=

" + j + '\n';;

JOptionPane .showMessageDialog(null, wynik, i

II

j

II,

JOptionPane .INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O) ; }

}

Wynik

i i i i i i

= 1

= 1 = 1 = 2 = 2 = 2

działania

j j j j j j

= 1 = 2 = 3 = 1

= 2 = 3

aplikacji jest

następujący :

77

7.3 Instrukcja for Dla ilustracji wykorzystania jeszcze jeden przykład. Przykład pujący

zagnieżdżonych instrukcji

cyklu podamy

7.10 Aplikacja przedstawiona w przykładzie daje

nastę­

wydruk:

* **

** * ** ** *** * * W każdej linii jest umi eszczana jedna gwiazdka więcej. A oto aplikacja wydruk:

realizująca powyższy

Aplikacja 7.8 II drukowanie gwiazdek import javax.swing.*; pub l i c

class Gwiazdki {

public static void main(String[] args) {

new Gwiazdki O; }

public Gwiazdki() {

int linia, gwiazdki, ostatnia;

String odp, wynik;

odp = JOptionPane.showInputDialog("Ile linii ?"); ostatnia = Integer .parseInt(odp); wynik = 1111; for (linia = 1 ; linia <= ostatnia; linia++) { for (gwiazdki = 1; gwiazdki <= linia; gwiazdki++) wynik += "*11;

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

78

wynik += '\n';

}

JDptionPane.showMessageDialogCnull, wynik, l G w i a z d k i " , JDptionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE);

System.exit(O); } }

7.4

Instrukcja break

Instrukcja break pozwala na opuszczenie aktualnie wykonywanej pętli for , while oraz do i przejście do instrukcji znajduj ącej się po zakończonej pętli .

Przykład

7.11 W

przykładzie zastosujemy instrukcję break do

przerwania pętli for wykorzystywanej do znalezienia iloczynu liczb po­ danych w ciągu o określonej długości. W przypadku, gdy któraś z liczb ciągu jest równa zeru , następuje wydruk informacji o błędzie i program kończy się. Postawione zadanie realizuje poniższa aplikacja.

Aplikacja 7.9 II wyznaczanie iloczynu liczb podanych w II o określonej długości import javax.swing.*;

ciągu

public class InsBreak { public static void main(String[] args)

{

new InsBreak();

}

public InsBreak()

{

7.5 Instrukcja continue

79

int iloczyn, liczba, i, dlugosc;

String odp;

boolean poprawny;

poprawny;; true;

iloczyn = 1;

odp;;JOptionPane.showlnputDialog(IIPodaj dlugosc;; Integer .parselnt(odp);

długość CiąguII)

for(i=1; i <;; dlugosc; i++) { odp = JOptionPane. showlnputDialog(1'Podaj liczba;; Integer.parselnt(odp); if (liczba ;;;; O) { poprawny;; false; break;

kolejną liczbę")

}

iloczyn *= liczba;

}

i f (poprawny)

JOptionPane.showMessageDialog(null, "Iloczyn =

"+ iloczyn, "Iloczyn" ,

JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

eIs e

JOptionPane.showMessageDialog(null,

"Wprowadzono wartość O",

"BŁĄD DANYCH", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

System.exit(O); } }

7.5

;

Instrukcja continue

Instrukcja continue powoduje zakończenie bieżącej iteracji aktualnie wykonywanej pętli for, while oraz do. Dla instrukcji for jest obliczane wyrażenie, którego wartość decyduje o wykonaniu następnej iteracji. Na­

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

80

tomiast dla instrukcj i while oraz do jest obliczana wart o ś ć wy raż eni a steruj ące go pęt lą. Koni ecznie trzeba z nać róż n icę po m iędzy instrukcj ami break i continue. Otóż instrukcja break ko ń c z y wykonywanie pęt li, a instrukcj a continue kończy jedynie b ieżącą i teracj ę . Przykład

7.12 Prz ykł ad po daje szkielet progra mu, który moż na do wykonywan ia pewnych operacj i tylko na wybranych ele­ mentach tablicy (tablice są omówione w rozdziale 8).

wy ko rzystać

for (i=O ; i
7.6 Wykorzystanie etykiet w instrukcjach break i continue Instrukcje break i continue

mogą mieć postać:

break Etykieta; continue Etyk ieta; gdzie Etykieta jest etykietą występującą przed i ns t r u kcj ą i teracyjn ą , w której wchodzi dana instru kcja break lub continue. J est to bardzo istotn e, w innych miejscach ety kieta nie m o ż e występować. Wy kona nie instrukcji break z ety ki e t ą powoduje zakończe n ie wy­ konywani a instru kcji iteracyjn ej poprzedzonej tą ety k ietą, a wykon anie instrukcji continue z etyk ie tą powoduj e zaprz estani e wykonywani a in­ stru kcj i bieżąc e go obrot u pętl i z e ty kietą i p rzejście do wykonywa nia następ nych iteracji pęt li . Instrukcje break lub continue w tej postaci wykorzystuje s ię rzad ko. Na ogó ł wyst arcza zwyk ła postać tych instrukcj i. P rzykł ad wykorzystania instrukcji break z ety kietą w dużym pro­ gra mie zna jd uje s ię w ap likacji 8.19 (w rozdziale 8) , a obec nie przea na­ lizujemy dzi ał ani e tych instrukcji na drobnych, ale reprezentatywnych

sk ład

przyk ładach .

7.6 Wykorzystanie etykiet w instrukcjach break i continue

Przykład

7.13

81

Rozważmy następujący fragment programu:

System. out. println C II i

j

for Ci=1; i<=2; i++) for Cj=1; j<=2; j++) for Ck=1; k<=4; k++) { if Ck == 3) break; System.out.printlnC i +

kil + '\n');

11

11

+ j +

11

11

+ k);

}

W powyższym fragmencie instrukcja break występuje w postaci bez etykiety. Warto się teraz zastanowić, jakie będą wyniki działania programu. Są one podane poniżej. i

j 1 1

1 1 1 1 2 2 2 2

2 2

1 1

2

k

1 2 1 2 1 2 1 2

2 Instrukcja break w tym przypadku przerywa działanie najbardziej wewnętrznej pętli for (ze zmienną kontrolną k) i pętla ta wykonuje się tak jakby była napisana w postaci:

for Ck=1; k<=2; k++) { czyli wartości k zmieniają się od 1 do 2, zamiast od 1 do 4. Postawmy teraz etykietę przed pierwszą instrukcją for:

Poczatek: for Ci=1; i<=2; i++) for Cj=1; j<=2; j++) for Ck=1; k<=4; k++) { if Ck == 3) break Poczatek; System. out .printlnC i + 11 11 + j + }

II

11

+ k);

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

82

Etykieta ta ma nazwę Poczatek (nie wolno zapomnieć o postawieniu dwukropka po nazwie etykiety). Wyniki działanie programu są teraz następujące: j k 1 1 1 112 i

Jak widać, dla k równego 3 następuje przerwanie wykonywania in­ strukcji for poprzedzonej etykietą Poczatek (zmi enna kontrolna t ej pętli to i).

Przykład

7.14

Rozważmy następujący fragment programu:

System.out .println( '\n' + "i for (i=l; i<=2; i++) for (j=l; j<=2; j++) for (k=l; k<=4; k++) { if (k == 3) continue; System.out .println( i +"

j

k" + '\n');

"+ j +"

"+ k) ;

}

W powyższym fragmencie instrukcja continue występuje w postaci bez etyki ety. Wyniki działania te go programu są następujące : i

j

k

1 1 1 1 1

1 1 1

2 4

2 2 2 2 2 2

2 2 1 1 1

2 2 2

1

1

4 1

2 4 1 2 4

7.7 Zadania

83

Jak widać , zastosowanie instrukcji continue powoduje pominięcie wy­ druku wartości i, j ,k dla k równego 3. Są pomijane instrukcje w pętli, w której występuje instrukcja continue. Zobaczymy teraz, co się stanie po dodaniu etykiety:

System.out.println( '\n' + "i Pacz : for (i=l; i<=2; i++) for (j=l; j<=2; j++) for Ck=l; k<=4; k++) { if (k == 3) continue Pacz; System.out.println( i + II

j

II

kil + '\n');

+ j +

II

II

+ k);

}

Wyniki wykonania programu i 1 1 2 2

są

teraz

następujące:

k

j 1 1 1 1

1 2 1 2

Działanie

programu jest obecnie zupełnie inne. Wykonanie instrukcji continue z etykietą powoduje pominięcie wszystkich instrukcji występu­ jących w pętli for ze zmienną kontrolną i oraz przejście do wykonywania następnej iteracj i.

• Ostatni przykład warto dokładnie przeanalizować, chociaż instrukcję eon­ tinue z etykietą wykorzystuje się wyjątkowo i w książce nie będziemy jej stosować .

7.7

Zadania

1. Znaleźć w ciągu liczb całkowitych poprzedzonych licznikiem naj­ dłuższą sekwencję

sekwencji.

liczb dodatnich. Powinna

być

drukowana długość

7. ORGANIZACJA OBLICZEŃ CYKLICZNYCH

84

2.

Znaleźć liczbę maksymalną w ciągu liczb dodatnich znakiem zapytania przy założeniu, że dysponujemy strukcj ą czytania znaków.

3.

Wyprowadzić

wszystkie cyfry danej liczby.

4.

Znaleźć sumę

n

zakończonych wyłącznie

in­

początkowych składników następującej nieskończo­

nej sumy: 1 + 22 + 33 + 444

+ ...

5.

Znaleźć wszystkie trzycyfrowe liczby, których suma szczególnych cyfr jest równa danej liczbie.

6.

Sprawdzić, większej od

7.

Wyprowadzić

czy dana liczba jest zera). kwadraty i

potęgą

sześciany

sześcianów

innej liczby

po­

(całkowitej

liczb od jednego do stu.

Rozdział

8

WYKORZYSTANIE TABLIC

8.1

Tablice w

języku

Java

Na pewno wszyscy Czytelnicy doskonale wi edzą, co to jest wektor i ma­ cierz. Na wszelki wypadek przypomnijmy, że wektor jest to struktura danych zawier ająca skoń czoną lic zb ę element ów, do których dostęp uzy­ skujemy poprzez podanie nazwy wektora i numeru danego elementu (in­ deksu). Macierz natomi ast jest strukturą danych również o s kończ o nej liczbie element ów, do których d ostęp uzyskujemy poprzez podanie nazwy macierzy i w prz ypadku macierzy dwuwymiarowych dwóch liczb; pierw­ szej określającej numer wiersza i drugiej określaj ą cej numer kolumny. Poni ż ej na rysunku przedstawiono wektor t zawier ający 10 elem en­ tów.

O 1 Poni eważ

234

5 678

9

w języku Java elementy wektora numerujemy od zera, po­ wektor zawi er a 10 eleme nt ów, ale indeks zmienia się od O do 9. Dla macierzy o dwó ch wymiarach mówimy, że s k ł ada się ona z wier­ szy i kolumn. Pierwszy indeks m acierzy odpowiada numerowi wiersza, a drugi num erowi kolumny. Przyjęło się uważać, ż e wierszem są elementy macierzy poł ożon e w poziomie, a kolumn ą eleme nty macierzy położone w pionie. Element a [3] [6] leży zatem na przecięciu trzeciego wiersza i szóstej kolumny macierzy a (jest też zerowy wiersz i zerowa kolumna). A oto ilustracja macierzy o dwóch wymiarach :

wyższy

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

86

o

I

1 I

2 I

3 I

4

5

6

7

O 1

2

3

4

5 6 7 8 9

W języku Java wektory i macierze są reprezentowane przy pomocy tablic. Jak prawie wszystko w tym języku również tablice są obiektami pewnej klasy. Obiekt będący tablicą składa się z sekwencji elementów bę­ dących zmienną typu pierwotnego lub referencyjnego. Warto podkreślić, że wszystkie elementy tablicy muszą być tego samego typu . Dostęp do poszczególnych elementów tablicy uzyskujemy poprzez po­ danie referencji do tablicy oraz w nawiasach prostokątnych wyrażenia określającego wartość indeksu. Na przykład tab [5] definiuje element ta­ blicy tab (dokładniej tab jest referencją) o wartości indeksu równej 5, a tab [2*k] dla k równego 3 wyznacza element tablicy tab o indeksie rów­ nym 6. Cały czas trzeba jednak pamiętać, że istnieje element tablicy o zerowej wartości indeksu, a zatem fragment programu realizujący przy­ porządkowanie liczby 100 wszystkim elementom tablicy tab powinien wyglądać następująco (zakładamy, że n jest liczbą elementów tablicy):

for (int i=O; i
tab [i] = 100;

Na przykład dla n równego 10 wartość i zmienia się od O do 9, a więc wszystkie elementy tablicy t otrzymają żądaną wartość. W języku Java referencję do tablicy deklarujemy w sposób następu­ jący:

int [] tab; Powyższa instrukcja

powoduje utworzenie referencji o nazwie tab do ta­ blicy zawierającej elementy typu int. W tym momencie nie wiadomo, ile tych elementów jest, a co więcej nie jest jeszcze przydzielone miejsce w pamięci na te elementy.

8.1 Tablice w

języku

Java

87

Przydzielenie pamięci odbywa się albo w wyniku inicjalizacji, o czy za chwilę, albo poprzez wykorzystanie operatora new, co ilustruje instruk­ cja:

tab

= new

int[10];

Teraz referencja tab odnosi się do obiektu zawierającego 10 elementów typu int. Przypomnijmy jeszcze raz, że dla tak utworzonej tablicy indeks może się zmieniać od Odo 9. Język Java pozwala na użycie przy tworze­ niu tablicy zmiennej o określonej wcześniej wartości. Na przykład można napisać:

tab

=

new int[rn];

gdzie wartość zmiennej rn jest już określona (na przykład poprzez wczy­ tanie) . Deklarację referencji do tablicy można połączyć z jej tworzeniem, co ilustruje instrukcja:

Paczka[] tabPacz = new Paczka[100] ; Utworzona została tablica zawierająca 100 referencji do obiektów klasy Paczka . Nazwa referencji do tej tablicy to tabPacz. Jeszcze raz przypo­ mnijmy, że indeks dla tej tablicy może się zmieniać od Odo 99. Mając zadeklarowaną referencję do tablicy można ją utworzyć bez pomocy operatora new na etapie inicjalizacji. Na przykład instrukcja:

int[] t

= {l,2,3,4};

deklaruje referencję o nazwie t do tablicy zawierającej 4 elementy typu int o wartościach 1, 2, 3, 4 i jednocześnie tworzy tę tablicę. Tablicę utworzoną przy pomocy operatora new można zainicjować w tej samej instrukcji w sposób następujący:

int[] t

= new

int[] {1,2,3,4}

Warto zwrócić uwagę, że w operatorze new nie występuje stała lub zmienna określająca liczbę elementów tablicy. Podobnie jak poprzednio liczbę elementów określa liczba zawarta w nawiasie klamrowym.

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

88 Drugą podstawową strukturę

danych, a mianowicie macierz dwuwy­ w języku Java implementujemy przy pomocy tablic tzw. wie­ lopoziomowych. Tablica jest wielopoziomowa, jeżeli jej elementami są referencje do tablic , co jak już wiemy, jest możliwe. Rozważmy najpierw miarową,

instrukcję:

int[] [] x

= {{1,2,3,4},{5,6,7},{8,9}};

Zmienna x zawiera referencję do tablicy wielopoziomowej nieprostokąt­ nej. Warto się teraz zastanowić, co oznacza zapis x [O]. Otóż jest to referencja do tablicy 1,2,3,4. Referencja x [1] odnosi się do tablicy 5,6,7, a referencja x [2] do tablicy 8,9. Jeżeli napiszemy na przykład: int [] [] x

= new int [3] [] ;

referencja x odnosi się do tablicy o trzech elementach do tablic. Tablica x jest utworzona, ale wszyst­ kie jej elementy mają wartość null. Utworzenie odpowiednich referencji

oznacza to,

że

zawierających referencję

może się odbyć następująco:

x[O] x [1] x[2]

= new int[] {1,2,3,4}; new int [] {5, 6, 7} ;

= new int[] {8,9};

Zauważmy, że powyższe

instrukcje znacznie prostszej instrukcji: int[] [] x

są równoważne

już wyżej

= {{1,2,3,4},{5,6,7},{8,9}};

Omawianą konstrukcję warto

natomiast

stosować,

tablicę wielopoziomową nieprostokątną bez

tego w podany

omawianej

niżej

gdy chcemy utworzyć jej inicjalizacji. Dokonuje się

sposób:

int [] [] x = new int [3] [] ; x[O] = new int[4]; x[1] = new int[3]; x[2] = new int[2]; Można już

teraz się domyślić, w jaki sposób zaimplementować w ję­ zyku Java macierz dwuwymiarową. Wystarczy utworzyć tablicę dwupo­ ziomową prostokątną na przykład za pomocą instrukcji:

8.1 Tablice w

jęz yku

Java

89

int [] [] z = new int [m] [n] ; Tablica z ( utożsamiamy od tej chwili re fe re ncję do tablicy z jej n az wą) zawiera m refere ncj i do tablic zawie rających n elementów. Aby przy p isać pew ną war t oś ć (np. 100) wszystkim eleme nto m tej tablicy, wykorzystuje my dwi e instrukcje for .

for (i=O ; i<m ; i++)

f ar (j =0; j
t[i] ej] = 100;

Ta blice niepro s tokątn e wykorzystuje s ię rzadko, w sytuacjach gdy po­ trzebne są du że t a blice i brakuje miejsca w pamięci. P onieważ ni niejsza ks iąż ka j est przezn aczona do nauki pro gram owan ia, w dalsz ym ciąg u bę­ dziemy wykorzystyw ać wyłącz nie tablice pr os toką tne. Stos ując p ewne uproszczeni e dla dwupoziom owych tablic pros t okąt­ nych, m oż emy t raktować pierwszy indeks jako numer wiersza , a drugi in­ deks jako numer kolumny w macierzy dwuw ymi arowej. Dwu poziom owe tablice p rostokątn e będz iemy zat em , t ro ch ę nieściśl e , n azywać dalej tabli­ cami dwuwymiarowymi zawieraj ący m i o k reś lo n ą li c zb ę wierszy i kolu mn, co nam zna komicie uł a twi n au k ę programowania . Wiemy ju ż , ż e tablice s ą obiekt ami pewnej klasy. Nato miast war to jeszcze w iedzieć , ż e w klas ie tej jest dost ępny sk ład n ik length p odaj ący długo ść danej tablicy. Przypi sanie pewnej war toś ci wszystki m eleme nto m tablicy dwupoziomowej moż na zatem doko nać n as t ępuj ąc o:

for (i=O ; i
for (j=O; j
t[i] [j] = 100;

Przeanalizuj my t eraz tę kons trukcj ę. t. length p od aj e li cz b ę eleme ntów tablicy t , na tomi as t t [i] .length p od aj e li czb ę eleme ntó w tablicy, do której r eferen cj ę zawiera element t [i] . O c zywi ści e nie jest możliwa za­ miana kol ejnoś ci p ętli for w p owy ższej konstrukcji . Na j pierw musi być określon a wartość t [i] . Nato miast w przyp adku gdy nie wykorz ystujemy sk ład ni ka length , a zmienne m i n p od aj ąc rozm iary tablicy, to wtedy zamian a kol ejności jest m oż liwa. Zilu strujemy to jeszcze w dalszej cz ęś ci tego p o dr oz d zi ału . Pierwszym zadaniem ilu s truj ącym zastosowa nie tablic jedn owymi a­ rowych jest n ast ępuj ący problem . Należy sprawdzić, czy wś ró d n liczb

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

90

istnieje para liczb jednakowych. Naturalnym sposobem rozwiązania tego problemu jest wykorzystanie tablicy jednowymiarowej. Po wczytaniu liczb do tablicy możemy swobodnie nimi operować . Zastosowany algorytm po­ lega na wybieraniu kolejnych liczb i sprawdzaniu z liczbami do tej pory nie sprawdzonymi. Algorytm zapisany w pseudo-kodzie jest podany po­ niżej.

Algorytm 8.1 for (i=O; i
i

j

O O O 1 1 1

1 2

wartości,

ja­

3 2

3 3

Wykonanie algorytmu przebiega zatem następująco. Najpierw jest porównywana liczba pierwsza z drugą, następnie pierwsza z trzecią itd. Po porównaniu pierwszej liczby z pozostałymi należy porównać drugą liczbę ze wszystkimi liczbami, za wyjątkiem pierwszej, ponieważ to porównanie już się odbyło. A więc operację porównania realizujemy dla każdej liczby, porównując ją ze wszystkimi liczbami, poczynając od liczby następnej. Zauważmy jeszcze, że algorytm 8.1 może by ć wykorzystany do zna­ lezienia kombinacji dwuelementowych ze zbioru n-elementowego. Algo­ rytmu 8.1 nie można jednak zmodyfikować tak, by znajdował kombina­ cje k-elementowe ze zbioru n-elementowego. Algorytm, który znajduje dowolne kombinacje, jest zaprezentowany w pracy [6]. A oto aplikacja realizująca algorytm 8.l:

8.1 Tablice w

języku

Java

91

Aplikacja 8.1 import javax .swing.*; public class ParaTest { public static void main(String[] args)

{

new ParaTest O ;

}

public ParaTest() {

int n, i,j;

II n - liczba badanych elementów

II i - numer pierwszej liczby

II j - numer drugiej liczby

boolean istnieje;

String odp, wynik;

odp = JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj liczbę elementów");

n = Integer.parselnt(odp);

int[] t = new int[n];

II

wprowadzenie elementów tablicy for (i=O; i
II

wyprowadzenie elementów tablicy

wynik = 1111;

for (i=O; i
wynik += t [i] +" II

II

+ i +

92

8. WYKORZYSTANIE TABLIC JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik,

"Wczytana tablica", JOptionPane .INFORMATION_MESSAGE);

II sprawdzenie, czy istnieje para elementów

II jednakowych

istnieje = false;

for (i=O; i
for (j=i+l; j
if (t [i] == t [j] )

istnieje = true;

if ( i s t ni e j e ) JOptionPane.showMessageDialog(null, "Istnieje para elementów jednakowych", "PARA", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); else JOptionPane.showMessageDialog(null, "Nie istnieje para elementów jednakowych" ,"PARA" , JDptionPane .INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O); } } Jeżeli

6

wprowadzim y na (wartość

436

t o w wyniku

przy k ład następując y

zest aw danych

zmiennej n) 8

działani a

1

9

progr amu otrzymamy komunikat :

Nie istnieje para elementów jednakowych Natomiast dla

6 1

poniższe g o

(wartość

4

6

zestawu danych

zmiennej n) 9

4

7

program wyprowadzi komunikat:

Istnieje para elementów jednakowych Zwró ćmy

teraz uwagę na tech n ikę wprowadzania danych - elemen­ tów t ablicy. Do te go celu wykor zystuj emy m etod ę sho wl nput Dialog () z klasy JOptionPane omówioną w rozdziale 5. Metoda ta jest wykonywana w p ętli , tyle razy ile jest eleme ntó w t ablicy. Do wyprowadzania elemen­

8.1 Tablice w

języku

Java

93

tów tablicy u żyli ś my m etod ę show łvl es s agelri al og j ) rów n ież z kl asy J Op­ t ionPane . J ak p a mi ęt a my z r ozd zi ału 5, met od a ta wyprowadza t ekst umi eszczony w parametrze wynik. W zm iennej wynik p owinny się za t em znal eźć wszystkie eleme nty tablicy. Dokonujemy tego, wykonuj ąc w p ę tli ins trukcj ę:

wynik += t[ i] + II

II ,.

Instru kcj a ta p owoduj e a uto matycz ną ko nwe rsję eleme ntu t [i] z typ u int na typ String i do pisanie t ej war t ości do t ekst u umi eszczonego w zmiennej wynik (wraz z d woma spacjami). We wszystkich programach r e gułą po winno by ć wyp rowadzeni e dla kont roli uprzednio wczytanych d anych. Unika s ię w te n sposób szukania bł ędu w pr ogr amie, kt órego nie ma. N iep r awi d ł owe dzi ał anie progr amu moż e bowiem wy n i kać z bł ędny ch danych . J ak wi d ać , w aplikacji 8.1 fragmenty o dpowi adające za wczytywanie i wyprowadzan ie danych z ajmuj ą trochę mi ej sca , a co więcej w ka żd ym programie prz etwarz aj ącym wekt or , powinny s i ę one pow t ar z ać. Powt a­ rzani e tego sa mego fragm en tu we wszystkich pr oj ekt owanych aplikacj ach byłoby oczywistym marnotrawst wem s i ł , a co wi ęc ej zn acznie zmniej­ sza ło by czytel ność progr a mu. W łaśc iwy m rozwi ąz ani em te go problemu jest um ieszczeni e instrukcji wczytywania eleme ntów wektora w metodzie czytaj Ta b O, a instrukcji wyprowadzania eleme ntów wek t ora w metod zie druk'Iabf ), Pon ad t o wa rto ob ie te m et od y z apr oj ek t ować w klasie o na­ zwie na p rzyk ład T ablice. P owinny on e być statyczne, co po zwoli na ich wywoł ani e n awet wtedy, gdy ni e istniej e żade n obiekt tej klasy. A ot o proj ek t klasy Tablice: import javax .swing.*; public cl as s Tablice

{

public static void czytajTab(int[] t) {

int i; String odp; for (i=O; i
8. WYKORZYSTANIE TABLIC

94

element II) ;

t[i] = Integer .parselnt(odp);

II

}

}

public static void drukTab(int[] t, String tekst) {

String wynik;

int i;

wynik = 1111;

for (i=O; i
wynik += t [i] +11 II;

JDptionPane.showMessageDialog(null, wynik,tekst, JDptionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE); . } }

Przyjrzyjmy

si ę

t eraz

bliżej

parametrowi

t

w metodzie czytajTab() :

public static void czytajTab(int[] t) Parametr ten podaje referencję do tablicy jednowymiarowej (wektora). Jak już wspominaliśmy w rozdziale 4, wszystkie parametry są prz ekazy­ wane przez wartość, co oznacza, że metoda czytajTab() dysponuje tylko wartością referencji t i ewentualna zmiana tej wartoś ci wewnątrz metody nie będzie widziana na zewnątrz. Odwrotnie ma się sprawa z elementami tablicy, do której referencją jest t . Zmiana wartości elementów tablicy jest widoczna na zewnątrz metody. Można więc bez problemu wczytać w metodzie czytajTab() elementy tablicy. Wynika to stąd, że parame­ trem formalnym metody jest referencja do tablicy, a nie sama tablica. Jak wiemy, referencja określa w pełni tablicę (jej rozmiar, typ, położ enie w pamięci itp), a zatem pisząc w metodzie instrukcję:

t[i] = Integer.parselnt(odp); zmieniamy wartość i-tego elementu tablicy, do którego zmienna t . Metoda drukTab() posiada dwa parametry formalne:

referencją

jest

8.1 Tablice w

języku

Java

95

public static void drukTab(int[] t, String tekst) gdzie t jest referencją do tablicy jednowymiarowej, a tekst jest obiektem klasy String (tekst podaje informację wyświetlaną w okienku) . Dla tablicy t utworzonej na przykład w ten sposób: int[] t

= new

int[n];

metody czytaj'Tab() oraz druk'Tabl )

wywołujemy następująco:

Tablice.czytajTab(t); Tablice.drukTab(t,IIWczytana tablica"); Referencja t jest przekazywana do odpowiedniego parametru formalnego (przez wartość) , a odpowiednie działania są wykonywane dla elementów tablicy. Zwr ó ćmy jeszcze uwagę, że aby wywołać metody czytaj'Tabf) oraz druk'Iabt) musimy podać nazwę klasy, w której zostały one zapro­ jektowane. Ponieważ są to metody statyczne, nie musi być utworzony żaden obiekt klasy Tablice, ale podanie nazwy klasy jest konieczne . To że nazwa parametru aktualnego i formalnego jest taka sama, to oczy­ wiście przypadek. Bez problemu można bowiem napisać na przykład tak: int[] x = new int[n]; i następnie

wywołać

metody:

Tablice.czytajTab(x); Tablice. drukTab (x "Wczytana tablica"); l

Podaliśmy minimum

informacji o przekazywaniu parametrów, więcej przy­ ten problem zawiera rozdział 9. Jeżeli chcemy metody z klasy Tablice wykorzystać w projektowanej właśnie aplikacji, to wystarczy umieścić plik zawierający tę klasę (jak wiemy, musi mieć on nazwę Tablice.java) w katalogu, w którym tworzymy aplikację. Można też utworzyć pakiet, ale tym zajmiemy się w rozdziale 16. Zaprojektowana wcześniej aplikacja sprawdzania czy istnieją dwa jed­ nakowe elementy przy wykorzystaniu metod z klasy Tablice jest podana

kładów ilustrujących

poniżej .

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

96

Aplikacja 8.2 import javax.swing.*; public class Para { public static void main(String[] args)

{

new Para();

}

public Para() {

int n, i, j;

II n - liczba badanych elementów

II i - numer pierwszej liczby

II j - numer drugiej liczby

boolean istnieje;

String odp = JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj liczbę elementówII);

n = Integer.parselnt(odp);

int[] t = new int[n]; Tablice.czytajTab(t);

Tablice.drukTab(t,IIWczytana tablica");

lisprawdzenie, czy istnieje para elementów jednakowych

istnieje = false;

for (i=O; i
for (j=i+1; j
if (t [i] == t ej])

istnieje = true ;

if (istnieje)

JOptionPane.showMessageDialog(null, IIIstnieje para elementów jednakowych",IIPARA",

8.1 Tablice w

języku

Java

97

JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); else JOptionPane.showMessageDialog(null, . "Nie istnieje para elementów jednakowych" ,"PARA", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O); } }

Obecnie podamy cztery elementarne algorytmy umożliwiające prze­ twarzanie tablic dwuwymiarowych i zilustrujemy ich wykorzystanie pro­ stymi aplikacjami (we wszystkich algorytmach t oznacza nazwę przetwa­ rzanej tablicy). Podkreślmy jeszcze, że dla zwiększenia czytelności warto stosować te same zmienne dla oznaczenia numeru wiersza oraz numeru kolumny we wszystkich algorytmach i programach. W podanych algoryt­ mach dla oznaczenia numeru wiersza będziemy stosować zmienną i, a dla oznaczenia numeru kolumny zmienną j. Poniższy algorytm umożliwia przetworzenie wszystkich elementów ta­ blicy dwuwymiarowej w kolejności wiersz po wierszu.

Algorytm 8.2 for

(zmiennej i zmien~aJącej się od pierwszego wiersza

do ostatniego)

for (zmiennej j zmieniającej się od pierwszej kolumny

do ostatniej)

przetwarzaj element t[i] ej]

Kolejność

przetwarzania elementów zilustrujemy na przykładzie tablicy t o rozmiarach 3 na 4 przedstawionej na rys. 8.l.

Tabela 8.1 podaje wartości, jakie będą przyjmować zmienne i oraz j przy

przetwarzaniu tablicy zgodnie z algorytmem 8.2.

Kolejny algorytm (8.3) umożliwia przetwarzanie elementów tablicy dwuwymiarowej kolumna po kolumnie .

Algorytm 8.3 for (zmiennej j

zmieniającej

się

od pierwszej kolumny

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

98

o Rysunek 8.1:

1

2

Przykładowa

i O O O O 1 1 1 1 2 2 2 2

3

tablica o rozmiarach 3 na 4

J

O 1 2

I wiersz

3 O 1 II wiersz 2 3 O 1 III wiersz 2 3

Tabela 8.1: Wartości jakie b ędą przyjmowa ć zmienne i oraz j przy prze­ twarzaniu tablicy o rozmiarach 3 na 4 wiersz po wierszu

do ostatniej) for (zmiennej i zmieniającej się od pierwszego wiersza do ostatniego) przetwarzaj element t[i] ej] Wartości, jakie przyjmują

zmienne i oraz j dla tablicy t o rozmiar ach 3 na 4, podaje tablela 8.2. Następne dwa algorytmy umożliwiają przetwarzanie wyszczególnio­ nego wiersza lub kolumny w t abli cy dwuwymiarowej.

Algorytm 8.4 ustal

wartość

zmiennej i

określającej

numer wiersza

8.1 Tablice w

języku

Java l

99

j

O O 1 O 2 O O 1 1 2

1 1 O 2 1 2 2 2

O 3 1 3 2 3

I kolumna

II kolumna

III kolumna

IV kolumna

Tabela 8.2: Wartości zmiennych i oraz j przy przetwarzaniu tablicy 3 na 4 kolumna po kolumnie

for (zmiennej j zmienla]ącej się od pierwszej kolumny do ostatniej) przetwarzaj element t[i] ej]

Algorytm 8.5 ustal wartość zmiennej j określającej numer kolumny for (zmiennej i zmieniającej się od pierwszego wiersza do ostatniego) przetwarzaj element t[i] ej] Warto teraz zaprojektować metody służące do wczytywania i wypro­ wadzania elementów tablicy dwuwymiarowej. Dlatego metody, że takie operacje będziemy wykonywać wielokrotnie w prawie każdej aplikacji. Metody te umieś cimy oczywiście w klasie Tablica, warto tyko zastanowić się , jakie nazwy im nadać . Wybiegając nieco w przód zauważmy, że język Java umożliwia przeciążanie metod (dokładniejsza informacja na ten te­ mat jest zawarta w rozdziale 9). Oznacza to, że można różnym metodom nadać te same nazwy, a rozróżnić je tylko liczbą lub typem argumentów. Przypomnijmy sobie jak wyglądała metoda czytaj'Tabf) wczytywania element ów wektora:

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

100

public static void czytajTab(int[] t) Bez żadnego problemu można zaprojektować metodę o takiej samej na­ zwie ale o innym typie parametru :

public static void czytajTab(int[] [] t) W tym przypadku parametr formalny t zawiera referencję do tablicy dwuwymiarowej i to już wystarczy do rozróżnienia tych dwóch metod. Do zaprojektowania treści metody czytajTab() dla tablic dwuwymia­ rowych wykorzystamy algorytm 8.2. Zgodnie z tym algorytmem wczyty­ wanie jest zorganizowane w dwóch zagnieżdżonych instrukcjach for. W pierwszej instrukcji for zmienia się zmienna i oznaczająca numer wier­ sza, a w drugiej instrukcji for zmienia się zmienna j oznaczająca numer kolumny. Wczytywane elementy są umieszczane w tablicy wiersz po wier­ szu. A oto treść tej metody:

public static void czytajTab(int[] [] t) {

int i,j; String odp; for (i=O; i
Do wyświetlenia wszystkich elementów tablicy dwuwymiarowej w meto­ dzie drukTab() wykorzystujemy również algorytm '8.2. Elementy tablicy wpisujemy wiersz po wierszu do obiektu wynik klasy String, po każdym wierszu dodając znak nowej linii '\n'. A oto treść metody drukTab ():

public static void drukTab(int[] [] t, String tekst) {

String wynik;

8.1 Tablice w

języku

Java

101

int i,j; wynik = II";

for (i=O; i
for (j=O; j
wynik += t [i] ej] + II " ,.

wynik += ' \ n ' ;

}

JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik,tekst, JOptionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE); }

Obie zaprojektowan e metody umi eszczamy w klasie Tablica, dzięki czemu unikamy wielokrotnego przepisywani a ty ch samych fragm entów programu. Klasa Tablica wygl ąd a teraz następuj ąco:

import javax.swing. *; public class Tablice { public static void czytajTab(int[] t)

II tablica jednowymiarowa

{

II

treść

metody

została

podana

wcześniej

}

public static void czytajTab(int[] [] t)

II tablica dwuwymiarowa

{

II

treść

metody

została

podana

wcześniej

}

public static void drukTab(int[] t, String tekst) II tablica jednowymiarowa {

II }

treść

metody

została

podana

wcześniej

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

102

public static void drukTab(int[] [] t, String tekst) II tablica dwuwymiarowa {

II

treść

metody

została

podana

wcześniej

}

}

Przetestowanie nowych metod z klasy Tablica aplikacji:

można dokonać

pującej

Aplikacja 8.3

II II

aplikacja wczytywania elementów tablicy w kolejności wiersz po wierszu

import javax.swing.*; publi c class Test { public static void main(String[] args)

{

new Test () ;

}

public Test () {

int m, n;

String odp;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj liczbę wierszy'l);

m = Integer.parselnt(odp);

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj liczbę kolumn");

n = Integer.parselnt(odp);

II

utworzenie tablicy dwuwymiarowej

w

nastę­

8.1 Tablice w

języku

int [] [] t

103

Java

= new

int [m] [n] ;

Tablice.czytajTab(t);

Tablice.drukTab(t,"Wczytana tablica");

System.exit(O) ; } } Przypuśćmy, że zostały

2

4

1

2

3

4

następujące wartości:

wprowadzone 5

678

Po wykonaniu aplikacji tablica t ma

postać:

~

t~ Jeżeli

chcemy dane do tablicy dwuwymiarowej wprowadzać kolumna po kolumnie, to nie możemy wykorzystać metody czytaj'Tabf} z klasy Tablica. Musimy w tym celu napisać nowy fragment programu zaprojek­ towany zgodnie z algorytmem 8.3. W tym przypadku w dwóch zagnież­ dżonych instrukcjach for w pierwszej instrukcji zmienia się zmienna j oznaczająca numer kolumny, a w drugiej zmienna i oznaczająca numer wiersza. Do wyprowadzania elementów tablicy można oczywiście wykorzystać metodę druk'Tabf) z klasy Tablica. A oto odpowiednia aplikacja:

Aplikacja 8.4 II aplikacja wczytywania elementów tablicy

II w kolejności kolumna po kolumnie

import javax. swing. *;

public

class WczytKol {

public static void main(String[] args)

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

104 {

new WczytKol () ;

}

public WczytKol() {

int m, n, i, j;

String odp;

odp = "";

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj liczbę wierszy");

m = Integer.parselnt(odp);

odp = JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj liczbę kolumn");

n = Integer.parselnt(odp);

int [] [] t = new int [m] [n] ;

II wprowadzanie kolumna po kolumnie

for Cj=O; j
for (i=O; i<m; i ++) {

odp = JOptionPane.showlnputDialog("Podaj " + j + " element "+ i + II wiersza"); t[i] [j] = Integer.parselnt(odp);

}

Tablice .drukTab (t, "Wczytana tablica" ) ; System .exit(O); } }

Przypu ś ćmy, ż e

2

wczytywane elementy

m ają nast ępuj ące wartoś ci :

4

1 2 3 4 5 678

Tabli ca t po wczytaniu powyższych wartoś ci ma

po stać:

8.1 Tablice w

języku

Java

105

IT:IITI:IIJ

t~

W ap likacji 8.5 po danej ni ż ej jest wykorzys tany r ówni eż algoryt m 8.3. W wyniku d z iałan ia tej aplikacji zostanie wyprowadzona suma elem entów w każd ej kolumnie tablicy dwuwymi ar owej.

Aplikacja 8.5 II Aplikacja obliczania sumy elementów w II tablicy import javax .swing.*;

każdej

public class SumaKol { public stat ic void main(String[] args)

{

new SumaKol O ;

}

public SumaKol O

{

int m, n, i, j, suma;

II m,n - rozmiary tablicy

II suma - suma elementów w danej kolumnie

String odp;

odp = JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj liczbę wierszy");

m = Integer.parselnt(odp);

odp = JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj liczbę kolumn");

n = Integer.parselnt(odp);

i nt [] [] tab

=

new i nt [m] [n] ;

Tabl ice .czytajTab(tab) ;

kolumn ie

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

106

Tablice. drukTab (t ab , "Wczytana tablica");

II wyznaczenie sum elementów w każdej kolumnie for (j=O; j
}

System.exit(O); } }

Algorytm 8.4 realizuje zamieszczona niżej aplikacja 8.6. Jej zadaniem jest znalezienie sumy elementów w określonym wierszu tablicy.

Aplikacja 8.6 II aplikacja znajdowania sumy elementów w II wierszu tablicy

określonym

import javax.swing.*; public class SumaWier { public static void main(String[] args) {

new SumaWierO; }

public SumaWier() {

int m, n, j, nr_w, suma;

j

/,

8.1 Tablice w

języku

Java

107

II m,n - rozmiary tablicy

II nr_w - numer wiersza

II suma - suma elementów wiersza

String odp;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj liczbę wierszy");

m = Integer.parselnt(odp);

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj " l i c z b ę kolumn");

n = Integer.parselnt(odp);

int [] [] tab

=

new int [m] [n] ;

Tablice.czytajTab(tab);

Tablice .druk'l'ab Ct ab , II Wczytana tablica") ;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

lIPodaj numer wiersza ");

nr_w = Integer .parselnt(odp);

suma = O;

for (j=O; j
suma += tab [nr_w] ej] ;

JOptionPane.showMessageDialog(null,IISuma elementów: II + suma, IIWIERSZ 11+ nr_w,

JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

System.exit(O); }

}

Kolejna aplikacja realizuje algorytm 8.5. Jej zadaniem jest znalezienie liczby element ów dodatnich w określonej kolumnie.

Aplikacja 8.7 II Aplikacja znajdowania liczby elementów dodatnich

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

108

II w określonej kolumnie import javax .swing.*; public class DodKol { public static void main(String[] args)

{

new DodKolO;

}

public DodKolO {

int i, m, n, liczba, nr_kolumny;

II m,n - rozmiary tablicy

II liczba-liczba dodatnich elementów w danej kolumnie

String odp;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj liczbę wierszy") ;

m = Integer.parselnt(odp);

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj liczbę kolumn");

n = Integer.parselnt(odp);

int [] [] t = new int [m] [n] ; Tablice.czytajTab(t);

Tablice.drukTab(t,"Wczytana tablica") ;

odp = JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj numer kolumny");

nr_kolumny = Integer.parselnt(odp);

liczba = O;

for (i=O; i<m; i++)

if (t [i] [nr_kolumny] > O)

liczba++;

8.1 Tablice w

języku

Java

109

JOptionPane .showMessageDialog(null,

"Liczba elementów dodatnich : + 1iczba,"Kolumna "

+ nr_kolumny,JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); II

System.exit(O); } }

W wielu różnych algorytmach konieczne jest zamiast wyprowadze­ nia elementów tablicy dwuwymiarowej przepisanie ich do wektora. Prze­ pisanie można wykonać, zwiększając wartość zmiennej odpowiadającej indeksowi wektora. W poniższej aplikacji 8.8 zmienna ta nazywa się k. Przed dwoma zagnieżdżonymi instrukcjami for przyjmuje ona wartość 1, a następnie po wpisaniu elementu tablicy do wektora jej wartość jest zwiększana o jeden. Przepisywanie odbywa się w kolejności wiersz po wierszu zgodnie z algorytmem 8.2.

Aplikacja 8.8 II aplikacja przepisywania tablicy do wektora

import javax .swing .*;

pub l i c

class DoWekt {

public static void rnain(String[] args) {

new DoWekt () ;

}

public DoWekt () {

int m, n, i, j, k;

String odp;

odp = JOptionPane .showInputDialog(

"Podaj liczbę wierszy");

m = Integer.parseInt(odp);

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

110

odp = JOptionPane.showInputDialog(

"Podaj liczbę kolumn");

n = Integer.parseInt(odp);

int [] [] tab = new int [m] [n] ;

int[] wekt = new int[m*n];

Tablice .czytajTab(tab);

Tablice.drukTab(tab,"Wczytana tablica");

II przepisywanie do wektora

k = O;

for (i=O; i<m; i++)

for (j=O; j
wekt Ck] = tab [i] ej] ;

k++;

}

Tablice .drukTab(wekt,"Otrzymany wektor"); System .exit(O) ; } }

Obecnie wykorzystamy często używany algorytm zamiany dwóch wska­ zanych fragmentów jednej tablicy lub dwóch tablic. W aplikacji 8.9 są zamieniane dwa wskazane wiersze tablicy dwuwymiarowej. Dokonuje się tego w następującej pętli for:

for (j=O; j
pomoc = tab[w1] [j] ;

tab [w1] [j] = tab [w2] ej] ;

tab [w2] [j] = pomoc;

}

gdzie n oznacza liczbę elementów wiersza, w1 podaje numer pierwszego wiersza, a w2 numer drugiego wiersza podlegającego zamianie. Na rys. 8.2 są przedstawione dwa wskazane wiersze tablicy dla n równego 3 oraz zmienna pomoc.

8.1 Tablice w

języku

Java

w1

pomoc

r.:

111

t~

W2~ Rysunek 8.2: Zamiana dwóch wierszy tablicy

Dla pierwszego elementu wiersza schemat zamiany można opisać następująco: najpierw wartość 4 wpisujemy do zmiennej pomoc, następnie wartość 10 wpisujemy na miejsce 4, a na końcu wartość 4 ze zmiennej pomocniczej pomoc wpisujemy na miejsce 10. Schemat ten powtarzamy w pętli dla każdego elementu wskazanych wierszy. Bez wykorzystania zmiennej pomocniczej zamiana elementów nie byłaby możliwa, ponieważ jedna z wartości ulegałaby zamazaniu. Aplikacja zamiany dwóch wskazanych wierszy tablicy jest podana poniżej.

Aplikacja 8.9 II zamiana dwóch wierszy w tablicy import javax.swing.*; public class Zamiana { public static void main(String[] args) {

new Zamiana () ; }

public Zamiana () {

int m, n, wl, w2, j, pomoc; II m,n - rozmiary tablicy II wl, w2 - numery zamienianych wierszy II pomoc - zmienna pomocnicza do zamiany elementów

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

112

String odp; odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę wierszy"); m = Integer.parselnt(odp); odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę kolumn"); n = Integer.parselnt(odp); int [] [] tab = new int [m] [n] ; Tablice.czytajTab(tab); Tablice.drukTab(tab,"Wczytana tablica"); odp = JOptionPane .showlnputDialog( "Podaj numer pierwszego wiersza"); wl = Integer.parselnt(odp); odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj numer drugiego wiersza"); w2 = Integer.parselnt(odp); for (j=O; j
Tablice.drukTab(tab,"Tablica po zamianie wierszy"); System.exit(O); } }

Na tablic.

zakończeni e Załóżmy, że

rozpatrzymy możliwość przypisywania referencji do mamy deklaracje postaci:

int[] a = {1,2,3,4}; intD b = {10 l 2 0 } ;

8.2

Przykłady

int [J [J c int [J [J d

113

= { {1,2 }, {3,4,5,6 } }; = { {lO,20,30}, {40,50 }};

Możliwe jest następujące

b

przypisanie refer encji:

= a;

Po wykonaniu powyższej instrukcji b jest referencją do tablicy: {1,2,3,4} Do t ablicy 10,20 nie istnieje ż ad n a referencja i obiekt ten zostanie automatycznie usunięty. Natomiast do tablicy {1,2,3,4} istnieją teraz dwie referencje: a oraz b; Jeszcze raz podkreślmy, że przypisanie b

= a;

nie oznacza przepisywania elementów z jednej tablicy do drugiej, lecz tylko przypisanie referencj i. Referencj e c i d są referen cjami do tablic dwupoziomowych nieprostokąt nych . M ożliwe jest zatem przypisanie: .c

= d;

ale nie jest c

możliwe

przypisanie:

= a;

ponieważ

refer encja a odnosi się do tablicy jednopoziomowej. Po wykon aniu przypisania: c = d;

do tablicy: { {10,20,30} , {40,50 }} istnieją dwie referencje: c oraz d, a do tablicy: {{1,2}, {3,4,5,6 }} nie odnosi si ę żadn a referencj a.

114

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

Przykłady

8.2

Przykład 8.1

W przykładzie rozważymy algorytm znajdowania elementu minimalnego w tablicy jednowymiarowej. Algorytm, który wykorzystamy, jest podobny do algorytmu znajdowania elementu minimalnego w ciągu liczb. Ponieważ jest określona liczba elementów tablicy, można zastosować instrukcję for. A oto algorytm zapisany w pseudo-kodzie:

Algorytm 8.6 wczytaj elementy tablicy jako element minimalny tablicy przYJmlJ pierwszy element tablicy i zapamiętaj jego położenie for (każdego elementu tablicy) if (aktualny element jest mniejszy od elementu minimalnego) {

za element minimalny przyjmij aktualny element tablicy zapamiętaj indeks elementu minimalnego }

wydrukuj element minimalny i jego Aplikacja

realizująca powyższy

położenie

algorytm jest postaci:

Aplikacja 8.10 II aplikacja znajdowania elementu minimalnego w wektorze import javax.swing.*; pub l i c class MinWekt { public static void main(String[] args) {

new MinWekt () ; }

public MinWekt ()

8.2

Przykłady

115

{

int n, i, min, poloz; II n - rozmiar wektora II min - wartość elementu minimalnego II poloz - położenie elementu minimalnego String odp = JOptionPane.showlnputDialog("Podaj liczbę elementów") ; n = Integer.parselnt(odp); int[] t

= new

int[n];

Tablice.czytajTab(t); Tablice.drukTab(t,"Wczytana tablica"); min = t [O] ; poloz = O; for (i=1; i
JOptionPane.showMessageDialog(null, "min "Położenie el. min = "+ poloz, JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

=

II

+ min,

System.exit(O); } }

Przeanalizujemy jeszcze

powyższą aplikację

Rozważmy tablicę t zawierającą

o

2

na przykładowych danych. elementy pokazane na rys. 8.3.

4

5

6

7

Rysunek 8.3: Tablica

8 t

9

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

116 Ważniejsze zmienne występujące

w aplikacji

przyjmą wartości

podane w

tablicy. połoz

mln

O

O

9

1 2

1 2

7 6

3 4 5

3

3

6

6

2

l

7 8 9

Indeks odpowiadający wartości minimalnej w tablicy jest równy 6, a minimalna wynosi 2. Zauważmy jeszcze, że aplikację znajdowania minimum można nieco uprościć . Można bowiem nie wykorzystywać zmiennej min, a wartość elementu minimalnego zapamiętywać w sposób pośredni poprzez zapamię­ tanie jego poł ożenia. Poniższa aplikacja zawiera omówione uproszczenie.

wartość

Aplikacja 8.11 II aplikacja znajdowania elementu minimalnego w wektorze import javax.swing .*; public class MinWekUp { public static void main(String[] args) {

new MinWekUp(); }

public MinWekUp() {

int n, i, poloz;

II n - rozmiar wektora

8.2

Przykłady

117

II poloz -

położenie

elementu minimalnego

String odp = JOptionPane.showlnputDialog("Podaj n = Integer.parselnt(odp);

liczbę

elementów");

int[] t = new int[n]; Tablice .czytajTab(t); Tablice. druk'I'ab Ct , "Wczytana tablica"); poloz = O; for (i=l; i
<

t [po Loz ] ) {

poloz = i; }

JOptionPane .showMessageDialog(null, "min = " + t [poloz] "Położenie el. min = "+ poloz, JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); l

System.exit(O) ; } } Zauważmy, ż e j eż eli

w tablicy są dwa lub więcej elementów o t ej sa mej wartośc i najmniejszej , t o w wyniku działania a plikacji 8.10 i 8.11 jest znajd owan e położ enie pierws zego napotkan ego eleme nt u o najmniejszej wartoś ci .

Przykład

W prz ykład zi e pod amy aplikację znajdowania elementu minimalnego i jego poło ż eni a w tablicy dwuw ym iarowej . Wykorzystany algorytm jest taki sam jak zastosowany przy znajdowaniu elementu minimalnego w tablicy jednowymiarowej z tym, że do przeszukania wszystkich elementów tablicy stosujemy dwi e instrukcje for zgodnie z algory t mem 8.2.

8.2

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

118

Aplikacja 8.12

II II

aplikacja znajdowania elementu minimalnego w tablicy dwuwymiarowej import javax.swing.*;

public class MinTab { public static void main(String[] args) {

new MinTab() ; }

public MinTab() {

int m, n,i,j,pwier,pkol; II m,n - rozmiary tablicy II pwier - numer wiersza elementu minimalnego II pkol - numer kolumny elementu minimalnego String odp; odp = JOptionPane .showInputDialog("Podaj m = Integer.parseInt(odp);

liczbę

wierszy");

odp = JOptionPane . showInput lri a LogU'Podaj n = Integer .parseInt(odp);

liczbę

kolumn Jl )

int [] [] t = new int [m] [n] ; Tablice.czytajTab(t); Tablice.drukTab(t,"Wczytana tablica Jl ) pwier = O; pkol = O; for (i=O; i<m; i++) for (j=O ; j
;

;

8.2

Przykłady

119

if (t[i] [j] < t [pwier] [pkol]) { pwier = i; pkol = j; }

JOptionPane.showMessageDialog(null, "El. min . = " + t [pwier] [pkol], "Wiersz = " + pwier +" Kolumna = II + pkol, JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O); } }

• Kolejny przykład ilustruje sortowanie tablic, czyli ułożenie elementów tablicy w kolejności od najmniejszego do największego lub też odwrotnie. Na przykład podana niżej tablica .

po posortowaniu w kolejności od najmniejszego elementu do powinna wyglądać następująco:

największego

Algorytmów dotyczących sortowania jest bardzo dużo. W tym rozdziale podamy dwa przykłady, ilustrujące naj prostsze metody sortowania, natomiast w rozdziale 10 jest omówiony znacznie bardziej skomplikowany algorytm, ale za to zapewniający szybkość sortowania wielokrotnie większą,

Przykład

8.3 W nimejszym

przykładzie omówimy sposób sorto-

wania tablicy przy pomocy algorytmu znanego w literaturze pod nazwą sortowania bąbelkowego. Istota tego algorytmu polega na wielokrotnym przeglądaniu par sąsiadujących ze sobą elementów tablicy od lewej strony do prawej. Po napotkaniu pary, dla której żądana kolejność nie jest speł­ niona, elementy tej pary są przestawiane. Jeżeli sortujemy w kolejności od najmniejszego elementu do największego, to po zakończeniu pierwszego

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

120 przeglądania największy element

się

~

na

końcu

tablicy. Algorytm ten nazywa się bąbelkowym, ponieważ większe liczby są wynoszone do góry jak bąbelki w wodzie. Rozważmy działanie algorytmu na przykła­ dzie poniższej tablicy.

W pierwszym przebiegu mamy: Krok 1.

znajdzie

zamieniane elementy

9H2

Krok 2.

~

9H7

Krok 3.

~

10 H 8

Krok 4.

~ W drugim przebiegu mamy: Krok 1.

~

10

H

4

zamieniane elementy

9H8

Krok 2.

~ W trzecim przebiegu mamy: Krok 1.

~ \V czwartym prz ebiegu mamy: Krok 1.

=

zamieniane elementy

8H4

zamieniane elementy

7H4

przebiegu nie są zamieniane żadne elementy, czyli można zakończyć algorytm , tablica jest uporządkowana w żądanej kolejności. Algorytm sortowania bąbelkowego zapisany w pseudo-kodzie ma postać: W

piątym

9H4

8.2

Przykłady

121

Algorytm 8.7 wprowadź

dane

zapamiętaj, że dokonano zamiany while (dokonano zamiany)

{

nie dokonano zamiany for (każdego elementu tablicy bez ostatniego) if (para nie jest ustawiona w żądanej kolejności)

zapamiętaj,

że

{

elementy w parze zapamiętaj, że dokonano zamiany zamień

} } wyprowadź posortowaną tab~icę

Możemy

teraz

przystąpić

do

uszczegółowienia powyższego

algorytmu.

Zdanie zapamiętaj,

że

dokonano zamiany

można zrealizować, wykorzystując zmienną zmiana przyjmującą wartość

1, gdy zamiana została dokonana i wartość O w przeciwnym przypadku. Zdanie zamień elementy w parze realizujemy przy pomocy poniższej konstrukcji: pom = t [i] ; tU] = t[i+1]; t[i+l] = pom; gdzie pom jest zmienną pomocniczą a t [i] aktualnym elementem tablicy. Po tych uszczegółowieniach można już przedstawić odpowiednią aplikacj ę,

Aplikacja 8.13 II sortowanie tablicy import javax.swing.*;

metodą bąbelkową

122

8. WYKORZYSTANIE TABLI,

publi c class Babell

{

public static void main(String[] args) {

new Babell O ; }

public Babell O {

int n, i, pom; II n - rozmiar tablicy II pom - zmienna pomocnicza do zamiany elementów boolean zmiana; II true - dokonano zamiany String odp = JOptionPane .showlnputDialog( "Podaj liczbę elementów"); n = Integer.parselnt(odp); int[] t = new int[n]; Tablice .czytajTab(t); Tablice . druk'I'ab Ct , "Wczytana tablica") ;

II II

ustawienie

wartości początkowej

stwierdzającej

zmiennej

dokonanie zamiany

zmiana = true ; while (zmiana) { zmiana = false; for (i=O; i t[i+l]) { II zamiana elementów i zapamiętanie II faktu dokonania zamiany pom = t[i]; t [i] = t [i+1] ; t[i+l] = pom; zmiana = true; }

8.2

Przykłady

123

}

Tablice .drukTab(t,"Tablica po

uporządkowaniu");

System.exit(O); }

}

Zastanowimy się t eraz przez chw i l ę nad ulepszeniem algoryt mu sortowania b ąbelk ówego. Zauważmy, ż e po każdym przebiegu kolejne elementy najwięk sz e przesuwają s ię na koniec tablicy. W zwi ązku z tym nie ma zatem potrzeby sprawdzania' za każdym raz em tabli cy do samego końca . Po każd ym przebiegu nal eży zmniejszyć długość rozpatrywanej cz ęś c i t ablicy. Zrealizujemy to poprz ez wprowadzenie dodatkowej zmiennej nakt przyjmującej na pocz ątku wartoś ć n, a nast ępni e zmniejszającej swoj ą wartoś ć o jeden po każdym sprawdzeniu zawartoś ci tablicy. Aplikacja 8.14 uwz gl ędni aj ąc a omówion e ulepszenie jest przedstawiona poniżej. Czas jej wykonania jest znac znie króts zy niż poprzedni ej. Warto zaznacz yć, że są możliwe również inn e ulepszenia algorytmu sortowania b ąb elkowego , których w tej książce nie b ędziemy rozważać . J ednak wszyst kie dokonane zmiany nie spowodują , by otrzymany algory tm mógł konkurować z innymi szybkimi metod ami sor towania. Jedyną niepodważalną zaletą algorytmu sorto wania b ąb elk ówego jest jego pros tota.

Aplikacja 8.14 II sortowanie tablicy

ulepszoną metodą bąbelkową

import j avax. swing. *; pub li c

class Babe12 { public static void main(String[] args) {

new Babe12 O ; }

public Babe12 O {

124

8. WYKORZYSTANIE TABLIC int n, i, pom, nakt; II n - rozmiar tablicy II pom - zmienna pomocnicza do zamiany elementów II nakt - długość badanej części tablicy boolean zmiana; II true - dokonano zamiany String odp = JOptionPane.showlnputDialog("Podaj n = Integer .parselnt(odp);

liczbę

elementów");

int[] t = new int[n]; Tablice .czytajTab(t); Tablice. drukTab (t, "Wczytana tablica");

II II

ustawienie

wartości początkowej

stwierdzającej

zmiennej

dokonanie zamiany

zmiana = true;

II II

ustawienie

wartości początkowej

wyznaczającej

zmiennej

długość przeglądanej

części

tablicy

nakt = n; while (zmiana) { zmiana = false; for (i=O; i t[i+1]) { II zamiana elementów i II dokonania zamiany pom = t [i] ; t [i] = t Ci+1] ; t[i+1] pom; zmiana = true;

zapamiętanie

faktu

}

nakt--; }

Tablice.drukTab(t,"Tablica po

uporządkowaniu");

8.2

Przykłady

125

Systern.exit(O); } }

Przykład 8.4

"V przykł adzie jest podany algorytm sortowania przez wstawianie. Idea t ego sortowania jest analogiczna do metody układania kart st osowanej pr zez więk sz ość osób grających w karty. Met od a t a polega na wstawianiu we właś ciwe miejs ce do uporządkowanych do tej pory kart n ast ępn ej karty. Prosimy teraz wziąć parę kart do ręki i s p ró b ować je poukładać. Przy sortowaniu elementów tablicy postępuj e s ię w sposób analogiczny. Przypuśćmy, że należy posortować tablicę x w kol ejno ś ci od elementu najmniejszego do n ajwi ększego. Zaczynamy od fragmentu tablicy, którym jest po prostu pierwszy elemen t x [1J i nast ępnie umi eszczamy elementy x [2J, ... ,x [nJ we właściwym miejscu w posortowanej częśc i tablicy. Algorytm sortowania przez wstawianie zilustrujemy na przedstawionej niżej tablicy.

Na schemacie prz edstawionym na rysunku 8.4 gruba kreska oddziela tabl icy od nieposortowan ej prawej częś ci.

posortowaną lewą część

lliGJill [ilillill ~ ~

~ Rysunek 8.4: Schema t sortowania tablicy prz ez wstawienie

Algorytm sortowania przez wstawianie w sposób jak najbardziej ogólny możemy opisać n astępująco:

126

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

Algorytm 8.8 for

(każdego

elementu tablicy poczynając od drugiego) element xCi] na jego właściwe miejsce w posortowanej części

przesuń

Uszczegółowiając algorytm

otrzymujemy.

Algorytm 8.9 for (i = 1; i
j

=

i

while (j > 1 i x[j-l] > x[j]) { zamień

j

=

elementy x[j], x[j-l]

j - 1

} } Uszczegółowiając

dalej

zamianę

elementów tablicy otrzymujemy.

Algorytm 8.10 for (i=l; i
{ i - numer aktualnego elementu tablicy } j = i while (j > 1 i x[j-l] > x[j]) {

pom = x [j] x [j] = x [j-l] x[j-l] = pom j = j - 1 } } Powyższy

algorytm sformułowany w pseudo-kodzie możemy nio zapisać w języku Java otrzymując następującą aplikację:

bezpośred­

8.2

Przykłady

127

Aplikacja 8.15 import javax.swing.*; publi c class Wstawi { public static void main(String[] args) {

new Wstawi O ; }

public Wstawi O {

int n, i, j, pom; II n - rozmiar tablicy String odp = JOptionPane. shov Input.Dd al og C'Pcdaj n = Integer.parselnt(odp); int[] t

= new

liczbę

e Lement ćv") ;

int[n];

Tablice .czytajTab(t); Tablice.drukTab(t ,IIWczytana tablicaII) ; for (i=i; i
= i;

while (j>O && tEj-i] > tEj]) { pom = t [j] ; t Ijl = t[j-i]; t Ej-i] = pom; j--; } }

Tablice .drukTab(t,IITablica po System.exit(O);

uporządkowaniuII);

128

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

} }

Obecnie po damy nieco ul epszon ą wersję zamieszczonej wyżej ap likacji. Ulepszenie bazuje na n as t ępuj ącym spos t rzeże ni u . J e ż eli mamy wstawi ć pewien element na wł aści we miejsce, to zam iast prz e suwać parami poszczególne elementy można zapamięt ać element w zmie nnej pomocniczej pom, po przes uwać część elementów tablicy w pr awo i na zwolnione mi ejsce ws t awi ć dany element . Om awian e ulepszenie rozpatrzymy na przy k ładz ie podanej niż ej tablicy, w której podwójn a kreska o k reś la część tablicy j uż pos or t owan ą .

W celu wst awienia element u o war to ści 5 na wł aś ciwe miejsce z apam ię­ tuje my t ę wartość w zmiennej po mocniczej, pr zesuwamy eleme nty 8 i 9 w prawo i do piero wtedy wst awiamy war toś ć ze zmiennej pomocniczej na wł aściwe miejsce. Ilus truj e t o po n iższy schemat (rys.8.5).

pom = 5

Rysun ek 8.5: Schemat wst awiani a

Frag ment progra mu j

=

re alizuj ący

w tablicy na

ulepszenie ma

II

zapamiętanie

pos t ać.

elementu do wstawienia

II przesunięcie elementów w prawo while Cj>O && x[j-l] > pom) { x[j] = x[j-l]; j--; }

x [j]

w ł aśc iwe

i;

= x[j] ;

pom

wartośc i

pom;

II wstawienie elementu

miejsce

8.2

Przykłady

129

P rzedstawione ulepszenie znacznie zmniejsza czas niezbęd ny do sortowania, ale analogicznie j ak w prz yp adku sortowania b ąb elkowego nie jest konkurencyjn e dla szy bkich metod sortowania . A oto aplikacja uwzględ­ niaj ąc a omówione ulepszeni a.

Aplikacja 8.16 II ulepszona wersja aplikacji sortowania przez wstawianie import javax .swing.* ; public class Wstaw2 { public static void main(String[] args) {

new Wstaw2 O ; }

public Wstaw2 O {

i nt n, i , j , pom;

II n - rozmiar tablicy String odp = JOptionPane.showlnputDialog("Podaj n = Integer.parselnt(odp);

l iczbę

elementów") ;

int[] t = new int[n] ; Tabl ice .czytajTab(t) ; Tablice .druk'l'ab Ct "Wczytana tablica") ; J

for ( i=i; i
= i;

pom = t[j];

II

zapamiętanie

elementu do wstawienia II przesunięcie elementów w prawo wh ile (j>O && tej-i] > pom) { tCj] = t[j-i] ; j--; }

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

130

t ej]

= pom;

II wstawienie elementu

}

Tablice.drukTab(t,"Tablica po System.exit(O);

uporządkowaniu");

} }

Kolejny przykład podaje rozwiązanie problemu bardzo rzystywanego w różnych zast osowaniach. Przykład

8.5

cz ęst o

wyko­

Rozważmy następujący problem. Należy sprawdzić ,

czy w tablicy istnieje dana wartość. W przykładzie przedstawimy dwa algorytmy rozwiązania t ego problemu: pierwszy dla dowolnej tablicy i drugi dla tablicy uporządkowanej tzn. takiej, w której elementy są podane w kol ejności rosnącej lub malej ąc ej . Algorytm wyszukiwania elementu dla dowolnej tablicy znany w lit e­ raturze pod nazwą wyszukiwania sekwencyjn ego jest następujący.

Algorytm 8.11 do {

zmiennej wynik przypisz wartość 1, gdy dany

element tablicy jest równy szukanej wartości

przejdź do następnego elementu tablicy

}

while (zmienna wynik ma wartość 1 i nie osiągnięto końca tablicy) wyprowadź informacje, czy podana liczba jest w tablicy A oto aplikacja

realizująca powyższy

Aplikacja 8.17 II wyszukiwanie sekwencyjne import javax.swing.*; publi c

algoryt m :

8.2

Przykłady

131

class Sekwen { public static void main(String[] args)

{

new Sekwen();

}

public Sekwen() {

int liczba, n, i;

II n - liczba elementów tablicy

II liczba - wyszukiwana liczba

boolean znaleziono;

String wynik, odp;

odp =

JOptionPane. showInputDialogC'Podaj n = Integer.parseInt(odp);

liczbę

elementów") ;

int[] x = new int[n]; Tablice.czytajTab(x);

Tablice.drukTab(x,"Wczytana tablica");

odp =

JOptionPane.showInputDialog("Podaj liczba = Integer.parseInt(odp);

znaleziono

=

false;

II wyszukanie podanej liczby

i = O;

do {

znaleziono = (x[i] -- liczba);

i++;

} while (! znaleziono && i < n);

wynik = 1111;

if (znaleziono)

szukaną liczbę");

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

132 {

wynik += i-l; JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik, "Pozycja szukanej liczby : ", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); }

else JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik, "BRAK LICZBY", JOptionPane.ERROR_MESSAGE) ; System.exit(O) ; } }

Ob ecnie podamy drugą wersję algorytmu przy założeniu, ż e eleme nty t abli cy są uporz ądkowane. Algorytm t en jest znany w lit er aturze pod n azwą wyszukiwania binarnego. Najbardziej obrazowo wyszukiwanie bi­ narne mo żn a zilu strować na przykładzie zgadywania liczby z pewnego przedzi ału. Niech tym przedziałem b ęd ą liczby od 1 do 100, a liczba, kt órą chcemy o dgad n ąć , to liczba 86 (ocz yw iś cie z gaduj ący nie wie jaka to liczba). Zgadywanie pole ga na każdorazowym dzieleniu przedziału na pół, co dwukrotnie zmniejsza wi elkoś ć prz edzi ału , w kt ór ym znajduj e się liczba. Kol ejno zgadujemy (p oniżej ob ok zgadywanej liczby jest podany r o zważany prz edział) :

Pytanie 50 < 50,100 > 75 < 75,100 > 87 < 87,100 > 81 < 81,87 > 84 < 84,87 > 86 Zauważmy , że

Odpowiedź

za za za za za

m ał o m ało m ał o m ał o mał o

z gadni ęt e

nawet je żeli zakres liczb , z kt óry ch mamy z gadywać , wynosi 1024, to dana liczba zost anie od g adnięt a po co najwyżej 10 py­ taniach . Wynika to z faktu , że po każd ej odpowiedzi dwukrotnie zmniej­ szamy int eresujący nas zakres. Spr awdźmy, ż e faktyczni e wystarczy dzie­ sięć prób. Poniżej podano wielko ś ci zakresów prz y kolejnych pytaniach.

8.2

Przykłady

133

Zapytanie 1 2 3 4 5 6 7 8

Wielkość

9

10

zakresu I 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

Jak w i dać, co n aj wyż ej w dz ies iątej próbie wi elko ść za kresu wyn osi 1, a więc liczba zosta ła odgad n ięta . Obecnie zilust ruje my zastosowanie wysz ukiwania bina rnego do znale­ zienia liczby w tablicy up o r z ądkowan ej. Roz waż my tab licę z z aw ar t o ś c i ą poszczególnych eleme ntów p od aną na rys . 8.6A. A)

B)

~ 89 ! 93@§] 6.

CI

Rysunek 8.6: Ilu st racja wyszukiwa nia bina rnego

Niech sz ukaną li cz b ą będz ie 95. Po dczas wyszuki wania wane n as t ępuj ąc e operacje.

będ ą

wykony­

1. Ś ro dkowy element o warto ś ci 45 zosta nie porówn an y z wartośc ią 95 (w pr zyp adku parzys tej liczby element ów ta blicy je st wyb ierany jeden z d wóch śro d kowych eleme ntów). W wyniku tego p or ównania dalszemu przeszuk iwaniu b ę d zi e pod legała część tablicy po kazana na rys. 8.6B.

134

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

2. Wybieramy wartość jednego z dwóch elementów środkowych (n­ parzyste). Niech tą wartością będzie 89. W wyniku porównania z szukaną liczbą stwierdzamy, że jest ona większa. A zatem do dal­ szego przeszukiwania wybierzemy tablicę leżącą na prawo od ele­ mentu o wartości 89 (rys. 8.6C). 3. Wybór elementu środkowego w tym kroku algorytmu szukiwanie. Liczba 95 została znaleziona.

kończy

prze­

Uwaga: jeżeli wybrana część tablicy jest pusta, oznacza to, że szukanego elementu nie ma w tablicy. Sformułujemy

teraz algorytm wyszukiwania binarnego, bardziej pre­ cyzyjnie zapisując go w pseudo-kodzie.

Algorytm 8.12 ustaw do

przedział początkowy

od O do n-l

{ znajdź

środek przedziału

if (znaleziono zapamiętaj

else

if

liczbę)

fakt znalezienia liczby

(środkowa wartość przedziału

od liczby) za przedział przyjmij

jest mniejsza

prawą część rozważanego

przedziału

else za

przedział

przyjmij

lewą część rozważanego

przedziału

}

while (nie znaleziono liczby i przedział nie jest pusty) czy liczba została znaleziona

wyprowadź informację,

Przed sformułowaniem programu zastanowimy się jeszcze nad dokład­ niejszym sprecyzowaniem zdań występujących w pseudo-kodzie. Począ­ tek rozważanego przedziału będziemy definiować przy pomocy zmiennej

8.2

Przykłady

135

lewy, koniec przedziału przy pomocy zmiennej prawy, a środek prze­ działu przy pomocy zmiennej srodek. Środek przedziału wyznaczymy następująco:

sro dek =

lewy + prawy

2

.

'

Fakt znalezienia liczby zapamiętamy w zmiennej wynik typu int, która na początku algorytmu przyjmie wartość O, a w momencie znalezienia liczby wartość 1. Zdanie pseudo-kodu za przedział przyjmij prawą część rozważanego przedziału zapiszemy jako: lewy

= srodek

+ 1;

Oznacza to, że lewy koniec nowego przedziału przyjmie wartość środkową plus jeden, natomiast prawy koniec tego przedziału pozostaje bez zmian. Zdanie pseudo-kodu za przedział przyjmij lewą część rozważanego przedziału zapiszemy w postaci: prawy

= srodek

- 1;

Oznacza to, że prawy kraniec nowego przedziału przyjmie wartość środ­ kową minus jeden, natomiast lewy kraniec pozostaje bez zmian. Przedział nie jest pusty, jeżeli lewy <= prawy, co oznacza, że liczba nie została znaleziona. A oto odpowiednia aplikacja:

Aplikacja 8.18 II wyszukiwanie binarne import javax. swing. * ; public class Binarne { public static void main(String[] args) {

new Binarne O ; }

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

136 public Binarne O {

int liczba, n, i, lewy, prawy, srodek; II liczba - szukana liczba II n - aktualny rozmiar tablicy II lewy - lewy kraniec przedziału II prawy - prawy kraniec przedziału II srodek - środek przedziału boolean znaleziono; String wynik, odp ; odp =

JOptionPane .showlnputDialog("Podaj n = Integer .parselnt(odp);

liczbę

elementów");

int[] x = new int[n]; Tablice.czytajTab(x);

Tablice.drukTab(x,"Wczytana tablica");

II

sprawdzenie czy tablica jest uporządkowana

for(i =O; i
i f (x[i] > x[i+l]) { JOpt ionPane.showMessageDialog(null, "Tablica nie jest uporządkowana", " BŁĄD DANYCH",JOptionPane .ERROR_MESSAGE); System .exit(O);

return;

}

odp =

JOptionPane . showlnputDialog(1'Podaj liczba = Integer.parselnt(odp);

II wyszukanie podanej liczby

lewy = O;

prawy = n-l;

znaleziono = false;

szukaną liczbę") ;

8.2 Przykłady

137

do { srodek = (lewy + prawy)/2; if (x[srodek] == liczba) znaleziono = true; else if (x[srodek] < liczba) lewy = srodek + 1; else prawy = srodek - 1; } while (!znaleziono && lewy <= prawy); wynik = ""; if (znaleziono) { wynik += srodek; JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik, "Pozycja szukanej liczby:", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); } else JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik, "BRAK LICZBY", JOptionPane.ERROR_MESSAGE); System.exit(O) ; } }

Przeanalizujemy teraz działanie algorytmu dla nych. Rozważmy tablicę rozpatrywaną już wyżej.

Niech

szukaną liczbą będzie

93 . Zmienne

przykładowych

występujące

w aplikacji

przyjmą następujące wartości:

liczba

lewy

prawy

93

l

12

srodek

10 10

wynik O

6 9 11

7

x[srodekJ

10

45 89 95 93

l

da­

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

138

jeszcze, że aby dobrze sprawdzić program, na kilku zestawach danych specjalnie dobranych pod różnym kątem. Na ogół sprawdzenie programu na jednym zestawie danych to stanowczo za mało! Dla algorytmu wyszukiwania binarnego zestaw danych testujących powinien uwzględniać następujące przypadki: Na

należy

zakończenie podkreślmy

go

przetestować

• liczba jest w tablicy, • liczby nie ma w tablicy, • tablica zawiera jednakowe liczby, • tablica ma rozmiar 1, 2 lub 3, • tablica ma rozmiar

będący potęgą

dwójki np. 8 lub 16,

• tablica ma rozmiar o jeden mniejszy od

potęgi

dwójki np. 7 lub 17.

• Obecnie podamy nieco trudniejszy przykład ilustrujący wykorzysta­ nie tablic. Mamy nadzieję, że Czytelnik po dokładnym przeanalizowaniu poprzednich algorytmów z zainteresowaniem przestudiuje i ten dość cie­ kawy algorytm pozwalający wykonać z pozoru skomplikowaną operację w bardzo prosty sposób. Przykład

8.6

Rozważmy następujący problem. Dana jest tablica

zawierająca wyłącznie

zera i jedynki oraz położenie dwóch punktów po­ i końcowego. Zakładamy, że ciąg jedynek przyległych w pionie lub w poziomie tworzy drogę . Należy sprawdzić, czy pomiędzy zadanymi punktami istnieje droga. Dla przykładu rozważmy następującą tablicę.

czątkowego

1 1 1 O1 O 011101 110001 011101 100101

8.2

Przykłady

Pomiędzy punktami

139

2,2 oraz 5,4 (punkty te są pod­ jedynek (jest ona za­ znaczona pogrubioną czcionką), natomiast pomiędzy punktami o współ­ rzędnych 3;1 oraz 5,1 droga nie istnieje. Ponieważ jak się za chwilę prze­ konamy, badaną tablicę zanurzymy w nieco większej, umówimy się, że współrzędne punktów będziemy podawać po przesunięciu tzn. będziemy je numerować od jedności (w języku Java tablice indeksujemy od zera). Podamy teraz algorytm rozwiązania tego problemu . Idea tego algo­ rytmu polega na rozszerzaniu drogi we wszystkich możliwych kierunkach. W tym celu wykorzystamy zmienną k, która będzie zawierać numer ko­ lejnego rozszerzenia drogi. Na początku wszystkim punktom o wartości 1 leżącym w otoczeniu punktu początkowego nadajemy wartość k = 2, a następnie w kolejnych krokach przeglądamy całą tablicę i wszystkim punktom o wartości 1 leżącym w otoczeniu punktu o wartości k nada­ jemy wartość k + 1. Obecnie zilustrujemy podane kroki algorytmu na przykładzie znanej nam juź tablicy.

kreślone)

istnieje droga

o

współrzędnych

złożona z ciągu przyległych

1 1 101 O 011101 1 1 OOO1 011 101 100101 Punkty początkowy i końcowy są podkreślone. W pierwszym kroku algorytmu nadajemy wartość 2 wszystkim punktom o wartości 1 leżącym w otoczeniu punktu początkowego otrzymując następującą tablicę: 12101 O 012101

1 2 OOO1 011 101 100101 W kolejnych krokach rozszerzamy drogę, nadając punktom o wartości 1 leżącym w otoczeniu punktów o wartości kwartość k + 1. Kolejne kroki algorytmu są zilustrowane poniżej .

140

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

Krok 2. k = 2

323 O 1 O

032301

320001

0 31 101

1 O O101

Krok 3. k = 3

323010

0.32301

320001

034 1 O 1

1 0 0 1 0 1

Krok 4. k = 4

323010

0.32301

3 2 0 0 0 1

034501

100101

Krok 5. k = 5 32 3 0 1 0

0.32301

320001

03 4 501

100.QOl

VV każdym kroku algorytmu n ależy sprawdzać, czy nie doszliśm y do punktu końcowego i czy istnieje m ożliwość rozszerzenia drogi. Je żeli do­ szli śmy do punktu końcowego, to drukuj emy, że droga istnieje, a gdy nie ma możliwości rozszerzenia drogi, to drukujemy, że droga nie istnieje. W obu przypadkach wykonywanie algoryt mu s ię koń czy. Przed sformułowaniem algoryt mu w pseudo-kodzie zauważmy, że al­ gorytm znacznie się uprości, j eż eli zanurzymy d aną tablicę w tablicy nieco

8.2 Przykłady

141

większ ej zawier ającej

na swoich ob rzeżach same zera. Odpada wte dy ko­ przy badaniu pu nktów l eż ących w otoczen iu jaki e go ś punktu sprawdza nie, czy nie wysz l iśmy poza tablicę . Rozważ an a tablica po za­ nurzeniu b ędzi e mi ała p ostać:

niecz n oś ć

0 0 00 0 000 01 1 101 O O 00 1 110 1 0 01100 010 O O 1 1 1 01 O 0 10 0 10 1 0 0 0000 000 Algorytm

sfor mu ł owany

w pseudo-kodzie jest

n as t ępuj ący.

Algorytm 8.13 wczytaj rozmiary tablicy oraz położenie punktu początkowego i końcowego wczytaj elementy tablicy do tablicy rozszerzonej wydrukuj elementy tablicy rozszerzone j wyzeruj obrzeża tablicy rozszerzonej nadaj wartość 2 jedynkowym sąsiadom punktu początkowego k = 2

wykon

=1

(istnieje

while (i st ni ej e

możliwość

mo żliwość

wykonywania algorytmu)

kontynuowania algorytmu )

{

wykon = O (nie istnieje algorytmu )

mo żliwość

wykonywania

k

=k

for

(każdego elementu tablicy)

if (element tablicy ma wartość k)

+ 1

{

if (element tablicy jest punktem końcowym) wydrukuj, że istnieje droga i zakończ wszystkim jedynkowym s ąsiadom danego punktu nadaj wartość k + 1 przypisz zmiennej wykon wartość 1

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

142

(istnieje

możliwość

wykonywania algorytmu)

}

}

wydrukuj, Aplikacja

że

droga nie istnieje

r e ali zuj ąc a p ow yższy

algory t m jest przedstawion a

po n iżej .

Aplikacja 8.19

II znajdowanie drogi import javax.swing.*; public class Droga { public static void main(String[] args)

{

new Droga();

}

public DrogaO {

int i, j, m, n, i1, j1, i2, j2, k ; II m,n - aktualne rozmiary tablicy (tej właściwej) II i1,j1 - położenie punktu początkowego II i2,j2 - położenie punktu końcowego II k - numer kroku algorytmu boolean istnieje, wykon; String odp, wynik; odp =

JOptionPane.showlnputDialog("Podaj m = Integer.parselnt(odp);

liczbę

wierszy");

odp

JOptionPane.showlnputDialog("Podaj n = Integer .parselnt(odp);

liczbę

kolumnII);

II

utworzenie tablicy z

obrzeżami

~ Przykłady

143

int [] [] t = new int [m+2] [n+2] ;

II wczytanie elementów tablicy (bez obrzeży)

for (i=1; i
for (j=1; j
odp = JOptionPane.showlnputDialog("Podaj " + j +

" element "+ i +" wiersza");

t[i] ej] = Integer.parselnt(odp);

}

II kontrolne wyświetlenie tablicy

wynik = "";

for (i=1 ; i
for (j=1; j
wynik += t [i] [j] +" " ;

wynik += \n' ;

l

}

JOptionPane .showMessageDialog(null, wynik,

"Elementy tablicy: I I , JOptionPane. INFORMATION_MESSAGE) ;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj nr wiersza punktu pocz . (numeracja od U");

i1 = Integer .parselnt(odp);

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj nr kolumny punktu pocz . (numeracja od i)");

j1 = Integer.parselnt(odp);

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj nr wiersza punktu kOńcowego (numeracja od 1)");

i2 = Integer.parselnt(odp);

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj nr kolumny punktu końcowego (numeracja od 1)");

j2 = Integer .parselnt(odp);

II wyzerowanie obrzeży tablicy for (i=O ; i<m+2; i++) {

t [i] [O]

= O;

t [i] [n+1] = O;

}

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

144

for (j=O; j
t[OJ[jJ = O;

t [m+1J EjJ = O;

}

II

wstawienie do punktu końcowego wartości 1 t [i 2J [j 2J = 1; II jedynkowi sąsiedzi punktu początkowego II otrzymują wartość 2 i f (t[il+1] [jlJ == 1) t[i1+1][j1] = 2; if (t[il-1] [jlJ == 1)

t [il-1] [j1] = 2;

if (t[i1] [jl+1J == 1)

t I i t] [jl+1J = 2;

if

k

«un tji-n

== 1) t [i lJ [j 1-1] = 2;

=

1;

wykon = true; istnieje = false; while (wykon) {

wykon = false; k++;

II II II

istnieje możliwość wykonywania algorytmu droga nie istnieje

II

koniec algorytmu

II dla każdego elementu tablicy

Wszystkie:

for (i=l; i<m+l; i++)

for (j=l; j
if (t [iJ [jJ == k) {

II punkt końcowy

if (i==i2 && j==j2) {

istnieje = true;

8.2 Przykłady

145

break Wszystkie;

}

II dla każdego sąsiada punktu II o wartości k if (t [i] [j+1] -- 1) { wykon = true;

t[i] [j+l] = k+1;

}

if (t [i] [j-l] - - 1) {

wykon = true;

t [i] ej-l] = k+1;

}

if (t[i-l][j]

-- 1) {

wykon = true;

t[i-l][j] = k+1;

}

if (t u-n ej] -- l) {

wykon = true;

= k+1;

-u-nu:

} }

}

if (istniej e)

JOptionPane.showMessageDialog(null,"Istnieje droga", "DROGA",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); else

JOptionPane.showMessageDialog(null,

"Nie istnieje droga", "DROGA",

JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

System.exit(O) ;

}

}

Na

zakończenie zauważmy, że

pi ć

na

przykład

instrukcji:

w

powyższym

programie nie

można zastą­

146

t[i] [j+1]

8. WYKORZYSTANIE TABLIC =

k+1;

instrukcją:

t[i][j+1] = ++k; ponieważ wartość

zmiennej k jest

zwiększana tylko

raz na

początku pętli

while.

• Wszystkie aplikacje zamieszczone w tym rozdziale zawierały jedną klasę, która była projektowana przy założeniu, że nie będzie wykorzystywana w innych aplikacjach. Wszystkie instrukcj e, które należało wykonać, były umieszczane w konstruktorze klasy. Można co prawda utworzyć obiekt danej klasy w innej aplikacji i tym samym spowodować wywołanie kon­ struktora klasy, ale trzeba sobie zdawać sprawę, że będą wtedy wykonane wszystkie instrukcje łącznie z wprowadzaniem danych , co nie zawsze jest potrzebne. Zaprojektowaniem klasy tak, aby mogła być w dowolny spo­ sób wykorzystywana w innych aplikacjach zajmiemy się w następnym rozdziale, a teraz przyjrzyjmy się, w jaki sposób można wykonać wszyst­ kie instrukcje jednej aplikacji w innej. W ostatnim przykładzie zaproj ek­ towaliśmy klasę Droga dysponującą konstruktorem DrogaO (tam były wykonane wszystkie obliczenia). Aby w innej aplikacji wykonać wszyst­ kie obliczenia zdefiniowane w konstruktorze DrogaO wystarczy napisać:

new Droga(); Tworzymy nowy obiekt klasy Droga, ale referencji do niego nie przypi­ sujmy żadnej zmiennej, bo po prostu nie jest to do niczego potrzebne . Podczas tworzenia obiektu jest wywoływany konstruktor klasy, a tym samym są wykonywane zawarte w nim obliczenia. A oto przykładowa aplikacja DrogaWyw, w której wykonujemy in­ strukcje zawarte w aplikacji Droga.

Aplikacja 8.20 import javax.swing.*; public

8.3 Zadania

147

class DrogaWyw { public static void main(String[] args)

{

new DrogaWyw();

}

public DrogaWyw()

{

II inne instrukcje

new DrogaO; } } Zwróćmy jeszcze uwagę , ż e powyższa aplikacja skompiluje się tylko pod warunkiem, że będzie umieszczona w tym samym katalogu, co aplikacja Droga. Przypomnijmy, że wszystkie klasy, które nie zawierają instrukcji package są umieszczane w pakiecie domyślnym obejmującym aktualny katalog. Pakietami zajmiemy się dopiero w rozdziale 16, a na razie za­ kładamy, że wszystkie klasy są umieszczane w pakiecie domyślnym.

8.3 1.

Zadania Napisać program włączania do tablicy t zawierającej uporządko­ wane liczby dodatkowej liczby bez naruszania istniejącego porządku.

2. Napisać program tworzenia dla dwuwymiarowej tablicy t jednowy­ miarowej tablicy b zawierającej sumy elementów z poszczególnych wierszy tablicy t i jednowymiarowej tablicy c zawierającej sumy elementów z kolejnych kolumn tablicy t. 3. Napisać program wyznaczania iloczynu oraz sumy elementów ta­ blicy dwuwymiarowej różnych od zera. 4. Napisać program obliczania sumy tych elementów tablicy dwuwy­ miarowej, których oba indeksy są liczbami parzystymi.

8. WYKORZYSTANIE TABLIC

148 Napisać

5.

program obliczania sumy elementów tablicy dwuwymiaro­ wej leżących na przekątnych przecinających się w punkcie o współ­ rzędnych k, l.

6.

Napisać

program zamiany i-tego wiersza z j-tą kolumną, gdzie i oraz j są odpowiednio numerami wiersza i kolumny, na przecięciu których jest umieszczony element maksymalny. Tablica zawiera n wierszy i n kolumn.

7.

Napisać program sumowania elementów nej w tablicy dwuwymiarowej.

8.

Zmodyfikować

powyżej głównej przekąt­

program, zamieszczony w tym rozdziale, sprawdza­ nia czy istnieje droga w tablicy zerojedynkowej tak, aby podawana była droga pomiędzy danymi punktami.

Rozdział

9

PROJEKTOWANIE METOD

9.1 Pi sz ąc

Wprowadzenie

J ava ze z ł ożo nością probl emu radzimy sobi e, proj ektując odp owiednią li cz bę klas. Te chnik ę tę zilustruj em y w dalszym c i ą g u książki, natomiast ob ecni e zastanowimy się, jak powinno się pro­ j ektować st osunkowo mał e progr amy, w kt órych wykorzystuj e się jedn ą kl as ę. W szystkie programy u tworz on e do tej pory korzys t ał y z jednej klasy (public), a wszys tki e ni ezb ędn e obliczenia b yły wykonywane w konstruktorze t ej klasy. Pisząc program oparty o tylko jedną kl asę, warto pr zy ch o ć troch ę wi ększej jego z łożo n o śc i zasta n owi ć się nad zaprojektowaniem metod re­ alizujących d aj ąc e si ę wyróżni ć operacje. Klasa , w któr ej jest odpowied­ nia liczb a metod , jest zn aczni e bardziej czytelna i z roz u m ia ła. Pon ad to projektuj ąc klasę z met od ami , uzyskuj emy bez p o ś re d n ią odpowiedni oś ć między algorytmem a t eks t em programu . Z ca ł ą p ewn oś cią powtarza­ j ąc e się fragm enty lub realizujące ściśle o k reś lon e op eracje powinny być wyodrębnione i za pisa ne w postaci met od y. Pami ętamy, ż e d o tej pory pisz ąc programy wyk onuj ąc e op er acje na tablicach, wykorzystyw ali śmy metody czyt 'Iab f) i druk'Iab j] z klasy Ta­ blice, p oni eważ bez sensu byłoby za każdym raz em pisa ć we wszy stkich program ach to samo. Proj ek tuj ąc klasę zawierającą kilka metod warto t ak j ą z d efi n iować , by m o żn a był o ją wyko rzyst ać w innych aplikacjach. Ilustr acją t ego pro­ blemu zajmiemy się w podrozdzial e 9.4. progr am w

j ęz yku

9. PROJEKTOWANIE METOD

150

Przypomnijmy teraz, że do komunikacji mogą służyć parametry, w definicji metody nazywane parametrami formalnymi, a przy wywołaniu metody parametrami aktualnymi (do przekazywania danych można też wykorzystywać pola klasy). Metoda może być wielokrotnie wywoływana z dowolnej innej metody swojej klasy i jeżeli jest publiczna, to również z całego programu. Schemat metody jest następujący: typ nazwa(specyfikacja parametrów) {

instrukcje } Przypuśćmy, że

w programie chcemy

obliczyć

w kilku miejscach

nastę­

pującą sumę: 2 2

1 + 2 + ... + n 2 . Na pewno warto ten fragment programu metody, która może mieć postać:

zaprojektować

w postaci

int SumaKwadratow(int n) { int i, suma = O; for (i=1; i <=n; i++) suma += i*i; return suma; }

Nazwa zdefiniowanej metody to Surnalvwadratowf}, Metoda jest typu int, to znaczy podaje wartość typu int oraz ma jeden parametr tego samego typu o nazwie n (dla przypomnienia parametry podane w definicji metody to parametry formalne, a parametry w wywołaniu metody to parametry aktualne). Zauważmy, że w treści metody występuje instrukcja return, która powoduje zakończenie wykonywania metody i powrót do mi ejsca jej wy­ wołania. Instrukcji return może być dowolnie dużo i mogą one zawierać wyrażenia , których wartość jest podawana przez metodę. Przyjrzyjmy się teraz sposobowi wywołania rozważanej przez nas me­ tody. Jest ona wywoływana w podanej niżej aplikacji.

9.1 Wprowadzenie

151

Aplikacja 9.1 public class Kwadr { public static void main(String[] args)

{

new Kwadr();

}

public Kwadr () {

int n, wynik; n

= 4;

wynik = SumaKwadratow(k); System.out.println(IIS uma II + k + II kwadratów wynosi + wynik);

n

=

II

7;

wynik = SumaKwadratow(n);

System.out.println("Suma II + n + II kwadratów wynosi II

+ wynik);

}

int SumaKwadratow(int n) {

int i. suma = O; for (i=!; i <=n; i++) suma += i*i; return suma; }

}

Jak widać, aby wywołać daną metodę, wystarczy podać jej nazwę oraz w nawiasach listę parametrów aktualnych. Parametry te odpowiadają parametrom formalnym umieszczonym w definicji metody w tym sen­ sie, że wartość parametru aktualnego jest przekazywana do parametru formalnego i na nim są wykonywane zdefiniowane obliczenia. W naszym przypadku parametrem aktualnym jest zmienna k, a wynik obliczeń jest podawany do zmiennej wynik. Zauważmy, że nazwa parametru aktual­

9. PROJEKTOWANIE METOD

152

nego jest taka sama jak nazwa odpowiadającego mu parametru formal­ nego , ale tak nie musi być i zależy to jedynie od decyzji programisty. Koniecznie trzeba zapamiętać, że typy parametrów aktualnych mu­ szą być takie same jak odpowiadające im typy parametrów formalnych (odpowiadające - to znaczy umieszczone na tej samej pozycji listy para­ metrów). Metoda może nie zawierać listy parametrów formalnych i nie musi podawać żadnej wartości. Wtedy przed nazwą metody piszemy słowo void informujące, że metoda nie podaje wartości. W treści metody, która nie podaje żadnej wartości, mogą ale nie mu­ szą występować również instrukcj e return, ale nie mogą zawierać żad­ nych wyrażeń. Napotkanie takiej instrukcji kończy po prostu wykonywa­ nie metody.

9.2

Przekazywanie parametrów

Jak już zaznaczyliśmy w poprzednim podrozdziale, podczas wywołania metody do parametrów formalnych są przekazywane wartości parame­ trów aktualnych. Takie przekazywanie parametrów nazywa się przekazy­ waniem przez wartość. W języku Java wszystkie parametry są przekazy­ wane przez wartość. Przekazanie wartości parametrów aktualnych do pa­ rametrów formalnych oznacza, że po zakończeniu wykonywania metody wartość parametru aktualnego nie zmieni się, nawet gdy odpowiadająca mu wartość parametru formalnego ulegnie zmianie wskutek wykonania operacji zdefiniowanych przez metodę. Dla przykładu rozważmy metodę: void Zwieksz(int a, int b) { a += 100; b += 200; } Wywołanie

tej metody w

int x = 10, Y Zwieksz(x,y);

następującym

fragmencie programu :

= 10;

nie powoduje zmiany wartości zmiennych x i y. Wynika to z faktu, że wartości parametrów aktualnych x, y są przekazywane do parametrów formalnych a oraz b. Parametry formalne swoje wartości przechowują w

9.2 Przekazywanie parametrów

153

pamięci

i po zakończeniu wykonywania metody nie przekazują tych war­ tości do parametrów aktualnych czyli w naszym przypadku do zmiennych x oraz y. Inaczej mówiąc metoda działa na lokalnych kopiach argumentów formalny ch. Zastanówmy się teraz, jak wygląda sytuacja, gdy parametrem aktu­ alnym j est referencja do obiektu. Zgodnie z tym co powiedzieliśmy po­ przednio, wszystkie parametry są przekazywane przez wartość. Dotyczy to również referencji do obiektu. Referencja do obiektu jest przekazy­ wana przez wartość i nie może się zmienić na skutek działania metody. Odmiennie ma się sprawa z samym obiektem. Otóż pola danego obiektu nie są parametrami danej metody (a tylko referencja do niego) i mogą ulec zmianie podczas pracy metody. Dla przykładu rozważmy następu­ jącą klasę Punkt:

class Punkt { public int x;

public int y;

II konstruktor

public Punkt(int a, int b)

{

x = a;

y b;

}

}

Specjalnie wykorzystamy klasę Punkt, a nie klasę Paczka zaprojektowaną w rozdziale 4, ponieważ pola w ostatecznej wersji klasy Paczka były za­ deklarowane jako private i wobec tego są niedostępne na zewnątrz klasy. Przypuśćmy teraz, że w innej klasie, nazwijmy ją na przykład TestPar istnieje metoda:

void Przesun(Punkt z, int w)

{

Z.X +=

w;

z .y += w;

}

Parametrami formalnymi tej metody j est obiekt z klasy Punkt oraz zmienna Ol typu int. Metoda nie zwraca żadnej wartości i dlatego instrukcja re­

9. PROJEKTOWANIE METOD

154

turn może być pominięta. Zastanówmy się teraz, co się stanie, jeżeli metodę Przesun() wywo­ łamy dla obiektu pl utworzonego w następujący sposób: Punkt pl

= new

Punkt(10,20);

Przesun(pl,20); Parametrem aktualnym w powyższym wywołaniu jest referencja pl do obiektu klasy Punkt. Referencja pi nie zmi eni się , ale pola obiektu pl tak. Pole pl.x będzie miało wartość 30, a pole pl.y wartość 40. Rozważmy teraz metodę:

void PrzesunWspol(int a, int b, int w) {

a += w; b += w; }

Parametrami formalnymi tej metody są zmienne typu int. można na przykład wywołać w następujący sposób:

Metodę tę

Punkt p2 = new Punkt(100,100); PrzesunWspol(p2.x,p2.y,55); Parametrami aktualnymi są pola obiektu p2 klasy Punkt i jak wszystkie parametry w języku Java są one przekazywane' przez wartość. Metoda PrzesunWspol() nie może ich zatem zmodyfikować podczas swojej pracy. Pole obiektu p2.x będzie miało w dalszym ciągu wartość 100, a pole p2.y wartość 100. Rozważmy teraz metodę ZamienRef() postaci:

void ZamienRef(Punkt pktl, Punkt pkt2) {

pktl

= pkt2;

}

Metoda ta ma dwa parametry - referencje do obiektów klasy Punkt. Zastanówmy się teraz, co się stanie po następującym wywołaniu:

155

9.2 Przekazywanie parametrów

ZamienRef(pl,p2); Otóż parametrami formalnymi są referencje do obiektów. Są one przekazywane przez wartość, co znaczy, że podczas pracy metody nie mogą się zmienić . Ponieważ w metodzie ZamienRef() było wykonywane tylko przypisanie referencji, a nie były wykonywane żadne operacje na polach obiektów , wywołanie metody ZamienRef() nie przyniesie żadnych skutków. A oto aplikacja testująca wszystkie opisane wywołania:

Aplikacja 9.2 public class TestPar { public static void main(String[] args) {

new TestParO ; }

public TestPar O {

Punkt pl = new Punkt(10,20); Przesun(pl,20); System.out.println("Po + pl.y);

przesunięciu:

II

+ p1.x +

II

II

+ p2.x +

II

II

Punkt p2 = new Punkt(100,100); PrzesunWspol(p2.x,p2.y,55); System.out.println("Po przesunięciu: + p2.y);

ZamienRef(pl,p2) ; System.out.println( I I P u n k t pierwszy: II + pl. x + + pl.y); System.out.println("Punkt drugi: II + p2.x + II + p2.y);

II

II

II

II

9. PROJEKTOWANIE METOD

156 }

void Przesun(Punkt z, int w) {

z .x += w; z.y += w; }

void PrzesunWspol (int a, i nt b , int w) {

a += w; b += w; }

void ZamienRef(Punkt pkt!, Punkt pkt2) {

pkt! = pkt2; } } Powyższą ap li kację

warto dok ładn ie p rzeanal izować i z apam i ętać wn ioski. Zast an ówmy s ię t er az, co s ię stanie, j e żeli p aram etrem for malnym met ody j est referencja d o tablicy (pam iętamy, że tablice są ob iektami). Otóż refer en cja do tablicy j ak wszystkie inne paramet ry jest przekazywana przez wartość , a zatem praca met od y ni e wpł yni e na wart ość referen cji do t abli cy. Natomiast same eleme nty tablicy są wido czne wew nątrz metody, m o żna n a ni ch wyko nywać op er acj e i wynik tych op eracji j est widoczny na zew nąt rz m et od y. Dla przykł adu ro z wa żmy met od ę SumaWekt () , której zadan iem jest obliczenie su my eleme ntów tablicy t (do k ład n iej t jest referen cją do tablicy) .

int SumaWekt(int[] t) {

int sum = O; for Cint i=O ; i
9.2 Przekazywanie parametrów

157

Param etrem formalnym t ej metody jest referencja t do tablicy. Warto nie musimy w par am etrach prz ekazywać rozmiaru tablicy, pon ieważ w t reśc i metod y wykorzystuje my pole t. len gth p odaj ąc e jej rozmiar. Wszystkie zmia ny war t oś ci elementów tablicy t dokonane pod czas d ział ani a metod y są od razu widocz ne w tablicy po danej j ako param etr aktu alny. Wywołani e metody SumaWektO moż e mi eć post ać : zwró cić uwagę, że

i nt wyn; int[] x = {1,2,3,4,5}; wyn = SumaWekt(x); W ty m przy padku par am et rem aktua lnym jest tablica x, a zatem metod a SumaWekt O obliczy s u mę elementów tej tablicy. Warto t eż wi edzieć , ż e m etodę SumaWektO m ożn a wywoł ać bezp oś red nio dla o kreś lo nego wiersza t abli cy dwuw ymi arowej.

int wyn;

II utworzenie tablicy wraz z jej

inicjalizacją

int[] [] y = {{1,2 ,3},{4,5,6}}; wyn = SumaWekt(y[O]); Przy takim sposobie wy wo łan i a para met rem akt ualnym jest referencj a do ta blicy umi eszczon ej na zerowej pozycji tablicy y. Tablica ta tworzy zgod nie z n asz ą konwen cj ą zerowy wiersz i w ł aś n ie dla t ego wiersz a zostanie obliczona suma elementów. Analogi cznej konstrukcji nie m o żna zastosować dla kolumn tablicy dwuwymiaro wej . Aby o b liczyć s u mę elem entów danej kolum ny nale ż y najpierw p rze pisać odpowied nie elementy do tablicy po moc niczej . Ilustruje to p oniż sz y fragm ent pr ogramu:

int wyn ,j,m,k;

II utworzenie tablicy wraz z JeJ int[] [] y = {{1,2,3},{4,5,6}} ;

inicjalizacją

II obliczenie liczby wierszy tablicy ID

=

y .length ;

II utworzenie tablicy pomocniczej

zawierającej

tyle

9. PROJEKTOWANIE METOD

158

II elementów ile jest wierszy int [] pom = new int[m];

k

=

O;

II przepisanie k-tej kolumny do tablicy pomocniczej for (j=O; j<m; j++) pom l j l = y[j] Ik}:

II obliczenie sumy elementów w k-tej kolumnie wyn = SumaWekt(pom); Na zakończenie zilustrujemy możliwość wykorzystania parametrów, które można przekazać do aplikacji podczas jej wykonywania. Jak już dobrze wiemy, jeżeli klasa ma nazwę na przykład ParMain, to po skompilowaniu otrzymujemy plik ParMain.class. Maszynę wirtualną wywołu­ jemy pisząc:

java parMain i właśnie tu można przekazać do aplikacji parametry, które zostaną przekazane do tablicy będącej parametrem formalnym metody mainl). Na przykład mogą to być następujące parametry (ich liczba jest dowolna):

java parMain aaa bbb ccc ddd Zadaniem poniższej aplikacji jest tylko wyprowadzenie parametrów podanych w trakcie jej uruchamiania.

public class ParMain { public static void main(String[] args) {

new ParMain(args); }

public ParMain(String[] zewnetrzne) {

String wynik; int i;

_ _ _ _ _ _L

9.3

Przeciążanie

metod

159

wynik = ""; II wpisanie do obiektu wynik wszystkich elementów II tablicy zewnetrzne for (i=O; i
parametrem formalnym metody mainO jest t ablica zawierająca obiekty klasy 8tring. Tablica ta zwyczajowo ma nazwę args. Tablica args jest parametrem aktualnym przy wywoływaniu konstruktora klasy ParMain. Natomiast parametrem formalnym konstruktora ParMainO jest tablica o nazwie zewnetrzne (podczas wywołania referencja args jest przekazywana do referencji zewnetrzne) . Poni eważ dysponujemy polem zewnetrzne.length nie musimy znać wcześniej rozmiarów tablicy args.

9.3

Przeciążanie

metod

Przeciążanie metody

polega na nadawaniu tych samych nazw metodom realizującym analogiczne operacje, ale różniących się typem lub liczbą parametrów. Dzięki tym różnicom kompilator jest w stanie rozpoznać, której metody dotyczy dane wywołanie. W języku Java każda metoda posiada swoją sygnaturę. Sygnatura to nazwa metody oraz typy parametrów. Metody mogą posiadać taką samą nazwę pod warunkiem, że ich sygnatury różnią się liczbą lub typem parametrów. Wró ćmy teraz jeszcze raz do klasy Tablice. Metody tej klasy były wielokrotnie wykorzystywane w rozdziale 8 i również będą stosowane w tym rozdziale. Metody zaprojektowane w klasie Tablice mają nagłówki postaci: public static void czytaj Tab (Lrrt [] t) publ i c static void czytajTab (Lrrt [] [] t) publ i c static void drukTab Ci.rrt [] t, String tekst) publ i c static void drukTab (Lrrt [] [] t, String tekst)

9. PROJEKTOWANIE METOD

160

Natomiast sygnatury dla tych metod

są następujące:

czyt aj'I'ab Cirrt [J) czyt aj Tab Carrt [J [J)

drukTab(int[J, String) drukTab(int[J [J, String) Sygnatury poszczególnych metod różnią się typem parametrów i dzięki temu kompilator jest w stanie rozpoznać, którą metodę zastosować. W przypadku, gdy nie da się dopasować sygnatury do konkretnego wywołania, pojawia się błąd kompilacji.

Przykłady

9.4

Obecnie kilkoma przykładami zilustruj emy technikę projektowania klas z wykorzystaniem metod . W każdym przypadku będziemy zakładać moż­ liwość zastosowania danej klasy w innych aplikacjach. Ponieważ na razie nie zajmujemy się pakietami, podstawowym warunkiem jest, by aplikacje były umieszczone w tym samym katalogu co projektowana klasa. Inne wskazówki rozpatrzymy na konkretnych przykładach. Przykład

kiego

9.1 "V

przykładzie podamy aplikację znajdowania ta-

położenia

kwadratu o wczytywanym rozmiarze umieszczonego wetablicy dwuwymiarowej , że suma elementów tablicy zawartych w tym kwadracie osiąga wartość maksymalną. Algorytm pozwalający rozwiązać dany problem jest dość oczywisty. Należy przesuwać kwadrat po tablicy we wszystkich możliwych kierunkach, obliczać sumę elementów tablicy zawartych w kwadracie i porównywać z sumą do tej pory największą. Algorytm ten zapisany w pseudokodzie ma postać: wnątrz

Algorytm 9.1 przypisz zmiennej max sumę elementów tablicy zawartych w kwadracie położonym w dowolnym miejscu tablicy

9.4 for

Przykłady

161

(każdego położenia

kwadratu w tablicy) wyznacz sumę elementów tablicy zawartych w kwadracie if (suma elementów jest większa niż max) { zmiennej max przypisz wartość sumy elementów zapamiętaj położenie wycinka }

wydrukuj

położenie

wycinka

Zdanie pseudo-kodu for (każdego położenia kwadratu w tablicy) zrealizujemy przy pomocy dwóch instrukcji for o postaci: for (i=O; i<m-k+l; i++) for (j=O; j
Rysunek 9.1:

Jeśli

Przykładowa

kwadrat ma rozmiar 2, to

tablica o rozmiarach 5 na 4

wyżej

przedstawione instrukcje for

przyjmą postać:

for (i=O; i<4; i++) for (j=O; j<3; j++) Algorytm 9.1 zrealizujemy w postaci metody PolWycinkaO będącej skła­ dową klasy Wycinek. Pozwoli to na wywoływanie tej metody z metod innych klas. Jednym z parametrów formalnych jest tablica pol zawierająca dokładnie dwa elementy określające położenie lewego górnego rogu . Jest to wygodne, ponieważ jak wiemy, zmiana wartości elementów tablicy będącej parametrem formalnym jest widoczna na zewnątrz metody.

9. PROJEKTOWANIE METOD

162

Natomiast sumę elementów tablicy zawartych w kwadracie wyznaczymy przy pomocy metody o nazwie SumaWycinkaO (również składowa klasy Wycinek). Sumę tę obliczamy przy pomocy konstrukcji suma += tab [nw+i] [nk+j] ; gdzie suma jest sumą elementów wycinka kwadratowego, a i oraz j zmieniają się od O do k-l, gdzie k jest rozmiarem kwadratu, nw oraz nk są współrzędnymi lewego górnego rogu kwadratu. Klasy przeznaczone do wykorzystania w innych aplikacjach można przetestować w specjalnie do tego celu stworzonej aplikacji (9.4), a można też testowanie klasy zawrzeć w metodzie maint) dołączonej do klasy. Zwróćmy uwagę, że jest to inne podejście niż prezentowane do tej pory, gdzie konstruowaliśmy klasę, w której metoda mainf ) wywoływała konstruktor tej klasy. Trzeba się jeszcze zastanowić, czy metody klasy Wycinek powinny być typu public czy private oraz czy mogą być statyczne (deklarowane ze słowem static). Wiadomo od dawna, że metoda mainf) musi być deklarowana ze słowami: public static void. Natomiast skoro chcemy udostępnić metodę PolWycinkaO na zewnątrz klasy, to musi być ona publiczna (public). Metoda SumaWycinkaO jest wykorzystywana tylko w metodzie Pol Wycinkaf}, więc może być prywatna (private), chociaż można ją też udostępnić na zewnątrz klasy. Zwróćmy uwagę, że klasa Wycinek nie zawiera żadnych pól, a zatem nic nie stoi na przeszkodzie, aby metody będące składowymi tej klasy były statyczne. Jak pamiętamy, metoda statyczna może być wywoływana, nawet gdy nie istnieje żaden obiekt klasy, a technika wywołania metody statycznej polega na podaniu nazwy klasy i po kropce nazwy metody. Zdecydujmy, że metody klasy Wycinek będą statyczne. Można wtedy metodę PolWycinkaO wywołać z metody mainf) następująco: PolWycinka(tab, k, pol); Nie potrzeba podawać nazwy klasy, ponieważ sama metoda maint) jest składową klasy Wycinek. Gdyby z pewnych powodów nie można było zadeklarować metody PolWycinka() jako statycznej (i wszystkich innych metod, które ona wywołuje), to trzeba najpierw w metodzie maint) utworzyć obiekt klasy Wycinek i następnie dla tego obiektu wywołać metodę. Wycinek ob = new Wycinek(); ob.PolWycinka(tab, k, pol);

9.4

Przykłady

163

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby p owy ż szą kon s trukcj ę z ast osować , gdy metoda PolWycinka O jest st atyczna , co ilustruje aplikacja 9.3.

Aplikacja 9.3 II znajdowan ie położenia kwadratu import javax .swing. *; publi c class Wycinek

{

public static void main(String[] args) {

int m,n,k; String odp; II m,n - rozmiary tablicy II k - rozmiar wycinka odp = JOptionPane .showlnputDialog(IIPodaj m = Integer.parselnt(odp);

liczbę

wierszy") ;

odp = JOptionPane .showlnputDialog("Podaj n = Integer.parselnt(odp);

liczbę

kolumn") ;

odp = JOptionPane. showlnputDialog( "Podaj rozmiar wycin ka" ) ; k = Integer.parselnt(odp); int [] [] tab = new int [m] [n] ; int[] pol = new int[2]; Tablice.czytajTab(tab) ; Tablice. drukTab (t ab , IIWczytana t abl i ca" ) ;

II utworzenie obiektu klasy Wycinek Wyc inek ob = new Wycinek(); ob.PolWycinka(tab, k, pol);

9. PROJEKTOWANIE METOD

164

II II II

ponieważ możliwe

metoda PoIWycinka() jest statyczna, jest również jej wywołanie bez tworzenia

obiektu

PoIWycinka(tab, k, pol); JOptionPane.showMessageDialog(null, "nr wiersza = + pol [O] + nr kolumny = + pol[1] , "Położenie wycinka",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); II

II

II

System .exit(O); }

public static void PoIWycinka(int[] [] tab,int k, int [] pol) II znajdowanie położenia wycinka w tablicy k II k - rozmiar wycinka II pol [O] - numer wiersza lewego górnego rogu wycinka II pol[1] - numer kolumny lewego górnego rogu wycinka {

int i,j,polw,polk,max,sum; II i,j - zmienne kontrolne pętli

II polw, polk - współrzędne lewego górnego II rogu kwadratu II max - maksymalna suma elementów kwadratu II sum - suma elementów kwadratu polw = O; polk = O; max = SumaWycinka(tab,O,O,k); for (i=O; i< tab.length - k + 1; i++) for (j=O; j max) { max = sum; II zapamiętanie położenia kwadratu II o dotychczas maksymalnej sumie polw = i; polk = j;

9.4

Przykłady

165

} }

II zapamiętanie pol [O] = polw; po Ll I l = polk;

współrzędnych

lewego górnego rogu

}

private static int SumaWycinka(int[] [] tab, int nw, int nk, int k) II obliczenie sumy elementów wycinka II nw, nk - współrzędne lewego górnego rogu wycinka II k - rozmiar wycinka (kwadratowego) {

int i, j, suma; suma = O; for (i=O; i
w aplikacji 9.4 (lub też jeszcze raz że klasa Wycinek i klasa Test1 są

umieszczone w tym samym katalogu .

Aplikacja 9.4 import javax.swing.*; public class Testl

{

public static void main(String[] args) {

new TestlO; }

public Testl0

9. PROJEKTOWANIE METOD

166 {

II

utworzenie obiektu klasy Wycinek Wycinek ob = new Wycinek(); int m,n ; String odp; odp = JOptionPane. showlnputDialog ("Podaj m = Integer.parselnt(odp);

liczbę

wierszy (>3)"):

odp = JOptionPane. showlnputDialog( "Podaj n = Integer .parselnt(odp);

liczbę

kolumn (>3) I I ) ;

int [J [J tab = new int [mJ lnl ; int[J pol = new int[2J; Tablice.czytajTab(tab); Tablice. druk'I'abCtab , "Wczytana tablica");

II II

statycznej metody PolWycinka() dla obiektu ob, wycinek ma rozmiar 2 ob.PolWycinka(tab,2,pol) ; wywołanie

JOptionPane .showMessageDialog(null, "nr wiersza pol [OJ +" nr kolumny = " + pol [1J , "Położenie (rozmiar 2)", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE) ;

II II

= " +

wywołanie

statycznej metody PolWycinka() w sposób statyczny , wycinek ma rozmiar 3 Wycinek .PolWycinka(tab.3,pol); JOptionPane.showMessageDialog(null, "nr wiersza pol [OJ +" nr kolumny = II + pol [1J , "Po Ło żen i e (rozmiar 3) II , JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

="+

9.4

Przykłady

167

System. exit (O) ; } } Zwróćmy uwagę, że powyższa aplikacja

ilustruje technikę wykorzystania metody statycznej PolWycinka() na dwa sposoby. Pierwszy sposób to utworzenie obi ektu klasy Wycinek i wywołani e metody dla tego obiektu, a drugi to po prostu podanie nazwy klasy i po kropce nazwy metody. Klasę, którą chcemy przygotować do dalszego zastosowania, można też przetestować w konstruktorze klasy, analogicznie jak to robiliśmy dla aplikacji w poprzednich rozdziałach. Trzeba tylko przeciążyć konstruktor i zaprojektować jego dwie wersje. Jedną służącą do przetestowania klasy i drugą umożliwiającą tylko utworzenie obiektu klasy bez wykonywania żadnych działań. Druga wersja jest potrzebna tylko wtedy, gdy chcemy tworzyć obiekty danej klasy. Jeżeli wykorzystywane metody klasy są statyczne, to nie jest to konieczne. Aby rozróżnić dwa konstruktory, wystarczy w jednym z nich podać parametr, który później nie będzie uzywany. A oto klasa TestWycinek realizująca analogiczne operacje co klasa Wycinek (testowanie klasy odbywa się w drugiej wersji konstruktora).

Aplikacja 9.5 import javax.swing.*; public class TestWycinek

{

public static void main(String[] args) {

new TestWycinek();

II druga wersja konstruktora

}

II pierwsza wersja konstruktora klasy TestWycinek II służąca tylko tworzenia obiektów klasy public TestWycinek(int k) { }

168

9. PROJEKTOWANIE METOD

II druga wersja konstruktora klasy TestWycinek II służąca do przetestowania klasy public TestWycinek() {

int m,n,k; String odp; odp = JOptionPane.showInputDialog("Podaj m = Integer.parselnt(odp) ;

liczbę

wierszy");

odp = JOptionPane .showlnputDialog("Podaj n = Integer .parselnt(odp);

liczbę

kolumn") ;

odp JOptionPane. shovfnpu'tui afog C'Podaj rozmiar wycinka") ; k = Integer.parselnt(odp); int [] [] tab = new int [m] [n] ; int[] pol = new int[2]; Tablice.czytajTab(tab); Tablice.drukTab(tab,"Wczytana tablica") ; PoIWycinka(tab, k, pol); JOptionPane.showMessageDialog(null, "nr wiersza = " + pol [O] +" nr kolumny = " + pol [1] , "Polożenie wycinka",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); System .exit(O) ; }

public static void PolWycinka(int [] [] tab, int k, int [] pol) {

int i,j,polw,polk,max,sum; polw = O; polk = O;

9.4

Przykłady

169

max = SumaWycinka(tab,O,O,k); for (i=O; i< tab .length - k + 1; i++) for (j=O; j max) { max = sum; polw = i; polk == j; } }

pol [OJ == polw; pol [1] = polk; }

private static int SumaWycinka(int[J [J tab, int nw, int nk, int k) {

int i, j, suma; suma = O; for (i=O; i
TestWycinek można na p r z ykład wykorzystać w pod an ej niaplikacji, która jest bardzo pod obna do aplikacji 9.4 ( ró ż n i s i ę ty lko wywo ł y wan ie m jedn ej z dwóch wersji konstruktora klasy ).

ż ej

Aplikacja 9.6 import javax.swing .*; public class Test2

{

public static void main(String[J args) {

9. PROJEKTOWANIE METOD

170

new Test20; }

public Test2 O {

II II II II

utworzenie obiektu klasy TestWycinek wykorzystano konstruktor służący tylko do tworzenia obiektów, wartość parametru aktualnego nie ma znaczenia TestWycinek ob = new TestWycinek(1); int m,n; String odp; odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę wierszy (>3)"); m = Integer.parselnt(odp); odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę kolumn (>3)"); n = Integer.parselnt(odp); int[] [] tab = new int[m] [n]; int[] pol = new int[2]; Tablice.czytajTab(tab); Tablice.drukTab(tab,"Wczytana tablica");

II

wywołanie

statycznej metody PolWycinka dla obiektu II ob, wycinek ma rozmiar 2 ob .PolWycinka(tab,2,pol); JOptionPane.showMessageDialog(nul1, "nr wiersza = pol [O] + II nr kolumny = II + pol [1] , "Położenie (rozmiar 2)", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

II II

wywołanie

II

statycznej metody PolWycinka() w sposób statyczny, wycinek ma rozmiar 3

+

9.4

Przykłady

171

TestWycinek.PoIWycinka(tab,3,pol); JOptionPane.showMessageDialog(null, "nr wiersza pol [O] + II nr kolumny = II + pol [1] , "Położenie (rozmiar 3)", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

=

II

+

System.exit(O); } }

Przykład

9.2 W

przykładzi e zaprojektujemy aplikację tworzenia

tablicy wynik, której każdy element jest iloczynem minimalnej liczby z i-tego wiersza i maksymalnej liczby z j-tej kolumny tablicy dwuwymiarowej tab. Zwróćmy uwagę na fakt, że do obliczenia okr e ślonego elem entu w tablicy wynikowej nie należy wyznaczać każdorazowo elementu minimalnego w danym wierszu i maksymalnego w danej kolumnie. Wszystkie elementy minimalne zapamiętamy w wektorze , z którego będziemy pobierać wartości do obliczeń. Element maksymalny dla każdej kolumny obliczymy również tylko raz, ale nie ma potrzeby zapamiętywanie go w pomocniczym wektorze. Zilustrujemy to na rysunku 9.2 dla przykładowej tablicy. minimum 2

1 5

2 4 6 5 1 3 7 5 8 758

maksimum

Rysunek 9.2: Ilustracja tworzenia tablicy wynik

Elementy maksymalne dla kolejnych kolumn 7,

5,

są następujące:

8

Aby otrzymać tablicę wynikową, należy zatem wyznaczać elementy maksymaln e dla kolejnych kolumn i następnie każdy z nich mnożyć przez

9. PROJEKTOWANIE METOD

172

elementy wekt or a zaw ie rającego elementy minimalne w każ dy m wierszu . Na przy k ład, pier wsza kolu mn a tablicy wynikowej jest przedstawio na na rys. 9.3 (element m aksym aln y dla pierwszej kolumny wynosi 7).

p; o

7*2 7*1 7*5

Rysunek 9.3: Pierwsza kolu mn a tablicy wynikowej

Dru ga kolumna natomi ast powstanie poprzez wymnoż en i e liczby 5 (element maksymalny drugiej kolumny) prz ez w ar t oś ci 2 1 5, a kolumna t rzecia poprzez wymn oż eni e liczby 8 przez w ar t oś ci 2 l 5. Ostatecznie otrzymujemy t ablicę p okaz aną na rys . 9.4. 14 10 16

7 5 8 35 25 40

Rysunek 9.4: Tablica wynikowa

P roponowany algorytm s formu ł owany prz y pom ocy pseudo-kodu przedstawia s ię n ast ępuj ąco .

Algorytm 9.2 wczytaj i wydrukuj tablicę weJsclową wyznacz elementy minimalne w każdym wierszu i zapamiętaj je w wektorze minWiersz for (każdej kolumny tablicy) w zmiennej max zapamiętaj element maksymalny z kolumny for (każdego wiersza tabl icy) wyznacz element tablicy wynikowej mnożąc max przez odpowiedni element wektora minWiersz wydrukuj tablicę wynikową

9.4

Przykłady

173

Do wyznaczenia eleme nt u mi ni malnego i maksymal nego wykorzystamy dwie meto dy o n agł ów kach: private int MinWektor(int[] t , i nt n) private int MaxWektor (int[] t, int n) Parametrem for malnym tyc h meto d jest tablica jedn owymiarowa (wektor t ), natomiast b ędzi emy wywo łać te metody dla o k reś lo nego wiersza lub kolumny tablicy dw uwymia rowej. Dla wiersza m o żn a to z rob ić w sposób bezpośredn i, p od aj ąc j ako parametr aktualny i-ty eleme nt t ablicy tab , któ ry sam jest tab l ic ą : minWiersz[i]

= MinWektor(tab[i] ,n) ;

Natomiast dla kolum ny trzeba najpierw prz epi s ać d an ą kolumn ę do wektora pomo cniczego o naz wie na przykł ad pom i wywoł ać m e t od ę MaxWektorf) dla wektora pom.

for (i=O ; i<m; i++) pom [i] = tab [i] [j] ; max = MaxWektor(pom ,m); Pe ł na ap likacja j est przedstawiona p oniż ej. Z wró ćmy uwag ę , że t estowania klasy do konujemy w metodzie mainf ) oraz że w celach dydaktycznych p o dj ęli śmy d ecy zj ę, ż e wszystkie wykorzystywane metody nie są statycz ne (mimo, że to nie był o konieczne). W zw iąz k u z tym , aby je wykorzystać , t rzeba u tworzy ć obie kt tej klasy. Metod a main j) jest bowiem statycz na i mo żn a w jej t reści wywoływać wył ąc zni e meto dy st atyczne .

Aplikacja 9.7 II II II II

tworzenie tablicy wynikowej, której każdy element jest iloczynem minimalnej liczby z i-tego wiersza przez maksymalną liczbę z j-tej kolumny tablicy danej import javax .swing .*; publi c cl ass MinMax {

9. PROJEKTOWANIE METOD

r4

public static void main(String[] args) {

int m,n; String odp; odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę wierszy") ; m = Integer.parselnt(odp); odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę kolumn"); n = Integer .parselnt(odp); int [] [] tab = new int [m] [n] ; int[] [] rezultat = new int[m] [n]; Tablice .czytajTab(tab); Tablice.drukTab(tab,"Wczytana tablica");

II II II

utworzenie obiektu klasy MinMax jest to konieczne, ponieważ metoda Oblicz() nie jest statyczna MinMax ob = new MinMax(); II wywołanie metody Oblicz() dla obiektu ob ob.Oblicz(tab,rezultat); Tablice.drukTab(rezultat,"Tablica wynikowa"); System.exit(O); }

public void Oblicz(int[] [] tab, int[] [] rezultat) II określenie tablicy wynikowej: rezultat II na podstawie tablicy tab {

int i,j,m,n,max; II i,j - zmienne pomocnicze II m,n - aktualne rozmiary tablicy II max element maksymalny w danej kolumnie

9.4

Przykłady

II

zakładamy,

175 że

tablica jest

prostokątna

m = tab.length; n = tab [OJ .length; int[J minWiersz = new int[mJ; int[J pom = new int[mJ;

II wyznaczenie elementów minimalnych w for (i=O; i< m; i++) minWiersz[iJ = MinWektor(tab[iJ);

każdym

for (j=O; j
private int MinWektor(int[J t) {

int min; min = t[OJ; II dla każdego elementu wektora for (int i=l; i t [iJ ) min = t [iJ ; return min; }

private int MaxWektor(int[J t) {

int max; max = t [OJ ; II dla każdego elementu wektora

wierszu

9. PROJEKTOWANIE METOD

176

for (int i=l; i
Przykład

Napisać aplikację porządkowania liczb zapisanych w

9.3

tablicy dwuwymiarowej w ten sposób, że w każdym eleme ncie tablicy bę­ dzie zapisana jedna cyfra, a w każdym wierszu jedna liczba (element wiersza o najmniejszym indeksie ma największą wagę) . Aplikacja taka może być wykorzystywana do porządkowania dużych liczb, które nie mi eszczą się w zakresie typów danych języka Java. Podstawowy problem przy zaprojektowaniu algorytmu realizującego podane zadanie pol ega na tym, aby można było zastosować j edną z metod porządkowania tablic. Do porządkowania wybierzemy metodę sortowania bąbelk ówego. Przypomnijmy, że metoda ta polega na zamianie kolejnych par elementów nie sp ełniających zadanego porządku . Aby zatem wykorzystać tę metodę do porządkowania dużych liczb, trzeba dysponować metodą zamiany dwóch wierszy w tablicy (zamiany dwóch liczb) oraz mctod ą sprawdzania, czy liczba umieszczona w wierszu i-tym jest większa od liczby umieszczonej w wierszu i +1. Dla ilustracji rozważmy fragment przykładowej tablicy (rys. 9.5). 9

6

5

7

5

7

4

3

3

1

3

1

4

9

7

3

8

5

...

... Rysunek 9.5: Fragment

przykładowej

tablicy

Zamiana dwóch kolejnych wierszy tablicy będzie polegać na zamianie wszystkich cyfr dwóch liczb umieszczonych w tych wierszach. Do sprawdzenia, która z dwóch liczb jest większa, wystarczy sprawdzać kolejne cyfry liczby od początku. Jeżeli jakaś cyfra jest większa, to już wiadomo,

9.4

Przykłady

177

kt óra liczba jest wi ększ a , a j e żeli cyfry są jedn akowe, t o n al eż y p rzejść do sprawdzen ia n ast ępny ch cyfr. Poni eważ algorytm p o rządkowani a dla du żych liczb jest an alogiczny jak dla z wy k łych liczb , nie będzi emy podawać jego zapisu w pseudokodzie, na t omi ast w pseud o-kodzi e zap iszemy algorytm sprawdzania , czy liczba umi eszczona w wierszu i -tym jest wi ększ a od liczby umi eszczonej w wierszu i +1.

Algorytm 9.3 druga liczba jest większa for (kolejnych cyfr liczb)

z ał ó ż ,

że

{

if (cyfra pierwszej liczby jest większa od cyfry drugiej) zapamiętaj, ż e pierwsza l iczba jest większa i zakończ else if (cyfra drugiej l iczby j es t większa od cyfry pierwszej) zapamiętaj, że druga liczba jest większa i zakończ } Zwróćmy jeszcze uwagę na przypad ek, gdy wszyst kie cyfry są jedn akowe, co oznacza, ż e liczby są równe. Oczywiście , nie nal eży wtedy liczb zam ieni ać , czyli trz eb a wyprow adzi ć inform acj ę , że druga liczba jest w ię ks za. Pow yż sz y algorytm zostanie zap isa ny w postaci metody ty pu boolean. Przy wywoł aniu wyst arczy n ap i s ać

if (Wiekszy(tab,n,i» gdzie para metr akt ua lny tab jest n azwą tablicy, co u m ożli wi a wysterowanie żądany m d z i ał ani e m w zależ ności od teg o, czy liczba umi eszczona w wierszu i-tym jest więks z a od liczby umi eszczonej w wierszu i+1. Do wczytywania i drukowani a liczb wykorzystuj emy metody z klasy Tablice przeznaczone d o wczytywani a elementów tablic i ich wyprowadzania. Po prostu każd ą li cz b ę t ra kt ujemy jako jeden wiersz t ablicy.

178

9. PROJEKTOWANIE METOD

Zaprojektowanąklasę DuzeLicz będziemy testować w metodzie mainl]. Wszystkie metody klasy zaprojektujemy jako statyczne, co pozwoli na ich wykorzystanie bez tworzenia obiektu. A oto omawiana apikacja:

Aplikacja 9.8 II porządkowanie dużych liczb import javax.swing.*; public class DuzeLicz

{

public static void main(String[] args) {

int m,n; String odp; odp = JoptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę wierszy"); m = Integer.parselnt(odp); odp = JoptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę kolumn"); n = Integer .parselnt(odp); int [] [] tab = new int [m] [n] ; Tablice.czytajTab(tab) ; Tablice. druk'I'ab Ct ab , "Wczytana tablica"); Oblicz (t ab) ; Tablice.drukTab(tab,"Tablica po

uporządkowaniu");

System.exit(O); }

public static void Oblicz(int[] [] tab)

.4

Przykłady

179

{

int m,i; boolean zamiana;

II

wartość

true -

nastąpiła

zamiana

m = tab.length;

II

porządkowanie metodą bąbelkową

zamiana = true; while (zamiana) { zamiana = false; for (i=O; i<m-l; i++) if (Wiekszy(tab,i)) { Zamien(tab,i); zamiana = true; } } }

private static void Zamien(int[] [] t, int i) II zamiana liczby umieszczonej w wierszu i-tym II z liczbą umieszczoną w wierszu i+l tablicy t {

int j, pom,n; n = t[i] .length; for (j=O; j
każdej

cyfry

} }

private static boolean Wiekszy(int[] [] t, int i) II sprawdzenie, czy liczba umieszczona w wierszu i-tym II jest większa od liczby umieszczonej w wierszu i+l {

int j,n; boolean wynik;

9. PROJEKTOWANIE METOD

180

n = t[i] .length; wynik = false; for (j=O; j t[i+l] [j]) { wynik = true; break; } else if (t[i] [j] < t[i+l] wynik = false; break;

u» {

}

return wynik; } }

Przykład

9.4

N apisać aplikację porz ądkowania elementów tablicy

w sposób podany na rysunku 9.6:

I

Rysunek 9.6: Ilustracja sposobu

p orządkowania

tablicy

Zadanie t o wydaj e s i ę z pozoru bardzo trudne , ale po zastosowaniu algoryt mu o każe s ię dość proste. Po pierwsze dla ułatwienia należy najpierw elementy danej t abli cy wpi sać do wektora, nast ępni e ele­ menty wektora up orządkow a ć w kolejności ni em al ejąc ej i potem elem enty wektora wpisać w żąd any sposób do t abli cy dwuwymiarowej. Algorytm wpisywania element ów tablicy do wektora j ak i algorytm p or ządkowania elementów wektora były już omawiane w niniejszej k siążc e. Zastanowimy wł aściwego

9.4

Przykłady

181

się

wobec tego nad algorytmem wpisywania elementów wektora do tablicy w żądany sposób . Najpierw zauważmy, że istniej e prosty związek między indeksem element ów leżących na przekątnych w tablicy dwuwymiarowej. Indeksy elementów leżących na przekątnych biegnących na lewo spełniają związek i - j = const, a indeksy elem entów leżących na przekątnych biegnących na prawo spełniają związek i + j = const (i oznacza nu­ mer wiersza, a j numer kolumny). Związek ten ilustruje rysunek 9.7, na którym elementy tablicy są zapisane w sposób ogólny.

i+j=4

i-j=2

Rysunek 9.7: Ilustracja związku między indeksami element ów na przekątnych w tablicy dwuwymiarowej

leżących

Przy wpisywaniu elementów do tablicy zastosuj emy podział na cztery kierunki wpisywania tak, jak to pokazano na kolejnym rysunku 9.8 . Kierunek wpisywania pierwszy to kierunek , w którym elementy są wpisywane z góry do dołu, w drugim kierunku elementy są wpisywane z lewej strony do prawej , w trzecim kierunku elementy są wpisywane z dołu do góry, a w czwartym kierunku elementy są wpisywane z prawej strony do lewej. Dzięki istnieniu zależności na indeksy przekątnych tablicy dwu­ wymiarowej możemy precyzyjnie określić zmianę kierunku wpisywania elementów. I tak zmiana z kierunku I na II następuje przy dojściu do przekątnej, której indeksy spełniają zależność i+j+l= m(m - liczba wier­ szy w tablicy), zmiana z kierunku II na III następuje przy dojściu do przekątnej, której indeksy spełniają zależność i - j =m-n (m - liczba wier­ szy, n - liczba kolumn), zmiana z kierunku III na IV następuje przy dojściu do przekątnej , której indeksy spełniają zależność i + j + l=n oraz zmiana z kierunku IV na I następuje przy dojściu do przekątnej , któ­ rej indeksy spełniają zależność i - j =-1. El ementy do tablicy będziemy

9. PROJEKTOWANIE METOD

182

Zmiana z kierunku III na IV

Zmiana z kierunku IV na I ~IV

~1

I~

az1 a31

8.t1

8.t2

8.t3

8.t4

8.ts

~6

II~

Zmiana z kierunku I na II

Zmiana z kierunku II na III

Rysunek 9.S: Ilustracj a tów do tablicy

podziału

na czt ery kierunki wpisywania elemen­

wpisywać pr zy pomocy następujących instrukcji (t jest wpisujemy elementy wektora wek):

tabli cą ,

do której

t [i , j] = wek [k] ;

oraz i += id;

j += jd;

gdzie zmienne id oraz j d są zmi ennymi nek. Dla kierunku pierwszego mamy: id

= 1;

jd

=

charakteryzującymi

dany kieru­

O;

Oznacza to, że dla pierwszego kierunku zwiększa si ę wart oś ć zmiennej i, a warto ść zmiennej j pozostaje bez zmi any. Odpowiada to wpisywaniu z góry do d o ł u . Dla kierunku drugiego wartoś ci zmi ennych id or az jd są następujące:

9.4

Przykłady

183

id = O; jd = 1; co odpowiada wpisywaniu z lewej strony do prawej. Dla kierunku trze­ ciego mamy id = -1; jd = O; co odpowiada wpisywaniu z tego obowiązuje zależność id = O;

dołu

do góry. I wreszcie dła kierunku czwar­

j d = - 1;

co odpowiada wpisywaniu z prawej strony do lewej. Elementy wpisywać będziemy w pętli for dla k zmieniającego się od O aż do m-n - 1, gdzie mjest liczbą wierszy, a n liczbą kolumn danej tablicy. Możemy teraz podać algorytm wpisywania elementów wektora do ta­ blicy w żądany sposób.

Algorytm 9.4 ustaw parametry pierwszego kierunku for (każdego elementu wektora) {

wpisz do tablicy element wektora

switch (numer kierunku) {

case 1: if (doszliśmy do końca pierwszego kierunku) zmień kierunek na drugi i ustaw jego parametry break case 2: if (doszliśmy do końca drugiego kierunku) zmień kierunek na trzeci i ustaw jego parametry break case 3; if (doszliśmy do końca trzeciego kierunku) zmień kierunek na czwarty i ustaw jego parametry break case 4: if (doszliśmy do końca czwartego kierunku) zmień kierunek na pierwszy i ustaw jego parametry }

ustaw

wartości

indeksów do wpisania elementu tablicy

}

Przedstawiony algorytm realizuje

następująca

aplikacja:

9. PROJEKTOWANIE METOD

184

Aplikacja 9.9 import javax.swing .*; public class NaOkolo

{

public static void main(String[] args)

{

int m,n;

String odp;

odp ~ JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj liczbę wierszy");

m ~ Integer.parselnt(odp);

odp ~ JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj liczbę kolumn");

n ~ Integer.parselnt(odp);

int[] [] tab ~ new int[m] [n];

int[] [] rezultat ~ new int[m] [n];

Tablice.czytajTab(tab) ;

Tablice.drukTab(tab,"Wczytana tablica");

Oblicz(tab,rezultat); Tablice. drukTab (rezultat, "Tablica po

uporządkowaniu")

;

System .exit(O) ;

}

public static void Oblicz (Lrrt [] [] tab, int [] [] rezultat) {

int i,j,k,kierunek,id,jd,m,n;

II i - numer wiersza II j - numer kolumny II k - zmienna przebiegająca wszystkie elementy wektora

9.4

Przykłady

II II

185

kierunek - numer kierunku

id, jd - parametry kierunku

II II

wyznaczenie rozmiarów tablicy

zakładamy, że tablica jest prostokątna

m = tab.length;

n = tab [O] . l engt h ;

II

utworzenie wektora

int[] wek = new int[m*n];

II przepisanie danych z tablicy do wektora

k = O;

for (i=O; i<m; i++)

for (j=O; j
wek[k++] = tab[i] [j]; II

uporządkowanie

wektora

Porzadkuj(wek);

i

= O;

j

= O;

II ustawienie parametrów pierwszego kierunku

kierunek = 1;

id 1;

jd = O;

II

dla każdego elementu wektora for (k=O; k<m*n; k++) { II wpisanie elementu z wektora do tablicy rezultat [i] U] = wek[k] ; switch (kierunek) {

case 1:

{ if (i+j+1 == m) { I I zamiana kierunku na drugi id = O; jd = 1;

9. PROJEKTOWANIE METO

186

kierunek = 2;

}

}

break;

case 2:

{ if (i-j == m-n) { II zamiana kierunku na trzeci id = -1; jd = O; kierunek = 3; }

}

break;

case 3: { if (i+j+1 == n) { II zamiana kierunku na czwarty id = O; jd = -1; kierunek = 4; }

}

break;

case 4: { if (i-j == -1) { II zamiana kierunku na pierwszy id = 1 ; jd = O; kierunek = 1; } }

}

i += id;

j += jd;

}

}

public static void Porzadkuj(int[] t)

II porządkowanie tablicy t przy pomocy

II algorytmu bąbelkowego

9.4

Przykłady

187

{

int n, i, pom, nakt; II n - rozmiar tablicy II pom - zmienna pomocnicza do zamiany elementów II nakt - długość badanej części tablicy boolean zmiana; II true - dokonano zamiany

II II

ustawienie wartości początkowej zmiennej stwierdzającej dokonanie zamiany zmiana = true; n = t.length; II wyznaczenie długości tablicy

II II

ustawienie

wartości początkowej

wyznaczającej

zmiennej

długość przeglądanej

nakt = n; while (zmiana) { zmiana = false; for (i=O; i t[i+i]) { II zamiana elementów i II dokonania zamiany pom = t [i] ; t[i] = t [i+i] ; t [i+i] = pom; zmiana = true;

części

zapamiętanie

tablicy

faktu

}

nakt--;

II

zmniejszenie

przeglądanej części

tablicy

} } }

• Na zakończenie pokażemy, jak można wykorzystać zaprojektowane klasy w jednej aplikacji. Wszystkie z wyjątkiem klas wykorzystywanych w pierwszym przykładzie, które były już wielokrotnie testowane . Ponieważ klasa Minmax posiada metody, które nie są statyczne, musimy utworzyć obiekt tej klasy. Metody pozostałych klas wykorzystujemy w sposób statyczny. Warto też zwrócić uwagę, że metodę Obliczf) z klasy DuzeLicz

188

9. PROJEKTOWANIE METOD

wywołujemy na końcu, ponieważ zmienia ona zawartość tablicy, która jest parametrem aktualnym. Metody Oblicz O z innych klas przekazują wynik obliczeń do innej tablicy. A oto aplikacja wykorzystująca klasy zaprojektowane w tym rozdziale (i oczywiście klasę Tablice do wprowadzania i wyprowadzania zawartości tablic). Zakładamy, że wszystkie klasy są umieszczone w jednym kata­ logu.

import javax .swing.*; public class Wszystkie

{

public static void main(String[] args)

{

new Wszystkie () ;

}

public Wszystkie() {

int m,n;

String odp;

odp = JOptionPane .showInputDialog(

"Podaj liczbę wierszy") ;

m = Integer.parseInt(odp);

odp = JOptionPane.showInputDialog(

"Podaj liczbę kolumn");

n = Integer.parseInt(odp);

int [] [] tab = new int [m] [n] ;

int[] [] rezMinMax = new int[m] [n];

int[] [] rezNaOkolo = new int[m] [n];

Tablice.czytajTab(tab);

Tablice.drukTab(tab,"Wczytana tablica") ;

II utworzenie obiektu klasy MinMax

MinMax obi = new MinMax() ;

189

9.5 Zadania

obl.0bliczCtab,rezMinMax) ; NaOkolo.ObliczCtab,rezNaOkolo);

DuzeLicz.ObliczCtab);

II wyprowadzenie trzech rezultatów Tablice.drukTabCrezMinMax,"MINIMUM * MAKSIMUM"); Tablice.drukTabCrezNaOkolo,"Na okolo") ; Tablice.drukTabCtab,"Porządkowanie liczb"); System .exit(O); } }

9.5

Zadania

1.

Nap i s ać m etodę ,

która dla dwuwymiarowej tablicy zawierającej liczby rzeczywiste sumuje elem enty tej tablicy leżące w obrębi e kwa­ dr atu o boku k , którego lewy górny róg jest zaczepiony w punkcie o w spółr z ędnych i,j. Wykorzystać tę m etodę do okr eśl enia t akiego położeni a t ego kwadratu w tablicy a, aby suma jego element ów był a minimalna. W przypadku kwadratów o równej sumie n ależy wydrukować p ołożenie kwadratu, którego długość boku jest naj­ mniejsza.

2.

N apisać m etod ę tworz enia tablicy z kolejno wczytywanych wekto­ rów w ten spo sób, ż e j eśli liczba zapisana w wektorze (w jednym elemencie wektora jedna cyfra) jest wi ększa od liczby zapisanej w uprzednio wpisanym do tablicy wektorze, to staje się on kolejnym wierszem tablicy. W programie wykorzystać metodę sprawdzania, czy liczba zapisana w poprzednim wektorze jest większa ni ż w na­ stępnym oraz metodę wpisyw ania wektora do wiersz a tablicy.

3. Napis ać metodę znajdowania długości najdłuższego c i ą g u arytme­ tycznego w wektorze. Wykorzystuj ąc tę m etodę, znaleźć num er wiersza w tablicy dwuwymiarowej a z aw i e r ają c ej najdłuższy ciąg aryt metycz ny. 4.

Napisać metod ę

zamiany

ćwi artek

tablicy

t według

rysunku:

9. PROJEKTOWANIE METOD

190

I

II IV III

I

Należy zminimalizowa ć li c zbę

IV III II

operacji.

5.

Napisać metodę znajdowania liczby elementów różnych w określ o­ nym wierszu tablicy dwuwymiarowej. Wykorzystać tę metodę w następującym zadaniu. Uporządkować wiersze tablicy t w kolejno­ ś c i niemalejących wartości klu czy, gdzie kluczem dla danego wiersza jest liczba elementów różnych w tym wierszu.

6.

Napisać metodę przepisywania tablicy dwuwymiarowej do tablicy jednowymiarowej oraz m etod ę porządkowania tablicy jednowymia­ rowej. Wykorzystać te metody do wyznaczenia liczby elementów różnych w dwuwymiarowej tablicy a.

7.

Napisać metodę

obliczania dla dwuwymiarowej tablicy a sumy ele­ mentów znajdujących s ię na przekątnych , które przecinają się w punkcie o współrzędny ch k ,l. Wykorzystać tę metodę do zastąpi e­ nia każdego elem entu tablicy t s u m ą elementów leżących na prze­ kątny ch tablicy.

8.

N apisa ć metod ę

wstawiani a w i-tym wierszu tablicy elementu mak­ symalnego na j-tym miejscu. W miejsce elementu maksymalnego należy przestawić elem ent s tojący na j-tym miejscu. Wykorzystać t ę metodę do wstawienia w tablicy a na głównej przekątnej ele­ mentu największego z każd ego wiersza.

Rozdział

10

, REKURENCJA 10.1

W prowadzenie

Rekurencja polega na wywoływaniu danej metody w jej treści. Rekuren­ cja może być bezpośrednia i pośrednia . Rekurencja bezpośrednia zachodzi wtedy, gdy w tekście metody występuje wywołanie jej samej. Natomiast z rekurencją pośrednią mamy do czyni enia ~.t edy, gdy tekst metody za­ wiera wywołanie metody, w wyniku działania której następuje wywołanie danej metody. Pojęcie rekurencji wyjaśnimy na przykładzie zaprojektowania algo­ rytmu znajdowania cyfr danej liczby całkowitej . Dla porównania najpierw zrealizujemy algorytm iteracyjny wykonujący to zadanie. Algorytm ten polega na zdefiniowaniu ostatniej cyfry aktualnej liczby, korzystając z operacji wyznaczania reszty z dzielenia %. pom[i++] = nowa%10; Aktualną liczbę

wyznaczamy w

pętli

do ... while

następująco:

(nowa /=10) czyli wykonując operację dzielenia cał kow i te go . Warto zwrócić uwagę, że warunek sprawdzany w instrukcji do ... while w zamieszczonej niżej metodzie ma postać: while ((nowa /=10»0); A zatem najpierw obliczamy wartość zmiennej nowa (aktualna liczby) i następnie sprawdzamy, czy jest ona dodatnia.

wartość

10. REKURENCJA

192

Aplikacja realizująca omawiany algorytm jest przedstawiona poniżej.

Aplikacja 10.1 import javax.swing.*; public class Cyfrylt { public static void main(String[] args)

{

new CyfryIt O ;

}

public Cyfrylt() {

int i ,nowa;

II i - zmienna kontrolna

II nowa - aktualna liczba

String odp, wynik;

odp = JOptionPane. showlnputDialog( "Podaj Li czbę ") ; nowa = Integer.parselnt(odp); int[] pom = new int[10]; II pom - tablica pomocnicza zawierająca cyfry II liczby w odwrotnej kolejności wynik = i =

,

1111.

O;

do

pom[i++] = nowa%10; while ((nowa 1=10»0);

II

następna

cyfra I I nowa liczba

II przygotowanie wyprowadzenia cyfr liczby while (--i >= O ) wynik += pom[i] + 11 11; JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik,

10.1 Wprowadzenie

193

"Cyfry liczby", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O); } } Zauważmy, że powyższy

program wymaga deklaracji tablicy pomocni­ wpisywane cyfry w odwrotnej kolejności i następnie

czej, do której są drukowane we właściwym porządku. Spróbujemy teraz napisać wersję rekurencyjną algorytmu wyzn acza­ nia cyfr podanej liczby. Metoda rekurencyjna to Cyfryt).

private void Cyfry(int liczba) {

int nowa;

if ( (nowa

= liczbailO)

!=

O)

Cyfry(nowa); II rekurencyjne II wyprowadzenie ostatniej cyfry wynik += liczba%10 + II " ;

wywołanie

} Metodę

Cyfryf) wykorzystujemy w aplikacji 10.2.

Aplikacja 10.2 import javax .swing.*; publ i c

class CyfryRek { public static void main(String[] args)

{

new CyfryRek O ;

}

private String wynik; public CyfryRek()

{

int nowa;

metody

10. REKURENCJA

194

String odp; odp = JOptionPane.showInputDialog(IIPodaj nowa = Integer .parseInt(odp); wynik

=

liczbęII);

1111;

II wywołanie metody rekurencyjnej

Cyfry(nowa);

JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik,

IICyfry liczbyII, JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

System.exit(O);

}

private void Cyfry(int liczba) {

int nowa;

i f ( (nowa = liczba/10) I = O)

Cyfry(nowa); wynik += liczba%10 + " II ,. } }

Przeanalizujemy teraz działanie metody Cyfry(). Przypuśćmy, że wpro­ wadzona liczba to 123. Instrukcje zawarte w metodzie wykonujące opera­ cję ponumerujemy w kolejności od 1 do 3. Zwróćmy uwagę, że w warunku sprawdzanym w instrukcji if jest wykonywane również przypisanie. (1)

(2) (3)

if (

= liczba/10) ! = O)

I I obliczenie wartości I I nowej liczby Cyfry (nowa) ; II rekurencyjrie wywołanie metody wynik += liczba%10 + II II; II wyprowadzenie II ostatniej cyfry (nowa

A oto schemat wywołań rekurencyjnych (liczbami zaznaczono poziom wywołania rekurencyjnego) . (1)

nowa

= 12

10.2 Algorytmy z powrotami

(2)

195

Cyfry(12) nowa = 1 (2) Cyfry (i) (i) nowa = O (3) wyprowadzenie cyfry 1 (3) wyprowadzenie cyfry 2 wyprowadzenie cyfry 3 (i)

(3)

Porównując oba przedstawione algorytmy, widać, ż e rozwiązanie re­ kurencyjne jest krótsze. W programie rekurencyjnym uniknęliśmy dekla­ racji tablicy i zapisywania cyfr we właściwej kolejnoś ci . Należy jednak podkreślić, że w programach rekurencyjnych pamięć do przechowywania wartości zmi ennych lokalnych jest również potrzebna, mimo i ż nie jest ona deklarowana jawnie. Rekurencję należy stosować z dużą ostrożnością pamiętając, że nie zawsze rozwiązanie rekurencyjne jest lepsze od rozwiązania nierekuren­ cyjnego. Istnieje jednak pewna klasa problemów, w których rozwiązania rekurencyjne są zde cydowanie bardziej eleganckie i prostsze od rozwią­ zań iteracyjnych. Można powiedzieć, ż e są to zagadnienia związane przede wszystkim z rekurencyjnymi strukturami danych oraz te problemy, które m ożna rozłożyć na podproblemy takie same jak problem początkowy. Właściwie wykorzystana rekurencja jest potężnym narzędziem pozwala­ jącym na zwarty i jednocześnie przejrzysty zapis skomplikowanych ope­ racji. W następnych podrozdziałach zilustrujemy paroma przykładami wy­ korzystanie rekurencji. Będą omówione takie problemy, w których reku­ rencyjne rozwiązanie jest znacznie lepsze niż rozwiązanie iteracyjne.

10.2

Algorytmy z powrotami

Algorytmy z powrotami są bardzo często stosowane do rozwiązywania problemów kombinatorycznych, które można sformułować w następujący sposób. Danych jest n uporządkowanych zbiorów Zl, ... ,Zn' Należy skon­ struować wektor A = (al, ... ,an ), gdzie al E Zl, ... ,an E Zn' który speł­ nia dane warunki lub ograniczenia. Wektor A tworzy się następująco: kolejno przeszukuje się zbiory Zl, ... ,Z n, zaczynając zawsze od elementu najmniejszego danego zbioru i wykonując powrót do poprzedniego zbioru w przypadku wyczerpania wszystkich elementów aktualnie pr zeszukiwa­

10. REKURENCJA

196

nego zbioru. Algorytmy z powrotami zilustrujemy dwoma Przykład

10.1 W

przykładami.

przykładzie zaprojektujemy i zrealizujemy algo­

rytm ustawiania 8 hetmanów na szachownicy tak, aby żaden z nich nie w polu atakowanym przez innego hetmana. Liczba wszystkich możliwych ustawień hetmanów na szachownicy wy­ nosi 8 8 (przy założeniu, że w każdej kolumnie znajduje się tylko jeden het­ man). Rozwiązanie polegające na wygenerowaniu wszystkich możliwych ustawień hetmanów na szachownicy i sprawdzeniu, które z nich spełniają warunki zadania, jest nie do przyjęcia. W celu rozwiązania problemu wykorzystamy algorytm powrotu. Kolejne hetmany będziemy ustawiać na szachownicy, poczynając od pierwszej kolumny. Pierwszego hetmana ustawimy w pierwszej kolumnie, drugiego - w drugiej itd., licząc od lewej strony szachownicy do prawej . W każd ej kolumnie pierwszą badaną po­ zycją będzie najniższa dotychczas nie sprawdzona. Na rys. 10.1. są przed­ stawione pozycje pierwszych pięciu hetmanów po ustawieniu ich zgodnie z podanymi regułami. W szóstej kolumnie nie można ustawić hetmana, ponieważ wszystkie pola są pod działaniem hetmanów umieszczonych w pierwszych pięciu kolumnach. Należy w tym momencie wykonać powrót i powrócić do kolumny piątej, przestawiając stojącego tam hetmana na pozycję wyższą spełniającą warunki zadania. znajdował się

7 6

5 4 3

2 1

O

01234567

Rysunek 10.1: Pozycje pierwszych

pięciu

hetmanów

Rys. 10.2. przedstawia pozycje pierwszych pięciu hetmanów po wyko­ naniu powrotu. Kroki te wykonuje się tak długo, aż zostanie znalezione

197

10.2 Algorytmy z powrotami rozwiązanie

lub stw ierdzony jego bra k. 7

6

5

4

3

2

1 O

01234567

Rysunek 10.2: P ozycje pierwszych wrotu

p ięc i u

hetman ów po wykon ani u po­

Powyższy

a lgorytm zrealizujemy przy pomocy metody rekuren cyjnej o nazwie Ustawf ). Metoda ta próbuje us taw ić het man a w j-tej kolumnie w wierszu najniżs zym. P ozytywne zakończe nie próby powo d uje wywo ła­ nie metody rek ure ncyj nej dl a kolumny j + 1. W prz ypad ku nie udan ej próby ust awienia het mana w j + 1 kolumnie nas t ęp uje powró t i usu­ nięci e ost at nio ustawi onego het m a na z kolum ny j . M etod ę koń c z y ust a­ wienie hetma na zgod nie z p rzyj ętym i zasadami lub os ią gnięc ie ostatniej kolumny szac hown icy. Algoryt m zastosowany w tej metod zie moż emy sfo r mu łować n ast ę puj ąco.

Algorytm 10.1 przypisz numerowi wiersza O

while (są wiersze ) {

i f (pozycja jest dobra) {

zaznacz ustawienie hetmana

if (są kolumny)) {

if ((! Ustaw(następna kolumna)) usuń zaznaczenie ostatnio ustawionego hetmana else return 1 }

10. REKURENCJA

198

else return 1

}

zwiększ

numer wiersza

}

Obecnie zaprojektujemy strukturę danych wykorzystywaną w progra­ mie. Zauważmy najpierw, że gdyby pozycje hetmanów przechowywać w tablicy dwuwymiarowej, to sprawdzenie czy dany hetman nie znajduje się w polu będącym pod kontrolą innego hetmana, wymagałoby prze­ glądania tablicy we wszystkich możliwych kierunkach. Oczywiście, takie rozwiązanie jest nie do przyjęcia i należy poszukać innego. Zauważmy, że hetman stojący na pozycji k, l kontroluje przekątną prawo w skos, któ­ rej indeksy spełniają zależność i + j = k + l, przekątną lewo w skos, której indeksy spełniają zależność i - j = k - l oraz k-ty wiersz oraz l-tą kolumnę. Ilustruje to rys. 10.3. 7

6

5

4

3

2

o 01234567

Rysunek 10.3: Pola kontrolowane przez pojedynczego hetmana

Struktura danych wykorzystywana w programie powinna być zatem z trzech tablic zawierających informację o tym, czy dany wiersz, przekątna lewo w skos i prz ekątna prawo w skos są w polu działania danego hetmana (ponieważ każdego hetmana umi eszczamy w oddzielnej kolumnie, nie jest potrzebna informacja o kontrolowaniu danej kolumny przez hetmana). Tablice nazwiemy: wiersz, prawa, lewa. Ponadto w ta­ blicy hetman umieścimy numery wierszy, w których znajdują się hetmany dla każdej kolumny. złożona

10.2 Algorytmy z powrotami

199

Rys. 10.4 podaj e prz ykł adow e zawartości zdefiniowanych tablic w trakcie wykonywania algorytmu (litera t oznacza true, a f - false).

wiersz

Rysunek 10.4: lewa

Przykładowe zawartości

Mając określoną strukturę danych, pseudo-kodu. Zdani e pseudo-kodu zaznacz ustawienie hetmana sprecyzujemy w sposób następujący:

hetman [j] ; ; ; i; wiersz[i] ; ; ; false; prawa[i+j] ; ; ; false; lewa[i-j+HETMAN_N-1]

tablic hetman , wiersz, prawa,

można ju ż sprecyzować

zdania

false;

Natomiast zdanie usuń ustawienie hetmana

zapiszemy w postaci: wiersz[iJ ; ; ; true; prawa[i+jJ ; ; ; true; lewa [i-j+HETMAN_N-1J ; ; ; true; Warunek czy pozy cja jest dobra, (wiersz[iJ

moż e być wyrażony następująco:

&& prawa[i+jJ && lewa[i-j+HETMAN_N - 1J)

200

10. REKURENCJA

co oznacza, że i -ty wiersz, p rz ekąt n a prawo w skos o sum ie indeksów i +j or az p rze kąt na lewo w skos o sumie ind eksów i - j nie zn aj duj ą s ię w polu d zi ałani a żadnego hetman a. Zwró ćmy jeszcze uwag ę na prz esunięci e wartości ind eksu w tablicy lewa. Mu sim y jeszcze p amięt ać o zd efiniowaniu dwóch st ał y ch HETMAN _N oraz HETMAN_SKOS. War to ści przypisa ne tym s tałym zosta ł y określone tak, a by m ożn a było u st awi ać hetmany na typ owej szachownicy o roz­ miarach 8*8. A ot o odpowied nia aplikacja:

Aplikacja 10.3 import javax.swing .*; public class Hetmany { public static void main(String[] args) {

new Hetmany O ; }

II deklaracja

stałych

private final int HETMAN_N = 8; private final int HETMAN SKOS 15; public HetmanyO {

int i,j; int[] hetman = new int[HETMAN_N] ; boolean[] wiersz = new boolean[HETMAN_N]; boolean[] prawa = new boolean[HETMAN_SKOS]; boolean[] lewa = new boolean[HETMAN_SKOS];

II ustawienie

wartości początkowych

for (i=O ; i< HETMAN_N; i++) wiersz[i] = true ; for (i=O; i< HETMAN_SKOS; i++) prawa [i] = true;

tablic

10.2 Algorytmy z powrotami

201

for (i=O; i< HETMAN_SKOS; i++) lewa [iJ = true;

II rekurencyjne wywołanie metody Ustaw()

if (Ustaw(O, hetman,wiersz,prawa,lewa))

Rozwiazanie(hetman);

else

JOptionPane.showMessageDialog
IIBRAK ROZWIĄZANIAII, JOptionPane.ERROR_MESSAGE); 1111

System.exit(O); }

private boolean Ustaw(int j, int[J hetman, boolean[J wiersz, boolean[J prawa, boolean[J lewa) {

int i = O; while ( i != HETMAN_N) { II aż znaleziono ustawienie lub koniec wierszy if (wiersz[iJ && prawa[i+jJ && lewa[i-j+HETMAN_N -lJ) { II zapamiętanie ustawienia hetmana

hetman [j J = i;

wiersz[iJ = false;

prawa[i+jJ = false;

lewa [i-j+HETMAN_N-1J = false;

if (j < HETMAN_N-1) { II jeśli są jeszcze kolumny II rekurencyjne wywołanie metody dla II następnej kolumny if (! Ustaw(j+1,hetman,wiersz,prawa,lewa)) { II usunięcie zaznaczenia hetmana

wiersz[iJ = true;

prawa[i+jJ = true;

lewa[i-j+HETMAN_N-1J = true;

}

else

return true;

202

10. REKURENCJA } else return true; l/znaleziono ustawienie hetmanów }

i++; }

return false;

}

private void Rozwiazanie(int[] hetman)

II wyprowadzenie rozwiązania

{

int i ,j;

String wynik;

wynik = 1111; wynik += II

11

+

',\n' ; for (i=HETMAN_N-l; i >= O ; i--) { wynik += II II + i + II III;

for (j=O; j
if (hetman[i] == j)

wynik += IIH I II;

else

wynik += II I II; wynik += '\n' + II --------------------------------11 + '\n'; }

wynik +=

II

O

1

2

3

4

5

6

7

II

JDptionPane. showMessageDialog(null ,wynik, IIRDZWIĄZANIEII,JDptionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE);

} }

Pomimo że metoda Ustawi] jest zaprojektowana w pełni ogólnie, pro­ gram realizuje ustawienie hetmanów na szachownicy o rozmiarach 8*8. Czytelnikowi pozostawiamy jako ćwiczenie taką modyfikację tego pro­ gramu, aby można było ustawić hetmany na szachownicy o dowolnym rozmiarze.

203

10.2 Algorytmy z powrotami

Rys . 10.5 przedstawia ustawienie hetman ów na szachownicy odpowia­ d aj ące wygenerowanemu rozwiązaniu. 7 6 5 4

3

2 1 O

01234567

Rysunek 10.5: Ustawienie

Spróbujmy jeszcze

ośmiu

prz eśledzi ć

hetmanów na szachownicy

kilka rekurencyjnych

wywoł ań

metody

Ustawt). Ustaw(O) i = O => Ustaw(1) i = 2 => Ustaw(2) i = 4 => Ustaw(3) i = 1 => Ustaw(4) i = 3 => Ustaw(5) Ustaw(5) == O {powrót} i = 7 => Ustaw(5) Ustaw(5) == O { powrót } i = 6 => Ustaw(4) i

=1

W powyższym schemacie na przykład wywołanie Ustaw(3) oznacza wy­ walanie metody Ustawl ) dla trzeciej kolumny, a zmienna i o kreś l a num er wiersza, w kt órym jest wstawiany hetman. Przykład

10.2 W

przykł adzi e przedstawimy znany szeroko w lite­

raturze problem znalezienia takiej drogi skoczka szachowego, aby każde pole szachowni cy było odwiedzone przez niego dokładni e raz . Podobnie

10. REKURENCJA

204

jak w poprzednim przykładzie do rozwiązanie tego problemu wykorzy­ stamy algorytm powrotu. Rozpoczniemy od określenia kolejności wyko­ nywania ruchów skoczkiem. Na każdym etapie obiegania szachownicy próba wykonania ruchu będzie zgodna z tą kolejnością , która może być dowolna pod warunkiem , że zawsze będzie taka sama. Przyjętą przez nas kolejność definiuje tablica przedstawiona na rys. 10.6. I I

1

8

7

2

I I

;ł

3

6 4

5

Rysunek 10.6:

Kolejność

I

wykonywania ruchów skoczkiem

teraz przykładową szachownicę o rozmiarach 4 * 4 i poło­ punktu początkowego 1,1. Spróbujmy wykonać kilka kroków algo­ rytmu powrotu. Kolejne ruchy wykonujemy zgodnie z przyjętą kolejnością (zawsze zgodnie z ruchem wskazówek zegara poczynając od ruchu zazna­ czonego na rys. 10.6 cyfrą 1) . W przypadku, gdy danego posunięcia nie da się wykonać, próbujemy zrealizować następny możliwy do wykonania ruch z danego punktu. Poszczególne ruchy oznaczymy kolejnymi liczbami całkowitymi (rys. 10.7). Rozważmy

żenie

o

2 1

1 2

3

3 4

o 1 2 3 Rysunek 10.7: Kilka ruchów skoczka na szachownicy

10.2 Algorytmy z powrotami

205

Zauważmy, że

w sytuacji podanej na rys . 10.7 z punktu o współrzęd­ nych 3,0 nie można wykonać żadnego ruchu. Należy zatem cofnąć się do takiego położenia, z którego można kontynuować ustawianie. W naszym przypadku usuwamy ruch o numerze 4 i wykonujemy go teraz do punktu o współrzędnych 1,0. Kilka następnych posunięć pokazuje szachownica przedstawiona na rys. 10.8.

° 1

4

2 13 3 I

°

14 1 10 7

5 8 3 12

1

2

2 11 6 9 I 3

Rysunek 10.8: Kilka ruchów skoczka na szachownicy po wykonaniu po­ wrotu

Dla ruchu o numerze 14 nie można wykonać żadnego następnego po­ musimy zatem cofnąć się do takiego położenia, z którego można zrobić ruch dotychczas nie wykonywany. Analizując szachownicę, docho­ dzimy do wniosku, że należy się cofnąć do ruchu o numerze 11 i ruch 12 zamiast do punktu o współrzędnych 3,2 wykonać do punktu o współ­ rzędnych 0,1. Sytuację tę ilustruje rys. 10.9.

su nięci a ,

° 1 2

3

4

°

12 5 2 1 8 11 la 3 6 7

1

9

2

3

Rysunek 10.9: Sytuacja na szachownicy po wykonaniu kolejnego powrotu

Przedstawiony algorytm zrealizujemy przy pomocy metody rekuren­ cyjnej. Unikamy w ten sposób jawnego pamiętania, który ruch spośród ośmiu możliwych został wykonany. Na przykład, w sytuacji podanej na rys. 10.7 trzeba pamiętać dane:

10. REKURENCJA

206 numer ruchu startowego

numer wykonanego ruchu

1

2 5 6

2 3

W przypadku konieczności powrotu do ruchu o numerze 3 będziemy próbowali zrealizować posunięcie o numerze wyższym niż 6 spośród ośmiu możliwych do wykonania ruchów. Zostanie zatem wykonany ruch o nu­ merze 7. Ogólna wersja algorytmu zastosowanego w metodzie o nazwie Ruchl ) jest przedstawiona poniżej.

Algorytm 10.2 ustaw numer ruchu na pierwszy while (są ruchy do wykonania) { ustaw współrzędne ruchu if (ruch jest możliwy) {

zaznacz wykonanie ruchu

if (są jeszcze wolne pola) {

if ( ! Ruch(następny ruch)) skasuj zapis ostatniego ruchu else return true }

else return true }

wybierz

następny

ruch

}

return false Podobnie jak przy ustawieniu ośmiu hetmanów na szachownicy mu­ simy teraz określić wykorzystywaną strukturę danych. Szachownicę bę­ dzie reprezentować tablica o nazwie szach. Maksymalny rozmiar tej ta­ blicy określimy w stałej NMAX, natomiast aktualny rozmiar tablicy bę­ dziemy wczytywać do zmi ennej n. Odwrotnie niż w poprzednim przykładzie zaprojektowana struktura danych będzie zapamiętana w polach klasy Skoczki:

10.2 Algorytmy z powrotami

207

private final int NMAX = 10; private int[J [J ruchy = new int[8J [12J; private int[J [J szach = new int[NMAX] [NMAXJ; int n; Kolejno wykonywane posunięcia będą zapisywane w postaci liczb cał­ kowitych. Jeśli element tablicy ma wartość zero, to oznacza, że pole to nie było jeszcze odwiedzone. Parametry formalne rekurencyjnej metody Ruchf) realizującej algorytm 10.2 powinny być następujące: private boolean Ruch(int i, int wspl, int wsp2) gdzie i oznacza numer ostatnio wykonanego ruchu, wspl oraz wsp2 są współrzędnymi tego ruchu . Metoda Ruchf) podaje wartość true, gdy udało się zrobić następny ruch i wartość false w przeciwnym przypadku. Metoda Ruch() jako metoda klasy Skoczki ma oczywiście dostęp do pól klasy (również prywatnych). W związku z tym nie trzeba podawać w parametrach metody tablic szach i ruchy. Możemy teraz przystąpić do precyzowania zdań występujących w al­ gorytmie 10.2. Zdanie ruch jest możliwy zapiszemy w postaci

if (wspnast1 >= O && wspnastl < n && wspnast2 >= O &&

wspnast2 < n)

if (szach[wspnast1] [wspnast2J

==

O)

{

gdzie wspnast 1 oraz wspnast2 są współrzędnymi następnego ruchu. Po­ wyższe instrukcje sprawdzają, czy współrzędne leżą wewnątrz tablicy i następnie czy pole o tych współrzędnych ma wartość zero, co oznacza, że dane pole nie było odwiedzone. Instrukcji tych nie można połączyć , ponieważ w przypadku , gdy współrzędne nie leżą wewnątrz tablicy, to zmienna szach [wspnast lJ [wspnast2J jest nieokreślona. Zdanie są jeszcze wolne pola przedstawimy następująco: i < n

*

n;

Oznacza to, że liczba wykonanych ruchów jest mniejsza szachownicy. Zdanie

niż

liczba pól

10. REKURENCJA

208 zaznacz wykonan ie ruchu sform u ł ujemy jako szach [wspnastlJ [wspnast2J

i ,'

natomiast zdan ie skasuj zapis ostatniego ruchu przyjmie postać: szach [wspnastlJ [wspnast2J = O; Na koniec zdefiniuje my sposób wyznaczenia ws p ółrz ędny ch wspnast l oraz wspnast2 w zależnośc i od tego, który ru ch spośró d oś m i u możli­ wych j est sprawdzany. W ty m celu do tablicy o nazwie ruchy wpisujemy różnice w sp ółr z ędnych dla każ dego spośró d ośm i u ru chów. Ta blica ta ma p o st ać:

ruchy [OJ ruchy [1] ruchy [2J ruchy [3J ruchy [4J ruchy [sJ ruchy [6J ruchy [7J

[OJ [OJ [OJ [OJ [OJ [OJ [OJ [OJ

-2; = -1 ; = l', = 2', = 2 ,' = l' = -1 ; = -2 ; J

ruchy [OJ [1J ruchy tn [1J ruchy [2J [1J ruchy [3J [lJ ruchy [4J rn ruchy [SJ [1J ruchy [6J [1] ruchy [7] [lJ

= =

l',

2',

2' l'

J

J

= = = =

-1 ;

-2;

-2 ;

-1 ;

Na prz ykł ad , aby wy ko nać p iąty z kolei ru ch dla skoczka sto jącego na polu o wspó ł rzęd nyc h 1,2, n al eży zwiększyć wspó łrzęd ną odpow iadającą numerowi wiersza o 2 (r u chy [SJ [1.] =2), a wspó ł rzęd ną od pow iadającą numerowi kolumn y zm n iejszyć o jeden (r uchy [SJ [2J=-1), a zatem mu­ simy przes t awi ć skoczka do pol a o wspó ł rz ęd nych 4,2 . Kompletn a aplikacja wykonywania ru chów skoczkiem jest podana po­ niżej.

Aplikacja 10.4 import javax.swing .*; public

10.2 Algorytmy z powrotami

class Skoczki { public static void main(String[] args)

{

new Skoczki () ;

}

private final int NMAX = 10 ;

private int[] [] ruchy = new int[8] [12];

private int[] [] szach = new int[NMAX] [NMAX];

int n ;

public Skoczki ()

{

int i,j, poczl,pocz2;

String odp, wynik;

odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj rozmiar szachownicy"); n = Integer.parselnt(odp); odp = JOptionPane.showlnputDialogC "Podaj nr wiersza punktu początkowego"); poczl = Integer.parselnt(odp); odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj nr kolumny punktu początkowego"); pocz2 = Integer .parselnt(odp);

II wpisanie wartości do tablicy ruchy WartRuchy () ; for Ci=O; i
for (j=O; j
szach l i I [j] = O;

szach[poczl] [pocz2] = 1; wynik =

,

1111.

209

210

10. REKURENCJA if (Ruch(2,poczl,pocz2)) { II przygotowanie wyprowadzenia rozwiązania for (i = O; i < n; i++) { for (j = O; j < n; j++) "+ szach [i] [j J ; wynik +=" wynik += '\n'; }

JOptionPane .showMessageDialog(null, wynik, "Dr oga skoczka",JOptionPane.ERROR_MESSAGE); } else JOptionPane. showMessageDialog(null, "II, IlUstawienie niemoŻliwe" ,JOptionPane.ERROR_MESSAGE); System.exit(O);

}

private void WartRuchy ()

{

ruchy [OJ [OJ ruchy [1J [OJ ruchy [2J [OJ ruchy [3J [OJ ruchy [4J [OJ ruchy [5J [OJ ruchy [6J [OJ ruchy [7] [OJ

= -2; -1; = 1·, = 2·, = 2·, = 1; = -1; -2;

ruchy [oJ [1J ruchy [1J [1J ruchy [2J [lJ ruchy [3J [1J ruchy [4J [lJ ruchy [5J [1J ruchy [6J [1] ruchy [7J [1J

= 1·

= 2·,

= 2·,

1·,

= -1;

= -2;

= -2;

= -1;

I

}

private boolean Ruch(int i, int wspl , int wsp2)

II i - numer ruchu

II wspl, wsp2 - aktualne współrzędne skoczka

{

int nr, wspnastl, wspnast2; II nr - kolejny ruch spośród ośmiu możliwych ruchów II wspnastl, wspnast2 - współrzędne następnego ruchu nr = O; while (nr!= 7) { II podczas gdy wspnastl = wspl + ruchy [nrJ [OJ;

są możliwe

ruchy

10.2 Algorytmy z powrotami

211

wspnast2 = wsp2 + ruchy [nr] [1] ; if

(wspnas~1

)=

O && wspnast1 < n && wspnast2

)=

O

&& wspnast2 < n) if (szach [wspnast1] [wspnast2] == O) { II zaznaczenie ustawienia następnego ruchu szach [wspnast1] [wspnast2] = i; i f Ci < n*n) { II rekurencyjne wywolanie metody dla II następnego ruchu if ( ! Ruch(i+1,wspnast1,wspnast2)) II usunięcie zaznaczenia ruchu szach [wspnast1] [wspnast2] = O; else return true; }

else return true; }

nr

= nr

+ 1;

II II

wybranie

następnego

spośród ośmiu

ruchu możliwych ruchów

}

return false; } }

Na rys. 10.10 są podane wyniki wygenerowane przez program dla sza­ chownicy o rozmiarach 5 * 5, a rys . 10.11 prezentuje wyniki otrzymane dla szachownicy o rozmiarach 8 * 8. W obu przypadkach punktem star­ towym jest punkt o współrzędnych 0,0.

• W dwóch ostatnich przykładach klasy Hetmany i Skoczki zostały tak zaprojektowane, aby można je było wykorzystywać przede wszystkim jako niezależne aplikacje. Można co prawda uruchomić całą aplikację z innej, co ilustruje poniższy program, ale trzeba sobie zdaw ać sprawę, że ze względu na obecnoś ć instrukcji :

System.exit (O) ;

10. REKURENCJA

212

o 1 20 17 12 3 16 21 3 10 4 25 O

1 2

2 7 18 24 19 4 13 15 6 23 8 22 9 14 5 1 2 3 4

11

Rysunek 10.10: Wyniki wygenero wane dla szachownicy o rozmi ar ach 5*5 O 1 38 1 54 47 2 39 56 3 48 53

59 32 44 49 6 31 60 7 50 43 01

4 5

55 2 33 40 45 58 51 30 2

34 37 46 57 52 25 42 61 3

3 20 35 24 41 62 29 14 4

36 19 22 I 23 4 17 18 21 10 I 11 16 5 I 26 9 12 I 15 6 27 I 8 13 64 I 63 28 7 I 567 I

Rysunek 10.11: W yniki wygenerowane dla szachownicy o rozm iarac h 8*8

w konstru kto rze klas po utworzeniu obiekt u ap likacja zakońc z y dział ani e . A oto aplikacja , w której tworzymy obiekt klasy Hetman y i ty m samym wykonuj emy wszystkie obli czeni a:

Aplikacja 10.5 import javax .swing .* ; public class HetSkocz { public static void mainCString[] args) {

new HetSko cz () ; }

10.3 Sortowanie tablic

213

public HetSkocz() {

II

jakieś

instrukcje

II II II

utworzenie obiektu klasy Hetmany; jest wywoływany konstruktor tej klasy, w którym są zawarte wszystkie obliczenia new Hetmany(); II kończy też pracę aplikacji } }

10.3

Sortowanie tablic

W niniejszym podrozdziale zaprezentujemy dwa algorytmy sortowania tablic. Rozważymy tak zwane sortowanie szybkie, które charakteryzuje się najlepszym oczekiwanym czasem sortowania. Jego wadą jest powol­ ność działania w przypadku szczególnym l tzn. gdy tablica zawiera takie same elementy. Mimo tej wady jest to najlepsza ze znanych obecnie me­ tod sortowania tablic. Ponadto omówimy sortowanie przez łączenie, które idealnie nadaje się do realizacji przy pomocy rekurencji. Klasy będziemy tak projektować, aby można je było wykorzystywać w innych aplikacjach.

Przykład

10.3 W przykładzie rozważymy sortowanie szybkie. Jak wspomniano, metoda ta pod względem oczekiwanego czasu działania jest najlepszą ze znanych metod. Oczekiwany czas działania jest to średni czas otrzymany przy sortowaniu dużej liczby tablic zawiera­ jących elementy ustawione w sposób przypadkowy. Algorytm sortowania szybkiego w postaci opisu słownego można sformułować następująco. Krok 1. Wybierz dowolny element x z tablicy. Krok 2. Podziel tablicę na dwie spójne części: część lewostronną Tl z elementami mniejszymi lub równymi x oraz część prawostronną T2 z elementami większymi niż x.

już wyżej

I Tl

~ x

0

T2 > x

I

214

10. REKURENCJA

Krok 3. Wy konuj kr oki 1 i 2 dla Tl i T 2, j eśli częś ci Tl oraz T 2 j eden eleme nt . Najpierw szczegó łowo omówimy krok drugi algoryt mu d o ty cz ący ta­ kiego pr zest awieni a eleme ntó w wycinka tablicy, by po lewej stro nie wy­ różnione go element u zn aj d ował y si ę elementy mniejsze od niego, a po prawej stronie element y większ e. Wycinek tablicy o k reś li my pop rzez dwie zm ienn e: lewy i prawy d efiniuj ące odpowiednio lewy i prawy kr aniec wy­ cinka . zawi eraj ą wi ęc ej ni ż

Algorytm 10.3 i = lewy ;

j = prawy;

przypisz zmienne j x wartość środkowego elementu wycinka tablicy

while (zostały elementy do przejrzenia) {

while (a[i] < x)

i++;

while (x < a [j])

j--;

if (i <= j) {

zamień miejscami element a[i] z a[j]

i++

j-­ } } Powy ż s zy

algoryt m zilustruje my na

Element x

=

ś ro d kowy

przykł adzi e następuj ące go

wekto ra.

tablicy wyznaczymy pr zy pomocy instrukcji:

a[(lewy + prawy) / 2 ] ;

W naszym przypadku b ędzie to eleme nt o wartości równej 6. Pot em zo­ stanie wykonany n as t ępuj ący c iąg zamia n:

215

10.3 Sortowanie tablic l

J

zamieniane elementy

elementy tablicy po zamianie

o 2

6 4

7<;-+5 8<;-+4

5 1 864 9 7

5 146 897

4

3

Po wykonaniu tylko dwóch zamian uzyskaliśmy tablicę, w której

można

wyróżnić dwie części: pierwszą (od elementu zerowego do trzeciego) z

elementami mniejszymi bądź równymi 6 i drugą (od element u czwartego do szóstego) z elementami większymi od 6. Po podzieleniu tablicy na dwie części wykonujemy następnie ten sam algorytm dla każdej z nich tak długo, aż otrzymamy części jednoelementowe. Dla omawianej tablicy uzyskujemy dwie następujące części 5 1 4 6 oraz 8 9 7, dla których dalej realizujemy podany algorytm. Aplikacja sortowania tablic jest przedstawiona poniżej. Jej podsta­ wową częścią jest rekurencyjna metoda SzybkieRek() realizująca algo­ rytm 10.3. Zwróćmy uwagę, że klasę Szybkie testujemy w konstruktorze klasy. W związku z tym, co analizowaliśmy w rozdziale 9, należy za­ projektować drugą wersję konstruktora do tworzenia obiektów. Ponadto metoda SzybkieRek() nie jest statyczna i dlatego przy jej wykorzysty­ waniu należy utworzyć obiekt klasy Szybkie. Zilustrujemy to pod koniec tego rozdziału.

Aplikacja 10.6 II aplikacja szybkiego sortowania tablic import javax.swing .*; public class Szybkie { public static void main(String[] args)

{

new Szybkie () ;

}

II konstruktor tylko do tworzenia obiektów

public Szybkie(int k)

10. REKURENCJl

H6 { }

II

konstruktor do testowania public Szybkie () {

int n;

String odp;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj rozmiar tablicy");

n = Integer.parselnt(odp);

int[J t = new int[nJ;

Tablice.czytajTab(t) ;

Tablice.drukTab(t,"Wczytana tablica");

SzybkieRek(t,O,n-1); Tablice . drukTab (t ,"Uporządkowana tablica"); System .exit(O) ; }

public void SzybkieRek(int[J a, int lewy, int prawy) II rekurencyjna metoda szybkiego sortowania tablicy a II lewy - lewy kraniec wycinka II prawy - prawy kraniec wycinka {

int i, j, x, pom; II i - zmienna przebiegająca lewą część tablicy, II j - zmienna przebiegająca prawą część tablicy II x - element środkowy II pom - zmienna pomocnicza do zamiany elementów i lewy; j = prawy;

II x

=

wybranie środkowego elementu

a[(lewy + prawy) I 2J;

217

10.3 Sortowanie tablic

while (i<=j) { II podczas gdy zostały elementy do przejrzenia while (a[i] < x) i++; while (x < a[j]) j--;

if (i <= j) { II zamiana wskazanych elementów pom = a I i l : a li I = alj l : aCj] = pom; II przesunięcie wskaźnika w lewej części tablicy II w prawo i++; II przesunięcie wskaźnika w prawej części II tablicy w lewo j--; }

II

wywołanie

metody dla lewej

części

if (lewy < j)

Szybkie(a,lewy,j);

II

wywołanie

metody dla prawej if (i < prawy) Szybkie(a,i,prawy);

części

}

} }

Obecnie dla porównania podamy nierekurencyjną wersję algorytmu sortowania szybkiego. Ta wersja algorytmu wymaga użycia stosu. Przy podziale tablicy na dwie części lewa część jest sortowana bezpośrednio, a żąd an ie posortowania prawej części zapamiętuje się na stosie. Po zakoń­ czeniu sortowania lewych części pobiera się żądanie z wierzchołka stosu. Czyn n ości te wykonuje się tak długo, aż stos będzie pusty. A oto algorytm zapisany w pseudo-kodzie:

10. REKURENCJA

218

Algorytm 10.4 wpisz na stos żądanie posortowania while (stos nie jest pusty)

całej

tablicy

{

pobierz ze stosu żądanie posortowania wycinka tablicy określonego przez zmienne lewy i prawy while (lewy < prawy ) { przestaw elementy wycinka, tak aby otrzymać podział tego wycinka na dwie części: pierwszą zawierającą elementy mniejsze od wyróżnionego elementu i drugą zawierającą elementy większe od wyróżnionego elementu if (prawa część wycinka nie jest pusta) zapamiętaj na stosie żądanie posortowania prawej części wycinka zmiennej prawy przypisz wartość określającą ostatni element lewej części wycinka }

}

Podamy teraz klasę zawierającą nierekurencyjną metodę r ealizującą szybkie sortowanie tablic. Podobnie jak poprzednio metoda ta jest testo­ wana w konstruktorze klasy (mamy dwie wersje konstruktorów).

Aplikacja 10.7 II szybkie sortowanie tablic w wersji II nierekurencyjnej import javax .swing.*; public class Szyblter { public static void main(String[] args)

{

new SzybIter () ;

}

lO.3 Sortowanie tablic

219

public Szyblter(int k)

{

}

public Szyblter() {

int n;

String odp;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj rozmiar tablicy");

n = Integer .parselnt(odp);

int[J t = new int[nJ;

Tablice .czytajTab(t);

Tablice.drukTab(t,"Wczytana tablica");

Szybkielt(t,O,n-l); Tablice.drukTab(t,"Uporządkowanatablica")

;

System .exit(O);

}

public void Szybkielt(int[J a, int lewy, int prawy)

II nierekurencyjna metoda szybkiego sortowania

II tablicy a

II lewy - lewy kraniec wycinka

II prawy - prawy kraniec wycinka

{

int i, j, x, pom, wskstos;

int D [J stos = new int [SOOJ [2J ;

II i - zmienna przebiegająca lewą część tablicy,

II j - zmienna przebiegająca prawą część tablicy

II x - element środkowy

II pom - zmienna pomocnicza do zamiany elementów

wskstos = O;

10. REKURENCJA

220 stos [OJ [OJ = lewy;

prawy;

stos [OJ [1J while (wskstos >= O) {

lewy = stos [wskstosJ [OJ;

prawy = stos [wskstosJ [1J;

wskstos--;

while (lewy < prawy ) {

i lewy;

j = prawy;

II wybranie środkowego elementu x = a[(lewy + prawy) I 2J; while (i<=j) { II podczas gdy zostały elementy do II przejrzenia while (a[iJ < x) i++; while (x < a[jJ) j--;

if (i <= j) { II zamiana wskazanych elementów pom = aUJ; a [iJ a [jJ ; a[jJ = pom;

II II

przesunięc ie wskaźnika

II II

przesunięcie wskaźnika

w lewej

części

tablicy w prawo i++;

tablicy w lewo

j--; }

}

if (i < prawy) {

wskstos++;

w prawej

części

10.3 Sortowanie tablic

221

stos [wskstos] [O] = i; stos [wskstos] [1] = prawy; }

prawy = j; } } } } Podsumowując można stwierdzić , że

wersja rekurencyjna algorytmu szybkiego sortowania jest krótsza i bardziej przejrzysta. Przykład

10.4 W przykładzie ro zważymy sortowanie przez łącze­ nie. Jak już sama nazwa wskazuje, metoda ta polega na podzieleniu ta­ blicy na dwie części, rekurencyjnym ich posortowaniu i następnie na sca­ leniu posortowanych części . Algorytm wykorzystany w rekurencyjnej metodzie, którą nazwiemy Sortuj (), jest następujący. Algorytm 10.5 podziel tablicę na dwa wycinki if (lewy wycinek zawiera więcej niż jeden element) wywołaj rekurencyjnie metodę Sortuje) if (prawy wycinek zawiera więcej niż jeden element) wywołaj rekurencyjnie metodę Sortuje) scal dwa posortowane wycinki Scalanie wykonywane w algorytmie należy rozumieć jako proces scalania dwóch posortowanych wycinków tablicy w jeden. Algorytm scalania zo­ stanie podany nieco dalej, zauważmy tylko, że bazuje on na pierwotnym uporządkowaniu wycinków . Tekst metody Sortuj () jest podany poniżej.

private void Sortuj(int[] tab, int pocz, int koniec) {

int polowa; polowa = (pocz+koniec)/2;

222

10. REKURENCJA if Cpocz < polowa) SortujCtab,pocz,polowa); if Cpolowa+l < koniec) SortujCtab,polowa+l,koniec) ;

PolaczCtab ,pocz,polowa,koniec) ; }

Dla ilustracj i wykonywania rekurencyjn ej metody Sort uj() przedsta­ wimy drzewo wywo łań dla tablicy oś m ioel ementowej (rys .10.12)

Sortuj(1,8)

Sortuj(1,4)

Sortuj(5 ,8)

/~

Sortuj(1,2)

Sortuj(3,4)

Rys unek 10.12: Drzewo mentowej

wywo łań

~

Sortuj(5,6)

Sortuj(7,8)

metody Sor tuj() dla tablicy

ośm ioe le­

W wyn iku rek urencyjnego wywo łania metody problem posortowania ośmioe l eme ntowej tablicy rozbija s ię na cztery małe problemy, w których trzeba ty lko d o kon ać ewent ualnej zamiany dwóch eleme ntów. Następnie posortowane wycinki są scalane do dwóch : (1,4) i (5,8), których da lsze po łącze n ie daj e tab licę wynikową . Rozbicie ca ł ego prob lemu na cztery mni ejsze odbywa się w sposób nas t ępuj ący . P ierwsze wywo łani e metody Sortuj () z paramet rami 1,8 po­ woduj e najpierw wywoł ani e metody Sortuj() z parametrami 1,4 (mecha­ nizm rekurencji powoduje, ż e zostaje zapam iętane do wykonania wywo­ ł ani e met od y Sortuj() z paramet rami 5,8) . Wywo łan ie to daje w wyniku dwa kolejne: jedno z parametrami 1,2 oraz dru gie z parametrami 3,4. Następni e powracamy do zapam iętanego wcz eśn iej wywoł ani a metody Sort uj() z parametrami 5,8, co z kolei powoduje wywo łan ie tej metody z pa ra met ra mi 5,6 oraz 7,8.

10.3 Sortowanie t a b li c

223

W celu na pisa nia kompl etnego programu nal eży jeszcze za projekto­ wać me t od ę scalania posortowanych wycinków t abli cy. Naj lepiej jest do tego celu wy k orzys t ać d od a tkową t ablicę , do kt órej b ędzi emy wpi sywać elementy wycinka w żąd an ej kol ejnoś ci . Następ n ie wpiszemy elementy z tablicy po mocniczej do dwóch wycinków t ablicy. Dwa scalane wycinki tablicy b ęd z i emy re prez entować poprzez. trzy ind eksy n1 , n2, n3 . Wy ci­ nek pierwszy zaczyna s ię od ind eksu n1 i koń c zy ind eksem n2 , a wycinek drugi zaczyna si ę od ind eksu n2 + 1 i k ońc zy ind eksem n3. Ilus truj e to rys. 10.13.

rn

'"~

n1

[II]] '" n2 n2+1

rn n3

Rysunek 10.13: Scalane wycinki tablicy

W metodzie wykorzystamy dwa ind eksy: i1 oraz i2. Ind eks i1 prz e­ biega pierwszy wycinek, a indeks i2 drugi wycinek. Wart o ści począ t kowe tych indeksów powinny by ć nastę p ujące: i1 i2

= n1;

= n2

+ 1;

W celu scalenia dwóch wycinków tablicy narzuca zanie: (każdego

for

s i ę następ ując e rozwią­

elementu dwóch wycinków)

{

if (t ab [i1]

< tab [i2])

dodaj do tablicy pomoc element tab [i1] i else dodaj do tablicy pomoc element tab [i2] i

zwiększ

i1

zwiększ

i2

}

Do tabli cy pomoc wpisuj emy mni ejszy element z dwóch r o zważ anych wy­ cinków. Rozwi ąz ani e t o nie uwz ględn ia syt uacji, gdy kt ó ryś z wycinków jest pusty. Algorytm uw z gl ędni aj ący wszystkie przypadki j est pod any p oniżej.

10. REKURENCJA

224

Algorytm 10.6 for

(każdego

elementu dwóch wycinków) if (wycinek pierwszy jest już pusty) dodaj do tablicy pomoc element tab[i2] i zwiększ i2 else if (wycinek drugi jest już pusty) dodaj do tablicy pomoc element tab[il] i zwiększ il else i f (tab[i1] < tab[i2]) dodaj do tablicy pomoc element tab[il] i zwiększ il else dodaj do tablicy pomoc element tab[i2] i zwiększ i2

W powyższym algorytmie nie są uwidocznione manipulacje na indeksach. Na przykład, zdanie wycinek pierwszy jest już pusty zrealizujemy przy pomocy warunku: il > n2 Jeżeli

warunek ten jest prawdziwy, oznacza to, pierwszy wycinek. Natomiast zdanie wycinek drugi jest już pusty zrealizujemy przy pomocy warunku:

że

indeks i 1

wyszedł

poza

i2 > n3 Zdanie pseudo-kodu dodaj do tablicy pomoc element tab[il] i zwiększ il zrealizujemy poprzez wywołanie metody Dodajt}, która wykonuje oby­ dwie te operacje dla dowolnego indeksu. Zauważmy jeszcze, że elementy z dwóch rozważanych wycinków po­ winny być wpisywane do tablicy pomoc, po cząwszy od indeksu n1. Unika się w t en sposób konieczności przeliczania indeksu w tablicy pomoc. A oto aplikacja realizująca metodę sortowania przez łącz enie :

10.3 Sortowanie tablic

225

Aplikacja 10.8 import javax.swing.*; public class Polacz { public static void main(String[] args)

{

new Polacz () ;

}

private int n;

II konstruktor do tworzenia obiektów, parametr k podaje II rozmiar tablicy public Polacz(int k) {

n = k;

}

II konstruktor do testowania klasy

public Polacz ()

{

int i;

String odp, wynik;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj rozmiar tablicy");

n = Integer.parselnt(odp) ;

int[] tab = new int[n]; Tablice.czytajTab(tab) ;

Tablice .drukTab(tab,"Wczytana tablica");

Sortuj(tab,O,n-l); Tablice. drukTab (t ab , "Uporządkowana tablica");

10. REKURENCJ.

226

System.exit(O) ; }

public void Sortuj(int[] tab, int pocz, int koniec) {

int polowa; polowa = (pocz+koniec)/2; if (pocz < polowa)

Sortuj(tab,pocz,polowa);

if (polowa+1 < koniec)

Sortuj(tab,polowa+1,koniec);

PolaczWycinki(tab,pocz,polowa,koniec); }

private int Dodaj(int[] t, int[] pomoc, int indeks1, int indeks2) II wpisanie do tablicy pomoc na miejsce indeks2 II elementu z tablicy t z miejsca indeks1 oraz II zwiększenie indeksu indeks1 o 1 {

pomoc [indeks2] = t [indeks1] ; indeks1++; return indeks1; }

private void PolaczWycinki(int tab[] , int ni, int n2, int n3) II łączenie wycinków tablicy tab II pierwszy wycinek: od ni do n2 II drugi wycinek od n2+1 do n3 {

int[] pomoc = new int[n]; II pomoc - tablica pomocnicza int i, i1, i2; II i1 - zmienna przebiegająca pierwszy wycinek II i2 - zmienna przebiegająca drugi wycinek II i - zmienna przebiegająca połączone wycinki

10.3 Sortowanie tablic i!

227

= nl;

i2 = n2+l;

for (i=nl; i<=n3; i++)

if (i! >

nż)

i2 = Dodaj(tab,pomoc,i2,i);

else if (i2 > n3)

il = Dodaj(tab,pomoc,il,i); .

else if (tab[il] < tab[i2])

il = Dodaj (tab,pomoc,il,i) ;

else

i2 = Dodaj(tab,pomoc,i2,i); II wpisanie połączonych wycinków do tablicy tab for (i=nl; i<=n3; i++) tab [i] = pomoc [i] ; } } Zwróćmy uwagę , że testowanie klasy Polacz odbywa się w konstrukto­ rze klasy, którego są dwie wersje . W wersji przeznaczonej do tworzenia obiektów koniecznie trzeba przypisać wartość polu n klasy (pole to jest wykorzystywane w metodzie PolaczWycinkiO do tworzenia tablicy po­ mocniczej pomoc).

• Warto jeszcze umożliwające

przeanalizować aplikację,

w której wykorzystamy klasy sortowanie tablicy. A oto ta aplikacja:

Aplikacja 10.9 import javax.swing.*; pub l i c

class TestSort { public static void main(String[] args) {

new TestSort O ;

}

10. REKURENCJ

228

public TestSort()

{

int n; String odp;

odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj rozmiar tablicy");

n = Integer.parselnt(odp);

int[] tabi

= new

int[n];

Tablice.czytajTab(tabi); Tablice.drukTab(tabi,"Wczytana tablica");

II utworzenie obiektu klasy Szybkie Szybkie obi = new Szybkie(i); obi.SzybkieRek(tabi,O,n-i) ; Tablice . dr uk'I'ab I't ab l , "Uporządkowana tablica"); int[] tab2

= new

int[n];

Tablice.czytajTab(tab2); Tablice. drukTab (tab2 ,"Wczytana tablica");

II utworzenie obiektu klasy Polacz II w konstruktorze koniecznie trzeba II wykorzystywanej tablicy

podać

rozmiar

Polacz ob2 = new Polacz(n);

ob2 .Sortuj(tab2,O,n-i);

Tablice.drukTab(tab2,"Uporządkowanatablica");

System.exit(O) ; } }

10.4 Zadania

229

Zwróćmy uwagę, że metody w klasach Szybkie i Polacz nie są statyczne. W związku z tym, aby je wykorzystać , musimy utworzyć obiekty tych klas , wykorzystując konstruktory przeznaczone tylko do tworzenia obiektów. Ponadto klasa Polacz ma pole n, którego wartość jest ustawiana w konstruktorze. Nie można zatem zapomnieć o podaniu rozmiaru tablicy w parametrze konstruktora Polacz(n). Zastanówmy się jeszcze, czy możliwe było zaprojektowanie metod w klasach Szybkie i Polacz jako statycznych, co pozwoliłoby na ich wykorzystanie bez tworzenia obiektów. Bez problemu można było to zrobić dia klasy Szybkie, natomiast nie jest możliwe zaprojektowanie metod klasy Polacz jako statycznych. Wynika to stąd, że metody tej klasy wykorzystują pole n, które nie jest statyczne, a jak wiadomo, metody statyczne mogą wykorzystywać tylko składowe statyczne (pola i metody).

Zadania

10.4 1.

Napisać

program umożliwiający sprawdzenie, czy słowo zawarte w tablicy jest palindromem (palindromem nazywamy słowo, które czytane z lewej strony do prawej i z prawej do lewej daje ten sam ciąg liter).

2.

Napisać

program znajdujący rozwiązanie problemu Wieże Hanoi. Problem ten polega na przełożeniu n krążków z pręta A na pręt C z wykorzystaniem pręta pomocniczego B. Początkowo krążki na pręcie A są ułożone w kolejności malejących średnic. Podczas przekładania krążków powinno się zachowywać następujące reguły: a) w każdym ruchu można jednego pręta na drugi, b)

przekładany krążek

szej

może być położony

na

jeden

krążek

krążek

o mniej-

z

średnicy.

Położenia krążków

3.

nie

prz ełożyć dokładnie

przed i po

przesuni ęciu

ilustruje rys. 10.14.

Napisać

program znajdowania pokrycia prostokąta kwadratami, których suma pól równa się polu prostokąta.

Wskazówka: omówienie pracy [9].

rozwiązania

tego zadania

można znaleźć

w

10. REKURENCJA

230

A Rysunek 10.14:

4.

c

B Wieże

Hanoi

(krążki

przed i po

przełożeniu)

Napisać program symulowania jednoosobowej gry zwanej samotnikiem, której początkowy układ pionów jest pokazany na rys. 10.15.

••• ••••• ••••••• ••• ••• ••••••• ••••• ••• Rysunek 10.15:

Początkowe układ

pionów w grze samotnik

Ruch polega na zbiciu piona przeskakując go w pionie lub poziomie. Na początku gry usuwa się z planszy pion środkowy. Celem gry jest pozbycie się z planszy wszystkich pionów z wyjątkiem jednego.

Rozdział

11

UZUPEŁNIENIE ~

WIADOMOSCI O KLASACH 11.1

Przykładowa klasa

Na wst ępie spróbujemy utworzyć klasę pozwalającą na wygodne przechowywanie zbiorów znaków. W pierwszym przybliżeniu klasa t a moż e wyglądać następująco:

class ZbiorZnaki { private final int MAX = 256; private boolean[] znaki = new boolean[MAX] ; private static int liczbaObiektow; }

Klasa ZbiorZnaki posiada trzy pola: pole MA X, które jest stałą (decyduje o tym słowo kluczowe finał), tabli cę znaki o rozmiarze MAX i statyczne pole liczbaObiektow (jego wykorz ystanie omówimy w rozdziale 11.3). Wszystkie pola są prywatne (decyduje o tym słowo kluczowe private), co oznacza, ż e s ą dost ępne wyłącznie w metodach klasy ZbiorZnaki. Przypuśćmy teraz, że klasę ZbiorZnaki chcemy zastosować dorealizacji operacji na zbiorze znaków ( z ak ład amy, że zbiór zawiera 256 znaków

11. UZUPEŁNIENIEWIADOMOŚCI O KLASACH

232

i stąd odpowiednia definicja stałej). Elementy tablicy znaki będą nam służyły do przechowywania informacji o tym, czy dany znak należy do zbioru znaków , czy też nie. Jeżeli dany znak należy do zbioru znaków, to w odpowiednim miejscu tablicy znaki umieścimy wartość true, a w przeciwnym przypadku wartość false. To odpowiednie miejsce bardzo łatwo można wyznaczyć, ponieważ jeżeli w zmiennej x typu char jest umieszczony jakiś znak , to zmienną tę można bezpośrednio wykorzystać do zaindeksowania tablicy znaki. Rozważmy na przykład następujący fragment programu: char x; x = 'w'; znaki[x]

= true;

Ponieważ kod

znaku 'w' to 119, więc wartość true będzie wpisana do 119 elementu tablicy znaki. Jak widać, jeżeli wykorzystujemy zmienną typu char do określenia indeksu tablicy, to dany znak zostanie zastąpiony jego kodem . Załóżmy dalej, że chcemy dysponować następującymi operacjami na zbiorze znaków: dodanie znaku do zbioru , dodanie znaków zawartych w pewnym tekście, obliczenie licz by elementów, wyprowadzenie wszystkich elementów zbioru oraz sprawdzenie czy dany znak należy do zbioru. Każdą z tych operacji zrealizujemy przy pomocy oddzielnej metody. A oto definicja klasy ZbiorZnaki, w której są zawarte niezbędne metody: class ZbiorZnaki { private final int MAX = 256; private boolean[] znaki = new boolean[MAX]; private static int liczbaObiektow;

II pierwsza wersja konstruktora public ZbiorZnaki() {

int i;

II utworzono o jeden obiekt liczbaObiektow++;

II zbiór znaków jest pusty

więcej

L.I

Przykładowa

klasa

233

for (i;O; i<MAX; i++) znaki[i] ; false; }

II II II

druga wersja konstruktora zbiór znaków jest tworzony ze znaków zawartych w parametrze tekst public ZbiorZnaki(String tekst) {

int i;

II utworzono o jeden obiekt liczbaObiektow++;

więcej

II zbiór znaków jest pusty for (i;O; i<MAX; i++) znaki[i] ; false; II utworzenie zbioru ze znaków zawartych w łańcuchu II tekst II charAt(i) podaje i-ty znak w łańcuchu tekst II metoda length() podaje długość tekstu for (i;O; i
II dodanie znaku do zbioru public void Dodaj (char znak) {

znaki[znak] ; true; }

II dodanie do zbioru znaków zawartych w public void Dodaj (String tekst)

łańcuchu

{

int i; II charAt(i) podaje i-ty znak w łańcuchu tekst for (i;O; i
tekst

11. UZUPEŁNIENIE WIADOMOŚCI O KLASACH

234

II

sprawdzenie, czy znak należy do zbioru public boolean Nalezy(char znak) {

return znaki [znak] ; }

II określenie liczby znaków zbioru public int Liczba() {

int i, licz = O; for (i=O; i< MAX ; i++) if (znaki [i]) licz++; return licz; }

II wyprowadzenie wszystkich elementów zbioru znaków public void Wszystkie() {

int i; char z; String wynik;

II II

znaki należące do zbioru gromadzimy w obiekcie wynik wynik = ""; for (i=O; i< MAX; i++) if (znaki [i]) { II indeks i jest kodem znaku, II po konwersji otrzymujemy zmienną typu char z = (char) i; II dopisanie znaku do obiektu wynik wynik += z; }

II II

wyprowadzenie elementów zbioru znaków zawartych w obiekcie wynik JOptionPane.showMessageDialog(null, wynik, "Elementy zbioru", JOptionPane . INFORMATION_MESSAGE) ; }

Przykładowa klasa

11.1

235

II określenie liczby utworzonych obiektów public static int Ile() {

return liczbaObiektow; }

public String toString() {

int i; char z; String zbior = 1111; II w obiekcie zbior zapamiętujemy wszystkie elementy II zbioru for (i=O; i< MAX; i++) if (znaki [i]) { z = (char) i; zbior += z; }

return zbior; } } Zwró ćmy uwagę, ż e

w klasie ZbiorZnaki są zdefiniowane dwie wersje konstruktora, które można odróżnić poprzez sprawdzenie liczby parametrów oraz dwie wersje metody Dodajf), które rozpoznajemy poprzez sprawdzenie typu parametru. Metoda 11eO będzie omówiona w podrozdziale 11.3) a metoda toStringO w podrozdziale 11.5. Rozważmy teraz sposób wykorzystania klasy ZbiorZnaki. Po pierwsze można utworzyć obiekt klasy ZbiorZnaki w sposób następujący: ZbiorZnaki x = new ZbiorZnaki(); Został utworzony obiekt o nazwie x i j ednocześnie wywołany konstruktor, którego zadaniem jest przypisanie wszystkim elementom tablicy znaki wartości false. Jeżeli napiszemy:

x.Dodaj (' a');

236

11. UZUPEŁNIENIEWIADOMOŚCI O KLASACH

to do zbioru reprezentowanego przez Instrukcja:

tablicę

znaki dodajemy element 'a' .

x .Dodaj ( 'd') ; dodaje do zbioru element 'd'. Natomiast powtórne wykonanie instrukcji:

x . Dodaj ( 'd' ) ; nie zmieni już zawartości zbioru. Warto podkreślić, ż e gdyby w programie utworzyć jeszcz e jeden obiekt klasy ZbiorZnaki, na przykład tak:

ZbiorZnaki y

= new

ZbiorZnaki(labrakadabra");

to wtedy możemy wykorzystywać niezależnie dwa zbiory: jeden reprezentowany przez obiekt x i drugi reprezentowany przez obiekt y. Każdy z tych obiektów posiada własną tablicę znaki, która przyjmuje odpowiednie wartości w zależności od przechowywanego zbioru. Ilustruje to rys. 11.1. Tablica znaki

x Tablica znaki

y

Rysunek 11.1: IIustracja nych przez obiekt x i y

przykładowej zawartości zbiorów

reprezentowa-

Do tablicy znaki każdego obiektu dostęp mają wyłącznie metody klasy ZbiorZnaki z tym , że metody zdefiniowane w klasie ZbiorZnaki nie powielają się wraz z tworzeniem nowych obiektów. A zatem każdy obiekt ma swój własny zestaw pól zdefiniowanych w klasie, natomiast metody określone w klasie są wspólne dla wszystkich obiektów. Musi być więc dokładnie zaznaczone dla jakiego obiektu jest wywoływana dana metoda. Na przykład wywołanie metody:

11.1

Przykładowa

klasa

237

x .LiczbaO podaj e

li c zb ę

elementó w w zbiorze reprezentowanym przez obiekt x, a

wywołanie:

y. LiczbaO ; okreś la li czb ę

elementów w zbiorze reprezentowanym przez obiekt y. Dzieje si ę tak dlatego, ż e do met ody Liczbaf) zdefiniowanej w klasie ZbiorZn aki automatycz nie jest prz e sył an a referencj a do obiektu, dla kt órego dana metod a ma dział ać . Referen cj ą tą jest this . A zatem metod a LiczbaO jest aut omatycznie modyfikowana w nas t ępujący sposób: public int Liczba() {

int i, licz = O; for (i=O; i< MAX; i++) if (this.znaki[i]) licz++; return licz ; }

Jak widzimy mamy te raz: this.znaki[i]

a w ięc jest wykorzy st ywan a t abli ca znaki zawarta w obiekcie wskazyw anym przez r efer en cj ę th is . W większ o ś ci prz yp adków dodawani e prz ez pr ogr ami st ę referencji this jest zbęd ne i praktyka progr am owani a jest taka, że r efer encję tę dodaj e się tylko wtedy, gdy jest t o konieczne. P rzykł ad y zastosowania referencji this w sytuacjach, gdy j est to n i ezb ędn e , zawi erają n as t ępn e pod rozdzia ły. Kl asę

ZbiorZnaki test uje

Aplikacja 11.1 import javax .swing .*; public class Testujzn {

poniż s za

aplikacja .

11. UZUPEŁNIENIEWIADOMOŚCI O KLASACH

238

public static void main(String[] args) {

new TestujznO; }

public Testujzn() {

ZbiorZnaki x = new ZbiorZnaki(); x .Dodaj('a') ; x.Dodaj('d') ; x .Doda.j Ctd ") ;

x .Dodaj C'm ") ;

JDptionPane. showMessageDialog(null, ""+x . LiczbaO , "Liczba elementów", JDptionPane .INFORMATION_MESSAGE); x. Wszystkie O; ZbiorZnaki y = new ZbiorZnaki("abrakadabra"); y .Wszystkie O ; ZbiorZnaki z = new ZbiorZnaki(); z.Dodaj("Ala ma kota"); z. Wszystkie O ; JOptionPane .showMessageDialog(null,""+ ZbiorZnaki. Ile O, "Liczba obiektów", JOptionPane.INFORMATIDN_MESSAGE); System .exit(O) ; } }

11.2

Kontrola

dostępu

Podsumujmy teraz wiadomości na t emat czterech specyfikat orów decyo widoczności składowych dan ej klasy:

dujących

11.2 Kontrola

dostępu

239

• private - składowe deklarowane jako prywatne łącznie w metodach danej klasy, • public -

składowe

publiczne

są

widoczne w

są

całym

widoczne wy-

programie

• protected - składowe chronione są widoczne w danej klasie i wszystkich klasach od niej pochodnych (patrz rozdz. 13) oraz są widoczne w tym samym pakiecie, w którym jest umieszczona dana klasa,

•

domyślny

- składowe deklarowane bez żadnego specyfikatora są widoczne w tym samym pakiecie, w którym jest umieszczona dana klasa (pakiety są omówione w rozdziale 16).

Rozważmy

teraz dla

przykładu następującą prostą klasę:

class TrzyPola { private int a; public int b; int c;

II konstruktor public TrzyPola(int p1, int p2, int p3) {

a = p1 ; b = p2; c = p3; }

public int PodajA() {

II UWAGA - wyprowadzana

wartość

jest 10 razy

większa

return 10*a; } }

Klasa TrzyPola posiada trzy pola: prywatne pole a widoczne tylko w metodach klasy TrzyPola, publiczne pole b widoczne w całym programie oraz pole c o specyfikatorze domyślnym widoczne w klasach umieszczonych w tym samym pakiecie co klasa TrzyPola. Ponieważ na razie zakładamy, że pracujemy w pakiecie domyślnym obejmującym aktualny

11. UZUPEŁNIENIE WIADOMOŚCI O KLASACH

240

katalog, to pole c jest widoczn e we wszystkich klasach umieszczonych w akt ua lnym kat al ogu . Ob iekt klasy Tr zyPol a tworzy my przy pomocy instrukcji: TrzyPola x

= new TrzyPola(1,2,3);

Wyw oły w any jest konstruktor p rzypis uj ący pol om a, b, c obiekt u x klasy Trz yPola wartośc i : 1,2,3. W dowoln ej me t odzie inn ej klasy umieszczonej w ty m samym katalogu mo żna zmie n ić wartości pól b oraz c przypisuj ąc im inn e war tośc i:

x . b = 100 ; X.c

=

500;

Natomiast próba dokonania analogicznego przypisania polu a się błęd em kom pilacji:

II

x .a

= 999;

II

BŁĄD

za kończ y

KOMPILACJI

p on i ew aż

pol e a jest widoczne wy łącz n ie w metod ach klasy Tr zyP ola. Polu a m ożn a p rzy p isać wartość tylko pr zy tworzeniu obiektu klasy Tr zyP ola w momen cie wywo ływan ia konstruk tor a klasy . Wyp r owad zi ć wartość pol a a m ożn a ty lko poprzez wykorzystanie metody PodajA (): x.PodajA() a co wi ęc ej wyprowadzo na wartość jest 10 razy w iększa ' n i ż pr zechowywana w po lu a. Powyższe rozważ ani a ilustruj e n as t ępując a aplikacja.

Aplikacja 11.2 public class Widocznosc { public static void main(String[] args) {

new Widocznosc(); }

11.3

Składowe

241

statyczne

public Widocznosc() {

TrzyPola x

= new TrzyPola(1,2,3);

x.b = 100; x .c = 500;

II

x.a

= 999;

II

BŁĄD

KOMPILACJI

System.out.println("Wartości trzech

x . Pcdaj A() +

II

II

+ x. b +

II

II

pól:

II

+

+ x. c) ;

} }

11.3

Składowe

statyczne

Jak ju ż wiemy, w j ęzyku J ava składow a dan ej klas y może być zade klarowana jako statyczna. Publiczna met oda zadeklarowana jako st atyczna może być wywoływana w programie, nawet gdy nie istni eją żadn e obiekt y danej klasy. W celu wywołani a metody statycznej pod aj emy n azw ę klasy i po kropce nazwę metody. N ą~ ~~y jednak zaznaczyć,.ze metoda zad eklarowana jako statyczna może ope rować wyłącznie na polach statycznych. A zatem w metodach statycznych nie możn a s t osować referencji this . Skoncentrujemy si ę t eraz na wyjaśnieniu st osowania pól st atycznych. Pole st atyczne deklaruj emy przy pomocy słowa static. Na przykład , w klasie ZbiorZnaki om awianej w rozdzi ale 11.1 wyst ęp owała deklaracja: private static int liczbaObiektow; Utworzony obiekt danej klasy dysponuj e swoim własnym zastawem pólzdefiniowanych w klasi e. Natomiast pole statyczne jest tylko jedno dla wszyst kich utworzonych obiektów i każdy obiekt ma do niego d ost ęp . P ole statyczne istnieje nawet wtedy, gdy nie został utworzony żaden obiekt. Ponadto pole st atyczne jest automatycznie inicjowane wartością O. Pole statyczne liczbaObiektow zadeklarowane w klasie ZbiorZnaki wykorzystamy do zliczenia, ile razy były tworzone obiekty klasy. Tr zeba podkreślić, ż e nie jest t o sam o, co policzenie ile jest w danym momencie obiektów. Wynika to stąd, że obiekty do których nie istnieje żadna referencja, s ą co pewien czas automatycznie usuwane przez specj alny system.

11. UZUPEŁNIENIE WIADOMOŚCI O KLASACH

242

Aby zwiększyć liczbę utworzonych obiektów o 1 wystarczy w konstruktorze dodać instrukcję:

liczbaObiektow++; Jeden z dwóch konstruktor ów klasy ZbiorZnaki ma . . ' ". .

.' ,

l , .

następującą po-

stać:

public ZbiorZnaki() {

int i;

II utworzono o jeden obiekt

więcej

liczbaObiektow++;

II zbiór znaków jest pusty for (i=O; i<MAX; i++) znaki[i] = false; }

Do wyprowadzenia liczby utworzonych obiektów wykorzystujemy meIleO o poniższej treści:

todę

public static int Ile() {

return liczbaObiektow; }

Wykorzystanie metody jest konieczne, ponieważ pole liczbaObiektow jest prywatne i spoza klasy nie ma do niego dostępu. Metodę IleO można wywołać w następujący sposób:

ZbiorZnaki.!le() nawet wtedy, gdy nie istnieje żaden obiekt klasy ZbiorZnaki. Oczywiście, można też poczekać na utworzenie jakiegoś obiektu i statyczną metodę IleO wywołać dla obiektu:

x , !leO

11.4

Słowo

kluczowe this

243

gdzie x jest utworzonym wcześniej obiektem klasy ZbiorZnaki . Warto jeszcze wiedzieć, że w języku Java można tworzyć w definicji klasy bloki statyczne umożliwiające nadanie polom statycznym wartości początkowych. Blok statyczny ma postać: static {

II instrukcje

przypisujące wartość

polom statycznym

}

11.4

Słowo

kluczowe this

Jak już wiemy, do metod, które nie są statyczne jest przekazywana referencja this do obiektu, dla którego jest wywoływana dana metoda. Na ogół wykorzystywanie referencji this jest zbędne. Są jednak przypadki, kiedy jest to konieczne . Pierwszy z nich występuje wtedy, gdy parametr metody ma taką samą nazwę jak pole klasy. Rozważmy na przykład fragment klasy Paczka zdefiniowanej w rozdziale 4. class Paczka { private private private private

int int int int

dlugosc; szerokosc; wysokosc; wartosc;

II konstruktor public Paczka(int aDl,int aSzer,int aWys,int aWart) {

dlugosc = aDl; szerokosc = aSzer; wysokosc = aWys; wartosc = aWart; }

II }

pozostałe

metody

11. UZUPEŁNIENIE WIADOMOŚCI O KLASACH

244

W konstruktorze klasy o

n a główku :

public Paczka(int aDl,int aSzer,int aWys,int aWart) nie ma konieczno ś ci pod awani a referencji this . Gd yby j edn ak ten wek wyglądał tak:

n agł ó­

public Paczka(int dlugosc,int szerokosc,int wysokosc, int wartosc) to wtedy

bezwzględnie

trzeba

podać referencj ę

this w

treści

metody:

public Paczka(int dlugosc,int szerokosc,int wysokosc, int wartosc) {

this.dlugosc = dlugosc; this.szerokosc = szerokosc; this.wysokosc = wysokosc~

this.wartosc = wartosc; }

Na

pr zykład

w instrukcji:

this .dlugosc = dlugosc;

this.dlugosc oznacza pole obiektu klasy Paczka, a dlugosc jest parametrem form alnym konstruktora. Dru gi przypadek, kiedy podanie referencji this jest konieczne , wys t ę­ puje, gdy w metodzie wykonujemy op era cje na obiekcie i chcemy zwróc ić ten obiekt w wyniku działania metody. Taki przypadek jest zilustrowany w jednej z metod klasy Wymierne zamieszczonej w rozdzi ale 11.6.

11.5

Metoda toString()

Programując

Java, warto wiedzieć, że w każd ej klasi e m ożn a toStringO o ściśle określonym znaczeniu. O tó ż metoda ta jest automatycznie wywoływana wt edy, gdy w jakim ś kontekście potrzebny jest obiekt klasy String, a umi eszczony jest obiekt danej klasy. Na przykład w klasie ZbiorZnaki była zdefiniowana nast ępując a metoda: w

j ęzyku

zdefiniować m et odę

11.5 Metoda to'Sbringf )

245

public String toString() {

int i; char z; String zbior = ""; II w obiekcie zbior zapamiętujemy wszystkie elementy II zbioru for (i=O; i< MAX; i++) if (znaki [i]) { z = (char) i; zbior += z; }

return zbior; } Powyższa metoda zwraca obiekt klasy String zawierający wszystkie elementy zbioru znaków. Istota wykorzystania metody toString() polega na tym, ż e nie musimy pisać :

z .toString O a wystarczy w kontekś cie, gdzie wymagany jest obiekt klasy String, podać referencję do obiektu. Ilustruje to poniższa instrukcja:

JOptionPane .showMessageDialog(null, z, "Ilustarcja metody toString", JOptionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE);

Wdrugim parametrze metody showMessageDialog() wymagany jest obiekt klasy String, a my podaliśmy obiekt klasy ZbiorZnaki . Mimo to wszystko zadziała zgodnie z naszymi oczekiwaniami. W przypadku, gdy dana klasa nie zawiera definicji metody toString(), wówczas jest wywoływana metoda toString() z klasy Object . Wynika to z faktu, że każda klasa, nawet gdy nie jest to wyspecyfikowane, pochodzi od klasy Object i dzi edziczy zd efiniowaną tam metodę toString() (dziedziczenie wyjaśnimy dokładnie w rozdziale 13). Mimo to zawsze warto zdefin iować własną metodę toString() zaprojektowaną według własnych potrzeb.

246

11. UZUPEŁNIENIEWIADOMOŚCI O KLASACH

11.6

Klasa do

obsługi

liczb wymiernych

Klasa do obsługi liczb wymiernych, którą teraz zaprojektuj emy w celu zilustrowania korzyści wynikających z programowania obiektowego, służy do zgrabnego wykonywania operacji na liczbach wymiernych przedstawianych w postaci nieskracalnego ułamka. Na przykład, wyobraźmy sobie, że musimy sprawdzić, czy nasz młodszy brat dobrze policzył wartość następującego wyrażenia:

Jak wiadomo , programista woli napisać program niż cokolwiek liczyć na papierze. Przystępując do pisania programu, warto to zrobić klarownie i tak, by można go było wykorzystywać do różnych celów. Na przykład, stosując klasę Wymierne można również wykonywać dokładne obliczenia typu: 111 1 1+-+-+-+ ... + 2 3 4 10 czy też 1 1 1 1 1 + 4 + 9 + 16 ... + 100 Z sumowaniem szeregów

(oczywiście skończonych)

trzeba jednak uważać, na ułamkach, w których są duże poza zakres wykorzystywanego typu.

ponieważ wykonując dokładne obliczenia

liczby, można bardzo szybko wyjść Na przykład, wartości wyrażenia:

1077749 1 705600 + 81 nie da się policzyć przy stosowaniu zmiennych typu int. Jest to możliwe dla zmiennych typu long, ale i tak w trakcie dosumowywania składników szybko wyjdziemy poza zakres tego typu. W pierwszym przybliżeniu klasę Wymierne zaprojektujemy następu­ jąco:

class Wymierne {

private long licznik, mianownik; }

11.6 Kla sa do

obsługi

liczb wymiernych

247

Do reprezent acji liczby wymi ern ej wykorzystamy dwa pola : licznik oraz mianownik o oczy wistym znaczeniu:

" b licznik l 'ŁCZ a = - - - - mianownik Zadaniem klasy będzi e po wykonaniu j akiegokolwiek obliczenia skrócenia uł amka. Do tego celu zas tosuje my prywatną me t od ę Obli czNWP O znaj d ującą n aj wi ększy wspólny po dz ielnik. A ot o treść tej metod y:

private long ObliczNWP(long a, long b) II znajdowanie największego wspólnego podz ielnika {

long pomoc;

II

przypadek szczególny

if (a==O)

return 1;

II

zamiana na liczby dodatnie

if (a

<

O)

a = - a; if (b < O) b = - b;

II

pierwsza liczba musi

i f (a

<

być większa

b) {

pomoc;;;; a; a = b; b ;;;; pomoc; }

II II

znajdowanie największego wspólnego podzielnika reszt z dzielenia całkowitego while ( a %b != O) { pomoc = b ; b = a %b; a = pomoc ; metodą

}

return b; }

11. UZUPEŁNIENIEWIADOMOŚCI O KLASACH

248

Zgodnie z za ł ożen iem po każ dej operacji następ uje próba skróce nia uł amka , a zatem metodę ObliczNWP O wywołuj e my rów ni eż w konstrukt orze. Treść konstruk tora jest następ ująca:

public Wymierne(long aLicznik, long aMi anownik) {

if (aMianownik ;; O) { System .out .println( "BŁĄD - zerowa wartość mianownika lI); aMianownik ; 1; }

long nwp ; II skrócenie ułamka

nwp; ObliczNWP(aLicznik, aMianownik); licznik; aLicznik/nwp; mianownik ; aMianownik/nwp; }

Warto też skonst ruować d rugą we rsję konstrukto ra prz e widzianą do tworzenia obiektó w - liczb wymiernych o mianownik u równym 1.

publ ic Wymierne( long aLicznik) {

l icznik ; aLicznik; mianownik; 1 ; }

Obiekty klasy Wymierne

możemy two rzyć

w podany

ni ż ej

sposób:

Wymierne x ; new Wymierne(18,24), y ; new Wym ierne(3); Dla obiekt u x wartość pola licznik po wykona niu skrócenia będzie 3, a wartość pola mianownik to 4. Dla obiekt u y w art o ś ć pola lic znik wynosi 3, a wartość pola mianownik jest równa 1 (za pew nia to druga wersja konstruktora klasy Wy mierne) . Możemy teraz p rzystąpić do zap rojekto wania kilku metod ułatwi aj ący ch wykorzyst ani e klasy. Do dod awania dwóch liczb wym iernyc h zas tos ujemy meto dę Dodajf ). W met odzie tej skorzystamy z prostej r e guł y: a c a* d + b*c L = t; +"d = b*d

11.6 Klasa do

obsługi

liczb wymiernych

249

A oto definicja metody Dodaj O:

public Wymierne Dodaj (Wymierne x) {

long nowylicznik, nowyMianownik; nowylicznik = licznik * x.mianownik + mianownik * x.licznik; nowyMianownik

= mianownik *

x.mianownik;

II utworzenie obiektu klasy Wymierne Wymierne nowy = new Wymierne(nowyLicznik,nowyMianownik); II zwrócenie referencji return nowy; } Zwróćmy uwagę, że parametrem metody Dodajl ) jest obiekt x klasy Wymierne. W treści metody do dyspozycji mamy zatem pola obiektu x: x.licznik i x.mianownik oraz pola licznik i mianownik obiektu, na rzecz którego jest wywoływana metoda Dodajj ). Skrócenie utworzonego ułamka następuje dopiero w konstruktorze przy tworzeniu nowego obiektu. Metoda zwraca referencję do nowo utworzonego obiektu zawierającego wynik sumowania dwóch liczb wymiernych. Dla przykładu rozważmy następujące instrukcje:

Wymierne s; II wartością referencji s jest null II utworzenie dwóch obiektów klasy Wymierne Wymierne a = new Wymierne(5,6); Wymierne b = new Wymierne(7,8); II wykonanie dodoawania s = a + b s = a.Dodaj (b); Metoda Dodaj Ojest wywoływana dla obiektu a, gdzie parametrem formalnym jest obiekt b. Zwracana jest referencja do nowego obiektu, którą przypisujemy zmiennej s. A oto definicje dwóch kolejnych metod Odejmijj ) oraz Razyt), które są zaprojektowane w podobny sposób jak metoda Dodajj).

public Wymierne Odejmij(Wymierne

x)

11. UZUPEŁNIENIE WIADOMOŚCI O KLASACH

250 {

long nowylicznik, nowyMianownik; nowylicznik = licznik * x.mianownik mianownik * x.licznik; nowyMianownik = mianownik * x.mianownik; II utworzenie obiektu klasy Wymierne Wymierne nowy = new Wymierne(nowyLicznik,nowyMianownik); II zwrócenie referencji return nowy; }

public Wymierne Razy(Wymierne x) {

long nowylicznik, nowyMianownik; nowylicznik

= licznik *

x.licznik;

nowyMianownik = mianownik

*

x.mianownik;

II utworzenie obiektu klasy Wymierne Wymierne nowy = new Wymierne(nowyLicznik,nowyMianownik); II zwrócenie referencji return nowy; } Jeżeli

chcemy dodać do siebie dwie liczby i wynik przypisać jednej z nich, to warto zaprojektować metodę DodajDoSiebieO o następującej treści:

public Wymierne DodajDoSiebie(Wymierne x) {

licznik = licznik * x.mianownik + mianownik * x.licznik; mianownik = mianownik

*

x.mianownik;

long nwp = ObliczNWP(licznik, mianownik); licznik 1= nwp;

11.6 Klasa do

ob sługi

liczb wymiernych

251

mianownik /= nwp; return this; }

W przec iwień s tw ie do met od y Dod aj () ty m razem nie twor zymy nowego obiekt u, lecz wynik dodawania zapisuje my w obiekcie, na rzecz którego dan a metoda została wywołana. Metoda DodajDoSiebi e() zwraca referencj ę do tego obiektu. Taka konstrukcja met ody u m ożliwi a na p rzy k ład pot raktowanie wywo łan ia:

a.DodajDoSiebie(b) jako argument u innej metody, co ilustruje

p oni ż sz a

instrukcja:

d = c.Razy(a .DodajDoSiebie(b)); O c zywiście , warto z defi niować analogiczne metody dl a innych ope racji arytmetycz nych, a le zostawia my to już jako ćw iczen i e dla Czytelnika. Moż na jeszcze zap roje ktować me t o d ę Wyprowadz () do wyprowadzania zawartośc i ob iekt u - liczby wym iernej.

public void Wyprowadz() {

JOptionPane.showMessageDialog(nul1, licznik+"/"+ mianownik, "Li czba wymierna", JOptionPane .INFORMATION_MESSAGE); } Można r ówni eż u two rzy ć m eto dę

toSt ring()

przesłani aj ąc ą me t o dę

toString() z klasy Object .

public String toString() {

return licznik + 11/" + mianownik; }

Metoda ta jest

wywo ływana

na

pr zykł ad

w

po n iższej

inst rukcji:

JOptionPane .showMessageDialog(null, suma, "Liczba wymierna", JOptionPane . INFORMATION_MESSAGE) ;

11. UZUPEŁNIENIEWIADOMOŚCI O KLASACH

252

W drug im param etrze meto dy showMessageDialog() powirue n by ć poda ny obiekt klasy String, a jest podany obiekt suma klasy Wy mierne . I wł aś ni e te raz jest automatycznie wywoł y wan a met od a t oString(). A oto definicja klasy W ymierne bez podawani a treś ci meto d omówionych wyżej.

i mpor t javax .swing.*; class Wymierne {

private long licznik , mianownik; public Wymierne(long aLicznik , long aMianownik) {

II

treść

metody jest podana

wcześniej

}

publ ic Wymierne(long aLicznik) {

II

treść

metody jest podana

wcześniej

}

private long ObliczNWP(long a, long b) {

II

treść

metody j es t podana

wcześniej

}

public Wymierne Dodaj(Wymierne x) {

II

treść

metody jest podana

wcześniej

}

public Wymierne Odejmij(Wymierne

x)

{

II

treść

metody jest podana

wcześniej

}

public Wymierne Razy(Wymierne x) {

11.6 Klasa do

II

treść

obsługi

liczb wymiernych

metody jest podana

253

wcześniej

}

public Wymierne DodajDoSiebie(Wymierne x) {

II

treść

metody jest podana

wcześniej

}

public void Wyprowadz() {

II

treść

metody jest podana

wcześniej

}

public String toString() {

II

treść

metody jest podana

wcześniej

} }

Zastosowanie klasy Wymierne zilustrujemy w poniższej aplikacji. Obliczymy wartość wyrażenia ułamkowego podanego na początku rozdziału oraz sumę kilku składników szeregu: 1

1+

1

4 + "9 +

1 16'"

+

1 100

Aplikacja 11.3 publ i c

class Dokladnie { public static void main(String[] args) {

new Dokladnie () ; }

public Dokladnie() {

11. UZUPEŁNIENIE WIADOMOŚCI O KLASACH

254

int i,n; String odp; Wymierne Wymierne Wymierne Wymierne Wymierne

s; a = b c = d =

new new new new

Wymierne(5 ,6) ; Wymierne(7,S); Wymierne Ci, 12) ; Wymierne(5,24);

s = a .Dodaj(b); s.DodajDoSiebie(c); s.DodajDoSiebie(d); s .Wyprowadz O ; II obliczenie sumy szeregu odp = JOptionPane.showInputDialog( "Podaj liczbę elementów"); n = Integer .parseInt(odp); Wymierne suma = new Wymierne(l);

II

suma szeregu

for (i=2; i<=n; i++) { II utworzenie i-tego składnika Wymierne skladnik = new Wymierne(l,i);

II

obliczenie kwadratu składnika skladnik = skladnik.Razy(skladnik);

II dodanie do sumy szeregu suma.DodajDoSiebie(skladnik) ; }

suma.Wyprowadz(); II ilustracja wykorzystania metody toString() JOptionPane.showMessageDialog(null, suma, "Liczba wymierna", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O); }

}

Rozdział

12

KOMPOZYCJA Do budowania nowych klas można istniejące klasy wykorzystywać przy pomocy kompozycji i dziedziczenia. Dziedziczeniem zajmiemy się w następnym rozdziale, a obecnie zilustrujemy technikę kompozycji. Kompozycja polega na tym, że przy definicji klasy dekl arujemy pola klasy, które są obiektami już istniejącej' klasy. Zajrzyjmy teraz do rozdziału 4 i przypomnijmy sobie definicję klasy Paczka.

class Paczka { private private private private

int int int int

dlugosc; szerokosc; wysokosc; wartosc;

II konstruktor public Paczka(int aDl,int aSzer,int aWys,int aWart) {

dlugosc = aDl; szerokosc = aSzer; wysokosc = aWys; wartosc = aWart; }

public int PodajDlugosc() {

256

12 . KOMPOZYCJA return dlugosc ;

}

public int PodajSzerokosc () {

return szerokosc ; }

public int PodajWysokosc() {

return wysokosc; }

public int PodajWartosc() {

return wartosc; }

publ ic int DbliczDbj() {

return dlugosc

*

s zerokosc

*

wysokosc ;

}

publ ic int DbliczPodst() {

return dlugo sc

*

szerokosc ;

} }

Widzimy, że obi ekty klas y Paczka nie mogą prz e ch owy wać informacji o nazw ie paczki i na p rzyk ład o miejscu przeznac zenia. Aby zapew nić dost ęp do takiej informacji, dla każdego obiekt u mo ż n a u two r zyć kl asę PaczkaRozsz:

class PaczkaRozsz { private String nazwa, cel; Paczka p; II referencja do obiektu klasy Paczka

II konstruktor public PaczkaRozsz (String nazwa, String cel, int dlugosc,

12. KOMPOZYCJA

257

int szerokosc, int wysokosc , int wartosc ) {

this.nazwa = nazwa ; this.cel = cel ; II utworzenie obiektu klasy Paczka p = new Paczka(dlugosc ,szerokosc ,wysokosc ,wartosc); }

public int DbliczDbj() {

II II

zwrócenie wyniku wywołania metody dla obiektu p klasy Paczka return p .DbliczDbj(); }

public Str ing Podajldent() II metoda zwr a ca i dent yf i kat or paczki w postaci II obi ektu klasy Str ing {

String id ; id = nazwa + "I" + cel ; return id ; } }

Klasa PaczkaRozsz posiada dwa po la nazwa oraz cel, kt óre są ob iektami klasy String i pole p, które jest re fe re n cj ą do ob iektu klasy P aczka . Obiekt, do którego odnos i s ię p , tworzymy w konst ru ktorze klasy PaczkaRozsz. Zwró ćmy uwagę , że klasa PaczkaRozsz posiada metodę O bli caO bjf ) o takiej samej nazwie j ak meto da z klasy Paczka. Nie m a t u jed nak żad nej sprzeczności , p onieważ są to dwie róż ne klasy i do k ładnie wiadomo, któ rą m etod ę wy woł ać. Roz waż my na przyk ład wywoł ani a :

x . DbliczDbj O; y. DbliczDbj O ; Jeżel i

obiekt x jest klasy Paczka, to wywo ł ujemy metodę OblicaObjf ) z tej klasy, a jeżel i ob iekt y jest klasy PaczkaRozsz, to wywo łujemy m etod ę ObliczObjO wł aś ni e z tej klasy.

12. KOMPOZYCJA

258 Ilustracj ę ni ższ a

naj prostszego wykorzystania klasy PaczkaRozsz zawiera poaplikacja.

Aplikacja 12.1 import javax.swing . *; public class TestujPRozsz { public static void main(String[] args) {

new TestujPRozsz() ; }

public TestujPRozsz( ) {

PaczkaRozsz ob1 = new PaczkaRozsz("telewizor" ,"Lublin" ,150,BO, 120,6000), ob2 = new PaczkaRozsz ("pralkaII, "Lublin" ,60,60,130, 5000);

= II

JOptionPane.showMessageDialog(null,"Objętość

+

ob1.0bliczObj(), ob1 .Podajldent(), JOptionPane .INFORMATION_MESSAGE) ; JOpt ionPane. showMessageDialog(null, "Objętość = ob2 .0bliczObj(), ob2.Podajldent(), JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); System .exit(O); } }

II

+

Rozdział

13

DZIEDZICZENIE 13.1

Wprowadzenie

Obecnie zaj mi emy s ię j e d ną z ważni ej sz yc h cech programowania obiektowego, a mia nowi cie ce chą d ziedziczenia. Dz iedziczen ie po lega na tym, że dana klasa m o ż e p ows t ać jako potomek wcześn iej u tworzonej klasy. Klasa powst a ła w wyniku d zied ziczeni a (potomek) jest nazywana k l as ą pochodną danej klasy bazowej ( używa się też okreś leń - klasa n adrz ę d n a , klasa po d rzęd na) . Proces d ziedziczeni a może być kontynuowan y, tz n . klasa pochodna może być kl as ą bazową dla kolejn ej klasy pochodnej . Konieczni e trzeba zapamię tać, że w j ęz yk u J ava klasa pochodna moż e mieć ty lko jed ną kl asę bazową . Nie ma dz iedz iczen ia z kilku klas. Klasa pochodna dziedziczy p o klasie bazowej wszyst kie jej p ola i metody z tym , że ma bezpośredni dostęp do pól i metod zade kla rowanych jako chronione (s łowo klu czowe prot eet ed), na t omi ast nie ma dostępu do pól i metod prywatnych zd efiniowanych przy użyciu s łowa klu czowego private. Do s k ładn i ków klasy zad ekla rowanych jako p ubliczne (s łowo kluczowe public) dostęp m aj ą wszystkie eleme nty pr ogramu , a wi ęc równ ież klasa pochodna (są też sk ładowe dek larowane bez żad nego specyfikatora d o s t ępu , co w tym samym paki ecie jest r ówn owa żn e zas t osowaniu s ł owa public) . W tym mi ejscu konieczn ie trzeba zaz naczyć, że nawet gdy pola klasy ba zowej są prywat ne, k ażdy ob iekt klasy pocho dnej posiada pola z klasy ba zowej i po la zade klarowane w swojej klasie. D os tęp do pól prywat nych z klasy bazowej może s i ę o d bywać przy pomocy metod chronionych lub pu blicznych klasy bazowej. Za chwi l ę zilustr uje my to na przykł ad z i e.

13. DZIEDZICZENIE

260

Trzeba jeszcze nadmienić, że składowe chronione są w tym samym pakiecie traktowane jak składowe deklarowane bez żadnego specyfikatora dostępu.

Dziedziczenie pozwala na rozszerzenie własności klasy bazowej bez jej zmiany. Klasa pochodna przejmuje wszystkie cechy klasy bazowej i jednocześnie dodaje nowe własności. W rozdziale 12 przy pomocy kompozycji utworzyliśmy klasę PaczkaRozsz, która umożliwiała dla każdego obiektu - paczki przechowywanie nazwy paczki i miejsca przeznaczenia. Obecnie pokażemy, jak można te same cechy zapewnić przy pomocy dziedziczenia. Zdefiniujmy zatem klasę PaczkaNazwa, która będzie klasą pochodną od klasy Paczka. Dokonuje się tego przy pomocy słowa kluczowego extends w sposób nastę­ pujący:

class PaczkaNazwa extends Paczka { private String nazwa, cel; }

Klasa Paczka jest klasą bazową, a klasa PaczkaNazwa klasą pochodną. Jest to pierwsza wersja klasy PaczkaNazwa, w której występują pola nazwa oraz cel. Każdy obiekt klasy PaczkaNazwa dysponuje teraz czterema polami z klasy Paczka i dwoma polami z klasy PaczkaNazwa. Hierarchię dziedziczenia ilustruje rys. 13.1, a pola, którymi dysponuje każdy obiekt klasy PaczkaNazwa rys. 13.2.

Paczka

t

NazwaPaczka Rysunek 13.1: Hierarchia dziedziczenia Możemy

teraz przystąpić do zaprojektowania metod klasy PaczkaNazwa. Jak już wiemy, z metod klasy PaczkaNazwa nie można uzyskać

13.1 Wprowadzenie

261

dlugosc szerokosc wysokosc wartosc

z klasy Paczka

nazwa cel

Rysunek 13.2 : P ola

każd ego

obiekt u klasy P aczkaNazwa

b ezpośredni ego dost ępu

d o pól zad eklarowanych jako prywatne w klasie Paczka. W tym przypadku nic to j ednak nie prz eszkadza, p oni eważ klasa P aczka j est wyp o s ażona w metod y publiczne, pr zy pomocy których można wyk on ać wszystki e ni ezb ędn e ope racje. Zaprojektujmy n ajpi erw konstruk tor klasy P aczkaN azwa. J ak wiemy, konstruk t or te n b ędzie wywoływany w momencie twor zenia obi ektu klasy PaczkaNazwa i je go zadaniem powinno być przypisanie odpowiednich wartoś ci polom , w kt óre j est wyposa ż ony obiekt klasy PaczkaN azwa ( są to czte ry pola z klasy P aczka i dwa pol a z klas y po chodnej PaczkaN azwa). Do pól zad eklarowanych w klasie P aczka nie mam y d ostępu ( s ą to pola prywatne) , ale możn a w ywołać konstruktor klas y bazowej, który jest publiczny. In strukcja wywołująca konstruktor klas y bazowej wykorz ystuje słowo super, gd zie w nawiasach podaj emy list ę parametrów a kt ualnych.

super(dlugosc, szerokosc, wysokosc, wartosc); Ponieważ

w języku J ava klasa po chodna może mieć tylko jedną kl asę bazową , nie ma niejednozn aczności . Sł owo super oznacza w tym prz ypadku wywo łan ie konstruktora z klasy bazowej, która jest ty lko jedna (konstrukt orów może by ć oczy w iśc ie wi ęc ej niż jeden, ale wtedy dopasowanie odpowiedniego następuj e na podstawie liczby i ty pów param etrów). A oto tr eść konstruktora klasy PaczkaNazwa :

public PaczkaNazwa(String nazwa, String cel, int dlugosc, int szerokosc, int wysokosc, int wartosc) {

super(dlugosc, szerokosc, wysokosc, wartosc); this.nazwa = nazwa; this.cel = cel;

13. DZIEDZICZENIE

262

}

Referencja this w ins trukcji: this.riazwa

=

nazwa;

jest potrzebna, p oni eważ n azw a pola w klas ie je st t ak a sama j ak nazwa parametru form alnego i trzeba je o d róż nić. W klasie P aczka istnieje m et od a Obliczfrb j f) wyzn ac zaj ąc a objętość paczki. Prz ypu ś ćmy, że chce my w klasie P aczke.Nazwa sposób liczenia ob jętośc i nieco zmody fi kować . Dl a paczek, w których po le pow ierz chni podst awy przekracza 10000 przyjmiemy o bjętość równ ą 1000000 ( może to być inform acj a o tym, że paczka się nie zmi e ści ). Nic nie stoi na przeszkodzie, ab y nazwa m etody liczeni a objętoś c i w klasie P aczkaN azwa był a t a ka sama j ak w klasie P a czka czyli ObliceO bjt] . Mus imy j ednak w metodzie Ob licz Objf ) z klasy P aczka Nazwa wywołać m e t od ę Ob liceObjf) z klasy Paczka. Nie mamy b owiem d os t ępu do pó l prywa t nych klasy Pa czka . Wy woł ani e metody z klasy bazowej odby wa się przy p om ocy sł owa super w n ast ępuj ący sp osób: obj = super .DbliczDbj(); W ty m przyp adku sł owo super o kreśla kl as ę bazową. Z a uw ażmy , że met od a OblicaObjf ) z klasy PaczkaNazwa p rz e sł ani a m e todę o takiej samej syg nat ur ze (nazwie, il oś ci i ty pie parametrów) z klasy Paczka . Zastosowa nie konstrukcj i ze sł o wem super j est koni eczn e, p oni e waż me toda Oblic zObjf ) z klasy P aczka j est w sposó b b e zp oś red ni ni ewid oczna w klasie PaczkaN azwa. A oto t reść metody ObliczO bj f) z klasy P aczkaNazwa : public int DbliczDbj() {

int obj,pow; pow = DbliczPodst(); if (pow < 10000) II wywołanie metody z klasy bazowej obj = super.DbliczDbj(); eIs e obj = 1000000; return obj ; }

_ _ _-

L

13.1 Wprowadzenie

263

I ostat nia met od a, którą zaprojektuj emy to Podajldent () . Jej zadaniem jest podan ie w post aci jednego obiekt u klasy St ring inform acji o nazwie paczki i miejscu przezna czenia.

public String PodajIdent() {

String id ; id = nazwa + return id;

"l"

+ cel ;

} Pełn a

definicja klasy PaczkaNazwa jest

n ast ępuj ąca :

class PaczkaNazwa extends Paczka { private String nazwa, cel; public Pac zkaNazwa(String nazwa, String cel, int dlugosc, int szerokosc , int wysokosc, i nt wartosc) {

II wywołanie konstruktora z klasy bazowej super(dlugosc, szerokosc, wysokosc, wartosc); this .nazwa = nazwa ; this .cel = cel ; }

public int ObliczObj() {

int obj,pow; pow = ObliczPodst(); i f (pow < 10000) II wywołanie metody z klasy bazowej obj = super .ObliczObj () ; else obj = 1000000; return obj; }

publ ic String PodajIdent()

13. DZIEDZICZENIE

264 {

String id; id = nazwa + return id ;

"I"

+ cel;

} }

Kon iecznie trzeba zwrócić uwagę , ż e klasa bazowa nic nie wie o klasie poc hod nej . Nie mo ż na zatem dla obiektów klasy bazowej wywo ływać metod z klasy pochodnej . Rozważmy n ast ępuj ący fragm en t :

Paczka x = new Paczka(150,80,120,6000); PaczkaNazwa y = new PaczkaNazwa("telewizor", "Lublin", 150,80,120 ,6000) ; Utworzy liśmy

ob iektu x nie

dwa ob iekty: x klasy Paczka i y klasy PaczkaNazwa . Dla na przy k ład metody Podaj ldentf):

moż na wywo łać

id = x. PodajIdent ()

II

BŁĄD

KOMP ILACJI

p oni ewa ż, obiekt

klasy P aczka nic nie wie o s k ładn ikach klasy pochodnej PaczkaN azwa . I3ez probl emu m ożn a metodę tę wywo łać d la ob iektu y:

id = y.PodajIdent() ; Dla obi ektu y możn a r ówni e ż wykonać wszystkie chro nione (w tym sa my m paki ecie) i publiczn e met od y z klasy Paczka . Na przy k ład po n iż­ sza instrukcja jest prawidłowa :

p = y.ObliczPodst() ;

II

obl iczenie pola podstawy

Oczywiście metody z klasy Paczka m ożn a s tosować ty lko dla obiektów klasy Paczka lub PaczkaNazwa . Jeżeli obiekt jest in nej klasy, t o nie wolno wywoł ywać d la niego metod z klasy P aczka. Na p rzyk ład pon iższa instrukcja jest bł ędn a , j eż eli na pr zykł ad obiekt z jest klasy ZbiorZ naki:

p

=

z.ObliczPodst ();

II

BŁĄD

KOMPILACJI

Zast an ówmy s ię te raz , jaka met oda zost ani e wywoł an a w przypadku, gdy w klasie Paczka i PaczkaNazwa ist nieją metody o takich sa mych syg naturach (ma my na uwadze metodę ObliczObjO).

13.1 Wprowadzenie

obj = x. Dbl i czDbj (); obj = y .DbliczDbj ();

265

II metoda z klasy Paczka II metoda z klasy PaczkaNazwa

Decyduj e o tym ty p obiekt u. Dla obie ktu x klasy P aczka zostanie wywoł an a metoda Ob liczObj Oz tej klasy, a dla obiekt u y klasy PaczkaNazwa wywo łanie będ z ie d o tyc z ył o metody ObliczObjf) z klasy PaczkaNazwa. A oto pr ost a aplikacja, któ ra ilustruje wykorzystanie klasy PaczkaNazwa.

import javax .swing. * ; publ i c cl ass TestujPNazwa { public static void main(Str ing[] args) {

new Tes tujPNazwa( ); }

publ ic TestujPNazwa() {

PaczkaNazwa obi = new PaczkaNazwa("telewizor" ,"Lublin " ,150,80, 120,6000), ob2 = new PaczkaNazwa(l pralka" , "Lublin" ,60,60,130, 5000) ; JDpt ionPane.showMessageDialog(null,"0bjętość

"+

obl.Dbl iczObj(), obl .Podajldent() , JDpt ionPane.INFDRMATION_MESSAGE) ; JDptionPane.showMessageDialog(null,"Dbjętość

= II

ob2.DbliczDbj( ), ob2 .Podajldent(), JDpt ionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE); System .out.println(IIDbjętość paczki: " + ' \ n ' + ob2. Podaj Ident O + '\n' + "wynosi : II + ) vn ' + ob2 .DbliczObj( )); System .exit(O) ; } }

+

13. DZIEDZICZENIE

266

Skonstruujemy jeszcze dw ie proste klasy o charakterze wy łącznie przykt órych zadaniem jest ilus tracja d ost ępu do pos zczególnych

kład ow ym ,

s k ład ni ków.

A oto definicja klasy o nazwie Bazowa:

class Bazowa { private int a; protected int b; public int c; public void UstawA (int p) wartości pola a

II ustawienie {

if (p>O ) a = p; else a = O; }

public int OdczytajA() II odczytanie wartości pola a {

return a

*

1000;

} }

Klasa Bazowa pos iada t rzy po la : prywatne pole a, chro nione pole b oraz publiczne pole c. Poni e waż p ole a jest prywat ne, klasa jest wyposażona w dwie metody poz walając e na ust awianie w art o ści t ego p ola i odczytywanie jego zawartośc i. Zw ró ć my uwagę , że w obu przypadkach nie jest to proste pr zypisywanie i od czyt ywani e wartości, lecz metody reali zują pewien algoryt m. Definicja klasy Pochodna jest n astępując a :

class Pochodna extends Bazowa { private int d ;

13.1 Wprowadzenie

267

II konst ruktor public Pochodna() {

UstawA (1) ; b c d

= = =

2; 3; 4;

}

public void Wyprowadz () {

JoptionPane.showMessageDialog (null," a = + Odczytaj A() + b = + b + c = + C + d = + d , "PoLa obiektu" , Jflpt i onj'ane . INFoRMATIoN_MESSAGE) ; II

II

II

II

II

II

II

} }

Klasa Pochodna posiada pole prywatne d. K aż d y ob iekt klasy Po chodna ma też po la z klas y Bazowa, czyli w s umi e są to po la a, b, c, d. Metody z klasy Pochodna ni e m aj ą dos t ępu do pola a z klasy Bazowa . Odczytywanie i przypisywanie wartości temu po lu może s ię odbywać wy ł ącz n ie przy pomocy m et od O dczyt aj A () oraz UstawA() . Pola b oraz c s ą oczywiśc i e d ostępn e w m et od ach klasy Pochodna (jed no j est ch ronione, a dr ug ie publiczne) . P rzeanalizujmy jeszcze poni ższą a p likację ilustrującą mo ż liwość zm iany wartości pó l ob iektu klas y Pochodna w me todach inn ych klas.

Aplikacja 13.1 impor t javax .swing. * ; public class Demonstru j { public stat ic void main(String[] args) {

new Demonstruj( ) ; }

public Demonstruj() {

13. DZIEDZICZENIE

268

II utworzenie obiektu x klasy Pochodna Pochodna x = new Pochodna(); II obiekt x ma cztery pola o wartościach:

II a - 1 II II II

b - 2 c - 3 d - 4

II II

pole b jest chronione - w tym samym pakiecie jest ono widoczne w metodach innych klas x.b = 10;

II pole c jest publiczne x.c = 10; x .Wyprowadz O ; System.exit(O); } }

Po wykonaniu instrukcji:

Pochodna x = new Pochodna(); utworzyliśmy obiekt

x klasy Pochodna z określonymi wartościami pól a, b, c, d. Sprawdźmy teraz, które z tych pól możemy zmienić w aplikacji Demonstruj. Nie jest to możliwe dla pola a, jest ono bowiem prywatne w klasie Bazowa. Wykonanie instrukcji:

x.a = 10;

II

BŁĄD

KOMPILACJI

spowoduje błąd kompilacji. Podobnie dla pola d, które jest prywatne w klasie Pochodna próba wykonania instrukcji:

x.d = 10; spowoduje

błąd

x.c = 10;

II

BŁĄD

KOMPILACJI

kompilacji. Pole c jest publiczne, a zatem instrukcja:

13.2 Klasa Object jest p opr awn a . Natomiast po le b jest chronione,

x .b

=

269 więc

instrukcja:

10 ;

jest poprawna ty lko w metodach klas umieszczonych w tym samy m paki ecie co klasy Bazowa i Pochod na. Jeże li klasa Dem onstruj był aby zawarta w innym pakiecie, to p owy ższa instrukcja by łaby b łęd na .

13.2

Klasa Object

Wszystkie klasy defini owane w j ęzyku Java p o ch odz ą od klasy O bject, nawet j ak t ego j awnie nie na piszemy. Definicj a postaci:

class Bazowa { private int a; protected int b ; public int c;

II metody z klasy Bazowa }

jest

r ówn oważn a n astę puj ącej :

class Bazowa extends Dbject { private int a; protected int b; public int c ;

II metody z klasy Bazowa }

Taka konstru kcja jest bardzo wygodna, po n ieważ m ożn a w każd ej klasie wykorzyst ywać met od y zde finiowa ne w klasie Object. J e dn ą z t aki ch metod jest n a przykł ad m et oda equalsf ), k t ór ą możn a wykor zys t ać do sprawdzenia, czy dwa ob iekty są identyczne (przy pomocy operat ora == moż na tylko sp raw dz ić i d e ntycz ność refer encji ). P oniż szy fragmen t programu ilustruj e wykorzystanie m et od y equals t) z klasy Object.

13. DZIEDZICZENIE

270

II II

utworzenie dwóch obiektów klasy bazowa wywoływany jest konstruktor domyślny

Bazowa y = new Bazowa() , z = new Bazowa();

II

pole c w dwóch obiektach ma

y .e

=

Z .c

=

II

różne wartości

10; 20;

wywołanie

metody z klasy Dbject boolean rowne = y.equals(z) ;

II II II

wyprowadzenie informacji o równości obiektów, drugi parametr musi być obiektem klasy String, zapewniamy to poprzez operację "" + rowne JDptionPane.showMessageDialog(null,""+ rowne ,"Rowne", JDptionPane.INFDRMATIDN_MESSAGE);

13.3

Słowo

kluczowe super

W tym punkcie podsumuj emy wiadomości na temat s łowa klu czowego super. S łowo to m oże by ć wykorzystywane na dwa sposo by. Pierwszy to wywoł ani e konstrukt ora z klasy bazowej. Dokonuj e s i ę teg o pi sz ąc :

super(lista parametrów); Tr zeba pamiętać, że nawet gdy w hierarchii dziedziczenia jest kilka klas, zawsze dla danej klas y jest wywoływany konstrukt or z klasy bazowej, czyli klasy b ezpośrednio n adrz ędnej do niej. Drugi sposób wykorz yst ani a s ł owa super pol ega na wywołaniu metod y z kla sy bazowej w sp osób n as tępujący:

super.nazwaMetody; M ożna też

w podobny sp osób

k = super.nazwaPola ;

korzys t ać

z pól klasy bazowej:

13.4

Wywoływanie konstruktorów

271

Takie zastosowanie słowa super jest konieczne tylko wtedy, gdy w danej klasie istnieją metody o takiej samej sygnaturze jak w klasie bazowej lub gdy w klasie bazowej i pochodnej są pola o takich samych nazwach.

13.4

Wywoływanie konstruktorów

Jak już wiemy, w konstruktorze klasy pochodnej struktor klasy bazowej przy pomocy konstrukcji:

można wywołać

kon-

super(lista parametrów) ; to wywołanie, jeżeli występuje, musi być pierwszą instrukcją klasy pochodnej. Jeżeli nie ma jawnego wywołania konstruktora klasy pochodnej przy pomocy konstrukcji super, to przed utworzeniem obiektu klasy pochodnej zostanie wywołany konstruktor domyślny klasy bazowej (konstruktor domyślny istnieje zawsze i nie posiada żadnych parametrów). . W ten sposób zawsze można zainicjować wszystkie pola tworzonego obiektu klasy pochodnej.

Trzeba jeszcze

13.5

wiedzieć, że

Przesłanianie metod

i pól

W języku Java można przesłonić metodę zdefiniowaną w klasie bazowej przez metodę w klasie pochodnej o takiej samej sygnaturze (nazwie oraz ilości i typie parametrów). Typ zwracanej wartości powinien być taki sam, bo w przeciwnym przypadku nastąpi błąd kompilacji. Przesłonienie metody polega na tym, że w klasie pochodnej w zwykły sposób metoda z klasy bazowej jest niewidoczna. Aby uzyskać do niej dostęp, trzeba użyć konstrukcji ze słowem super. W klasie pochodnej pola mogą mieć również takie same nazwy jak pola w klasie bazowej. Subtelne różnice pomiędzy przesłanianiem metod i pól zilustrujemy na przykładzie dwóch klas: bazowej Pierwsza i pochodnej Druga. Definicja klasy Pierwsza jest następująca:

class Pierwsza {

13. DZIEDZICZENIE

272

public int cena;

II konstruktor public Pierwsza(int cena) {

this .cena

=

cena;

}

public void Wyprowadz() {

JOptionPane .showMessageDialog(null," cena = + cena, "Klasa Pierwsza", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); II

} }

Klasa Pierwsza posiada j edno pole cena, konstruktor umożliwi aj ący przy tworzeniu obiek tu pr zypisani e wart oś ci polu cena oraz m etod ę Wyprowadz() wyprowadzającą z awartość pola cena. Klasa Dru ga jes t pochodną klasy Pi erwsza:

class Druga extends Pierwsza { publ:i.c int cena;

II konstruktor public Druga(int cenaPierwsza, int cena) {

II

wywolanie konstruktora z klasy bazowej super(cenaPierwsza) ; this.cena = cena; }

public void Ustaw(int cena) {

II II

przypisanie wartości polu cena odziedziczonemu po klasie Pierwsza super.cena = cena; }

public void Wyprowadz() {

13.5

Przesłanianie metod

i pól

273

II wykorzystujemy dwa pola: super. cena oraz cena JOptionPane.showMessageDialog(null, "c enal = " + sup er . cena + " cena2 = + cena , "Klasa Druga", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE) ; II

} }

Pole cena w klasie Druga ma t aką samą n azwę j ak pole w klasie P ierwsza , po nadto metoda Wyprowadz i] ma taką samą syg naturę j ak metoda zdefiniowana w klasie P ierwsza . Powod uje to p rzes łon ien ie zarówno pola cena z klasy P ierwsza jak i metody Wy prowadzf) z tej klasy. A zatem j eż eli w k t ór ejś z metod klasy Druga użyj emy nazwy cena lub Wyprowadzj), to będz ie to d o tyczył o po la cena i metody Wyprowadzr ) z klasy Druga. Pod obnie jest w metodach innych klas. J e ż eli wywolamy meto dę WyprowadzO dl a obiekt u klasy Druga , to będ z ie wywol ana metoda z klasy Druga. Wa rto s ię teraz zas t anowi ć , ile pól ma każdy obiekt klasy Druga. Oczywiście dwa. Jed no to pole cena z klasy P ierwsza, a drugie to pole cena z klasy Druga. Ilu struj e to rys. 13.3. I Z

'----i

Rys une k 13.3: Pola

klasy Pierwsza

każd eg o

obiekt u klasy Druga

Szczególnie wy raźnie wi d ać to przy proj ektowaniu konstruktora w klasie Druga, który ma dwa parametry wykorzystywane do ust awiania wartośc i pola cena w klasie Pi erwsza i w klasie Druga. Do wywo łania konst rukto ra z klasy Pierwsza stosuje my instrukcj ę:

super (cenaPierwsza) ; Aby w meto dach klasy Druga wykorzys t ać pole cen a z klasy P ierwsza, trzeba zastosować kons trukcj ę:

super . cena W pod obny sposób mo ż na z ast o sować me t od ę Wyprowadz f) z klasy Pierwsza (w met odach klas y Druga nie był o tej koni ecznoś ci ) .

13. DZIEDZICZENIE

274

Metoda Ustawi] z klasy Druga jest potrzebna po to, by m o żna było w metodach innych klas u stawiać war t o ś ć pola cena w obi ekcie klasy Druga, to odziedzi czon e po klasie Pierwsza . Rozważmy teraz nast ępując e instrukcje b ędące fragment em pr zykł a­ dowej aplikacji:

Pierwsza obi = new Pierwsza(10); Druga ob2 = new Druga(100,200); U two rz y l iś my

obi ekt obl klasy Pierwsza zawierający jedno pole ora z obiekt ob2 klasy Druga z awierający dwa pol a. Wyprowadzić z awart o ś ć pól tych obiektów można przy pomo cy wy­ woł ani a metody WyprowadzO

obi. Wyprowadz () ; ob2. Wyprowadz () ;

II metoda z klasy Pierwsza II metoda z klasy Druga

Zostanie wykonana metoda z odpowiedniej klasy w zależności od typu obi ektu , na rzecz którego m etoda jest wywoływana. Zauważmy, że nie ma t er az możliwości wywoł ani a metody W yprowadzf ) z klasy Pierwsza dla obiektu klasy Druga. Taka m ożliwość istniej e tylk o w metodach klasy Druga przy uż y ciu słowa super. Przypuśćmy, że chcemy t eraz zmienić wartości pól obiektów obi i ob2. Bez problemu można to z ro b i ć dla obiektu klasy Pierwsza (pole cena j est publiczne):

obi. cena = 9; Dla obi ektu ob2 j eżeli napiszemy:

ob2.cena = 999; to zmienimy wartość pola cena z klasy Druga. Pamiętamy jednak, że obiekt ob2 posiada dwa pola. Aby zmienić wartość pola cena odziedzi­ czonego p o klasie Pierwsza musimy zastosować m etod ę Ust awt), którą specjalnie w tym celu zaproj ektowaliśmy. A oto wywołanie metod y Ustawi]

ob2 .Ustaw(99); I t eraz bardzo ważna informacja. Otóż referencjom do obiekt ów klasy bazowej można przypisywać referencje do obiektów klasy p ochodnej (ale nie odwrotnie). Na przykład możliwe j est następujące przypisanie:

13.5

Przesłanianie

m etod i pól

275

Pierwsza p; p = ob2; II ob2 jest z klasy Druga!!! Wywo łaj my metodę

WyprowadzO dla referencji p:

p .Wyprowadz(); Zachod zi pytanie, kt ó rą m e t o d ę wywo łaliśmy: z klasy Pi erwsza czy z klasy Druga. Wywoływ ani e met od zachod zi w sposób polimorficzny (wie­ lopost aciowy), co oznacza, że to samo wywołan ie m o ż e dotyczyć różnych metod . Wy bó r, któ rą m etod ę wywo łać zal eży od faktyczn ego ty pu da­ nego obi ektu. Poni eważ referencja p od nosi s ię d o ob iektu klasy Druga , to zostanie wywoła na met oda z klasy Druga. P olim orfizm omów imy jesz­ cze do k ładn i ej w podrozdziale 13.7, a obecnie z w róć my uwagę na różni c e przy dos tępi e do pola . Otóż przy decyzji, do którego pola od nos i s ię na przykład kons t rukcja:

p.cena kompilator bierze p od u wag ę zadek larowany ty p referencji. W ty m prz y­ padku p. cen a odnos i s ię do po la cena odz iedz iczonego po klasie Pi erw­ szy. Wy woł ywani e metod odbywa s ię w sposób polimorficzny (drobne wyjątki od tej re guł y są wyszczególn ione w po d rozdziale 13.7) , natom iast d ostęp do pól nie. Aplikacja, w któr ej test uje my prz e sł ani ani e met od i pó l, jest pod a na p oniż ej.

Aplikacja 13.2 import j avax. swi ng .* ; cl ass Przeslon { public static void main(String[] args) {

new Przeslon O ; }

public Przeslon()

{

13. DZIEDZICZENIE

276

Pierwsza obi = new Pierwsza (iO);

Druga ob2 = new Druga(iOO,200);

obi . Wyprowadz () ;

ob2 . Wyprowadz () ;

II przypisanie wartości polu obiektu obi

II klasy Pierwsza

obi. cena = 9;

II przypisanie wartości polom obiektu ob2 klasy Druga

ob2.Ustaw(99 ) ;

ob2 .cena = 999;

obi. Wyprowadz () ;

ob2. Wyprowadz() ;

Pierwsza p ;

p = ob2;

p .Wyprowadz () ; JOpt i onPane. showMes sageDi al og( null, " ena = " + p.cena, "TEST", JOptionPane .INFORMAT ON_MESSAGE); System .exit (O); } }

Na zako ńcze n ie zw róćmy jeszcze uw agę , że p rzes łan ian ie metod ma miejsce ty lko wte dy, gdy sygnatury dwóch met od z klasy bazowej i klasy pochodnej są takie same. J e żeli metody m aj ą takie same nazwy, ale różn e sygna t ury, t o zacho dz i p rze c iążen ie metod . Moż na to sprawdz ić, mody­ fiku j ąc me todę WyprowadzO z klasy Pi erwsza nast ę p ująco :

public void Wypr owadz(St r i ng par) {

JOptionPane.showMessageDialog(null , "cena = " + cena , "Kl asa Pierwsza", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); }

Trz eba teraz

z m ienić ap likacj ę Prz esło n dodaj ąc

w niekt órych wywo­

13.6 Kla sy abstrakcyjne łaniach

parametr akt ua lny, ale zostawimy to jako

277 ćw icze n ie

dla Czytel­

nika.

Klasy abstrakcyjne

13.6

J ava przy definicj i klasy możemy dla niektórych metod nie po dać ich treśc i, natomiast okr eśl amy parametry i typ zwracan ej warto­ ści . Met ody t e musz ą by ć deklarowane ze s ł owem ab st r act . Oznacza to , że konkr et na im plement acja danej met ody b ęd zi e zawarta w klasie po­ chodnej . Klasa, kt óra zawiera chociaż j edn ą metodę abst rakcyj ną, sama też jest abstrakcyjna, co musi by ć uwidocznione poprzez dopisani e s ł owa abstract przed sł owem class. Dla klas abst rakcyjnych nie moż na two­ r zyć obiektów. Klasy te są zatem czystą abst ra kcją prz ezn a c z on ą ty lko do tworzenia klas pochodnych. Rozważ my te raz abst rakcyj ną k lasę Osoba, która będz i e kl asą bazową dla klas Naukowiec oraz St udent . W

j ęz yk u

abstract class Osoba { private String nazwisko, imie; private i nt ksiazki;

(

II pierwsza wersja konstruktora

public OsobaO

{

nazwisko = 11 11 ;

imie = II";

ksiazki = O;

}

II druga wersja konstruktora public Osoba(String nazwisko,String imie,int ksiazki) {

th is .nazwisko = nazwisko;

this.imie = imie;

this.ksiazki = ksiazki;

}

13. DZIEDZICZENIE

278

public String PodajNazw isko ( ) {

return nazwisko; }

public String Wyprowadz() {

String dane ; dane = nazwisko + II + ks i azki; return dane;

II

II

+ imie +

II

wyp.

książki

=

}

public boolean SprawdzKsiazki() {

return ksiazk i > 7; }

II metody abstrakcyjne public abstract String PodajStanowisko() ; public abstract boolean Sprawdz() ; }

W klasie Oso ba

są

zad eklar owane dla uproszczenia ty lko t rzy po la: n azwisko, im ie, ks iazki. Po la te bę dą w ka ż d ym obi ekcie klasy pochodn ej. Metoda WyprowadzO zwraca w post aci obiektu klasy String ko m p l etną i n form ację o osobie: nazwisko, imi ę oraz li c zb ę wypożyczonych ks i ąż ek. Metoda SprawdzKsiaz kif ) podaje wartość true , j e śli liczba wypożyczo­ nych ksi ąż ek przekracza 7. No i są jeszcze dwie met ody abstrakcyjne bez żadnej t reści . Z w ró ć my uwagę na br ak na wiasów klam rowych przy definicji tych met od. Klasa Na ukowiec jest kl as ą pocho d n ą od klasy Osoba. A oto jej definicja : class Naukowiec extends Osoba { private int godz i ny ;

13.6 Klasy a bst rakcyj n e

279

II konstruktor

publ ic Naukow iec(String nazwisko, String i mie ,

int ksiazk i, int godziny)

{

II wywołanie konstruktora z klasy bazowej

super(nazwisko,imie ,ksiazki );

this .godziny = godziny;

}

public String Wyprowadz()

{

String dan e;

II wywołanie metody z klasy bazowej

dane = super.Wyprowadz();

II dodanie informacji

dane += '\n' +" godziny

" +

godziny;

return dane ;

}

public String Poda jStanowisko ()

{

return "NAUKOWIEC" ;

}

public boolean Sprawdz() {

return godziny < 210 ; } }

W klasie Na ukow iec jest zadeklarowane jedno po le: godziny. Zatem każdy ob iekt klasy Naukowiec posiada cztery pola: nazwisko, im i e, ksiazki odzie dz iczone po klas ie Osoba oraz po le godziny. Metod y P o­ dajS t an owiskoO oraz Sprawdzj} , kt óre by ły abst rakcyj ne w klas ie Os oba teraz są w p eł n i zde finiowa ne. Pon ieważ met od a W yp rowadz f) p rze sł ani a metodę o takiej samej nazwie z klasy Osoba, musimy do wywo ła nia tej meto dy z klasy Oso ba uż y ć konst rukcj i ze s łowem super.

13. DZIEDZICZENIE

280

Klas a Student jest

również pochodną

od klasy klasy Osoba.

class Student extends Osoba { private int jednostki;

II konstruktor

public Student(String nazwisko, String imie, int ksiazki,

int jednostki)

{

II wywołanie konstruktora z klasy bazowej

super(nazwisko,imie,ksiazki);

this.jednostki = jednostki;

}

public String Wyprowadz()

{

String dane;

II wywołanie metody z klasy bazowej

dane = super .Wyprowadz();

II dodanie informacji

dane += '\n'+" jednostki return dane;

="

+ jednostki;

}

public String PodajStanowisko()

{

return "STUDENT";

}

public boolean Sprawdz() {

return jednostki < 20; } }

W klasie Student jest zadeklarowane jedno pole : jednostki. Każdy obiekt

13.7 Polimorfizm

281

klasy Naukowiec posiada cztery pola: nazwisko, imie, ksiazki odzie­ dziczone po klasie Osoba oraz pole jednostki. Podobnie jak dla klasy Naukowiec metody PodajStanowiskoO oraz Sprawdz(), które były abs­ trakcyjne w klasie Osoba, teraz są w pełni zdefiniowane. Zaprojektowaną hierarchię klas ilustruje rys. 13.4

I Osoba

I

<.

I Student Rysunek 13.4: Hierarchia klas Wykorzystanie zaprojektowanych klas zilustrujemy przy okazji wyja­ polimorfizmu w następnym podrozdziale, a obecnie jesz­ cze raz przypomnijmy, że klasa Osoba nie może być wykorzystywana do tworzenia obiektów. Można natomiast tworzyć obiekty klasy Naukowiec i Student:

śniania pojęcia

Naukowiec n1 = new Naukowiec(IKowalski l , I J a n " , 5 , 1 8 0 ) ; Student s1 = new Student(IWiśniewski l,IPiotr",9,25);

Każdy

z utworzonych obiektów ma do dyspozycji odziedziczone pola z klasy Osoba.

13.7

Polimorfizm

Istotę

polimorfizmu zilustrujemy przy pomocy klas Osoba, Naukowiec oraz Student zaprojektowanych w poprzednim podrozdziale. Na wstępie przypomnijmy (była już o tym mowa w podrozdziale 13.5), że referencji typu klasy bazowej można przypisać referencję do obiektu klasy pochod­ nej . Dla przykładu rozważmy następującą d eklarację:

Osoba ob1,ob2; Utwórzmy teraz dwa obiekty jeden klasy Naukowiec, a drugi klasy Student:

13. DZIEDZICZENIE

282

Naukowiec nl = new Naukowiec(IKowalski", IJan",5, 180) ; Student sl = new Student(IWiśniewski l,IPiotr",9,25);

W

języku

Java

można dokonać następującego przypisania:

obl = nl; ob2 = sl; obl.PodajStanowisko(); ob2.PodajStanowisko(); Podaj Stanowisko Ozachodzi w sposób polimorficzny (wielopostaciowy). Oznacza to, że to samo wywołanie może dotyczyć różnych metod i zależy od faktycznego typu danego obiektu . Można też powiedzieć, że sam obiekt wie, jakiego jest typu i jaką metodę należy wywołać. W rozważanym przypadku instrukcja: Wywołanie metody

obl.PodajStanowisko(); powoduje wywołanie metody z klasy Naukowiec, a

ob2.PodajStanowisko(); wywołuje metodę z

klasy Student. Referencje do obiektów klasy Naukowiec lub Student możemy prze­ chowywać również w tablicy, ale musi to być tablica typu Osoba:

Osoba[] tab

=

new Osoba[10];

Poszczególnym elementom tablicy możemy przypisywać referencj e do obiektów klasy Naukowiec lub Student. Klasy te są bowiem pochodnymi od klasy Osoba. Dla i-tego elementu tablicy można wywołać metodę Po­ dajfitanowiskof):

tab [i] .PodajStanowisko() Powyższe wywołanie jest

polimorficzne i w zależności od tego czy jest to obiekt klasy Naukowiec czy Student zostanie wykonana metoda z odpo­ wiedniej klasy. Przy okazji wspomnimy o możliwości przechowywania referencji do obiektów w specjalnym pojemniku klasy ArrayList. Klasa ta jest do­ stępna w pakiecie java.util i dlatego w aplikacji musi występować in­ strukcja:

13.7 Polimorfizm

283

import java.util.*; Obiekt klasy ArrayList tworzymy tak jak wszystkie obiekty:

ArrayList osoby = new ArrayList(); Referencje do obiektów wpisujemy do pojemnika przy pomocy me­ tody addj):

osoby .add(nl);

osoby. add (s 1) ;

osoby.add(s2);

soby.add(n2) ;

Liczbę referencji przechowywanych w poj emniku pomocy metody sizef):

liczba

=

można określić

przy

osoby .size();

Musimy wiedzieć, że pojemnik klasy ArrayList nie posiada wiedzy o ty­ pie przechowywanych referencji. Aby wyprowadzić z pojemnika i-tą refe­ rencję przy pomocy metody getO , trzeba ją przechować w zmiennej typu Object. Od klasy Object pochodzą bowiem wszystkie klasy, a więc i klasy s ł uż ące do utworzenia obiektów zawartych w pojemniku.

Object obiekt = osoby.get(i); Można

teraz

dokonać jawnej

konwersji typu do referencji typu Osoba:

Osoba os = (Osoba) obiekt; I można już

stosować wywołania

rodzaju:

os.PodajStanowisko() które jest polimorficzne, czyli wywołana metoda zależy od typu obiektu, do którego referencją jest os. Ze względu na konieczność wykonania jawnej konwersji typu prze­ chowywanie referencji w pojemniku klasy ArrayList jest trochę bardziej skomplikowane niż przechowywanie referencji do różnych obiektów w ta­ blicy. Pojemniki mają jednak całą masę innych zalet, ale jest to temat na inną książkę. A oto aplikacja ilustrująca wywołania polimorficzne oraz przechowy­ wanie referencji w tablicy i w pojemniku klasy ArrayList.

13. DZIEDZICZENIE

284

Aplikacja 13.3 import javax.swing .*; import java.util .*; publ i c class Pojemnik { public static void main(String[J args)

{

new Pojemnik();

}

public Pojemnik() {

int liczba; II utworzenie dwóch obiektów klasy Naukowiec Naukowiec nl = new Naukowiec(IKowalski l , I J a n " , 5 , 1 8 0 ) , n2 = new Naukowiec(IPiotrowski 9,200); l,"Marcin",

II utworzenie dwóch obiektów klasy Student Student sl new Student(IWiśniewski ,9,25), s2 = new Student(IJankowski",IAdam",9,30) ; l,IPiotr"

II II

utworzenie tablicy tab zawierającej referencje typu Osoba Osoba[J tab = new Osoba[10J;

II przypisanie referencji

tab [OJ = nl;

tab [1] = n2;

tab [2J = sl;

tab[3J = s2;

II wyprowadzenie informacji o poszczególnych obiektach for (int i = O; i < 4; i++) { JOptionPane .showMessageDialog(null, tab[iJ . Poda j Nazwi sko ( ) , tab[iJ . Podaj St an owi s ko () ,

13.7 Polimorfizm

285

JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE) ;

}

II

utworzenie pojemnika klasy ArrayList

ArrayList osoby = new ArrayList();

II wpisanie obiektów do pojemnika

osoby. add (ni) ;

osoby.add(s1);

osoby.add(s2);

osoby.add(n2) ;

II II

określenie liczby obiektów przechowywanych w pojemniku liczba = osoby.size();

for (int i = O; i < liczba; i++) { II przypisanie referencji do i-tego obiektu Object obiekt = osoby.get(i);

II jawna konwersja typu

Osoba os = (Osoba) obiekt;

II

wyprowadzenie informacji o obiekcie JOptionPane.showMessageDialog(null, os.Wyprowadz(), os.PodajStanowisko(), JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); }

System.exit(O); } }

Na zakończenie zaznaczmy, że wszystkie wywołania są polimorficzne za wyjątkiem takich, w których wywoływana metoda jest zadeklarowana jako prywatna lub ostateczna w klasie, której typu jest refer encja wywo­ łująca.

286

13.8 Każda

13. DZIEDZICZENIE

Klasy i metody ostateczne

klasa lub metoda może być zadeklarowana ze słowem finał (osta­ teczna).Zadeklarowanie klasy jako ostatecznej powoduje, że klasa ta nie może mie ć klas pochodnych. W klasi e ostatecznej wszystkie jej metody są ostateczne. Klasa ostateczna nie może być jednocześnie abstrakcyjna, ponieważ klasa abstrakcyjna może być wykorzystana tylko jako klasa bazowa dla innych klas. Metody ostateczne nie mogą być przesłaniane. Próba zdefiniowania w klasie pochodnej metody o takiej samej sygnaturze spowoduje błąd kompilacji . W niniejszej książce nie będ ziemy wykorzystywali klas i metod osta­ tecznych i dlatego ograniczymy się do tej krótkiej informacji.

Rozdział

14

PRZECHOWYWANIE OBIEKTOW W LISClE ~

~

W niniejszym rozdziale pokażemy jak można w liście przechowywać obiekty różnych klas. Przy okazji jeszcze raz uwypuklimy siłę wywołań polimor­ ficznych. W zależności od tego , jaki obi ekt jest umieszczony w liś cie zo­ stanie automatycznie wywołana właściwa metoda. Lista jest to struktura referencyjna, w której dane - obiekty przecho­ wywane w liście są powiązan e za pośrednictwem węzłów referencyjnych. Lista, którą możemy przeglądać w dwóch kierunkach, nazywa si ę listą dwukierunkową (rys. 14.1). pierwszy

następny

ostatni

następny------+

------+

następny I

null

+--

I

I

-- . null

I

poprzedni

orzedni

orzedni

zawartość

zawartość

zawartość

I

dane

dane

I dane

Rysunek 14.1: Lista dwukierunkowa

Dla ustalenia uwagi

załóżmy, że

dane prz echowywane w

liście

dwu­

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

288

kierunkowej są obiektami klasy Na ukowiec lub Student. J ak pam iętamy z rozd zi ał u 13 klasy te są pochodnymi od klasy Oso ba . Analizowana lista jest pokazana na rys. 14.2. pierwszy

następny

null

ostatni

--~

następny

poprzedni

orzedni

zawartość

zawartoś ć

-.

następny

- . null

student

Rysu nek 14.2:

Przyk ładowa

Pokaż emy każdy węze ł

list a

jak można zaprojektować p ow yż sz ą listy jest ob iekte m klasy Wezel:

l i st ę prz yjmuj ąc, że

class Wezel { Wezel nastepny , poprzedni ; Osoba zawar t os c;

II pierwsza wers ja konstruktora public WezelO {

nastepny = null; poprzedni = null; zawartosc = null ; }

II druga wersja konstruktora public Wezel(Wezel nastepny, Wezel poprzedni, Osoba zawartosc) {

this .nastepny = nast epny ; this .poprzedni = poprzedni ;

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE this .zawartosc

289

= zawartosc;

} }

Przyjrzyjmy

s ię

teraz

uważnie

wszystkim po lom klasy Wezel. Po la nastepny oraz popr zedni to refere ncje do obiektów klasy Wezel, a za­ tem p od aj ą odpow iednio n as t ępny oraz po przedni element listy. Po le z a­ wartosc jest refe ren cj ą do obi ektu klasy Osoba , a wi ę c j ak pam iętamy z poprzedniego rozd zi ału , referencja zawartosc może odno s ić się r ów ni e ż do obi ektów klasy Na ukow iec lu b St ude nt . Je ż eli utwor zymy ob iekt klasy Wezel w spos ób n ast ępuj ący: Wezel w_nowy; w_nowy = new Wezel(); zaw iera t rzy po la: nastepny, poprzedni oraz z a­ konstruktor bezp aramet rowy, t o wszystkie te po la pos iadaj ą wartość nu l I. Z ałóż my teraz, że chce my m ieć możli wość wykonania n ast ępuj ących operacj i na li śc i e :

to obiekt

wartosc.

ui.nounj

Po nieważ zos t ał wywołany

1. Wczytan ie danych do nowego elementu listy i umieszczen ie ich w li ś ci e w żądanej kol ej n ości . Z akł ad amy, że klu czem , wed ł u g którego b ęd zi e my porządkować węzł y list y, j est pole nazwisko.

2. Wyprowad zenie 3. Wy szu kani e 4.

z awar t ośc i

ż ąd an ego

Us un ięc ie ż ądan ego

wszyst kich eleme ntów listy.

eleme nt u .

element u .

Są to naj bardziej podstawowe i je dnoc ześ n ie najbardziej u żyt e c zn e opera­ cje, jaki e moż na wykonać na li ści e. Re ali z acj ę innych operacji zostawiamy jako ćw iczenia Czyteln ikowi (patrz zad ania 1-6) . Wy mienione dzia łan ia zrealizuje my przy pom ocy klasy Lista, któ rej wstęp na de finicja jest n ast ę puj ąc a :

publ ic

class Lista {

Wezel pie rwszy, ostatni;

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

290

II konstruktor

public ListaO

{

pierwszy = null;

ostatni = null;

}

}

Klasa Lista posiada dwa pola: pierwszy oraz ostatni podające odpo­ wiednio referencje do węzła pierwszego i ostatniego w liście. Zadaniem konstruktora jest przypisanie polom wartości null (lista nie istnieje). Podstawowa metoda sterująca pracą obiektu listy to Ster t), w której następuje wywołanie innych metod. A oto treść tej metody: public void Ster() {

String odp; boolean wykonuj; int decyzja; wykonuj = true;

do {

odp = JOptionPane.showlnputDialog( 1I1-przykład,2-naukowiec,3-student,4-wyswietl,

5-wyszukaj,6-usun,7-koniec II);

II UWAGA: łańcucha tekstowego nie II zapisać w dwóch liniach

decyzja = Integer.parselnt(odp);

switch (decyzja) { case 1:

Przyklad();

break;

case 2:

WczytajNaukO ;

break;

case 3:

WczytajStudO;

break;

można

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

291

case 4 :

WyswietlL istaO;

break ;

case 5 :

Wyszukaj O ;

break ;

case 6 : . Usun C) ;

break; case 7 : wykonuj = false ; }

} while (wykonuj); }

W metodzie SterO tworzymy prymitywne menu, p oni ew aż nie znamy jeszcze klas z n aj duj ących się w bibliotece Swing um ożli wi aj ących szybkie stworzenie eleganckiego menu. Wykorzystujemy w tym celu in s tru kcj ę switch, gdzie od powied nia metoda jest wywo ływana w zależności od wczytanej liczby ca łkowi tej . Do realizacji pierwszej wymienionej operacj i, k t órą powi nna u m o ż­ liwi ać klasa Lista, zas t osuj emy metody Wczytaj Na uki}, WczytajStudO oraz Dodajl ). Metoda W czyt aj NaukO pozwala na wczyt ani e danych jed­ nego nau kowca, a metoda Wczyt aj Stud O jedn ego student a . Metoda Do­ daj O um ieszcza t e dan e we wł aściwej kolej nośc i na liści e w pos taci nowego węz ła . Treśc i metod W czyt ajNauk f) oraz Wc zytajS tud O są następ ujące:

pr ivate void WczytajNauk() {

String nazwisko,imie, odp; int ksiazki, godziny ; nazwisko = JOptionPane.showInputDialog(

"Poda j nazwisko naukowca");

imie = JOptionPane .showInputDialog(

"Poda j imie naukowca ");

odp = JOpt ionPane .showInputDialog(

"Podaj lic zbę wypożyczonych ks iążek");

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

292

ksiazki = Integer.parselnt(odp); odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj liczbę godzin");

godziny = Integer.parselnt(odp);

II II

utworzenie nowego obiektu klasy Naukowiec

pola obiektu przyjmują wczytane wartości

Naukowiec nowy = new Naukowiec(nazwisko,imie,

ksiazki,godziny) ;

II dodanie węzła do listy

Dodaj(nowy);

}

private void WczytajStud() {

String nazwisko,imie, odp; int ksiazki, jednostki; nazwisko = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj nazwisko studenta") ; imie = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj imie studenta"); odp = JOptionPane.showlnputDialog(

"Podaj liczbę wypożyczonych książek");

ksiazki = Integer.parselnt(odp);

odp = JOptionPane .showlnputDialog(

"Podaj liczbę jednostek");

jednostki = Integer.parselnt(odp);

II II

utworzenie nowego obiektu klasy Student

pola obiektu przyjmują wczytane wartości

Student nowy = new Student(nazwisko,imie,

ksiazki,jednostki) ;

II

dodanie

węzła

do listy

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

293

Dodaj (nowy) ; }

Zad anie, kt óre musi wyko n ać metoda Dodaj (), jest zn acznie bardzi ej skomplikowane . VV celu zaprojek towani a tej metody musimy w y r ó żni ć n as t ępuj ące przypadki: 1. list a jest pusta,

2. nowy

węze ł

wstawiamy przed pierwszym ,

3. nowy

węzeł

wstawiamy po ostat nim,

4. nowy

węze ł

wstawiamy w

Algoryt m

real i z ujący

ś ro d k u

t o zadanie ma

listy.

p ost ać.

Algorytm 14.1 if (lista jest pusta) wstaw do listy nowy węzeł else { if (nowy węzeł poprzedza pierwszy ) wstaw nowy węzeł przed pierwszym else if (ostatni węzeł poprzedza nowy) wstaw nowy węzeł po ostatnim else {

znajdź odpowiednie położenie w liście

wstaw nowy węzeł na właściwe miejsce

}

}

Zdanie

wstaw do l isty nowy

węzeł

możemy roz winą ć uł at wi

(1)

(2)

w sposób następujący (instru kcje po nu me rujemy, co nam zilus trowanie ich wykon ani a na rys unku):

pierwszy = w_nowy; ostatni = w_nowy ;

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

294

pierwszy.nastepny = ostatni; ostatni.poprzedni = pierwszy; ostatni.nastepny = null; pierwszy.poprzedni = null;

(3) (4) (5) (6)

Uwaga: istotna jest kolejność wymienionych operacji, dwie ostatnie instrukcje muszą być umieszczone na samym końcu. Operacje powyższe ilustruje rysunek 14.3. Na rysunku liczbami zazna­ czono numery instrukcji ustawiających odpowiednią referencję. pierwszy

następny

ostatni

3

następny ~

~- ~

6

null

null

dane

I

Rysunek 14.3 : Wstawienie do listy nowego

węzła

W sprawdzeniu czy nowy węzeł poprzedza pierwszy wykorzystujemy compareTo() z klasy String. Metoda ta określa kolejność dwóch tekstów (patrz rozdz. 5). Pierwszy tekst określamy następująco: metodę

w_nowy .zawartosc .PodajNazwisko() v.novy podaje referencję do węzła listy, zawartosc określa referencję do obiektu klasy Naukowiec lub Student (dane przechowywane w liście), a metoda PodajNazwisko() zdefiniowana w klasie Osoba podaje nazwisko osoby - naukowca lub studenta. Drugi tekst wyznaczamy przy pomocy instrukcji: pierwszy.zawartosc.PodajNazwisko() a odpowiedni warunek if ma

postać:

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

295

if (w_nowy.zawartosc.PodajNazwisko().compareTo(

pierwszy.zawartosc.PodajNazwisko(» <=0) {

Natomiast zdanie algorytmu wstaw nowy węzeł przed pierwszym rozwijamy następująco (podobnie jak poprzednio instrukcje rowane):

są

ponume­

pierwszy.poprzedni = w_nowy; w_nowy .nastepny = pierwszy; pierwszy = w_nowy; pierwszy .poprzedni = null;

(1)

(2) (3)

(4)

Omawiane

dzi ałanie

zilustrujemy na

liście

zamieszczonej na rys . 14.4.

pierwszy

następny

null

+-

poprzedni zawartość

l

+-

Doorzedni zawartość

Kowalski

Wiśniewski

Jan

Marian

6

10

120

180

Rysun ek 14.4:

Przypu śćmy, że

następny

Przykładowa

lista

chcemy wstawić do tej listy dane studenta: Dobrowolski Piotr 4 20

Lista po wstawieniu nowego węzła j est przedstawiona na rys. 14.5.

Zdanie

wstaw nowy węzeł po ostatnim

zrealizujemy następująco :

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

296

następny

następny

poprzedni

orzedni

zawartość

zawartość

Kowalski

Wiśniewski

Jan

Marian

Piotr

6

4

120

10 180

Dobrowolski

I

---.

--~

20

Rysunek 14.5: Wstawienie

węzł a

przed pierwszym

ostatni .nastepny = w_nowy; w_nowy.poprzedni = ostatni; ostatni = w_nowy; ostatni.nastepny = NULL;

(1) (2)

(3) (4)

Wymienione ins trukcje wyja śnimy na prz ykładzie listy zamieszczonej na rys. 14.4. Pr zypu śćmy, że chce my ws t awi ć do listy następując e dan e na­ ukowca:

Wojtczak Adam 6 250 List ę

po wstawieniu tego

węz ła

pr zeds t awia rys. 14.6.

Re alizację zdań:

odpowiednie położenie w liście wstaw nowy węzeł na właściwe miejsce znajdź

wyj aś nimy

razem . Wiemy ju ż, że nowy wę z eł nie jest ani pierwszym, ani ostatnim . W celu znalezienia odpowiedniego położenia w li ści e wy­ korzy stamy pon ownie m e t od ę compare'Io t) z klasy String. Odpowiedni fragm ent pro gramu ma postać:

w_wezel = pierwszy;

while (w_wezel.zawartosc .PodajNazwisko() .compareTo(

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

297

ostatni

I następny

~-

poprzedni

~

..-

zawartość

l Kowalski Jan

6

120

następny

poprzedni zawartość

l

Wiśniewski

I

Marian

:

3

1S

l

następny

4

--~

null

poprzedni zawartość

,. Wojtczak

10

I

180

Adam

I

6

l

250

Rysunek 14.6: Wstawienie

węzła

na koniec

w_nowy .zawartosc.PodajNazwisko()) < O)

w_wezel = w_wezel.nastepny;

Przy pomocy podanego fragmentu programu przechodzimy do węzła , który ma klucz wi ększy niż w nowym węźle. Na przykład , je żeli pole nazwisko w pewnej liście ma wartości (w obiektach klasy Naukowiec lub Student): Dobrowolski Kowalski Wiśniewski Wojtczak i chcemy wstawić węzeł, dla którego pole nazwisko ma wartość Romanowski to zmienna w_wezel będzi e wskazywała węzeł, dla którego pole nazwi­ sko ma wartość Wiśniewski. Ilustruje to schemat przedstawiony na rys. 14.7, na którym są wyszczególnione tylko zawartości pola nazwisko w obiektach umieszczonych w liście . Nowy węzeł musimy zatem wstawić przed zaznaczonym węzłem. Do­ konuje się tego przy pomocy instrukcji: (1) (2)

(3) (4)

w_nowy.nastepny = w_wezel; w_nowy.poprzedni = w_wezel.poprzedni; w_wezel .poprzedni.nastepny = w_nowy; w_wezel .poprzedni = w_nowy;

298

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

[Dobrow~~

Kowalski

H

Wiśniewski

1..-.1

WOjtczak

Rysunek 14.7: Ustawienie referencji w_wezel

Wstawienie nowego

węzła

jest zilustrowane na rys. 14.8. w_nowy

IMs tę p n y zawartość

1

3

poprzedni

następny

I 2

l

poprzedni

4

zawartość

-l

Kowalski Jan

Wiśniewski

Marian

Romanowski

6

120

Jacek

10 180

8

100

Rysunek 14.8: Wstawienie nowego węzła do A oto kompletna

treść

środka

listy

metody Dodajt):

private void Dodaj (Osoba nowe) II tworzenie nowego obiektu - węzła listy II i umieszczanie go we właściwym miejscu II nowe - referencja do obiektu zawierającego dane {

int i;

Wezel w_nowy, w_wezel;

II utworzenie nowego

węzła

14 . PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

299

w_nowy = new Wezel();

II ustawienie referencji do obiektu z danymi

w_nowy.zawartosc = nowe;

if (pierwszy == null) { II jeśli lista jest pusta pierwszy = w_nowy; ostatni = w_nowy; pierwszy.nastepny = ostatni; ostatni .poprzedni = pierwszy; ostatni.nastepny = null; pierwszy.poprzedni = null; } else { II jeśli nowy węzeł poprzedza pierwszy if (w_nowy .zawartosc.PodajNazwisko() . compareTo ( pierwszy.zawartosc.PodajNazwisko()) <=0) {

pierwszy .poprzedni = w_nowy;

w_nowy.nastepny = pierwszy ;

pierwszy = w_nowy;

pierwszy.poprzedni = null;

} else II jeśli ostatni węzeł poprzedza nowy if (w_nowy. zawartosc.PodajNazwisko () . compareTo ( ostatni.zawartosc.PodajNazwisko()) >= O) { ostatni.nastepny = w_nowy;

w_nowy .poprzedni = ostatni;

ostatni = w_nowy;

ostatni .nastepny = null;

} else { II nowy węzeł należy umieścić w środku w_wezel = pierwszy; II podczas gdy w_wezel poprzedza w_nowy while (w_wezel .zawartosc.PodajNazwisko() . compar eTo ( w_nowy.zawartosc.PodajNazwisko()) < O) w_wezel = w_wezel.nastepny; w_nowy .nastepny

w_wezel;

w_nowy ~poprzedni = w_wezel.poprzedni;

w_wezel.poprzedni.nastepny = w_nowy;

w_wezel.poprzedni = w_nowy;

}

=

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

300 } }

O becnie za jmiemy s ię m e t od ą Wyswiet lListaO umożliw iającą wydanych um ieszczonych w li śc i e . Wykonanie operacj i n a wszystkich eleme ntach list y realizuje sekwencja instrukcji :

św iet le n ie

w_wezel = pierwszy ; while (w_wezel != nulll) {

II instrukcje w_wezel = w_wezel .nastepny; }

Jak zwykle do wyświ e tl e ni a danych zastosujemy metodę showMessagel.iia log f) z klasy JOptionPa ne. P arame trami tej metody są między . . mnyrrn w_wezel .zawartosc .Wyprowadz() oraz w_wezel .zawartosc .PodajStanow isko() gdzie w_wezel . z awa r t os c j es t refere ncją do obiektu klasy Nau kowiec lub St udent przechowywanego w dany m węź le list y. Me to dy Wyprowadzi] or az P od aj St a nowisko O są zdefiniowane w ob u tych klasach. W za leż no­ ś ci od ty pu obiekt u kompil ator wywoła o d powied n ią metodę w sposób ca ł kowic ie a uto matycz ny.

A oto

t reść

m etod y :

private void WyswietILista() {

w_we zel = pierwszy ; i f Cw_we z e l == null) { JOptionPane. showMessageDialog(null ,"II , "LISTA JEST PUSTA",JOptionPane .ERROR_MESSAGE); return; }

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

301

while (w_wezel != null) { JOptionPane.showMessageDialog(null, w_wezel.zawartosc.Wyprowadz(), w_wezel .zawartosc.PodajStanowisko(), JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

} } Kolejną metodą, którą omówimy, jest metoda Wyszukaj(). Umożli­ wia ona wyszukanie osób o podanym nazwisku , a następnie wydruk ich p ełnych danych. Algorytm wykorzystany w tej metodzie opiera się na przeglądaniu zawartości c a łej listy i sprawdzaniu , czy podane nazwisko jest identyczne z umieszczonym w węźle (dokonuje się tego przy pomocy metody compareTo() z klasy String). W przypadku pozytywnej odpowie­ dzi następuje wyświetl enie wszystkich danych dotyczących danej osoby. Metody Wyprowadz() oraz PodajStanowisko() są wywoływane w sposób polimorficzny w z al e ż n ośc i od typu obiektu przechowywanego w węźle.

private void Wyszukaj() {

String odp; Wezel w_wezel; int znaleziono = O; odp = JOptionPane.showlnputDialog("Podaj nazwisko"); w_wezel = pierwszy; if (w_wezel == null) {

JOptionPane. showMessageDialog(null, "II ,

"LISTA JEST PUSTA",JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

return;

}

while (w_wezel != null) { if (w_wezel.zawartosc.PodajNazwisko() .compareTo(odp) -- O) {

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

302

JOptionPane .showMessageDialog (null, w_wezel.zawartosc.Wyprowadz() , w_wezel .zawartosc.PodajStanowisko(), JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); znaleziono = 1 ;

}

w wezel = w_wezel.nastepny;

}

if (znaleziono == O) JOptionPane.showMessageDialog(nul1,"" , "DANYCH NIE ZNALEZIONO " ,JOpt ionPane .ERROR_MESSAGE); } Następną meto dą, k t ór ą

zapr ezentu jemy, jest met od a Usunj ). Zada­ niem tej metod y jest usuni ęci e węzł a z listy, w którym zawar t ość pola nazwisko jest równa war tości wczytanej . Algorytm wykorzys tany w tej metodzie mus i uwzgl ędni ać czte ry przypadki w za leż nośc i od p oł ożenia usuwan ego węz ła : 1. usuwany

węz eł

2. usuwany

węz eł l eż y

3. usuwany

węze ł

jest ostatni na

4 . usuwany

węze ł

jest jedynym

jest pierwszy na w

śro dk u

liś ci e ,

listy, liści e ,

węz łem

listy.

Algorytm 14.2 sprawdź

czy l ista jest pusta

while (są dalsze elementy w liście)

i f ( z aw ar t o ś ć pola nazwisko jest taka sama

jak wczytane nazwisko)

{

wskazanie na poprzedni węzeł wskazanie na następny węzeł if (istnieje poprzedni i następny węzeł)

zapamiętaj

zapamiętaj

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

303

ustaw wskazania z pomlnlęciem usuwanego węzła else if (jest tylko jeden węzeł w liście) zaznacz, że lista jest pusta else if (istnieje poprzednik i nie istnieje następnik ustaw wskazania z pominięciem ostatniego węzła

else if (istnieje następnik i nie istnieje poprzednik : ustaw wskazania z pominięciem pierwszego węzła przejdź do następnego węzła z uwzględnieniem usuniętego

}

else

przejdź

Zauważmy, że nięcia

do

następnego węzła

w powyższym algorytmie nie przewidzieliśmy jawnego usu­

niepotrzebnego węzła. Wystarczy referencjom do danych i do węzła nul l.. Resztę zrobi już system automatycznego odśmie­

przypisać wartość

cama. Wskazania na poprzedni i następny pomi i pom2 przy pomocy instrukcji: pomi pom2

węzeł zapamiętamy

w zmiennych

= w_wezel.poprzedni;

w_wezel.nastepny;

Zdanie ustaw wskazania z pominięciem usuwanego zrealizujemy następująco:

węzła

pomi .nastepny = pom2;

pom2.poprzedni = pomi;

Wymienione instrukcje ilustruje rys. 14.9. Zaznaczenie, zrealizujemy przy pomocy instrukcji:

że

lista jest pusta,

pierwszy = null;

ostatni = null;

Ustawienie wskazania z pominięciem ostatniego stępująco:

pomi.nastepny = null;

ostatni = pomi;

węzła

wykonamy na­

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

304

następny

I

I

+•

następny

poprzedni

poprzedni

zawartość

zawartość

l

dane

Rysunek 14.9 :

I dane

U suni ęci e węzł a

ze

śro d ka

listy

Pominięcie

ostatniego węzła ilustruje rys.14.10. Natomi ast ustawieni e wskazania z p ominięciem pierwszego alizuj emy n as t ępuj ąco :

węzła

porn2.poprzedni = null;

pierwszy = porn2 ;

Wynik działania powyż szych instrukcji pr ezentuj e rys . 14.11. A oto p ełn a treś ć metody Usun () :

private void UsunC) {

String odp; Wezel w_wezel, porni, porn2; odp = JOptionPane.showlnputDialogC

"Podaj nazwisko do usunięcia");

w_wezel = pierwszy; if Cw_wezel == null) {

JOptionPane.showMessageDialogCnull,"I,

"LISTA JEST PUSTA",JOptionPane.ERROR_MESSAGE) ;

return;

}

zre­

4. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

305

ostatni ,------

następny

•••

I

-------.

następny

poprzedni

orzedni

zawartość

zawartość

dane

Rysunek 14.10:

1

null

"

dane

U suni ęci e

ostatniego

węzła

listy

while (w_wezel != null) { if (w_wezel.zawartosc .PodajNazwisko() . compar eTo (odp) -- O) { pomi = w_wezel .poprzedni;

pom2 = w_wezel .nastepny;

if «porni != null) && (pom2 != null)) { II ustawienie referencji z pominięciem II usuwanego węzła pomi.nastepny = pom2; pom2 .poprzedni = pomi; }

if (pierwszy == ostatni) {

II lista jest pusta

pierwszy = nuH;

ostatni = null ;

}

if «porni ! = nuLL) && (pom2 == nuH)) .{ II usunięcie ostatniego węzła poml.nastepny = null; ostatni = pom l ; }

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

306

pierwszy

I_

-

­

l

następny

null

I

Rysun ek 14.11:

następny

------.

orzedni

orzedni

zawartość

zawartość

dane

Us u n ięcie

I

pierwszego

------.

dane

węz ła

listy

null) && (pom2 != null)) { pierwszego węzła pom2 .poprzedni = null; pierwszy = pom2;

if «porni

II

==

usunięcie

}

II II

ustawienie referencji do null, co jest równoważne w_wezel .zawartosc = null;

obiekt~

z danymi na

obiektu

usunięciu

II II II

zmiana wartości referencji w_wezel

jest to równoważne usunięciu obiektu,

do którego referencją był w_wezel

w_wezel = pom2;

JOpt ionPane.showMessageDialog(null,"I,

" INFORMACJE USUN IETO",

JOpt ionPane .INFORMATION_MESSAGE);

} else w_wezel = w_wezel.nastepny ; }

}

•

I

•

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

307

Ostatnia metoda to Przyklad(). Jej zadaniem jest wprowadzenie czte­ rech przykładowych obiektów do listy (każdorazowe wykonanie metody spowoduje dodanie czterech obiektów) .

private void Przyklad() {

Naukowiec nl = new Naukowiec(IKowalski Dodaj(nl); Student sl Dodaj (s1) ;

=

new

Naukowiec n2 200);

Dodaj (n2) ;

l,IJan",S

',180);

Student(IWiśniewski l,"Piotr",9,2S);

new Naukowiec(IPiotrowski

l,"Marcin",9,

Student s2 = new Student(IJankowski",IAdam",9,30); Dodaj(s2); }

A oto

pełna

zostały już

definicja klasy Lista bez podawania omówione wyżej.

publi c class Lista { Wezel pierwszy, ostatni; public ListaO {

pierwszy = null;

ostatni = null;

}

public void Ster()

{

II }

treść

metody

została

podana

wcześniej

treści

metod, które

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

308

private void WczytajNauk() {

II

treść

metody

została

podana

wcześniej

}

private void WczytajStud() {

II

treść

metody

została

podana

wcześniej

podana

wcześniej

}

private void Przyklad() {

II

treść

metody

została

}

private void Dodaj (Osoba nowe)

{

II

treść

metody

została

podana

wcześniej

}

private void WyswietlLista()

{

II

treść

metody

została

podana

wcześniej

podana

wcześniej

podana

wcześniej

}

private void Wyszukaj() {

II

treść

metody

została

}

private void Usun()

{

II

treść

metody

została

}

} Klasę Lista można by jeszcze wyposaży ć w metody pozwalające na zapisywanie dan ych do pliku i odczytywanie danych z pliku z jedno­ czesnym tworz eniem listy. Zost awiamy to jednak jako zadanie dla Czy­

14.1 Zadania

309

te lnika, które będzie sfo r mu łowane w rozdziale 18 po zapozna niu s ię z operacjami na plikach. Klasa Lista powinna też um o żliwiać sprawdze­ nie, czy liczba wypoż y cz onych ksi ąż ek nie przekr acza pewnej w ie l kości oraz czy liczba god zin dla naukow ca i liczba jednostek dla student a jest wyst arczająca. Kla sy Osoba, Naukowiec i Student z os t ały tak zaprojek­ towane, że m ożn a to zrobi ć bez pr oblemu. Jest to tematem jedn ego z zadań zamieszczonego w tym rozdziale. Kl as ę Lista przetestuj emy w p on i ższ ej aplikacji.

Aplikacja 14.1 import javax.swing . *; public class Testlista { public static void main(String[] args)

{

new TestlistaO;

}

public Testlista() {

II utworzenie obiektu klasy Lista

Lista listaA = new Lista() ;

II wywołanie metody listaA .SterO;

sterującej pracą

System .exit(O); } }

14.1

Zadania

1.

Podać

2.

Obli czyć li czb ę

adres k-t ego element u listy. elementów w

liści e.

listy

14. PRZECHOWYWANIE OBIEKTÓW W LIŚCIE

310 3.

Wyznaczyć noś ć

jego

klu cz, kt óry powtar za

si ę najczęściej. Podać też

krot­

wy stąpienia.

Zaprojektować

4.

wczytywanie danych tak, aby nie listy po raz drugi wprowad zi ć tego sam ego klucza.

5.

Rozszerzyć

6.

Utworzyć klasę po chodną

klu cz tak , aby

s k ł ad a ł się

można było

do

z nazwiska i imienia.

od klasy Lista

umożliwiającą sprawdza­

nie, czy liczba wyp ożyczonych ksi ążek nie prz ekroczyła pewnej wielkości oraz czy liczba godzin dla naukowca i liczba jednostek dla studenta jest wystarc z ająca .

Rozdział

15

INTERFEJSY W podrozdziale 13.6 poznaliśmy pojęcie klasy abstrakcyjnej. Jest to klasa zawierająca metody abstrakcyjne (bez żadnej treści) obok zwykłych me­ tod. W języku Java można też wykorzystując słowo kluczowe interface wyprodukować klasę całkowicie abstrakcyjną nie zawierającą definicji żadnych metod. Taką klasę nazywamy interfejsem. W interfejsie można też deklarować pola, ale są one automatycznie traktowane jako static i finał, więc są to stałe statyczne. Każdy interfejs może być zaimplementowany przez jedną lub więcej klas. Definicje metod w klasach implementujących dany interfejs muszą mieć taką samą sygnaturę i typ zwracanej wartości jak metody zade­ klarowane w interfejsie. Interfejs dostarcza więc formułę, według której muszą być zaprojektowane wszystkie klasy go implementujące. Podobnie jak dla klas abstrakcyjnych nie można tworzyć obiektów typu danego interfejsu. Obiekty mogą być tworzone dopiero dla klas im­ plementujących dany interfejs. A oto przykład interfejsu:

public interface ZbiorInter { public public public public

boolean Nalezy(int liczba); void Dodaj (int nowa); int Liczba(); String Wszystkie();

} ....

Jest to interfejs o nazwie Zbiorlnter. Zamiast

słowa

kluczowego class

15. INTERFEJSY

312 u żywamy s łowa

interface. P od obnie jak w przyp adku klasy prz ed s ło ­ wem interface może być dod an e s łowo public , co oznacza, że inte r­ fejs jest wid oczny we wszystkich paki et ach (nazwa pliku mu si być wtedy zgod na z nazwą int erfejsu). Brak s łowa public oznacza, że dany interfejs jest dostę p ny ty lko z wn ę trz a tego samego pakietu. Zadani em interfejsu Zbiorlnter jest utwor zeni e wzoru , wedłu g któ­ rego bę dą tworzo ne klasy impl em entuj ąc e ope racje na zbiorze liczb. Ope­ racje te są reali zowane pr zez met od y : Nalezy t) - sprawdze nie czy dana liczb a j est zawarta w zbiorze, D od aj t] - dod an ie liczby do zbioru, Liczbat ) - o kreś len ie, ile jest liczb w zbiorze, Wszystkie() - wyprowadze nie zawar­ t oś ci zbio ru . In t erfejs Zbiorlnter może być za im pleme nt owa ny na wiele sposo­ bów. Zbiór liczb m oże by ć przechowywany w tablicy o rozmiarze na . przykł ad 100 . Wi elko ść zbior u jest wted y ograniczona przez s ta łą 100. Drugim rozwiąz aniem jest za pro je ktowanie klasy, w kt ór ej po pr zekro­ czeniu roz m iaru tablicy dan y zb iór pr zep isuj e s ię do tablicy wi ększej . My do implem ent acji int erfejsu Zbiorlnter wybierzemy rozwi ąz an i e t rzecie, gdzie zbi ór liczb jest przechowywany w liści e. Mo że on wtedy by ć dowol­ nie du ży. Trzeb a podkr eśli ć , że bez wz gl ędu na wyb ór rozwi ązani a każd a klasa impl em entująca interfejs Zbiorlnter musi na ze wn ą t rz wyglądać tak samo. Po winna mie ć zat em zdefiniowan e wszystkie m et ody zad ekla­ rowane w int erfejsie i pon ad t o syg nat ury tyc h m et od oraz ty p zwracanej war tości mu s z ą być t aki e same. Kl asę impl em entuj ącą d an y interfejs, definiujemy d opi suj ąc po nazwie klasy s łowo klu czowe implements i n azwę interfejsu. A oto klasa i m plement ująca int erejs Zbiorlnter.

class ZbiorLiczb implements Zbiorlnter {

II definicja klasy class Wezel

wewnętrznej

{

int element;

Wezel nastepny;

II konstruktor klasy public Wezel () {

element = O;

wewnętrznej

15. INTERFEJSY

313

nastepny = null;

}

}

II pola klasy private int ile; private Wezel pierwszy ; II konstruktor

public ZbiorLiczb()

II II II

liczba elementów zbioru referencja do pierwszego elementu listy

{

pierwszy = null;

ile = O;

}

public boolean Nalezy(int liczba)

II sprawdzenie, czy liczba należy do zbioru

{

II przejrzenie wszystkich elementów listy

w_wezel = pierwszy;

while(w_wezel != null) {

if (w_wezel.element -- liczba) {

return true ;

}

II

przejście

w_wezel

=

do następnego węzła listy

w_wezel .nastepny;

}

return false;

}

public void Dodaj (int nowa)

II dodanie liczby do zbioru

{

II jeśli

liczby nie ma w zbiorze if ( ! Nalezy(nowa)) {

II utworzenie nowego węzła

Wezel w_nowy = new Wezel();

15. INTERFEJSY

314

II nowy węzeł będzie pierwszym w_nowy .nastepny = pierwszy; II wpisanie wartości do węzła

w_nowy .element = nowa; II ustawienie wartości pola pierwszy pierwszy = w_nowy; II

określenie

liczby elementów zbioru

ile++; } }

public int Liczba() II podanie liczby elementów zbioru {

return ile; }

public String Wszystkie() II wyprowadzenie do obiektu klasy String II zawartości zbioru {

String wynik; Wezel w_wezel

= pierwszy;

wynik = ""; II przejrzenie wszystkich elementów listy while(w_wezel != null) { II dodanie 'do obiektu wynik tekstu II zawierajacego liczbę

wynik += w_wezel :element + " "; w_wezel = w_wezel.nastepny; }

return wynik; } }

Przeanalizujmy teraz definicję klasy ZbiorLiczb. Wszystkie metody zdefiniowane w klasi e m ają sygn aturę i typ zwracan ej wartości takie same jak w int erfejsi e Zbiorlnter. Ponadto klasa ZbiorLiczb jest wypos ażona

15. INTERFEJSY w dwa pola: ile

315

podające liczbę

elementów zbioru oraz pierwszy zado pierwszego węzła listy. Węzły listy są obiektami klasy Wezel, która jest klasą wewnętrzną. Jej definicja jest podana wewnątrz definicji klasy ZbiorLiczb i może być wykorzystywana wyłącznie wewnątrz tej klasy. Węzły listy zawierają dwa pola: element oraz nastepny. Pole element służy do przechowywania wartości liczby, a pole nastepny jest referencją do następnego węzła. Jest to więc lista jednokierunkowa, co do naszych celów w zup ełności wystarcza. Warto jeszcze zwrócić uwagę, że nowy element zbioru dodajemy na początek listy i operacja ta n astępuje dopiero po sprawdzeniu, że danej liczby nie ma już w zbiorze. Interfejs ma podobne własności jak klasa bazowa abstrakcyjna. Można zatem zadeklarować zmienną referencyjną typu interfejsu i przypisywać tej zmiennej referencje do obiektów klas implementujących dany interfejs. Na przykład, niech zl będzie zmienną referencyjną ZbiorInter: wierającą refer encję

ZbiorInter

zl;

Utworzmy teraz obiekt ob klasy ZbiorLiczb: ZbiorLiczb ob = new ZbiorLiczb(); Jak wiemy, klasa ZbiorLiczb jest klasą implementującą interfejs Zbiorlnter. W tym przypadku można przypisać zmiennej referencyjnej zl referencję ob: zl

= ob;

Warto się teraz zastanowić, kiedy projektować klasę abstrakcyjną, a kiedy interfejs. Jak wiemy, interfejs może zawierać tylko pola, które są statycznymi stałymi. W przypadku, gdy niezb ędne są inne pola, ich definicja musi być zawarta w klasach implementujących dany interfejs. Wniosek jest zatem taki. Jeżeli w klasie bazowej muszą występować pola niestatyczne, które nie są stałymi, to lepiej taką klasę zrealizować w postaci klasy abstrakcyjnej. Przykład takiej realizacji to kla sy Osoba, Naukowiec i Student. Przypomnijmy ich częściową d efinicję: public abstract class Osoba {

316

15. INTERFEJSY

private String nazwisko, imie; private int ksiazki;

II metody klasy }

class Naukowiec extends Osoba { private int godziny;

II metody klasy }

class Student extends Osoba { private int jednostki;

II metody klasy }

W klasie Osoba występują pola: nazwisko, imie, ksiazki. Gdybyśmy się zdecydowali na realizację klasy Osoba w postaci interfejsu, to deklaracje tych pól musiałyby się znaleźć w klasach pochodnych Naukowiec i Student . Natomiast, gdy w abstrakcyjnej klasie bazowej występują tylko pola statyczne, które są stałymi, to lepiej taką klasę zrealizować w postaci interfejsu. Są jednak sytuacje, że klasę należy zrealizować w postaci interfejsu, mimo że grozi to podwójnymi deklaracjami pól w klasach implementują­ cych dany interfejs. Otóż przy pomocy interfejsu można zaimplementować tzw. dziedziczenie wielobazowe, w której klasa pochodna ma więcej niż jedną klasę bazową. Klasa może bowiem implementować więcej niż jeden interfejs, a co więcej sama może być klasą pochodną od innej klasy. Implementowanie przez klasę więcej niż jednego interfejsu ilustruje następująca konstrukcja:

class Klasa2 implements lnter!, lnter2, lnter3 { II treść klasy }

15. INTERFEJSY

317

Klasa2 posiada cechy interfejsu Interl, Inter2 oraz Inter3. Ponadto, jeżeli zmienne inl, in2, in3 są następujących typów referencyjnych: Interl inl; Inter2 in2; Inter3 in3; referencją do

a ob jest

Klasa2 ob to

obiektu klasy Klasa2:

= new Klasa2();

możemy dokonać następujących przypisań:

inl in2 in3

= ob; = ob; = ob;

Sytuację,

gdy klasa implementuje więcej niż jeden interfejs i jednocześnie sama jest klasą pochodną od innej klasy, ilustruje konstrukcja: class Klasa3 extends Klasal implements Interl, Inter2, Inter3 { II treść klasy }

Klasa Klasa3 oprócz tego, że implementuje trzy interfejsy jest też pochodną klasy Klasal. W tym przypadku referencję do obiektu klasy Klasa3 możemy przypisywać zmiennym referencyjnym typu Interl, Inter2, Inter3 oraz Klasal. Zilustrujemy teraz możliwość implementacji dziedziczenia wielebazowego. Wyobraźmy sobie sytuację, że chcemy dla każdego naukowca i studenta mieć przyporządkowany zbiór liczb, który może być na przykład zbiorem ważnych liczb dla danej osoby (numery telefonów, numery PIN itp.). Dysponujemy klasami Osoba wraz z klasami pochodnymi oraz klasą ZbiorLiczb. Musimy teraz podjąć decyzję, którą z tych klas zaprojektować w postaci interfejsu, co umożliwi implementację dziedziczenia wielobazowego. Trzeba wziąć pod uwagę, w której klasie są bardziej zło­ żone metody. Zdecydujmy się na zostawienie bez zmian klasy ZbiorLiczb, a zamiast klasy Osoba zaprojektujemy interfejs Osobalnter:

15. INrr:ERFEJSY

318

public interface Osobalnter { public public public public public

String PodajNazwisko(); String Wyprowadz() ; boolean SprawdzKsiazki(); String PodajStanowisko(); boolean Sprawdz();

} Zró ćmy uwagę , ż e

w porównaniu z klas ą Osoba brak jest te raz deklaracji pól nazwisko, imie, ksiazki, a wszystkie metody s ą abst rakcyjne. Zamiast klasy Naukowiec projektujemy klasę NaukowiecZbior, b ę­ d ącą klasą p och odn ą od klasy ZBiorLiczb i implementującą interfejs Osobalnter: class NaukowiecZbior extends ZbiorLiczb implements Osobalnter { private String nazwisko,imie; private int ksiazki, godziny;

II konstruktor public NaukowiecZbior(String nazwisko, String imie, int ksiazki, int godziny) {

this.nazwisko = nazwisko; this.imie = imie; this.ksiazki = ksiazki; this.godziny = godziny; }

public String PodajNazwisko() {

return nazwisko; }

public String Wyprowadz() {

String dane; dane = nazwisko +

\I

" + imie + "

wyp.

ksiąiki

=

u

15. INTERFEJSY + ksiazki + '\n' + II

319

godziny = " + godziny;

return dane; }

public String PodajStanowisko() {

return IINAUKOWIEC II; }

public boolean SprawdzKsiazki() {

return ksiazki > 7; }

public boolean Sprawdz() {

return godziny < 210; } } Zwróćmy uwagę

dodatkową deklarację

pól : nazwisko, imie, ksiazki oraz na drobne różnice w definicjach niektórych metod w stosunku do klasy Naukowiec (między innymi nie wykorzystujemy słowa kluczowego super). Zamiast klasy Student proj ektujemy klasę StudentZbior, będącą klasą pochodną od klasy ZbiorLiczb i implementującą interfejs Osobalnter: na

class StudentZbior extends ZbiorLiczb implements Osobalnter { private String nazwisko, lmle; private int ksiazki, jednostki;

II konstruktor public StudentZbior(String nazwisko, String imie, int ksiazki, int jednostki) {

this.nazwisko = nazwisko; this.imie = imie; this .ksiazki = ksiazki;

320

15. INTERFEJSY

this .jednostki = jednostki; }

public String PodajNazwisko() {

return nazwisko ; }

public String Wyprowadz() {

String dane; dane = nazwisko + II + ksiazki + '\n' + return dane;

II II

+ imie + ",

jednostki =

II

wyp. książki + jednostki;

=

}

public String PodajStanowisko() {

return

II

STUDENT II

;

}

public boolean SprawdzKsiazki() {

return ksiazki > 7; }

public boolean Sprawdz() {

return jednostki < 20; } }

Podobnie jak dla kla sy NaukowiecZbior klasa StudentZbior zawiera dod atkow ą d ekl ar acj ę pól: nazwisko, imie, ksiazki oraz są wprowadzone drobne ró żnice w definicjach niektórych met od w stosunku do klasy Student. A ot o aplikacja ilustrująca wykorzystanie zaproj ektowanych klas:

15. INTERFEJSY

321

Aplikacja 15.1 import javax .swing.*; import java.util.*; public class Pojemniklnter { public static void main(String[] args) {

new Pojemniklnter(); }

public Pojemniklnter() {

String liczby = "II; II utworzenie dwóch obiektów klasy NaukowiecZbior NaukowiecZbior nl :: new NaukowiecZbior("Kowalski" , "Jan", 5, 180), n2 = new NaukowiecZbior("Piotrowski" ,"Marcin" ,9, 200);

II utworzenie dwóch obiektów klasy StudentZbior StudentZbior sl = new StudentZbior("Wiśniewski" , "Piotr", 9, 25), s2 = new StudentZbior("Jankowski" , "Adam ll ,9,30) ;

II dodanie ważnych liczb dla poszczególnych obiektów II wykorzystywane są metody z klasy ZbiorLiczb nl .Dodaj(352678); nl .Dodaj(354278) ; n2 .Dodaj(452389); sl .Dodaj(456734); sl .Dodaj(567832); s2.Dodaj(432398) ;

322

15. INTERFEJSY

II II

utworzenie tablicy zawierającej referencje typu Osobalnter Osobalnter[] tab = new Osobalnter[lO];

II wpisanie do tablicy referencji na utworzone obiekty tab [O] = ni; tab [1] = n2; tab [2] = s l ; tab [3] = s2; II

wyprowadzenie informacji o poszczególnych obiektach for (int i = O; i < 4; i++) { II ustalenie typu referencji i wpisanie do II obiektu liczby informacji podanej przez II metodę Wszystkie() if (tab[i] instanceof NaukowiecZbior) liczby = «NaukowiecZbior) tab[i]) .Wszystkie(); else if (tab[i] instanceof StudentZbior) liczby = «StudentZbior) tab[i]) .Wszystkie(); JOptionPane.showMessageDialog(null, tab [i] .PodajNazwisko() +" "+ liczby, tab [i] .Podaj Stanowisko () , JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); }

II

utworzenie pojemnika klasy ArrayList ArrayList osoby = new ArrayList();

II wpisanie referencji do pojemnika osoby .add Cm ) : osoby.add(s1) ; osoby.add(s2) ; osoby.add(n2) ; II II

określenie liczby obiektów przechowywanych w pojemniku int liczba = osoby.size();

15. INTERFEJSY

323

for (int i = O; i < liczba; i++) { II przypisanie referencji do i-tego obiektu Object obiekt = osoby.get(i); II jawna konwersja typu Osobalnter os = (Osobalnter) obiekt;

II II II

ustalenie typu referencji i wpisanie do obiektu liczby informacji podanej przez metodę Wszystkie() if (os instanceof NaukowiecZbior) liczby = ((NaukowiecZbior) os) .Wszystkie(); else if (os instanceof StudentZbior) liczby = ((StudentZbior) os) .Wszystkie();

II wyprowadzenie informacji o obiekcie JOptionPane.showMessageDialog(null, os .Wyprowadz() + '\n'+ liczby, os .PodajStanowisko(), JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); }

System.exit(O); } } Powyższ a

aplikacja zost ała zaproj ektowana w sposób analogiczny jak aplikacja 13.3 z rozdziału 13, w której był y ilustrowane polimorficzne wywołania metod. I tu r ówni eż warto zwr ó ci ć uwagę na polimorficzne wywołani a. Otóż referencje ni , n2, s i , s2 można wpisać do t ablicy tab typu Osobalnter. Następujące wywołania: tab [i] .PodajNazwisko() tab [i] . Podaj St anowi sko () umieszczone w metodzie showjvl essagefrialogf) zachodzą w sposób polimorficzny. Jest wywoływan a metoda z tej klasy, której typu jest referencja umieszczona w elemencie tab [i] . Natomi ast , j eżeli chcemy wywołać metodę na przykład Wszystkie O z klasy ZbiorLiczb, to nie da si ę t ego dokonać w sposób polimorficzny: tab[i] .Wszystkie()

II

BŁĄD

KOMPILACJI

15. INTERFEJSY

324

Metoda Ws zystkie() jest z klasy ZbiorLiczb, natomiast tablica tab jest ty pu ZbiorInt er. Polimorficzne wywo łan ie m oże z aj ść ty lko dla klas implementuj ąc ych interfejs Osobal nter. Oczywiście .nie ma ż adn e go pr oblemu z wywoł ani em: nl .Dodaj(352678) ; ni jest refer en cj ą do obiektu klasy Nau kowiecZbior i są dzi edzi czone metody z klasy ZbiorLiczb. Aby dla element u tablicy tab [i] wywołać j akąś metodę z klasy ZbiórLiczb t rzeba naj pierw s p raw dz ić, j akiego typu jest referencj a tab [i]. Można tego d okon ać przy pom ocy operatora instanceof wykorzystanego w sposób n as t ępuj ąc y : tab [i] instanceof NaukowiecZbior Wynikiem jest war t oś ć true , j eż e li tab [i] j est typ u Nau kowiecZbior i false w przeciwnym przypadku. Jeże l i ju ż wiemy, j aki ego typ u jest tab [i] , to wystarczy d okon ać jawnej konwersji w sposó b n ast ępuj ący : liczby = ((NaukowiecZbior) tab[i]) .Wszystkie(); W pisa nie do ob iekt u liczby informacji wyprowad zonej pr zez Wszystkie() d oko n al iśmy w sposób następ ujący :

meto d ę

if (tab[i] instanceof NaukowiecZbior) liczby = ((NaukowiecZbior) tab[i]) .Wszystkie( ) ; el se if (tab[i] instanceof StudentZb ior) liczby = ((StudentZb ior) tab[i]).Wszystkie() ; W pod obny sposób t rzeba postępować w przy padk u przechowywania referencji w po je mniku osoby klasy ArrayList . Wywoł ani a metod os .Wyprowadz O i os. Podaj Stanowisko O zacho d z ą w sp osób polimorficzny, natom iast przed wywoł an i em metody Wszystki e() trzeba u st alić typ konkretnego obiekt u, do kt órego r eferen cj ą jest os. Sama referencja os jest typu Oso balnter, co wynika z j awnej konwersji typu: Osobalnter os

= (Osobalnter) obiekt;

Referencja obiekt musiał a być ty pu Object, pon i eważ pojemnik klasy ArrayList nie posiada inn ej inform acji o ty pie referencji.

Rozdział

16

PAKIETY Paki ety t o nic in nego j ak bibliot eki zawie raj ące pliki z definicjami klas. Aby umi e ści ć kl asę w o k reś l ony m paki ecie, n al eży jako pierw sz ą p od ać instrukcj ę :

package nazwa_pakietu; Klasy nie z awi eraj ąc e de kla racji package n ależą do paki etu d omy śl­ nego (bez nazwy). W śr o dow is k u Windows pakie t d omy śln y to bi eżący katalog (w innych środ owiska ch paki et d omyślny mo ż e być zd efiniowany inaczej) . Do tej pory wszystkie definicje klas programów pr z ykł adowych były umieszczane w pakiecie d omyślnym i nie zawi er ały deklaracji pac­ kage .

Pakiet nazwan y m oże zawi er ać podpaki et , kt óry z kolei moż e zawie­ rać n astępny podpakiet (nazwa podpaki etu jest umieszczana po kropce). Do tej pory pr zy pom ocy ins trukcji import dokonywaliśmy przył ąc z e­ nia paki etu javax.swing (paki et z awi eraj ący bibliotekę Swing dostępną w ś rod ow i sk u uruchomieniowym) pisząc:

import javax .swing.*; P owyż sz a

instrukcj a powoduj e udost ępni eni e wszystkich kla s umieszczo­

nych w paki ecie j avax.swing.

W niektóry ch progr am ach b ęd ziemy wykorz ystyw ać paki et java x.swing.­ event, który jest pod paki etem paki etu javax .swing będąc e go z kolei pod­ pakietem pakietu j avax. P rzył ąc z eni e do pro gramu pakietu javax.swing. eve n t odbywa się przy pomocy instrukcji:

16 . PAKIETY

326

import javax .swing .event.*; Wart o za pa miętać, że hiera rchiczn a strukt ura pakietów może być pr zechowywa na w róż ny sposób na dysku . Typowy sposób to st ru kt ura katalogów, gdz ie kolejne po dpak iety są przechowywane w kolej nych pod­ katalogach o takich samych nazwach jak nazwa podp ak ietu . Aby dalsze rozważ ani a u c zy ni ć bardz iej kon kretnymi , pr zyjmiemy, że ur uchamiamy programy w ś rodowis k u 'W indows, w kt órym obowiąz uje w łaś n ie taki sposób pr zechowywania pakiet ów. Nie dotyczy to jedn ak paki et ów do­ s t ępnych w ś rodow isk u uruchomi eni owym w wersji 2 j ęzy ka J ava. Pa­ kiety standardowe są przechowywane w plikach z rozszer zeni em .jar i są um ieszczone gdzi e ś w kat alogu z aw i erając ym ś ro dow is ko uruchomieniowe (w katalogu tym nie zna jdz iemy podkat alogu np. javax). Dl a wszystkich wersji j ęzyka J ava 2 pakiety standardowe są dostęp ne a uto matycznie bez dokonywani a ż ad nych dodatkow ych d zi ał ań . Zu p ełni e in aczej ma s ię sprawa z pakiet ami tworzo nymi przez pro­ gram istę . W tym pr zyp adku t rze ba u s t awić od powied nio z m i en n ą syste­ m ow ą o nazwie CLASSPATH. W sys te mach Wi ndows poc zy nając od wersji 98, aby u s t awić tę z m i en ną, t rzeba wykon ać n as tępuj ąc e operacje: 1. Start.

2.

W y br ać opcję

Ustawienia.

3.

W y br ać o pcję

Panel sterowania.

4.

Nac is nąć i ko nę

5.

Wybrać kar t ę

6.

W y br ać

7.

D od ać z m i e n n ą CLASSPATH

Syst em.

zaawansowane.

zmienne

środowisko w e .

i

u s t aw i ć

jej

w ar toś ć .

Zmi enna CLASSPATH podaj e kat alogi, kt óre trzeba prz egl ąd ać , aby od naleźć dany pakiet. P rzy k ład owe ustawienie zmi enn ej CLASSPATH mo że być n as t ęp uj ące : . ;C :\JAVA_PRD;C:\KW\JAVA

16. PAKIETY

327

Oznacza to, że w przypadku napotkania instrukcji importu pakietu, który nie jest standardowy, kompilator będzie przeglądał katalog bieżący ozna­ czony kropką oraz katalogi C : \JAVA-.PRO i C : \KW\JAVA. Przypomnijmy sobie teraz, jak w rozdziale 8, 9 i 10 wykorzystywa­ liśmy klasę Tablice zawierającą metody umożliwiające wprowadzenie i wyprowadzanie danych z tablic. Ponieważ nie znaliśmy jeszcze wtedy techniki tworzenia pakietów, plik Tablice.java z definicją klasy Tablice był umieszczony w każdym z katalogów ROZ_B, ROZ_9, ROZ_lO. Po­ stępowanie takie jest usprawiedliwione w nauczaniu programowania po to, by nie wprowadzać zbyt dużo wiadomości od razu, ale całkowicie nie do przyjęcia w praktycznym programowaniu. Każdy prawdziwy pro­ gramista w tej sytuacji powinien utworzyć własny pakiet o nazwie na przykład bibl i w tym pakiecie umieścić klasę Tablice. Aby to zrobić, należy wykonać następujące czynności:

1. W katalogu C : \JAVA-.PRO zawierającym programy z książki utworzyć podkatalog bibl,

Uwaga: wielkość liter jest istotna. Nazwa podkatalogu musi być taka sama jak nazwa biblioteki.

2.

Przekopiować Dodać

jako

do katalogu C : \JAVA-.PRO\bibl plik Tablice.java.

pierwszą następującą instrukcję:

package bibl; 3.

Zmienną CLASSPATH ustawić

na:

Aby przetestować naszą bibliotekę, trzeba uruchomić dowolny pro­ gram wykorzystujący klasę Tablice z katalogu, w którym nie ma pliku Tablice .java. Można to zrobić na przykład w ten sposób: utworzyć ka­ talog Test, przekopiować do niego plik Babell.java, w pliku Babel1.java dodać instrukcję:

import bibl; i

uruchomić aplikację.

bliotekę

W tym przypadku kompilator, aby znaleźć bi­ o nazwie bibl, będzie przeszukiwał katalogi wyszczególnione w

16. PAKIETY

328

zmiennej CLASSPATH w celu znalezienia podkatalogu o nazwie bibl. Po­ nieważ w zmiennej CLASSPATHjest umieszczony katalog c: \JAVA2RO, a w nim znajduje się w podkatalogu bibl nasz pakiet, to wszystko za­ kończy się poprawnie. Warto jeszcze wiedzieć, że zamiast stosowania instrukcji import można podawać nazwę klasy poprzedzoną nazwą pakietu. Na przykład, wywo­ łanie metody czytajTab() z klasy Tablice może odbywać się następująco:

bibl.Tablice.czytajTabex); Przypuśćmy teraz , że chcemy utworzyć pakiet o nazwie aaa. bbb bez zmiany wartości zmiennej CLASSPATH. W tym celu trzeba utworzyć pod­ katalog aaa wewnątrz katalogu C : \JAVAYRO, a wewnątrz katalogu aaa utworzyć podka.talog bbb. Wszystkie klasy, które chcemy umieścić w pakiecie aaa. bbb powinny zawierać instrukcję:

package aaa.bbb; a

wszędzie

tam , gdzie chcemy

wykorzystać

pakiet aaa. bbb, powinniśmy

zastosować instrukcję:

import aaa.bbb; Jeszcze raz podkreślmy, że będzie to CLASSPATH będzie zawierała warto ść:

działać

tylko wtedy, gdy zmienna

którą trzeba ustawić samodzielnie (sposób postępowania może być trochę odmienny dla różnych wersji systemu Windows). W przypadku błędów przy wykorzystywaniu własnych pakietów na­ leży sprawdzić , czy wi elkość liter w nazwie pakietu i nazwie podkata­ logu jest taka sama i czy prawidłowo jest ustawiona zmienna systemowa CLASSPATH. Korzyści ze stosowania pakietów są oczywiste. Można raz napisaną klasę umieścić w pakiecie i przy pomocy instrukcji import wykorzysty­ wać ją w innych programach. Ponadto można uniknąć konfliktów nazw w przypadku klas projektowanych przez różnych programistów. W tym celu trzeba zapewnić unikatowość nazw pakietów poprzez wykorzystanie na przykład internetowych nazw dziedzin. Pierwsza część nazwy pakietu

16. PAKIETY

329

może być tworzona w oparciu o elementy nazwy dziedziny występujących w odwrotnej kolejności. Na zakończenie przypomnijmy jeszcze zakres widoczności dla klas i interfejsów oraz składowych klasy. W przypadku klas i interfejsów, jeżeli są one zadeklarowane jako pu­ bliczne (public), to są dostępne w kodzie spoza danego pakietu. Klasa lub interfejs zadeklarowane bez słowa public są widoczne wyłącznie we­ wnątrz danego pakietu. Składowe klasy zadeklarowane bez żadnego słowa są dostępne w ca­ łym pakiecie dla wszystkich klas znajdujących się tam. Podobnie jest dla składowych zadeklarowanych ze słowem protected i public. Reasumu­ jąc w danym pakiecie są widoczne wszystkie składowe nie zadeklarowane ze słowem private.

Rozdział

17

WYJĄTKI J ęzyk

J ava , jak każd y nowoczesn y jęz yk programow ani a , dy sponuje me­ chanizme m obs ł ugi wyj ątków , gdzie pr zez wyj ątek rozumiemy s y tuację nadzwy cz ajn ą wymagając ą pr zywró cenia normaln ego stanu wykonywa­ nia pr ogramu . Przykładami sytuacji w yj ątkowych m o że by ć: pr óba usu­ ni ęci a nie i s tni ej ącego pliku, błędny form at wpr owadz an ych danych , wy­ c i ąg n ięc ie pierwiastka z liczby ujemnej czy też pr zekr oczeni e zakresu ta­ blicy. Sytuacja wyjątkowa pol ega na tym , że w danym m om enci e jest za ' m ał o inform acji , aby podjąć stosowne d ział ani a. Przerywa s ię wt edy dzia­ ł anie dane go bloku i przekazuje problem do ro zw i ąz ani a gdz ie indzi ej. A zate m wyj ątki nie powinny być stosowane w zwykły ch sytuacjach , gdzie d okł adni e wiad om o, co zrobi ć z pojawiającym s ię bł ęd em. W j ęzyku J ava wyjątki są obiektami klas p o chodzących od klasy Throwabl e. Wyj ą tki zgłaszan e prz ez syste m uruchomi eniowy są obiek­ t ami klas po ch odzących od klas RuntimeException or az Error (obie klasy p o ch odz ą od Throwable) i s ą wyjątkami niekontrolowanymi. Oznacza to, że w każd ej metodzie jest m o żliwoś ć poj awieni a s ię teg o typu wyj ąt ku bez żadn ej dodatkowej deklaracji . Wyj ątki zgłaszan e pr zez sys t em uru­ chomieniowy to na przykład Arraylnd exOutOfBoundsException czy t eż ArithmeticException . Pierwszy wyj ątek jest zg łaszany gdy zost ani e prze­ kroczony zakres tablicy, a drugi przy wykonaniu bł ędn ej op eracji aryt­ metycznej powstał ej na przykład w wyniku dzielenia pr zez O. Programista może utworzyć własną klasę p o ch od zącą od klas y Excep­ tion do generowania własnych wyjątków. Wyj ątki t ego t ypu są wyjątkami kontrolowanymi, co znaczy, że kompilator sprawdza, czy dana metoda zg ł asz a tylko te wyjątki , które są wymi eni one w deklaracji metody we

17.

WYJĄTKI

331

frazie throws . W j ęzyku Java blok kodu, w którym m ogą hyć zg ł as z ane wyjątki, jest oznaczany pr zy pomocy słow a kluczowego try. J eżeli w yj ąt ek jest generowany przez Maszynę Wirtualną J avy, to jego zgłószeni e następuj e automatycznie, natomiast gdy wyją t ek generuj e pro gram, wówczas jest wymagane użyci e słowa throw. Obsługa wyjątków j est dokonywana w bloku poprzedzonym słowem catch(}. Bloki catchf ] muszą występowa ć hezpo śr ednio za blokiem try i może by ć ich dowolnie dużo. A oto schemat fragm entu programu, w którym możemy dokonywać obsługi wyjątków:

try { }

catch

(typ_wyjątku

ident)

(typ_wyjątku

ident)

{ }

catch {

}

finally { }

Blok umi eszczony w klau zuli finally jest wykon ywany zawsz e, nie­ od t ego czy nastąpiło zg ł osz e n ie wyjątku. Natomiast jeżeli na­ stąpiło zgłos z enie wyjątku , to są przeszukiwane kolejn e hloki catchf ) aż do znalezieni a takiego, w którym parametrem jest obiekt klasy wyjątku bąd ź t eż jego klasy bazowej. Wprowadzone poj ęcia zilustrujemy paroma prostymi przykładami.

zależnie

Przykład 17.1

Celem przykładu jest pokazani e, w jaki sposób można przez Maszynę Wirtualną J avy. następujący fra gm ent:

przechwycić wyjątki zgłaszane Rozważmy

332

17.

WYJĄTKI

if ((i/2)*2 ;; i)

w ; t ab l i.L' t O:

else

w ; tab[i]/O;

Widać, że dla parzystej wartości zmiennej i będzie następowało dzie­

lenie przez O. System wygeneruje wtedy wyjątek ArithmeticException i nastąpi przerwanie pracy programu. Można temu zapobiec, umieszczając powyższy fragment w bloku try:

try {

if ((i/2)*2 ;; i)

w ; tab[i]/10;

else

w ; tab [i] /0 ; JOptionPane.showMessageDialog(null, ""+ w, "Wynik operacji", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); }

a blok catcht )

zaprojektować następująco :

catch(ArithmeticException ob) {

JOptionPane.showMessageDialog(null, ""

"Blad operacji arytmetycznych",

JOptionPane .ERROR_MESSAGE);

}

Blok ten obsłuży wyjątek klasy ArithmeticException. Obsługa w tym przypadku jest wyjątkowo prosta i polega tylko na wyświetleniu od­ powiedniego komunikatu. Można tu jednak z amieścić znacznie bardziej skomplikowane operacje. Pokażemy teraz jak można obsłużyć wyjątki różnych klas . W tym celu niech wykorzystywana tablica zawiera 5 elementów:

int[] tab; {10,20;30,40,50}; a w instrukcji for indeks tablicy zmieniamy od O do 6:

for (i;O; i<7; i++) {

WYJĄTKI

17.

333

Nastąpi

jątek

jący

wtedy przekroczenie indeksu i zostanie wygenerowany wy­ ArraylndexOutOfBoundsException. Wyjątek ten obsłuży następu­ blok catcht ):

catch(ArithmeticException ob) {

JOptionPane .showMessageDialog(null,

IIBlad operacji arytmetycznychII,

JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

1111

}

A oto aplikacja, której fragmenty

omawialiśmy:

Aplikacja 17.1 import javax.swing.*; publ i c class Pierwszy

{

public static void main(String[] args)

{

new Pierwszy O ;

}

public Pierwszy() {

int[] tab int w,i;

= {10,20,30,40,50};

for (i=O; i<7; i++) {

try {

if ((i/2)*2 == i)

w = tab[i]/10;

else

w = tab [i] lO ;

JOptionPane.showMessageDialog(null', 'IWynik operacj i II, JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); }

1111+

w,

17.

334

WYJĄTKI

cat ch (Ar r ayl ndexOut Of BoundsExcept i on ob) { JOptionPane.showMessageDialog(null, "" "Przekroczenie zakresu", JOptionPane.ERROR_MESSAGE) ; }

cat ch (Ar i t hmet i cExcepti on ob) { JOptionPane.showMessageDialog (null, " " "Blad operacji arytmetycznychII, JOpt ionPane .ERROR_MESSAGE) ; } }

System .exit(O) ; } } Z wró ćmy u wagę, że

blok try jest um ieszczony wewnąt rz pętl i for , co pozwa la na wielokrotne generowanie wyjąt ków . P onad t o bez wzg lędu na rodzaj b łędu program wy konuje się do końca, sygnal iz ując sytuacje wy­ j ąt kowe odpowiednim komunikatem. Przykład

17.2 J ak ju ż wiemy, w klauzuli catchf ) może występo­ parametr klasy bazowej d la klasy wygenerowan ego wyjątku . Po ni ższ a ap likacja jest dro bną m o d y fikacj ą a plikacj i z poprzedniego p rzy k ładu , w któ rej zamiast kla uzu li:

wać

catch(ArraylndexOutOfBoundsException ob) { występ uje

klauzula:

catch (Throwable ob) { Klasa T h rowable jest k lasą b az ową dl a wszystkich klas s ł użących do generacj i wyjąt ków i każd y wyjątek m oż e by ć obs ł u żony przez taką klau­ zulę . O cz ywiści e nie ma to więk s zego sensu, poni eważ trzeba się starać, aby parametrami w kla uz ulach catchf ) by ły obiekty klas jak najbardziej zbliżo nych do klas s ł użących do gene racji wyjątków . P rzyk ł ad ma przede wszystkim na celu p okazanie , że ist otn a jest ko lej ność umieszczani a klau­ zul catchf ) . W aplikacj i ko lej ność ta jest następująca :

WYJĄTKI

17.

335

catch(ArithmeticException ob) {

JOptionPane . showMessageDialog (nu l L,

IIBlad operacji arytmetycznychII, JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

III'

}

catch(Throwable ob) {

JOptionPane .showMessageDialog(null, IIPewien wyjątek",

JOptionPane.ERRDR_MESSAGE) ;

1111

}

Klasa ArithmeticException jest klasą pochodną (w kilku krokach) od klasy Throwable, więc gdyby kolejność klauzul zamienić :

catch(Throwable ob) {

JOptionPane.showMessageDialog(null,

"Pewien wyjątekII, JOptionPane.ERRDR_MESSAGE) ;

1111

}

catch(ArithmeticException ob) {

JOptionPane.showMessageDialog(null, "Blad operacji arytmetycznych II ,

JDptionPane.ERRDR_MESSAGE);

1111

}

to wszystkie

wyjątki przejęłaby

klauzula

catch(Throwable ob) { i klauzula:

catch(ArithmeticException ob) { nigdy nie miałaby szans zadziałania. Taka sytuacja jest traktowana jako błąd i sygnalizowana na etapie kompilacji. Trzeba zatem zapamiętać , że kolejność klauzul catchf ) powinna być taka, aby najpierw występowały klauzule z parametrami klas jak najwęż­ szych. A oto nasza aplikacja:

17.

336

WYJĄTK

Aplikacja 17.2 import javax.swing.*; public class Drugi

{

public static void main(String[J args)

{

new Drugi O ;

}

public Drugi O {

int[] tab int w,i;

for

~

{10,20,30,40,50};

(i~O; i<7; i++) {

try {

if ((i/2)*2 ~~ i)

w ~ tab[i]/10;

else

w ~ tab [i] /0; JOptionPane. showMessageDialog(null, 1111+ w, IIWynik operacjiII, JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

}

catch(ArithmeticException ob) { JOptionPane .showMessageDialog(null, 1111 IIBlad operacji arytmetycznychII, JOptionPane.ERROR_MESSAGE); }

catch(Throwable ob) { JOptionPane.showMessageDialog(null, 1111 IIPewien wyjątekII, JOptionPane.ERROR_MESSAGE); }

}

WYJĄTKI

17.

337

System.exit(O); } }

Przykład 17.3

Pokażemy teraz, jak wygenerować wyjątek klasy za­

proj ektowanej przez programistę (klasa ta musi być klasą pochodną od Exception). Przypuśćmy, że w programie musimy wyciągnąć pierwiastek z liczby, która jest różnicą dwóch liczb otrzymanych jako wynik skompli­ kowanych operacji. Może się zdarzyć, że różnica ta będzie liczbą ujemną, co uniemożliwi wyciągnięcie pierwiastka. De cyzję, co zrobić w takiej sy­ tuacji, przerzucimy wyżej, generując wyjątek własnej klasy. W wyjątku tym będą zawarte pewne informacje umożliwiające podjęcie decyzji. Zdefiniujmy zatem na wstępie klasę Ujemna w następujący sposób: class Ujemna extends Exception { public double pierwszy, drugi; public Ujernna(double pierwszy, double drugi) {

this.pierwszy = pierwszy; this .drugi = drugi; } }

Klasa zawiera dwa publiczne pola: pierwszy oraz drugi, wykorzysty­ wane do przekazania wartości pierwszego i drugiego argumentu . . Na przykład przy obli czaniu pierwiastka z wyrażenia zl - z2, gdy wartość tego wyrażenia będzie ujemna, nie będziemy wykonywać pier­ wiastkowania, lecz wygenerujemy wyjątek przy pomocy instrukcji: throw new Ujemna(zl,z2);

W tym przypadku wartość parametru zl zostanie zapisana w polu pierw­ szy, a wartość parameru z2 w polu drugi utworzonego obiektu klasy Ujemna. A oto pełna treść metody Obliczf ) , w której dokonujemy próby pier­ wiastkowania. Zwróćmy uwagę, że koniecznie trzeba w deklaracji na­ główka metody dodać:

17.

338

WYJĄTKI

throws Ujemna co oznacza, że metoda może generować wyjątki klasy Ujemna. Jest to niezbędne dla wszystkich wyjątków kontrolowanych .

private void Oblicz() throws Ujemna

{

double z1,z2,z3,w;

z1 = OperacjaO; z2 = OperacjaO; z3 = z1 - z2;

< O)

throw new Ujemna(z1,z2);

i f (z3

w

=

Math.sqrt(z3);

JOptionPane.showMessageDialog(null, IIWynik pierwiastkowaniaII,

JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

1111+

w,

}

Po wygenerowaniu wyjątku wykonywanie metody Oblicz() jest prze­ rywane, a sterowanie przechodzi do odpowiedniego bloku catchf ). Treść metody Operacja() podamy za chwilę, a obecnie zastanówmy' się, w jaki sposób objąć ochroną metodę Oblicz(). Jak już wiemy, samo wygenero­ wanie wyjątku to jeszcze za mało, musi być jeszcze zdefiniowany blok try i blok lub bloki catchf ) . Oczywiście trzeba wywołanie metody Oblicz() umieścić w bloku try, a za nim umieścić blok catchf ) zapewniając y obsługę wyjątku, którego argumentem jest obiekt klasy Ujemny. Odpo­ wiedni fragment programu ma postać:

try { ObliczO; }

catch (Ujemna ob) {

JOptionPane.showMessageDialog(null,

WYJĄTKI

17.

"z 1 = " + ob.pierwszy + " z2 "Rozn ica jest ujemna", JDpt ionPane .ERRDR_MESSAGE) ;

339

= "+ob .drugi ,

} Z auważmy, że w bloku catchf ) mamy do dysp ozycji obiekt ob klasy Ujemna. Na tej podstawie można p odj ąć odpowiednie decyzje, co z rob ić w tej sytuacj i. Ze wzg lęd u na to, że jest to aplikacja przyk ładowa, dru­ kujemy ty lko war t oś ci otrzymane w wyniku wykonania skomp likowanych opera cji. Powi ed zi eli śmy wc z eśn iej , że chcemy d okon ać pierwi astk owania r óż­ nicy dwóch liczb, b ęd ących wyniki em skomplikowanych ope racj i. Oczy­ wiście nie ma sensu proje kto wanie tych ob l icze ń . Zami as t tego p okaż e my , jak zasymu lować wynik dzia łan ia tych operacj i przy po mocy generatora liczb pseudolosowych . Z ał ożymy, że wynikiem d zi ał ani a skomplikowanych operacji jest liczba wygenerowana prz ez generat or. Do wygenerowania liczby wykorzystamy meto dę ra ndom() z klasy Math. A oto kompl etn a t reść za projektowa nej ap likacj i bez treści klasy Ujemna , kt óra by ła już pod ana wc ześ n iej.

Aplikacja 17.3 import javax.swing . *; public class Trzeci

{

publ ic static void mainCString[] args)

{

new Trzeci O ;

}

publi c Trzeci O {

II kilkukrotne wykonanie obl icz eń for Ci nt i=l; i< 11; i++ ) { try { DbliczO; }

17.

340

WYJĄTKI

catch (Ujemna ob) {

JOptionPane .showMessageDialog(null, "z1 = " + ob.pierwszy + " z2 = "+ob.drugi, "Roznica jest ujemna", JOptionPane .ERROR_MESSAGE); }

}

System .exit(O);

}

private void Oblicz() throws Ujemna

{

double z1,z2,z3,w ;

z1 = OperacjaO;

z2 = OperacjaO;

z3

= z1

- z2;

if (z3 < O)

throw new Ujemna(z1,z2);

w

= Math .sqrt(z3);

JOptionPane.showMessageDialog(null, ""+ w, "Wynik pierwiastkowania", JOptionPane.ERROR_MESSAGE); }

private double Operacja() II symulacja wyniku skomplikowanej operacji {

return (Math.random()

*

100);

} }

•

17.

WYJĄTKI

341

Na zakończenie podkreślmy, że wyjątki warto stosować przede wszyst­ kim wtedy, gdy muszą współpracować ze sobą dwie odmienne części pro­ gramu. Jedna część umie sytuację wyjątkową wykryć, ale nie jest w stanie jej zaradzić. Natomiast druga część potrafi wykonać sensowne działanie w sytuacji wyjątkowej, ale nie może jej wykryć. Ponadto wyjątki zapew­ niają elegancką technikę sprawdzania poprawności programu bez zmniej­ szenia jego czytelności. Technikę generowania wyjątków omówiliśmy w sposób skrótowy, zo­ stawiając podanie dalszych szczegółów i większych przykładów do kolej­ nej książki w cyklu książek poświęconych programowaniu w języku Java.

Rozdział

18

STRUMIENIE Do zdefiniowania w języku Java operacji wczytywania i wyprowadzania danych są wykorzystywane strumienie. Są to uporządkowane ciągi da­ nych, które w przypadku strumieni wejściowych mają źródło, a w przy­ padku strumieni wyjściowych miejsce przeznaczenia. Strumienie są obiek­ tami klas zdefiniowanych w pakiecie java. io. Klas tych jest dość dużo i w tym rozdziale podamy tylko parę elem entarnych przykładów ilustrują­ cych niektóre zastosowania . Warto tylko wiedzieć, że klasy zawsze definio­ wane są w parach. Jeżeli istnieje klasa pozwalająca utworzyć odpowiedni strumień wejściowy, to zawsze istnieje klasa umożliwiająca utworzenie strumienia wyjściowego. Ponadto są strumienie bajtowe i znakowe. Zain­ teresowanego Czytelnika odsyłamy do prac [2,3]. Przykład

18.1 W

przykładzie zilustrujemy sp osób wczytywania

znaków ze standardowego wejścia. Standardowym wejściem jest obiekt System. in. który jest strumieniem bajtów. Przypomnijmy sobie, że w książce kilkukrotnie wykorzystywaliśmy standardowe wyjście czyli obiekt System. out. Dla obiektu System. out można napisać :

System.out .print(arg); gdzie arg jest obiektem klasy String. Dla obiektu System.in można wywołać metodę readf ):

x = System.in.read();

18. STRUMIENIE

343

co powoduje przypisanie zmiennej x kodu wczytanego jednego znaku. Je­ żeli chcemy w programie wykorzystać ten znak, to trzeba dokonać jawnej konwersji typów: a

= (char) x;

Z powyższ ego wprowadzenia widać, że wczytywanie wartości ze stan­ dardowego wej ścia jest kłopotliwe. Trudno bowiem tworzy ć wartość liczby na podstawie wczytywanych znaków. W następnym przykładzie poka­ żemy, że m ożna wczytać całą linię tekstu ze standardowego wejścia, co może ułatwić wczytywanie danych . Jest to jednak zna cznie bardziej skom­ plikowane niż wczytywanie danych przy pomocy okien dialogowych do­ s tęp nych w bibliotece Swing, tak jak to robiliśmy do t ej pory w zamiesz­ czonych przykładach. VI! poni ższ ej aplikacji wczytuj emy znaki aż do naciśnięcia klawisza ENTER (kod teg o klawisza to 13). Ponadto trzeba z w rócić uwagę, że zarówno w metodzie malnf) jak i w konstruktorze klasy Znak trzeba dodać deklarację:

throws IDException Wynika to z faktu, że wyjątki generowane prz ez klasy pakietu java. io wyjątkami kontrolowanymi typu IOException. import java.io.*; public class Znak { public static void main(StringC] args)

throws IDException

{

new Znak();

}

public Znak C) throws IDException {

int x ; char a;

są

18 . STRUMIENIE

344

try { while (( x = System . in . read ()) ! = 13 ) { a = (char) x; + x) ; System .out.println (a + II

II

} }

catch (I OExcept i on wy jatek) { System . out .pr i rrt Ln C''Tfl wyjątek ")

;

} }

}

Przykład 18.2 Ze st an dardowego wejśc ia moż na odczytywać ca ł e linie tekstu przy pomocy metody readl.ine l). W tym celu trzeba najpierw zam ie n ić strumi eń baj tów, jakim jest System.in na strum ie ń znaków. Można tego do ko nać przy po mocy klasy Inpu t Stream Reader, two rząc obiekt tej klasy przy pomocy konst rukcji:

new InputStreamReader(System.in) Następ nie

trzeba utwor z y ć obiekt klasy BufferedReader , co umoż­ liwi wykorzystanie bu forowanego st ru mienia wej ści owe g o . \"1 rezultacie mamy:

BufferedReader czytaj = new BufferedReader(new InputStreamReader (System . in)) ; Powyż s z ą i nst ru kcję wykorzystamy w aplikacji, która ca ł e wiersze wpro­ wadza ne z klawiatury wyprowadza na konsolę aż do napotkani a wiersza pustego (o d łu gośc i równej O).

Aplikacja 18.1 import java .io .* ; public class Lin ia { public static void main(StringC] args) throws IOException {

18. STRUMIENIE

345

new Linia();

}

public LiniaO throws IoException {

BufferedReader czytaj new BufferedReader(new InputStreamReader(System .in)); String s; try { while((s = czytaj.readLineO).lengthO != O) System.out.println(s);

}

catch (IoException wy jatek) {

System . out. println (11 ID wyj ątek II) ; } } } M ając wczytan ą ca ł ą lini ę

t ekstu, można ją pod zieli ć na s ł ow a , co otrzymanie na przykład warto ś ci liczb . Do tego celu wykorzy­ st uje s i ę kl asę StreamTokenizer. Zainteresowane go Czyt elnika o dsy ł amy do prac [2,3] . umożliwia

Przykład

18.3

Pokażemy teraz, w jaki sposób można zapisać dane

do pliku. Najpierw należy nast ępujący sposób:

utworzyć

obiek t klasy FileOutputStream w

new Fd Leflut.put.S't ream C'Dane") Wykorzystanie konstruktora klasy Fil eOutputStream w t ej postaci powo­ duje utworzenie pliku o nazwie Dan e. Jeżeli plik o tej nazwie ju ż istnieje, to zostanie on usunięty i utworzony ponownie. Nie ma 'zatem możliwości dopisania danych do istniejąceg o pliku. Aby to zrobi ć , trzeba wykorzy­ s tać inną postać kons truktora klasy FileOutputStream:

new FileoutputStream(IIDane ll ,true)

18. STRUMIENIE

346

co zostanie pokazane w jednym z kolejnych przykładów. Aby zapobiec zapisywaniu do pliku przy każdym żądaniu zapisu, na­ leży utworzyć obiekt klasy BufferedOutputStream w następujący sposób:

new BufferedOutputStream(

new FileOutputStream("Dane"))

-

co powoduje zapisanie do pliku dopiero po zapełnieniu bufora. I na koniec trzeba utworzyć strumień - obiekt klasy DataOutput­ Stream:

wyjscie = new DataOutputStream(

new BufferedOutputStream(

new FileOutputStream("Dane")));

Klasa DataOutputStream jest wyposażona w metody pozwalające na zapis do pliku wartości typów pierwotnych. A oto wykaz tych metod:

writeBoolean()\index{metoda writeBoolean()}

writeChar()\index{metoda writeChar()}

writeByte()\index{metoda writeByte()}

writeShort()\index{metoda writeShort()}

writelnt()\index{metoda writelnt()}

writeLong()\index{metoda writeLong()}

writeFloat()\index{metoda writeFloat()}

writeDouble()\index{metoda writeDouble()}

writeUTFO

Znaczenie tych metod jest oczywiste (metoda writeUTFO zapisuje obiekt klasy String w formacie UTF). Opisaną technikę ilustruje poniżej zamieszczona aplikacja, którą można potraktować jako wzorzec przy zapisywaniu do pliku danych naukowców (dane te mogą być na przykład przechowywane w liście zaprojektowanej w rozdziale 14) . W aplikacji dla uproszczenia tworzymy dane jednego naukowca i zapisujemy je trzy razy do pliku .

Aplikacja 18.2 import java.io.*;

18. STRUMIENIE

347

pub l i c class Zapisz { public static void main(String[] args)

throws IOException

{

new Zapisz O ;

}

public Zapisz O

throws IOException

{

DataOutputStream wyjscie;

String nazwisko, lmle;

int ksiazki, godziny;

int i;

nazwisko = "Kowalski" ;

imie = "Jan";

ksiazki 5 ;

godziny = 180;

try {

wyjscie = new DataOutputStream(

new 8ufferedOutputStream(

new FileOutputStream("Dane")));

II zapis do pliku liczby określającej, ile II jednostek informacji będzie zapisanych wyjscie.writelnt(3); for (i=O; i<3; i++) {

wyjsc'ie .writeUTF(nazwisko);

wyjscie.writeUTF(imie);

wyjscie.writelnt(ksiazki);

wyjscie.writelnt(godziny);

}

wyjscie.closeO;

II

zamknięcie

strumienia

18. STRUMIENIE

348

System. out .pr i rrt Ln U'Dane zapisane") ;

}

catch(FileNotFoundException wy jatek) {

System.out.println("Błąd otwarcia pliku") ;

}

catch (IDException wy jatek) {

System. out. println("IO wyjątek") ;

}

}

}

Przykład

18.4

Przykład ilustruje odczytanie danych z pliku. Do

otworzenia pliku wykorzystujemy klasę FilelnputStream, do buforowa­ nego czytania klasę BufferedlnputStream oraz do odczytywania wartości typów pierwotnych klasę DatalnputStream . Referencję do obiektu klasy DatalnputStream tworzymy następująco: wejscie = new DatalnputStream(

new BufferedlnputStream(

new FilelnputStream(IDane")));

Klasa DatalnputStream jest

wyposażona w następujące

metody;

readBooleanO

readCharO

readByte O

readShort O

readlnt O

readLongO

readFloat O

readDouble O

readUTFO

Wykorzystanie części z tych metod ilustruje poniższa aplikacja. Za­ kładamy , że w pliku o nazwie Dane są umieszczone dane wpisane wcze­ . śniej przez aplikację zaprojektowaną w poprzednim przykładzie. W przy­ padku, gdyby pliku nie udało się utworzyć, pojawi się wyjątek: FileNotFoundException

18. STRUMIENIE a gdyby

zabrak ło

danych, to

349 wystąp i wyj ątek:

EOFException Powyższy wyj ątek zostanie obsł użony przez blok catcht ) z parametrem typu IOE xcepti on (jest to klasa bazowa dla klasy EOFException) .

Aplikacja 18.3 import java.io.* ; public class Odczytaj { public static void main (String[] args)

throws IOException

{

new Odczytaj O ; }

public Odczytaj()

throws IOException

{

DatalnputStream wejscie ;

String nazwisko, imie;

int ks iazki, godz iny;

int i,k;

try {

wejscie = new DatalnputStream(

new BufferedlnputStream(

new Fd Ie Input Stream C'Danev'D ) ;

II odczytanie liczby określającej II ile jest jednostek informacji k = wejscie.readlnt(); II odczytanie dan ych i wyprowadzenie ich na for (i=O; i
konsolę

350

18 . STRUMIENIE ksiazki = wejscie.readlnt() ; godziny = wejscie.readlnt() ; System.out .println(nazwisko + II System .out.println(lIks iazk i = II godziny II + godziny);

+ imie); + ks iazki + 1/

1/

}

wejscie.close() ;

II

zamknięcie

strumienia

}

catch(FileNotFoundException wy jatek) { Sys tem .out .println(IIBłąd otwarcia plikuII); }

catch (IOException wy jatek) { System .out.println("IO wyjątek"); }

} }

Przykład

18.5

Pokaż e my te raz jak dop i sać dane do już istniej ą­

cego plik u. Jak już wiemy, trzeba w tym celu konstru ktor klasy FileOu t pu t St ream:

wykorzystać następ ujący

new Fd Lefhrt.put.S'tream C'Dana'", true) Dane są dopisywan e na koniec plik u. Tr zeba ty lko zdawać sobie s p r awę, pierwsza liczba umi eszczona w pliku o kreś lająca li cz b ę jednostek infor­ macj i, którą stosowal iśmy w poprzed nich p rzykł ad ach , traci swoje zna­ czenie . Dane t rzeba wówczas odczytywać w inny sposób , co zilustrujemy

że

vJ

następny m przykł ad z i e.

Aplikacja 18.4 import java.io.*; public class Dopisz { public static void main(String[] args)

18. STRUMIENIE throws IOException

{

new Dopisz () ;

}

public Dopisz ()

throws IOException

{

DataOutputStream wyjscie;

String nazwisko, lmle;

int ksiazki, godziny;

int i;

nazwisko = IIMostowski ll ;

imie = "Piotr ll ;

ksiazki = 8;

godziny = 220;

try { wyjscie = new DataOutputStream( new BufferedOutputStream( new Fd Leflut.put St r'eam C'Dane", true))) ; wyjscie.writeUTF(nazwisko); wyjscie .writeUTF(imie); wyjscie.writelnt(ksiazki) ; wyjscie.writelnt(godziny) ; wyjscie. close () ; System . out .println( "Dane zap i sane ") ; }

catch(FileNotFoundException wy jatek) { System.out.println("Błąd otwarcia plikuII) ; }

catch (IOException wy jatek) { System. out .pr i rrt Ln U'Tfl wyjątek"); } } }

351

18. STRUMIENIE

352

Przykład 18 .6

Prz ykł ad ma na celu pokazanie, j ak możn a odczytać

dane, j eż eli nie wiemy, ile jest w pliku umieszczonych jednostek informa­ cji (um awiamy s ię , że jedn a jedn ost ka to dane jedn ego nauk owca). Otóż zrezygnujemy z wykorzyst ani a pierwszej liczby umi eszczonej w pliku (od­ czyt amy j ą tylko po to, by nie zab urzyć stru kt ury danych) i b ędziemy czy ta ć dan e tak długo , aż pojawi się wyj ąt ek:

EOFException zg łaszany

po d oj ś ciu do k oń ca stru mienia. A oto zapro jektowana aplikacj a:

Aplikacja 18.5 i mpor t java.io.*; public class OdczCaly { public static void main(Str ing[] args)

throws IOException

{

new OdczCaly O ;

}

publ ic OdczCaly()

throws IOException

{

DataInputStream wejscie;

String nazwisko, imie ;

int ksiazki, godziny;

int i ,k ;

try {

wejscie = new DataInputStream(

new BufferedInputStream(

new FileInputStream(1IDane")));

18. STRUMIENIE

II zmienna k nie będzie wykorzystywana k = wejscie.readlnt(); II zakładamy, że jednostek informacji jest II mniej niż 1000 for (i=O; i<1000; i++) { nazwisko = wejscie.readUTF(); imie = wejscie.readUTF(); ksiazki = wejscie.readlnt(); godziny = wejscie .readlnt(); System .out.println(nazwisko + II II + imie); System .out.println("ksiazki = II + ksiazki + II godziny II + godziny); }

wejscie .closeO; }

catch(FileNotFoundException wy jatek) { System.out.println("Błąad otwarcia pliku"); }

catch (EOFException wy jatek) { System.out .println("Koniec danych"); }

catch (IOException wy jatek) { System.out.println(IIIO wyjątek"); } } }

353

l Rozdział

19

APLETY Aplet jest to program zawierający klasę pochodzącą od klasy JAppIet. Aplety są uruchamiane w przeglądarce WWW. W trakcie testowania apletu można zastosować specjalny program o nazwie appletviewer do­ stępny w środowisku uruchomieniowym. Ze względu na wymogi bezpieczeństwa, bez udzielenia przeglądarce specjalnych uprawnień, aplety nie mogą uzyskiwać dostępu do niektórych urządzeń systemowych a zwłaszcza dysku. Podczas uruchamiania apletu przeglądarka tworzy obiekt klasy po­ chodnej od klasy JAppIet i steruje jego pracą przy pomocy metod init(), startj}, stop(}, destroyf ) oraz paintf) . Są to metody klasy JAppIet, które mogą być przesłonięte przez metody klasy pochodnej . Metody initO oraz destroyt) są wykonywane tylko raz, a pozostałe metody mogą być wywo­ ływane wielokrotnie. Metoda initf) jest wywoływana przed pierwszym wyświetleniemapletu i dokonuje inicjalizacji łącznie z rozmieszczeniem komponentów. Wywołanie metody startf) następuje po wykonaniu metody init() oraz przed każdym wyświetleniem apletu. Działanie metody stop() rozpoczyna się w momencie, gdy aplet staje się niewidoczny na stronie WWW. Metoda destroy() jest wywoływana, gdy aplet kończy pracę. Metoda paint() jest wywoływana, gdy trzeba odtworzyć pulpit apletu, na przykład po jego zasłonięciu i odsłonięciu. Jest także wykonywana zaraz po wykonaniu metody startf ). W zaprojektowanej klasie pochodnej od klasy JAppIet nie ma po­

19. APLETY

355

trzeby przesł ani an i a wszystkich omawianych metod . Prz esł ani a się ty lko te metody, w kt ór ych chce my zap rogram ować n iez b ę d ne operacje. Prz egl ąd arka uruchamia dany apl et na podst awie jeg o opisu, kt órym jest plik z rozszerzeni em .html. Najprostsza po stać tego pliku jest na­ stęp ująca :

gdzie Nazwa jest n azwą klasy opi suj ącej ap let, a par ametry width ora z height określ aj ą rozmi ary apletu. J eż eli n az wą pliku z opisem apl etu jest na przykład st er.html, to aplet m ożna prz e tes tować pr zy po mo cy nar z ęd zi a app letv iewer pisz ąc : appletviewer ster .html P rzy wykorzy stywaniu n ar z ędzia appletviewer opis aplet u m oż n a zawrzeć b e zp o śr ednio w pliku z rozszerzeni em .java w pos t aci koment arz a i na­ stęp n ie wyd ać poleceni e: appletviewer Nazwa.java gdzie Na zw a.j ava jest n azwą pliku z kl as ą p u b licz ną apl etu. Moż l iwość taka wynika z fakt u, że app letviewer ignoruj e wszyst ko poza znac znikami aplet. W dalsz ej części ksi ążki będziemy stosować w ł aśnie taką moż liwość testo wania apletów. Możemy teraz zap rezent ować naj pr ostszy aplet , którego zadaniem jest tylko pr ezent acja ozdo bnych napisów z wykorzyst aniem pr zykł ad owy ch czcionek.

Aplet 19.1 II II import javax .swing .*; import java.awt .*;

19. APLETY

356

public class Czcionki extends JAppIet {

II deklaracja referencji do obiektów klasy Font

private Font f Dialog, f Helvetica, fTimesRoman;

public void init()

{

II

utworzenie obiektów klasy Font

. f Dialog == new Font (1'Dialog" ,Font. PLAIN, 40) ; f Helvetica == new Font(IHelvetica",Font.BOLD,40); fTimesRoman == new Font(ITimesRoman",Font.ITALIC,40); }

public void paint (Graphics g) {

II

ustawienie koloru

g.getColor(Color.red);

II ustawienie czcionki

g.setFont(fDialog);

II wyświetlenie tekstu

g.drawString(1'Dialog - zwykly", 30,50);

g.setColor(Color.green);

g.setFont(fHelvetica);

g.drawString("Helvetica - BOLD" , 30,110);

g.setColor(Color.blue);

g.setFont(fTimesRoman) ;

g. drawString("TimesRoman - ITALIC", 30,170); }

}

Klasa Czcionki przesłania dwie metody z klasy JAppiet: init() oraz paint(). Metoda init() jest wykorzystywana do utworzenia obiektów klasy Font. W parametrach konstruktora podajemy nazwę czcionki, jej rodzaj oraz rozmiar. Wyświetlanie tekstu na pulpicie apletu realizujemy w me­ todzie paint() (jest ona wykonywana przy konieczności odtworzenia pul­ pitu apletu) . Parametrem metody paint() jest obiekt g klasy Graphies. Metody ustawiania koloru, czcionki oraz wyświetlania tekstu wywołu­ jemy dla obiektu g. Zwróćmy jeszcze uwagę na konieczność zastosowania

19. APLETY

357

dwóch instrukcji importu:

import javax.swing.*; import java.awt.*; umożliwiających wykorzystanie

bibliotek AvVT oraz Swing. Zaprojektowany aplet możemy przetestować wydając polecenie:

appletviewer Czcionki.java Przy projektowaniu apl etów warto wykorzystywać bibliotekę Swing, jednym z najważniejszych składników JFC (J ava Foundation Classes). Dlatego też więcej przykładowych apletów zawiera następny rozdział poświęcony tej bibliotece. będącej

Rozdział

20

ELEMENTY PRACY Z WYKORZYSTANIEM BIBLIOTEKI SWING W p o c zątkow y ch wersj ach j ęz yka J ava do proj ektowania graficznego in­ t erfejsu użytkownika (ang. graphica l user int erfac e, G Ul) wyk orzysty­ wan o bibliot ek ę Abstract Window To olkit - AWT. Obecnie m ożn a już używać platformy Java 2 wyposażon ej w klasy JFC (Java Foundation Classes) . Część JFC dotyc z ąca gr aficznego interfejsu użytk ownika jest nazywana Swing. J ak już wiemy, aby wykorzystać bibliotekę Swing, należy w programie zaw rzeć polecenie importu p ostaci :

import javax.swing. *; Ponieważ

zawsze s ą wykorzystywane pewne eleme nty z biblioteki AWT, dl atego jest też koni eczne dodanie polecenia importu postaci:

import java.awt .*; W niektórych programach , po lecenie:

wykorzystując y ch

ni e ż dod ać

import javax.swing.event .* ; lub

zdarzeni a trzeba rów­

20.1 Umieszczanie komponentów

359

import java.awt.event.*; Ponieważ

niniejszy rozdział ma charakter ilustrujący pewne wybrane możliwości biblioteki Swing nie będziemy wnikać kiedy trzeba dodać dane polecenie. Można to wywnioskować z dokumentacji dostępnej na stronie java.sun.com. Na wszelki wypadek można dodać obydwa powyższe pole­ cenia na raz. Biblioteka Swing umożliwia zaprojektowanie nowoczesnego interfejsu użytkownika poprzez wykorzystanie komponentów takich jak przyciski, pola wyboru, listy rozwijane i bardziej skomplikowane drzewa oraz ta­ bele. W tym rozdziale zilustrujemy tylko najbardziej podstawowe możli­ wości tej biblioteki. Ponadto trzeba sobie zdawać sprawę, że w obecnej chwili istnieją systemy umożliwiające wizualne tworzenie interfejsu po­ przez zastosowanie techniki przeciągnij komponent z palety komponen­ tów i upuść go na projektowane okno. Systemy takie znakomicie uła­ twiają pracę i często nie warto uczyć się szczegółów danej biblioteki, które są zbędne przy wykorzystywaniu systemów wizualnego projekto­ wania interfejsu użytkownika. I również z tego powodu niniejszy rozdział zawiera tylko podstawowe informacje. Czytelnikom zainteresowanym wizualnym tworzeniem interfejsu pole­ camy pracę [6] poświęconą nauce wizualnego programowania w systemie JBuilder.

20.1

Umieszczanie komponentów

Aby umieścić komponent, należy najpierw utworzyć obiekt odpowied­ niej klasy. Dla przycisku klasą tą jest JButton, a więc obiekt tej klasy tworzymy przy pomocy instrukcji:

private JButton pl = new JButton(IAAAAA"); gdzie pl jest referencją do utworzonego obiektu, a napis, który pojawia się na przycisku to : AAAAA. Etykietę tworzymy przy pomocy instrukcji:

private JLabel etykietal

=

new JLabel(i'Pewna etykieta") ;

Obiekt klasy JLabelindexklasa JLabel umożliwia wyprowadzanie infor­ macji, natomiast nie daje możliwości na jej wprowadzanie.

360

ELEMENTY PRACY Z ... SWING

Wprowadzanie i wyprowadzanie danych umożliwia obiekt klasy JTe­ xtField. A oto przykład utworzenia obiektu tej klasy. private JTextField napisl W aplecie, który za obiekt klasy JTextArea,

chwilę

= new JTextField(20);

zaprojektujemy, wykorzystamy również na edycję dużych tek stów (zawie­

pozwalający

rających więcej niż jedną linię). Każdy

z utworzonych obiektów może być wyposażony w tytuł lub Na przykład , zaprojektowanie ramki dla przycisku p l (pl jest referencją do obiektu klasy JButton) wygląda następująco: ramkę.

pl.setBorder(

BorderFactory.createLineBorder(Color.green,2)) ;

;

a utworzenie sposób:

tytułu

dla komponentu etykietalodbywa

się

w

poniższy

etykietal.setBorder( BorderFactory.createTitledBorder("Tylko odczyt")); Przed umieszczeniem komponentów należy uzyskać referencję do pod­ stawowego pojemnika. J est to obiekt klasy .Container, a więc najpierw deklarujemy referencję do tego obiektu tej klasy: Container zawartosc; Referencji zawartosc przypisujemy Content.Panef): zawartosc Obie

powyższe

wartość podawaną przez metodę

get­

= getContentPane(); instrukcje

można połączyć

w jedną:

Container zawartosc = getContentPane(); Umieszczaniem komponentów steruje tzw . menadżer rozkładu. Wy­ bór odpowiedniego menadżera następuje przy pomocy metody setLay­ outt) z klasy Container. \V projektowanym aplecie wybierzemy mena­ dżer klasy FlowLayout, który komponenty umieszcza w kolejności od lewej strony do prawej i następnie przechodzi w dół. A oto odpowiednia instrukcja:

20.1 Umieszczanie komponentów

361

zawartosc.setLayout(new FlowLayout( )); s ię

Dodanie komp onent ów do po dstawowego pojemnika aplet u odbywa przy pomocy met ody addf} . W naszym przypadku n iezb ędne inst ru k­

cje

są następ ujące :

zawartosc.add(pl) ;

zawar t os c . add (et yki et a l ) ;

zawartosc.add(napisl) ;

zawartosc .add(duzy) ;

Warto zwrócić uwagę , że naj pierw t rzeba ustawić cechy kompo nentów i dop iero wte dy d od aw ać je do pojemnika. A oto aplet ilu s truj ący omówione operacje:

Aplet 20.1

II II



~

Komponenty.class

width~

500

height~300>

import javax.swing.* ; import java.awt .*; publ ic class Komponenty extends JApplet { private private private private

JButton pl :: new JButton(IAAAAA");

JLabel etykietal:: new JLabel("Pewna etykieta") ;

JTextField napisl ~ new JTextF ield(20) ;

JTextArea duzy :: new JTextArea (15,20) ;

public void init()

{

II uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika Container zawartosc :: getContentPane(); II wybranie menadżera rozkładu

zawartosc.setLayout(new FlowLayout());

II

zaprojektowan ie ramki dla przyc isku pl

pl .setBorder(

362

ELEMENTY PRACY Z

000

SWING

BorderFactory .createLineBorder(Color .green,2)) ;

II

zaprojektowanie tytułu dla komponentu etykietal etykietal .setBorder( BorderFactory .createTitledBorder("Tylko odczyt"));

II

zaprojektowanie tytułu dla komponentu napisl napisl .setBorder( BorderFactory .createTitledBorder("Pole tekstowe"));

II

zaprojektowanie ramki dla komponentu duzy duzy.setBorder( BorderFactory.createLineBorder(Color.red,4)) ;

II

ilustracja wykorzystania metod z klasy JTextArea duzy.setText(IFragment" + '\n') ; duzy.append("duzego" + '\n') ; duzy.append("tekstu" + '\n'); duzy.insert("AAAAAA " ,9); duzy . replaceRange("BBBBB",12,14) ;

II dodanie komponentów do podstawowego pojemnika zawartosc .add(pl) ; zawartosc.add(etykietal); zawartosc.add(napisl); zawartosc .add(duzy); } }

Przyp omnijmy, dając polecenie:

że

zaprojekt owan y aplet

możemy przetestow ać,

wy-

appletviewer Komponenty .java Zw ró ćmy uwag ę , że powyższy ap let ilustruj e równ ież wykor zystanie niekt órych metod z klasy JTextArea . Metoda set Text O umieszcza tekst wewnątr z obiektu, metoda appendf) dop isuje te kst, metoda insert() wstaw ia podany te kst, a metoda rep laceRangeO zastępuje fragment okreś lo ny przez dwie liczby: począte k i koniec fragmentu.

20.2 Aplet jako aplikacja

Aplet jako aplikacja

20.2 Każdy

363

ap let

m oż e być

wykonany j ako ap likacja. W tym celu mus imy zap rojektować m e t od ę main f) , kt ó r ą każda aplikacja mu si p osi ad ać . A oto p rzy k ład bardzo prostego ap letu, którego zad ani em jest umieszczenie w oknie t rzech komp onentów: przycisku, ety kiety i pola tekst owego. Klasa Apl et Main zawiera dodatkowo me t odę mainf }, kt ór ą wyjaśn imy za chw i lę .

Aplet 20.2

II II



import javax.swing.*; import java .awt .* ; public class ApletMain extends JApplet { private JButton pl = new JButton( "AAAAA") ; private JLabel etykietal = new JLabel("Pewien NAP IS "); private JTextField napisl = new JTextField(20); public void init() {

II

uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane();

II wybranie m enadże ra ro zkładu

zawartosc .setLayout (new FlowLayout()); II

dodanie komponent ów do podstawowego pojemnika zawartosc.add(pl) ; zawartosc.add(etykietal); zawartosc.add(nap isl); }

public static void main(String[] args) {

364

ELEMENTY PRACY Z

000

SWING

II utworzenie obiektu klasy ApletMain JApplet apl = new ApletMain(); II

utworzenie okna - obiektu klasy JFrame JFrame rama = new JFrame(IAplet1");

II zaprojektowanie sposobu zamykania okna rama.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); II

ustawienie zawartości okna rama.setContentPane(apl) ;

II ustawienie rozmiarów okna rama.setSize(500,300); II

rozpoczęcie

wykonywania apletu

apl. ini t () ; apl. start () ;

II

okno ma być widoczne rama.setVisible(true) ; } }

W metodzie mainf) musimy najpierw utworzyć obiekt (apl) klasy ApletMain oraz obiekt (rama) klasy JFrame. Następnie ustawiamy zawartość okna przy pomocy instrukcji:

rama.setContentPane(apl); Trzeba również zaprojektować czynności, które mają być wykonane przy zamykaniu okna. Najprostszy sposób to wykorzystanie gotowej metody, co ilustruje poniższa instrukcja (przy zamykaniu okna aplikacja kończy działanie):

rama.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); Kolejna

czynność

cje:

apl. init () ; apl. start () ;

to uruchomienie apletu za co

odpowiadają

instruk-

20.2 Aplet jako aplikacja

365

Nie należy jeszcze zapomnieć o ustawieniu widoczności okna i to już wszystko. Aplet ten może być wykonywany jak aplikacja. Po skompilowaniu apletu przy pomocy polecenia:

javac ApletMain.java możemy

go

przetestować

albo przy pomocy polecenia:

appletviewer ApletMain .java albo polecenia:

java ApletMain Warto też wiedzieć, że w nowoczesny interfejs użytkownika zaprojektowany przy pomocy biblioteki Swing mogą być wyposażone nie tylko aplety ale również i aplikacje. Najprostszy sposób zaprojektowania takiej aplikacji to utworzenie klasy pochodnej od klasy JFrameindexklasa JFrame (klasa JFrame pozwala na tworzenie okien ramowych). A oto naj prostsza aplikacja ilustrująca umieszczenie w oknie paru komponentów.

Aplikacja 20.1 import javax.swing.*; import java.awt.*; public class Aplikacja extends JFrame { public static void main(String[] args) {

new AplikacjaO; }

private JButton pl = new JButton(IAAAAA"); private JLabel etykietal = new JLabel("Pewien NAPIS") ; private JTextField napisl = new JTextField(20); public Aplikacja() {

ELEMENTY PRACY Z

366

II

wywołanie

super C 't

ń p .l i

000

SWING

konstruktora z klasy bazowej JFrame

kac j a") ;

II ustaw ienie rozmiarów okna setSize(500,300) ; II

zapro jektowanie sposobu zamykania okna setDefaultCloseOperation(JFrame .EXIT_ON_CLOSE ) ;

II okno ma być widoc zne setVisible(true); II

uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane() ;

II wybranie menadżera rozkładu

zawartosc.setLayout(new FlowLayout ()); II

dodanie komponentów do podstawowego pojemnika zawartosc.add(pl) ; zawartosc .add(etykietal); zawartosc .add(napisl) ;

II ustawienie z aw ar t o ś c i okna setContentPane (zawartosc) ; } } W iększość p rzy k ładów

w ty m rozdziale to aplety, któ rych nie bę­ ma int), ale warto wiedzie ć, jak m ożn a to zrobi ć . Wa rto t e ż zapam iętać, w j aki sposób m o żn a zaprojektować aplikacj ę z nowoczesnym interfejsem u ż y tk ownika .

dziemy

20.3

w

m eto dę

Rozmieszczanie komponentów

wiemy, umieszczaniem komponent ów st eruj e tzw. m enad ż er rozW dotychczasowych przykł ad ach wykorz ys ty waliśmy m en adżer klasy FlowLayout , kt óry komponenty umi eszcza w ko lejnośc i od lewej

J ak

ju ż

wyposażać

kł adu .

20.3 Rozmieszczanie komponentów

367

strony do prawej i n as t ęp ni e pr zechodzi w dó ł. Jeże li j awnie nie wybierzemy menad że ra rozkł adu , to aplet z domn iemania używa menadż era klasy Bord erL ayout. Menadżer te n w najprostszej p ostaci umieszcza wszystkie komponenty na ś ro d ku obszaru tak by zaj mow a ły ca ły d ost ęp ny obszar. Taka p o stać jest rzadko używan a , pon ieważ kolejne komp onenty zas łan iają poprzednio umi eszczone. M en adż er Bor derLayout mo że być też wykor zystywany w zn aczni e bardziej efektywny sp osób. W p rz e ci ąż on ej wersji metod y addf) możn a bowiem po dać par ametr o k reślający miejsce p ołoż enia komponen tu . P arametr t en jes t jed n ą z p o niższych s t ał y ch: BorderLayout . NORTH p oł o żeni e na górze BorderLayout . SOUTH p ołożenie na dole BorderLayout . EAST po łoże nie na lewo BorderLayout . WEST p oł oż eni e na prawo BorderLayout . CENTER p oło żeni e w środku \ V przypadku wykorzyst ywani a me naclżera Bord erL ayou t nie musimy wykonywać met od y set Ł ayoutf } , zost ani e on wybrany automatycznie. A ot o naj prost szy aplet ilus truj ący wykor zystanie m en ad żer a BorderLayou t.

Aplet 20.3 II

Border.class width= 500 height=300>

import javax.swing.*; import java.awt.*; public class Border extends JAppIet { private private private private pr ivate

JButton JButton JButton JButton JButton

pi p2 p3 p4 p5

public void init() {

= new JButton(IGÓRA"); = new JButton(IDÓŁ"); = new JButton(ILEWA" ); new JButton("PRAWA") ; = new JButton(ISRODEK") ;

ELEMENTY PRACY Z .. . SWING

368

II

uzyskanie referenc ji do podstawowego pojemnika Container zawar t os c = getContentPane();

II dodanie pięciu przycisków zawar t os c. add (Bor de r Layout. NORTH, pl) ; zawartosc .add(BorderLayout.SOUTH ,p2 ) ; zawart os c.add (Bor derLayout. EAST, p3) ; zawartosc .add(BorderLayout.WEST ,p4); zawartosc .add(BorderLayout.CENTER ,pS) ; } }

Kolejny men adż er , kt óry warto poznać, to GridLayout . Pozwala on na równomiern e uł o żeni e kom ponentów tak, j akby by ły umieszczone w tabeli zaw ie rającej m wierszy i n kolumn. Wartości te są parametrami konst ruk t ora , a w ięc za pro je ktowanie tabeli zawi erającej na pr zyk ład 4 wiersze i 5 kolumn wygląda n as t ęp uj ąco :

zawartosc.setLayout(new GridLayout(4 ,5» ; Po ni ż ej

jest pr zedst awiony najprostszy aplet wy ko rzystujący menaGridLayout . Zwróćmy uwagę , że obiekty klasy JBut ton ora z klasy J Label s ą tworzone w t ra kcie dodawani a w metodzie addt). Nie zapamię­ tuje my wtedy referencji do ty ch obiektów, ale w tym apl ecie nie jest to do niczego pot rzeb ne. d żer

Aplet 20.4

II II



import j avax . s wi ng .* ; i mpor t java.awt.*; public class Grid extends JAppIet { public void i nit( ) {

int i,k; II uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika

20.3 Rozmieszczanie komponentów

369

Container zawartosc = getContentPane();

II wybranie menadżera rozkładu zawartosc.setLayout(new GridLayout(4,5)); II dodanie 15 przycisków for (i=O; i < 15; i++) {

= i + 1; zawartosc.add(new JButton("Przycisk II + k));

k }

II dodanie 5 etykiet for (i=15; i < 20; i++) { k = i-14; zawartosc.add(new JLabel(IIEtykieta II + k)); } } }

Ostatni już menadżer rozkładu, który omówimy, to BoxLayout. Pozwala on na rozmieszczanie komponentów w poziomie lub w pionie. Ponadto stwarza też możliwości kontroli odstępów pomiędzy komponentami. W celu ułożenia komponentów w poziomie wykorzystujemy stałą BoxLayout. LAXIS, natomiast w pionie stałą Boxl.ayout , Y_AXIS. Konstruktor klasy BoxLayout ma dwa parametry: pierwszy to nazwa pojemnika, w którym umieszczamy komponenty, a drugi to opisana wyżej stała. Na przykład, wybranie menad żera dla pojemnika panel1 może mieć postać:

pane11.setLayout(new BoxLayout(pane11, BoxLayout.X_AXIS)); W poniższym przykładowym aplecie wykorzystujemy cztery pojemniki - panele klasy JPanel. Dla każdego panelu stosujemy menadżer rozkładu BoxLayout, żądając rozmieszczenia komponentów w poziomie lub w pionie. W każdym panelu umieszczamy 4 etykiety, nie zapamiętując referencji do nich. Następni e panele umieszczamy w podstawowym pojemniku, wykorzystując menadżer rozkładu BorderLayout, który jak już wiemy, jest wybrany z domniemania. Panele rozmieszczamy, wykorzystując cztery możliwe ułożenia bez położenia centralnego.

ELEMENTY PRACY Z ... SWING

370

A oto

treść

apletu:

Aplet 20.5 II II import javax.swing.*; import java.awt.*; public class Box extends JAppIet { private private private private

JPanel JPanel JPanel JPanel

paneli pane12 pane13 pane14

= = = =

new new new new

JPanelO; JPanelO; . JPanelO; JPanelO;

public void initO {

int i,k; II ustawienie menadżera rozkładu dla 4 paneli panell.setLayout(new BoxLayout(panell, BoxLayout.X_AXIS)); pane12.setLayout(new BoxLayout(pane12, BoxLayout .Y_AXIS)); pane13.setLayout(new BoxLayout(pane13, BoxLayout.X_AXIS)); pane14 .setLayout(new BoxLayout(pane14, BoxLayout .Y_AXIS));

II dodanie do każdego panelu 4 etykiet for (i=O; i<4; i++) { k

=i

+ 1;

panel1.add(new JLabel( " k = i + 5; pane12.add(new JLabel(" k

=

Etykieta

II

+ k));

Etykieta

II

+ k));

Etykieta

II

+ k));

i + 9;

pane13 .add(new JLabel(" k = i + 13;

20.4

Obsługa zdarzeń

pane14 .add(new Jl.abe Lt "

371

Etykieta

II

+ k));

}

II uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane (); II ustawienie paramet rów menadżera BorderLayout zawar t os c. add (Bor der Layout . NORTH, pane11) ; zawar t osc. add (Bor der Layout. EAST, pane 12); zawartosc .add(BorderLayout.SOUTH,pane13); zawar t os c. add (Bor der Layout .WEST, pane 14) ; } }

War t o jeszcze wie dz ieć, że w bibliotece Swing jest też dostępny menadżer klasy Gr id BagLayo ut . Jest on wykorzystywany g łównie przez systemy u m ożliw i aj ąc e zaprojektowanie int erfejsu w sposób wizualny i dlatego nie będz iemy go omawiać .

20.4

Obsługa zdarzeń

W trakcie wykonywania programu mo g ą powstawać zdarzenia takie, jak na przyk ład naciśn i ęcie przycisku myszk i czy też przeciągn ięc ie kursor a. O bs ł ugę z da rz eń wyjaśnimy na p rzyk ładz ie ap let u, kt órego celem jest znalezienie liczby maksymalnej spośród liczb wprowadzanych do po la te kst owego napis1 - ob iektu klasy JTex t F ield. N aciśni ęci e w po lu tekstowym klaw isza ENTER powo duje wys łan ie zdarzenia action , co można spraw dz ić w do kumentacji lub w pracy [2]. Aby obs łużyć to zdarzenie, należy u two rzyć ob iekt n asł u chujący i n as t ępni e dla obiekt u, któremu może si ę przytrafić zdarzenie, wywo łać m eto d ę addActionListener() . Powoduj e to przekazanie zdarzenia do o bs ługi przez obie kt n asłuchuj ący. W nas zym przypadku obiektem, kt óremu może s ię prz y trafi ć zdarz enie j est napis1 , a wi ęc wy wo łan ie met od y a ddActionListener() ma postać:

nap is1 .addAct ionListener(obAkcja) ; gdzie obAkeja jest ob iektem nas ł uch ującym , który trzeba wcześn iej utworzyć . Od raz u zwróćmy u wagę na nazwę metod y addActionListener() . Ma ona postać

ELEMENTY PRACY Z

372

000

SWING

addXXXListener gdzie XXX jest nazwą zdarzenia do obsługi. Dla innych zdarzeń wystarczy tylko wymienić człon XXX nazwy metody. Obiekt nasłuchujący, w naszym przypadku obAkcja jest obiektem klasy, którą trzeba utworzyć, implementującą interfejs o nazwie ActionListener (dla zdarzenia action). Warto przypomnieć, że klasa im plementująca dany interfejs musi zawierać definicje wszystkich metod zadeklarowanych w interfejsie, nawet jeśli w konkretnym przypadku nie są one potrzebne. Znowu można sprawdzić w dokumentacji lub w pracy [2], że interfejs ActionListener ma tylko jedną metodę o nazwie actionPerforrnedf}. Klasa o przykładowej nazwie Akcja implementująca interfejs ActionListener może zatem wyglądać następująco: class Akcja implements ActionListener { public void actionPerformedCActionEvent zdarzenie) {

II II

odczytanie wartości liczby umieszczonej w polu tekstowym napis1 liczba = Integer.parseIntCnapiS1.getTextC));

II II

jeśli

odczytana liczba jest większa od dotychczasowego maksimum if Cliczba > max) { max = liczba; II wpisanie wartości do etykiety etykieta2 . setText CIIII + max) ; }

II wyczyszczenie zawartości pola tekstowego napis 1. setText Clili) ; } } Zwróćmy uwagę, że

parametrem metody actionf'erformedj) jest obiekt klasy ActionEvent , który w tej metodzie nie jest wykorzystywany, ale za chwilę podamy inne przykłady ilustrujące zastosowanie tego parametru. Mając zdefiniowaną klasę Akcja implementującą interfejs ActionListener, możemy utworzyć obiekt tej klasy o przykładowej nazwie obAkcja:

20.4

Obsługa zdarzeń

373

Akcja obAkcja = new Akcja(); I to

już

wszystko . A oto nasz pierwszyaplet, w którym dokonuj emy

obsługi zdarzeń.

Aplet 20.6

II II



import javax.swing.*; import java.awt.*; import java.awt.event.*; public class Maksimum extends JAppIet { private private private private

JLabel etykieta! = new JLabel(IIMaksimum ll ) JLabel etykieta2 = new JLabel(IIWynik ll ) ; JTextField napis! = new JTextField(10); int max,liczba;

;

class Akcja implements ActionListener { public void actionPerformed(ActionEvent zdarzenie) {

II II

odczytanie wartości liczby umieszczonej w polu tekstowym napis1 liczba = Integer.parseInt(napis1 .getText());

II II

jeśli odczytana liczba jest większa od dotychczasowego maksimum if (liczba > max) { max = liczba; II wpisanie wartości do etykiety et ykieta2. setText (1111 + max);

}

II

wyczyszczenie zawartości pola tekstowego napis1.setText(III1);

ELEMENTY PRACY Z ... SWING

374

} }

II utworzenie obiektu nasłuchującego

Akcja obAkcja = new Akcja(); public void init() {

II

ustawienie tytułu dla pola tekstowego napis1 .setBorder( BorderFactory.createTitledBorder("Podaj

liczbę"));

II

ustawienie ramki dla etykiety etykieta2.setBorder( BorderFactory .createTitledBorder("Maksimum"));

II II

przyłączenie

do obiektu napis1 obiektu

nasłuchującego

napis1 .addActionListener(obAkcja);

II max

przypisanie = O;

wartości początkowej

II

uzyskanie referencj i do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane();

II wybranie menadżera rozkładu

zawartosc.setLayout(new FlowLayout()); II

dodanie komponentów do pojemnika zawartosc .add(napis1); zawartosc .add(etykieta1); zawartosc.add(etykieta2); } }

Podsumujmy kroki , które

n al eż ał o wykonać

1. Utworz eni e klasy Akcja

implem entuj ącej

2. Ut worzenie obiekt u tej klasy

w celu

o bs ł ug i

zdarz enia.

interfejs ActionListe ner.

2004

Obsługa zdarzeń

375

3. Wykonanie metody:

napisl.addActionListener(obAkcja); gdzie obAkeja jest obiektem

nasłuchującym klasy

Akcja.

Warto jeszcze wiedzieć, że dla niektórych zdarzeń (lista jest w dokumentacji) można zamiast implementowaćodpowiedni interfejs utworzyćklasę pochodną od klasy adaptacyjnej XXXAdapter, gdzie XXX jest nazwą zdarzenia. Warto też umieć przeanalizować poniższą konstrukcję, która pojawia się w niektórych książkach i programach przykładowych:

napisl.addActionListener( new ActionListener() { public void actionPerformed(ActionEvent zdarzenie) {

liczba = Integer.parselnt(napisl.getText()); if (liczba > max) { max = liczba; etykieta2.setText(1I11 + max); }

napisl.setText(III1); } } ) ;

Konstrukcja ta ma na celu wyłącznie skrócenie zapisu, ale jest znacznie mniej czytelna i dlatego w dalszych przykładowych programach nie będziemy jej stosować. W zaprojektowanym wyżej aplecie pisaliśmy

napisl.addActionListener(obAkcja) ; gdzie obAkeja to obiekt klasy Akcja implementującej interfejs ActionListener. Natomiast w powyższej konstrukcji mamy:

napisl.addActionListener( new ActionListener() { II treść klasy implementującej interfejs ActionListener }

);

ELEMENTY PRACY Z ... SWING

376

co oznacza, że w metodzie addActionListenerO tworzymy obiekt klasy anonimowej (bez nazwy) implementującej interfejs ActionListener. Takie rozwiązanie ma jednak wadę, ponieważ nie nadaje się w przypadku, gdy ten sam obiekt nasłuchujący trzeba dołączyć do kilku komponentów, co zilustrujemy w kolejnym aplecie. Naszym celem będzie teraz zaprojektowanie apletu zawierającego trzy przyciski, na których są umieszczone napisy. Po naciśnięciu klawisza myszki na wybranym przycisku chcemy uzyskać informację o tym, jaki to przycisk. Można znowu sprawdzić w dokumentacji lub w pracy [2], że powstaje wtedy zdarzenie action. Podobnie jak przy projektowaniu poprzedniego apletu tworzymy klasę Akcja (zbieżność nazw jest przypadkowa) implementującą interfejs ActionListener.

class Akcja implements ActionListener { public void actionPerformed(ActionEvent zdarzenie) {

String nazwa = ((JButton)zdarzenie.getSource()) .getText(); etykieta1.setText(nazwa); } }

W tym przypadku do określenia przycisku, który wygenerował zdarzenie, wykorzystujemy parametr metody actionPerformedO . Odpowiada za to konstrukcj a:

((JButton)zdarzenie.getSource()) Metoda getText() podaje tekst umieszczony na przycisku i to już wszystko. Obiekt nasłuchujący tworzymy jak zwykle:

Akcja obAkcja I ten sam obiekt przycisków:

=

new Akcja();

nasłuchujący możemy podłączyć

p1.addActionListener(obAkcja); p2.addActionListener(obAkcja); p3.addActionListener(obAkcja); A oto

treść

zaprojektowanego apletu:

do wszystkich trzech

20.4

Obsługa zdarzeń

377

Aplet 20.7

II II



import javax.swing.*; import java.awt.event.*; import java .awt.*; public class TrzyPrzyciski extends JAppIet { private JButton pl = new JButton("AAAAA"), p2 = new JButton("BBBBB"), p3 = new JButton("CCCCC"); private JLabel etykietal = new JLabel("Pewien NAPIS");

II implementacja interfejsu class Akcja implements ActionListener { public void actionPerformed(ActionEvent zdarzenie) {

String nazwa = «JButton)zdarzenie. getSource()) .getText(); etykietal .setText(nazwa) ; } }

II

utworzenie obiektu nasłuchującego

Akcja obAkcja = new Akcja(); public void init() {

II przyłączenie do trzech przycisków II obiektu nasłuchującego

pl.addActionListener(obAkcja); p2.addActionListener(obAkcja); p3 .addActionListener(obAkcja);

II

uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika

378

ELEMENTY PRACY Z Container zawartosc

=

000

SWING

getContentPane();

II wybranie menadżera rozkładu

zawartosc .setLayout (nev FlowLayout O) ; II

dodanie komponentów do pojemnika zawartosc .add(pl); zawartosc .add(p2); zawartosc .add(p3); zawartosc.add(etykietal); }

public static void main(String[] args) {

II utworzenie obiektu klasy TrzyPrzyciski JApplet apl = new TrzyPrzyciski() ; II

utworzenie okna - obiektu klasy JFrame JFrame rama = new JFrame(IApletl");

II zaprojektowanie sposobu zamykania okna rama.setDefaultCloseOperation(JFrame .EXIT_ON_CLOSE); II

ustawienie zawartości okna rama.setContentPane(apl);

II ustawienie rozmiarów okna rama.setSize(500,300); II

rozpoczęcie

wykonywania apletu

apl. init () ; apl.start();

II

okno ma być widoczne rama.setVisible(true); } }

aplecie wyłącznie po to, by nie zapom ruec, ze istnieje możliwo ść uruchamiania apletu jako aplikacji, dod ali śmy m etod ę mainj ]

W

powyższym

20.4

Obsługa zdarzeń

zawie rającą

379

instrukcje j u ż omówione na początku rozd z ia ł u . Równ ie ż wył ącznie w celu przy pomnien ia prz eksz t a łcimy p ow yższ y aplet n a ap li kację . Je st to operacja rutynowa i nie wymaga ju ż wyj aśni e­ ma .

Aplikacja 20.2 import javax.swing.* ; import java .awt.*; import java.awt .event. *; public class TrzyAplikacja extends JFrame { public static void main(StringtJ args) {

new TrzyAplikacja(); }

private JButton p1 = new JButton("AAAAA"), p2 ;:;; new JButton("BBBBB"), p3 = new JButton(ICCCCC"); pr ivate JLabel etykieta1 = new JLabel("Pew ien NAPIS"); class Zd i mpl ement s Act ionListener { public void actionPerformed(ActionEvent zdarzenie) {

String nazwa = ((JButton) zdarzenie.getSource(» .getText(); etykieta1 .setText(nazwa) ; } }

Zd obiektZd = new Zd() ; public TrzyAplikacja() {

II

wywołanie

konstruktora z klasy bazowej JFrame super (IITrzy przyciski - Zdarzenie akcja") ;

ELEMENTY PRACY Z ... SWING

380

II

ustawienie rozmiarów okna setSize(500,300);

II zaprojektowanie sposobu zamykania okna setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE) ; II

okno ma być widoczne setVisible(true);

II II

przyłączenie

do trzech przycisków obiektu nasłuchującego pl.addActionListener(obiektZd) ; p2.addActionListener(obiektZd); p3.addActionListener(obiektZd);

II uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane(); II

wybranie menadżera rozkładu

zawartosc.setLayout(new FlowLayout());

II dodanie komponentów do podstawowego pojemnika zawartosc.add(pl); zawartosc.add(p2); zawartosc.add(p3) ; zawartosc.add(etykietal) ; setContentPane(zawartosc); } }

20.5

Przykłady

wykorzystania klas biblio-

teki Swing W niniejszym podrozdziale podamy klika przykł ad ów korzystanie wybranych klas biblioteki Swing.

ilustrujący ch

wy-

20.5

Przykłady wykorzystania

Przykład

20.1 W

klas biblioteki Swing

381

przykładzie zaprojektujemy przykładowe menu,

które może być dołączane do apletów i aplikacji. Menu to realizuje potrzeby aplikacji omówionej w rozdziale 14, której celem była obsługa listy zawierającej informację o naukowcach i studentach. Do tworzenia menu są wykorzystywane trzy klasy: JMenuBar, JMenu oraz JMenuItem. Klas a JMenuBar pozwala na utworzenie obiektu będą­ cego paskiem menu. Przykładowe uży cie tej klasy jest następujące:

private JMenuBar pasek = new JMenuBar(); Klas a JMenu

służy

do tworzenia opcji menu:

private JMenu wczytaj = new JMenu(IIWczytaj"); Natomiast klasa JMenuItem jest wykorzystywana do tworzenia podopcji:

private JMenultem nauk = new JMenultem(i'Naukowiec"); Mając utworzone obiekty reprezentujące opcje i podopcje, trzeba przy pomocy metody add () dokonać ich połączenia. Do paska menu dodajemy op cje, a do opcji podopcje. Na przykład, dodanie opcji wczytaj do paska odbywa się następująco:

pasek .add(wczytaj); a dodanie podopcji do opcji wczytaj ma

postać:

wczytaj.add(nauk); wczytaj.add(stud); Trzeba też utworzyć obiekty nasłuchujące powstanie zdarzenia wyboru danej opcji (jest to zdarzenie action) w podobny sposób, jak to robiliśmy w poprzednim podrozdziale. W poniższym aplecie, dla uproszczenia, tylko dwie podopcje mają podłączone obiekty nasłuchujące.

Aplet 20.8 II II import javax.swing .*;

ELEMENTY PRACY Z ... SWING

382

import java.awt .event . *; import java .awt .*; public class Menu extends JApplet { private JMenuBar pasek

= new

JMenuBar();

wczytaj = new JMenu(IIWczytajll); operacje = new JMenu(1I0peracjell); przyklad = new JMenu(IIDane przykladowe"); koniec = new JMenu(IKoniec");

private private private private

JMenu JMenu JMenu JMenu

private private private private private

JMenultem JMenultem JMenultem JMenultem JMenultem

nauk = new stud = new wyswietl = wyszukaj = usun = new

JMenultem(INaukowiec"); JMenultem(IStudent"); new JMenultem(IWyswietl"); new JMenultem("Wyszukajll); JMenultem(IUsun");

JLabel etykieta = new JLabel(lI akcja"); class CzytNauk implements ActionListener { public void actionPerformed(ActionEvent zdarzenie) {

etykieta.setText( "0bsługa wczytywania danych naukowca"); } }

class CzytStud implements ActionListener { public void actionPerformed(ActionEvent zdarzenie) {

etykieta .setText( "0bsługa wczytywania danych studenta") ; } }

20.5

Przykłady

wykorzystania klas biblioteki Swing

CzytNauk obCzytNauk CzytStud obCzytStud

= new = new

383

CzytNauk(); CzytStud();

public void init() {

II

dodanie głównych opcji pasek.add(wczytaj) ; pasek.add(operacje) ; pasek.add(przyklad) ; pasek.add(koniec);

II

dodanie podopcji do opcji wczytaj wczytaj.add(nauk); wczytaj .add(stud) ;

II

dodanie podopcji do OPCJl operacje operacje.add(wyswietl); operacje.add(wyszukaj); operacje.add(usun) ;

II II

przyłączenie

II

podłączenie

obiektów nasłuchujących do niektórych podopcji nauk.addActionListener(obCzytNauk); stud.addActionListener(obCzytStud); menu do apletu setJMenuBar(pasek);

II uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane(); II

wybranie menadżera rozkładu zawartosc .setLayout(new FlowLayout()); zawartosc .add(etykieta) ; }

}

Zaprojektowany apl et ilustruje najprostsze m ożliwości stwarzan e prz ez klasy JM enuB ar , JMenu oraz JM enuItem. Bardziej wyrafinowanych przy-

ELEMENTY PRACY Z .. . SWING

384 kł adów

nie będz ie my po dawać, pon ie waż twor zenie skom plikowanych menu powinno być wykony wan e przez systemy umożliwi ając e wizua lne projektowan ie int erfejsu u ż y tk ownika . Przykład

20.2 Celem przyk ład u jest zilustrowani e możliw o ś ci st wa-

rzanych prz ez klas ę J ScrollPan e. Pozwala ona na wyp os aż enie innych komponentów w paski przewijania . W konstruktorze klasy JSc rollPane pierwszy parametr to kom ponent w yp os aż any w paski prze wijania, a dwa nast ępn e decydują o postaci pasków. Przykładowe wykorzystanie klasy JScrollPan e jest n ast ępuj ące :

JScrollPane pasek = new JScrollPane(duzy, JScrollPane .VERTICAL_SCRDLLBAR_ALWAYS, JScrollPane .HDRIZDNTAL_SCRDLLBAR_NEVER) ; gdzie duzy jest obiekt em klasy JText Area. A oso tre ś ć aplet u, w kt órym jest zas tosowana

p owy ż s z a

instrukcja.

Aplet 20.9

II II



import javax.swing . *; import java .awt .*; public class Scroll extends JAppIet { private JTextArea duzy public void init()

= new

JTextArea(15,20) ;

{

II uzyskanie referenc ji do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane(); II

wybran ie menadżera rozkładu

zawartosc.setLayout(new FlowLayout());

II

ustawienie ramki duzy.setBorder(

20.5

Przykłady wykorzystania

klas biblioteki Swing

385

BorderFactory.createLineBorder(Color.red,4» ;

II II

wpisanie przykładowego tekstu (w kilku liniach) for (int i=O; i<30; i++) duzy . append (II numer: II + i + )\n )) ;

II

utworzenie obiektu klasy JScrollPane JScrollPane pasek = new JScrollPane(duzy, JScrollPane.VERTICAL_SCRDLLBAR_ALWAYS, JScrollPane.HDRIZDNTAL_SCRDLLBAR_NEVER);

zawartosc.add(pasek); } }

Przykład

20.3

Wykorzystując bibliotekę Swing, można tworzyć

pola wyb oru czy t eż przyciski wyboru . Aplet ilustruj ący ich tworzenie jest podany poniżej (dl a uproszczenia nie obsługujemy ż ad nych zdarz eń).

Aplet 20.10

II II



import javax .swing.*; import java.awt .*; public class Check extends JApplet { private JCheckBox wybori = new JCheckBox(IIPole wyboru pierwszeII), wybor2 = new JCheckBox(1IPole wyboru drugie II) , wybor3 new JCh~ckBox(IIPole wyboru trzecieII), wybor4 = new JCheckBox(IIPole wyboru czwarteII); private ButtonGroup grupa = new ButtonGroup(); private JRadioButton pi new Jltad.i ołłut t on C'tb i a Ly'", false), p2 = new Jfład i obut t on U'z i.eLony'", r at se) ,

386

ELEMENTY PRACY Z ... SWING p3 = new Jftad i obut t

oń

C''czerwony'", t aLse ) :

public void init() {

II

uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane(); II wybranie menadżera rozkładu zawartosc.setLayout(new FlowLayout()); II dodanie pól wyboru do podstawowego pojemnika zawartosc.add(wyborl); zawartosc.add(wybor2) ; zawartosc.add(wybor3); II dodanie przycisków wyboru do grupy grupa.add(pl); grupa.add(p2); grupa.add(p3); II dodanie przycisków wyboru do podstawowego pojemnika zawartosc.add(pl); zawartosc.add(p2); zawartosc.add(p3); } } Bawiąc się apletem warto zwrócić uwagę na różnice pomiędzy polami wyboru, a przyciskami wyboru ujętymi w grupę. Pól wyboru można zaznaczyć dowolnie dużo , a przycisk tylko jeden .

Przykład 20.4 Popularnym sposobem wprowadzania danych cał­ kowitych w programach wykorzystujących graficzny interfejs użytkow­ nika jest zastosowanie suwaka - komponentu klasy JSlider. Przesunięcie kotwicy suwaka powoduje powstanie zdarzenia change. W celu obsługi tego zdarzenia trzeba zaimplementowaćinterfej s ChangeListener, w którym jest zadeklarowana metoda stateffhangedf). Parametrem tej metody jest obiekt klasy ChangeEvent, co pozwala uzyskać referencję do źródła zdarzenia. Następnie po wykonaniu konwersji do typu JSlider można otrzymać informację o przemieszczaniu kotwicy suwaka (metoda get.Valuels.Adjustingfj] i o jego położeniu (metoda getValue()) . A oto klasa Zmiana implementująca interfejs ChangeListener:

20.5

Przykłady wykorzy~tania klas

biblioteki Swing

387

class Zmiana implements ChangeListener { public void stateChanged(ChangeEvent zdarzenie) {

JSlider zrodlo = (JSlider)zdarzenie.getSource(); if (zrodlo .getValueIsAdjusting()) etykieta. setText (1"1 + zrodlo. getValue O) ; }

} Treść

apletu, w którym

daną wprowadzamy

przy pomocy suwaka, jest

następująca.

Aplet 20.11 II II import javax.swing.*; import javax.swing.event.*; import java.awt.*; public class Slider extends JApplet { private JSlider suwak = new JSlider(JSlider.HORIZONTAL,O, 100,0); private JLabel etykieta = new JLabel("pozycja suwaka");

II implementacja interfejsu ChangeListener class Zmiana implements ChangeListener { public void stateChanged(ChangeEvent zdarzenie) {

JSlider zrodlo = (JSlider)zdarzenie.getSource(); if (zrodlo.getValueIsAdjusting()) etykieta.setText("l + zrodlo.getValue()); } }

ELEMENTY PRACY Z ... SWING

388

II

utworzenie obiektu nasłuchującego

Zmiana obZmiana = new Zmiana(); public void init() {

II uzyskanie referencji do podstawowego pojemnika Container zawartosc = getContentPane() ; II wybranie menadżera rozkładu zawartosc.setLayout(new FlowLayout()); II

ustawienie parametrów suwaka suwak .setMajorTickSpacing(50); suwak .setMinorTickSpacing(10); suwak.setPaintTicks(true); suwak.setPaintLabels(true) ;

II

podłączenie

obiektu nasłuchującego

suwak.addChangeListener(obZmiana);

II dodanie suwaka i etykiety do podstawowego pojemnika zawartosc.add(suwak); zawartosc.add(etykieta) ; } }

Rozdział

21

TESTOWANIE I URUCHAMIANIE PROGRAMOW ".

21.1

Wprowadzenie

Podstawowym celem programowania jest uzyskanie programu niezawodnego tzn. takiego, który nie zawiera błędów i działa zgodnie z oczekiwaniami użytkownika. Jak Czytelnik zdążył się już przekonać, programowanie jest bardzo podatne na błędy. Wynika to stąd, że jest to skomplikowana działalność intelektualna oraz z tego , że podczas programowania należy spełnić ściśle określone reguły obowiązujące w danym języku programowania. Błędy występujące w programach można podzielić na następujące rodzaje: 1.

błędy

kompilacji,

2.

błędy

wykonania,

3.

błędy

logiki programu,

4.

błędy

danych.

Najłatwiejsze

potęga

do znalezienia i poprawienia są błędy kompilacji. Są to błędy polegające na niezgodności programu z regułami budowy instrukcji, np. przecinek zamiast kropki, zła liczba nawiasów . Kompilator

390 21. TESTOWANIE I URUCHAMIANIE PROGRAMÓW sygnalizuje obecność takiego błędu odpowiednim komunikatem i jednocześnie podaje mi ejsce wystąpienia błędu. Czasami zdarza się , że błąd jest w zupełnie innym miejscu niż wynikałoby to z sygnalizacji kompilatora. Jeżeli zatem patrzymy na dany fragment programu i bł ędu nie widać, to trzeba się głęboko zastanowić i szukać go w innym miejs cu. Przykład wydać

21.1 Jak

pamiętamy, aby skompilować program należy

polecenie:

javac Nazwa .java gdzie Nazwa jest nazwą pliku zawierającego klasę Jeżeli pomylimy się i napiszemy

publiczną.

java Nazwa.java to pojawi

się

komunikat:

java .long .NoClassDefFoundError

Przykład

21.2 Poniższa aplikacja zawiera parę błędów (poprawna wersja aplikacji jest zamieszczona w rozdziale 8). Aplikacja 21.1 import javax.swing.*; public class Babel!

{

public static void main(String[] args) {

new Babel! () ; }

public Babel! () {

21.1 Wprowadzenie

391

int i, pom; int zmiana; odp = JOptionPane.showlnputDialog( "Podaj liczbę elementów") ; n = Integer.parselnt(odp); int[] t = new int[n]; Tablice.czytajTab(); Tablice. drukTab (t, "Wczytana tablica" ) ; ątring

zmiana = true; while (zmiana) { zmiana = false; for (i=O; i t[i+l]) { pom = t [i] ; t[i] = t[i+l]; t[i+l] = pom; zmiana = true; } }

Tablice.drukTab(t,"Tablica po System.exit(O) ;

uporządkowaniuII) ;

} } Błędy

sygnalizowan e przez kompilator to: cannot resolve symbol symbol: variable n incompatible types found: int required boolean cannot resolve symbol symbol: method czytajTab() Pierwsze dwa bł ędy możn a znal eźć bardzo racji zmiennej n oraz zamiast deklaracji:

boolean zmiana;

ł a two.

Br akuj e bowiem dekl a-

392 21. TESTOWANIE I URUCHAMIANIE PROGRAMÓW jest

int zmiana ; Ostatni

bł ąd może n astręczyć t rochę w ięcej

problemów. Na jpierw t rzeba czy w paki ecie d omy ślny m (jest to ten sam katalo g) jest zawarta klasa Tablice, a j eż eli nie, to powinna być umieszczona instrukcja imp ortu inn ego pakietu. Bł ąd w ty m przypadku l eży jednak gdz ie indziej. Otó ż nie ma wersji met ody czytaj'Tabf) bez para metrów. W aplikacji powinno by ć: sprawdzić,

Tablice.czytajTab(t); Przykład

wersji

była

21.3 Aplikacja

r ozważana w przykł ad z ie w pop rawnej

zamieszczon a w rozdziale 7.

Aplikacja 21.2 import javax .swing.*; public class Dlugosc { public static void main(String[] args) {

new Dlugosc O; }

public Dlugosc O {

int lic zba , dlugosc; String odp; dlugosc = O; do { odp = JOptionPane.showlnputDialog("Podaj liczba = Integer.parselnt(odp); dlugosc++; } while (lic zba != O);

liczbę") ;

393

21.1 Wprowadzenie

JOptionPane.showMessageDialog(null, dlugosc, " D ł ug oś ć ciągu", JOptionPane .INFORMATION_MESSAGE); System.exit(O) ; }

}

Ty m razem pojawia si ę b łąd : cannot resolve symbol symbol : method showMessageDialog Wszystko wydaje s i ę popraw ne, deklaracja importu biblioteki Swin g jest , nazwa metody s ię zgad za, a w ięc bł ąd tkw i z upe łn ie gdzie indziej. Otóż drugi para metr metody showlvlessagefnalogf) powinien być obiektem klasy String, a w ap likacji jest ty pu int. Bł ąd te n m o żn a p op rawi ć w prosty sposób , p rojekt ując dr ugi parametr metod y w n as t ępuj ący sposób : " " + dlugosc co powoduje konwersję wyrażeni a do typ u St ring. Pop rawne wywo łan ie met ody showlvlessagefiialogf) jest zatem n astę­ puj ące :

JOptionPane .showMessageDialog(null, "" + dlugosc, "Długość c i ąg u '! , JOptionPane. INFORMATION_MESSAGE) ;

• Dru gim rodzajem bł ęd ów są bł ęd y wykonani a. Są to b ł ędy po legające na przyk ład na pr óbie podzielenia przez li czb ę O czy też prz ekroczenie zakresu tablicy. Typowe bł ędy wykonani a zilustrujemy p rzyk ładam i . Przykład 21.4 W j ęzyku Java prób a wyj ści a poza zakres tablicy spowoduje wygenerowanie wyjąt k u :

java.lang.ArraylndexOutofBoundException A oto aplikacja, w której

n as t ępuj e

próba

wyj ś cia

poza zakres tablicy.

394 21. TESTOWANIE I URUCHAMIANIE PROGRAMÓW

Aplikacja 21.3 class Przyklad2 { public static void main(String[J args) {

new Przyklad2(); }

public Przyklad2() {

int[J x = new int[2J; x[OJ x[1J x [3J

= 1; = 2; = 3;

II

BŁĄD

WYKONANIA

} }

Przykład

21.5 Wykonanie poniższej aplikacji spowoduje powstanie

błędu wykonania z komunikatem: NegativeArraySizeException. Powód jest oczywisty, chcemy utworzyć tablicę o ujemnej liczbie elementów.

Aplikacja 21.4 import javax.swing.*; public class Blad { public static void main(String[J args) {

new BladO; }

public Bl.ad O

395

21.1 Wprowadzenie {

int k; k = -12; int[] tab = new int[k]; tab [O] = 1; t ab l i l = 2; System.exit(O); } }

• ,

Trz ecim rodzaj em błędów s ą bł ędy logiki pr ogramu. Takim ty powym bl ęd em j est na przykł ad tzw. z apęt len i e się programu, co objawia się tym, ż e program nie drukuje żadnych wyników alb o drukuje w k ółko t o samo. Inny typow y bł ąd poleg a na złym zaprojektowaniu algorytmu, co powoduje , że poprawnie skompilowany pro gram wykonuje się do końca, lecz uzyskane wyniki są błędne . Kolejny rodzaj bł ędów to wprowad zenie bł ędny ch danych , co powoduj e nieprawidł owe działanie progr amu . Dobrze zaproje kt owany progr am powinien być odpo rny przynajmniej na część zły ch danych . Aby uzyska ć pro gram zbliżony j ak najbardziej do poprawn ego, nal e ż y usunąć z niego j ak najwi ększą li czb ę bł ędów . Około 60-70% czasu p oświęconego na tworzenie pro gramu jest przeznaczona na jego testowani e i uruchami ani e. Tak wi ęc napisanie programu to dopi ero p oł owa pracy, a nawet mni ej . Niestety, j ak dotychczas nie są znane mechanizmy i środki umożli­ wi aj ące uzyskani e w praktyce p ewn ości , ż e dany program jest poprawny. Można jedynie stosować pewne zalecenia pozwalaj ąc e na stwierdze nie, ż e z dużym prawd opodobieństwem dany program nie zawiera błędów. Warto zaznacz y ć , że teoria testowania i proj ektowania niezawodnego oprogramowania j est ob ecni e intensywnie rozwijana i powinna wkrótce nadrobić op óźnienia w stosunku do metod programowania. Testowaniu i projektowaniu niezawodnego oprogramowania są po święcon e prace [4,5]. Po tym wstępie możemy ju ż p odać definicje tes towania i uru chamiania programu. Testowani e pro gramu polega na takim wykonywaniu programu, aby wykry ć w nim jak najwięcej błędów.

396 21. TESTOWANIE I URUCHAMIANIE PROGRAMÓW Uruchamianie programu polega na zlokalizowaniu błędu, wykrytego podczas testowania, znalezieniu jego przyczyny i poprawieniu go. Począt­ kujący programista może sądzić, że testowanie polega na wykazaniu , iż program nie zawiera błędów. Pogląd taki jest z gruntu fałszywy. Testowanie polega bowiem na znalezieniu jak największej liczby błędów w programie. Jeżeli nie uda się znaleźć błędów w programie, to można z pewnym prawdopodobieństwem (zależnym od ilości i rodzaju danych testowych) twierdzić, że program będzie działał poprawnie na innych zestawach danych. W procesie testowania bardzo ważne jest zatem nastawienie osoby testującej program. Jeżeli celem testowania jest wykazanie nieobecności błędów, to niewiele się ich wykryje, natomiast gdy celem jest wykazanie obecności błędów, to wykryje się ich dużo. Ponadto należy mocno podkreślić, że ni ez awodność programu zależy od poprawnego zaproj ektowania i dobrego stylu programowania. Programowi, który źle zaprojektowano i zakodowano, nie pomoże nawet naj dokładniejsze testowanie.

21.2

Testowanie programu

Najważniejsze

zasady testowania programów

są następujące:

1. Nie należy testować wł asn ego programu (reguła ta dotyczy oczywiś cie

2.

Każdy

programistów zawodowych test powinien

zawierać

pracujących

w

zespołach).

opis spodziewanych wyników.

3. Dane testowe powinny s p raw dz ać zarówno poprawne, jak i niepoprawne warunki wejściowe.

4. Nie

należy zmi eniać

większym

programu po to, aby ułatwić testowanie. W programie poszczególne klasy powinny być testowane od-

dzielnie. Obecnie podamy kilka prostych danych testowych. 1.

Wykorzystując specyfikację zewnętrzną

tować

2.

reguł umożliwiających

metody, dane t estowe dla każdego warunku i opcji.

Zaprojektować

dane testowe sprawdzające, czy w programie.

każde rozgałęzienie

zbudowanie

należy

będzie

zaprojekwykonane

21.2 Testowanie programu 3.

397

Zaprojektować

dane testowe pokrywające możliwie jak największą logicznych. Na przykład każda instrukcja for o parametrach zadawanych za pomocą wyrażenia powinna być wykonana zero razy, jeden raz oraz maksymalną liczbę razy. liczbę ścieżek

Pierwsza z wymienionych reguł mówi, że należy traktować program czarną skrzynkę i tworzyć dane testowe na podstawie danych zewnętrznych. Krok ten wymaga dużej pomysłowości w projektowaniu danych testowych i niestety trudno podać tu systematyczne wskazówki uła­ twiające ich projektowanie. Pozostałe kroki polegają na zbadaniu struktury programu. Minimalnym wymaganiem jest doprowadzenie do sytuacji , w której każda instrukcja będzie wykonana co najmniej jeden raz, a jeszcze lepiej gdyby co najmniej raz było wykonane każde rozgałęzie­ nie występujące w programie. Wymienione kroki projektowania danych testowych są dość pracochłonne, lecz konieczne do wykonania w celu uzyskania programu jak najbardziej niezawodnego. Dla ilustracji stwierdzenia, że projektowanie danych testowych nie jest zadaniem banalnym nawet dla bardzo prostego programu, podamy przykład danych testowych dla programu rozwiązywania równania kwadratowego a * X 2 + b * x + c = O (dane te zaczerpnięto z pracy [5]).

jak

1. a = O, b = O, c = O (równanie staje się tożsamością O = O);

2. a = O, b = O, c = 10 (równanie 10 = Ojest sprzeczne); 3. a = O, b = 5, c = 17 (równanie 5x= 17 nie jest równaniem kwadratowym); 4. a = 6, b = 7, c = 2 (jest testowany normalny przypadek równania

kwadratowego) ; 5. a = 3, b = 7, c = O (sprawdzenie zachowania programu w obecności pierwiastka zerowego);

6. a

=

3, b

=

2, c

=

5 (równanie ma pierwiastki zespolone);

7. a = 7, b = O, c = O (sprawdzenie, czy poprawnie jest znajdowany pierwiastek kwadratowy zera);

398 21. TESTOWANIE I URUCHAMIANIE PROGRAMÓW

21.3

U ruchamianie programu

Ob ecnie omówimy sposoby uruchamiania programu . J ak zaznaczono wczeuruchamianie pole ga na zlokalizowaniu wykr yt ego bł ędu, znalezieniu jego przyczyny i poprawieniu go. Wykrycie b łęd u w fazie testowania to dopiero połow a suk cesu. Teraz należy ten błąd zlokalizować i usun ąć. Do lokalizacji bł ędu można wykorzyst ać syste m śl ed z ący lub wprowadzić własne wydruki kontrolne. Stosowanie wydruków kontrolnych polega na drukowaniu wartości kluczowych zmiennych lub t ablic. Warto te ż od razu po wczytaniu wydrukować wartości wszystkich zmiennych i tablic. Unika się wt edy błędów z w iąz any ch ze złym wprowadzeniem danych. Lokalizacja stwierdzonego bł ędu może stwarzać poważne kłopoty. Pi erwszym et ap em systematycznego uruchamiania pro gramu jest dokład­ na analiza t ego, co program wykon ał poprawnie, a co bł ędni e i na tej podstawie wyciągnięcie wniosków o cha rakt erze bł ęd ów. Jeż eli to się nie uda , nale ż y p od ać inn e dane testowe i przeanali z ować wyniki lub wprowadzi ć wydruki kontrolne ukierunkowan e na konkretny błąd. Po zlokalizowaniu i poprawieniu błędu trzeba sp r awd z ić , czy jest to te n błąd , o który chodziło. Należy zate m powtórnie prz eprowadzić analiz ę w celu spr awdzenia , ż e znaleziony błąd powod ował taki efekt , jaki był zaobserwowany. Pon ad to zalecam y przekon a ć się , czy poprawienie znalezion ego bł ędu nie spowoduje powstani a inn ego. Jak świ ad cz ą badania, prawdopod obieństwo wystąpienia t akiej sytu acji jest większ e ni ż 50%. Znajdowanie bł ędu jest zadaniem trudnym i częs t o najlepszym wyjściem jest o d ł o ż e n ie analizy na n ast ępny dzień . Wynika to z nastawienia psychicznego, które powoduje, że widzimy to , co chcemy, a nie to co p owinni śmy. Bł ąd , kt órego nie można było znal e źć , na drugi d zień okazuje się często zupełni e prosty do lokalizacji . Należy p odkreśli ć , że wielu bł ęd ów w pro gramie można by unikn ąć , wykonuj ąc przed uruchomieniem pro gramu jego weryfik acj ę , tzn. dokładną a n aliz ę programu i nawet ręczn e uru chomienie na pro stym zest awie danych . Problem tes towania i uruchamiania programów omówiliśmy bardzo skrótow~~tręfa~ qiY~~n~
śni ej ,

m

w~JlłJm Języku pro gramowama ~yzs ze go rz ędu .

'.

~"'(

"I

... . . .

". ••••:-'\f~J ' ,;~ ,

i

r c> \p 'ld V\" 'C'

, .....~/:../ -:-

" " C'I ,, ·

•

1.15/ . . 5.. ...... ..

• • • • • •

"--.-.:~----'

~1 .I1 k) '~"'I

/ ,/ '> ~i:: /

._ _, ~ (\GV' , ' .a "0 ')\' \:' -'/

,.-to.: . -z

"

Spis Literatury [1] Arnold K., Gosling J.: Java TM. Warszawa 1999, Wydawnictwa Naukowo Techniczne (str. 374). [2] Bielecki J .: Java XP. Poradnik eksperta. Warszawa 2001, Wydawnictwo PLJ, (str. 935) . [3] Eckel B.: Thinking in Java. Edycja polska. Wydawnictwo Helion, (str. 816). [4] Kopetz H.: Ni ezawodność oprogramowania. Warszawa 1994, Wydawnictwa Naukowo Techniczne. [5] Myers G.: Projektowanie niezawodnego oprogramowania. Warszawa 1980, Wydawnictwa Naukowo Techniczne. [6] Walczak K.: Java. Nauka programowania wizualnego w systemie JBuilder. Wydawnictwo W & W. W przygotowaniu.

Dodatek A ,#

WSKAZOWKI DO WYBRANYCH ZADAN ,#

Rozdział

6

1. Algorytm porządkowania trzech liczb a,b,c od najmniejszej do najzapisany w pseudo-kodzie jest podany p oniż ej.

większej

Algorytm A.I if (a > b) zamień wartości

a i b

if (a > c) zamień wartości

a i c

if (b > c) zamień wartości

Rozdział

b i c

7 liczb całkowitych poprzedzonych liczsekwencji liczb dodatnich ma postać.

1. Algorytm znajdowania w

nikiem

długości

ciągu

Algorytm A.2 czytaj liczbę elementów najdl = O licznik = O for (każdego elementu ciągu)

A. WSKAZÓWKI DO WYBRANYCH ZADAŃ

401

if (element > O)

licznik++ else if (licznik <> O) {

if (licznik > naj dl) najdl = licznik licznik = O }

drukuj najdl 2. Algorytm znajdowania liczby maksymalnej w ciągu liczb dodatnich oddzielonych przecinkami zakończonych znakiem zapytania przy założe­ niu, że dysponujemy wyłącznie instrukcją czytania znaków, jest podany poniżej. Założenie, że dysponujemy wyłącznie instrukcją czytania znaków, oznacza, że nie można bezpośrednio wczytać wartości danej liczby, wartość tę należy odtworzyć na podstawie wczytanych cyfr. W podanym algorytmie nie interesuje nas, w jaki sposób będzie rozpoznawane, czy wczytany znak jest cyfrą, przecinkiem czy też znakiem zapytania, pozostaj e to do realizacji w konkretnym języku programowania.

Algorytm A.3 liczba = O max = O czytaj znak while (znak jest

różny

od znaku zapytania)

{

if (znak jest cyfrą)

liczba = liczba * 10 + znak else if (liczba > max) max = liczba liczba = O czytaj znak }

drukuj max 3. Algorytm znajdowania wszystkich cyfr danej liczby jest

następujący.

A. WSKAZÓWKI DO WYBRANYCH ZADAŃ

402

Algorytm A.4 czytaj liczbę

while (liczba jest

różna

od zera)

{

wyznacz resztę z dzielenia liczby przez 10 i wydrukuj ją jako kolejną cyfrę przypisz liczbie wartość części całkowitej z dzielenia liczby przez 10 }

5. Algorytm znajdowania wszystkich trzycyfrowych liczb, których suma cyfr jest równa danej liczbie zapisany w pseudokodzie ma postać. sześcianów poszczególnych

Algorytm A.5 for (i=1; i<=9; i++) for U=O, j<=9; j++) for (k=O; k<=9; k++) {

liczba = 100 * i + 10 * j + k szescian = i * i * i + j * j * j + k if (liczba == szescian) drukuj liczbę

*

k

*

k

}

6. Dla problemu sprawdzenia, czy z dwóch liczb jedna jest potęgą drugiej, podamy rozwiązanie w postaci algorytmu zapisanego w pseudo-kodzie.

Algorytm A.6 czytaj

i jej ewentualną potęgę potęgę w zmiennej pomocniczej pomoc w celu

liczbę

zapamiętaj

zachowania wartości potęgi do if (pomoc dzieli się z resztą przez liczbę)

. zmienna potega nie jest potęgą liczby

A. WSKAZÓWKI DO WYBRANYCH ZADAŃ

403

else podziel pomoc przez liczbę while (zmienna potega nie jest potęgą liczby lub pomoc jest równa 1) wyprowadź odpowiednie komunikaty Rozdział

8

1. Algorytm włączania do tablicy t zawierającej uporządkowane liczby dodatkowej liczby bez naruszania istniejącego porządku jest przedstawiony poniżej.

Algorytm A. 7 k = do

o

k++

while (k-ty element tablicy jest większy od danej liczby lub doszliśmy do końca tablicy) przesuń elementy od k-tego o jeden w prawo zwiększ aktualny rozmiar tablicy k-temu elementowi tablicy przypisz wartość liczby 5. Przed podaniem algorytmu zauważmy, że indeksy elementów leżących na przekątnych przecinających się w punkcie o współrzędnych k,l speł­ niają następujące zależności:

- dla

przekątnych

lewo w skos i - j == const - dla przekątnych prawo w skos i + j == const gdzie i jest numerem wiersza, a j numerem kolumny. Dla przekątnej lewo w skos zgodnie z warunkami zadania powinna być zatem spełniona równość

==

k - l a dla przekątnej prawo w skos powinna być spełniona równość: i + j == k + l W celu znalezienia żądanej sumy nie potrzeba analizować poszczególnych przekątnych, lecz wystarczy przejrzeć całą tablicę i wybrać te elementy, które spełniają podane zależności. A oto właściwy algorytm (m oznacza liczbę elementów w wierszu, a n oznacza liczbę elementów w kolumnie). i - j

A. WSKAZÓWKI DO WYBRANYCH ZADAŃ

404

Algorytm A.S suma = O czytaj k oraz l for Ci=!; i<=m; i++) for Cj=!; j<=n; j++) if Ci + j -- k - l lub i - j suma += t [i] [j] drukuj suma

k + l)

6. Algorytm zamiany wiersza i-tego z kolumną j-tą, gdzie i oraz J są odpowi ednio numerami wiersza i kolumny, na przecięciu których umieszczony jest element maksymalny w tablicy kwadratowej zapisany w pseudokodzie ma postać.

Algorytm A. 9 i oraz j oznaczające numer wiersza i kolumny, na przecięciu których umieszczony jest element maksymalny for Ck=!; k<=n; k++) zamień element t[i] [k] z elementem tek] [j] znajdź

n oznacza rozmiar tablicy kwadratowej. 7. Algorytm sumowania element ów powyż ej g łów nej przekątn ej w tablicy dwuwymiarowej o m wierszach i n kolumnach jest następujący.

Algorytm A.ID suma = O for Ci=!; i<=m; i++) for Cj=i+!; j<=n; j++) suma += t [i] [j] Rozdział

9

2. Poniżej jest przedstawiony algorytm tworzenia tablicy z kolejno wczytywanych wektorów zapisany w pseudo-kodzie.

A. WSKAZÓWKI DO WYBRANYCH ZADAŃ

405

Algorytm A .11 do { czytaj wektor if (liczba zapisana w wektorze jest większa od ostatniej liczby tablicy) wpisz wektor do tablicy na kolejną pozycję while (nie wypełniono całej tablicy) 4 . Do zamiany elementów tablicy zgodnie z rysunkiem 8.6 wystarczy wykonać dwie instrukcje for przeglądającejedną ćwiartkę tablicy. A oto algorytm zamiany elementów tablicy zapisany w pseudo-kodzie.

Algorytm A.12 (każdego

dla

elementu pierwszej

ćwiartki

tablicy)

{

zmiennej pomoc przypisz

wartość

elementu z pierwszej

ćwiartki

elementowi z pierwszej ćwiartki przypisz elementu z czwartej ćwiartki elementowi z czwartej ćwiartki przypisz wartość elementu z trzeciej ćwiartki elementowi z trzeciej ćwiartki przypisz wartość elementu z drugiej ćwiartki elementowi z drugiej ćwiartki przypisz wartość zmiennej pomoc

wartość

}

5. Wykorzystać dowolny algorytm porządkowaniatablic. Do wyznaczenia liczby elementów różnych należy dany wiersz również uporządkować. 7. Wykorzystać wskazówki podane w zadaniu 8.5.

Skorowidz A

algorytm 9,11 algorytmy z powrotami 195 aplet 29,354,379 aplikacja 29,379 B błędy

danych 389,395 kompilacji 11,389 logiczne 11,389,395 wykonania 11,389 biblioteka AWT 357 Swing 358,380 blok 44 C

catchj) 331 char 232 class 15 D dane testowe 138,396 dziedziczenie 259

E else.57 extends 260 F final 231 finally 331 for 110 H hierarchia i łączność operatorów 43 I if 57

implements 312 import 51,325 instrukcja 55 break 59,78 continue 79 do while 69 for 71 if...else 55 return 152 switch 59 while 61,68 złożona 43,58 int 51 interfejs 311 ActionListener 372 ChangeListener 386 użytkownika 359

K klasa 15 abstrakcyjna 277 ActionEvent 372 ApletMain 363 ArithmeticException 332 BorderLayout 367 Boxl.ayoutl) 369 BufferedOutputStream 346 ChangeEvent 386 Container 360 DataOutputStream 346 EOFException 349 Error 330 FileOutputStream 345 FlowLayout 360,366

SKOROWIDZ InputStreamReader 344 JAppIet 354 JButton 359 JMenu 381 JMenuBar 381 JMenuItem 381 JPanel 369 JScrollPane 384 JSlider 386 JTextArea 360,384 JTextField 360,371 Math 339 Object 269 RuntimeException 330 String 346 Throwable 330 komentarz 31 konstruktor 20 domyślny 20 konwersja typów 44 L length 89 M macierz 85 menadżer rozkładu 360 BoxLayout() 369 GridBagLayoutO 371 GridLayout 368 metoda 15 actionPerformed O 372 add() 361,381 addActionListenerO 371 append O 362 char Atf) 50 compareToO 50 destroy() 354 cqualsf) 50,269 get Valuef) 386 getvaluelsxdjustingf) 386 indexOf'[] 50

407 initO 354 insert() 362 lastlndexOf'[] 50 lengthO 49 main O 24,363 paint () 354 ,356 parselntj) 51 random O 339 replaceRangeO 362 setLayout() 360 ,367 setText() 362 showln put.Dialogf ) 51 showłdessagefrialogf)

51,393

startf) 354 stateChangedO 386 stopf) 354 writeUTFO 346 N nazwa 32 O obiekt 15 nasłuchuj ący

371 obsługa zdarzeń 371 operacja przypisania 37 operator " ."17 % 68 + 26,47

=17 == 50,269 new 16,87 przecinkowy 42,72 przedrostkowy 41 przyrostkowy 41 trójargumentowy ? 42 operatory arytmetyczne 38 bitowe logiczne 40 logiczne 39 relacyjne 39

SKOROWIDZ

408

wieloznakowe przypisania 41 zwiększania i zmniejszania 40 organizacja obliczeń cyklicznych 61 p package 29,147 pakiet domyślny 325 pakiety 325 parametry "a kt ualne 21,151 formalne 151 podejmowanie decyzji w programie 55 polimorfizm 281 private 18 program 9,29 projektowanie " metod 149 wstępujące 10 zstępujące 10 protected 18,259 przeciążanie metod 159 przekazywanie parametrów 152 pseudo-kod 12,64 public 18,29 R referencja 16,86 rekurencja 191 return 20,150 rozmieszczenie komponentów 366 S słowo kluczowe 31 showlnput.Dialogf) 63 showMessageDialogO 63 sortowanie bąbelkowe 119 przez łączenie 221 przez wstawienie 125 szybkie 213 specyfikator domyślny 18

dostępu

18 32 struktura danych 10 strumienie 342 T tablice 85 wielopoziomowe 88 testowanie programu 11,389,395 this 22,237 throws 331 try 331 typ boolean 36 char37 typy danych 34 całkowite 35 rzeczywiste 35 stałe

U

umieszczanie komponentów 359 uruchamianie programów 11,389,396 V void 24 W

wektor 85 wyjątek 330 ArithmeticException 330 Array IndexOu tOfBoundsException 330 Array IndexO utOfBoundsException 333 wyrażenia 38 " wyszukiwanie binarne 132 sekwencyjne 130 wywoływanie konstruktorów 271 Z

zdarzenie action 371 change 386 zmienne 32,34

C, :L~)

Aktualne

książki

Wydawnictwa W&W

Nauka programowania dla początkujących. Turbo Pascal autorzy: Anna Struzińska-Walczak, Krzysztof Walczak Nauka programowania dla ... już nie całkiem początkujących. Turbo Pascal autorzy: Anna Struzińska-Walczak, Krzysztof Walczak Programowanie w języku Turbo Pascal 7.0 autorzy: Anna Struzi ńska-Walczak, Krzysztof Walczak Nauka programowania w systemie DELPHI autorzy: Anna Struzińska-Walczak, Krzysztof Walczak Delphi. Nauka programowania systemów baz danych. autorzy: Anna Struzińska-Walczak, Krzysztof Walczak Przykłady zastosowań.

autorzy: Anna

Delphi

Struzińska-Walczak,

Krzysztof Walczak

Nauka programowania w języku C++ Borland Builder autorzy : Anna Struzińska-Walczak, Krzysztof Walczak Przykłady zastosowań.

C++ Borland Builder

autor: Krzysztof Walczak

Nauka programowania dla początkujących. C++ autorzy: Anna Struzińska-Walczak, Krzysztof Walczak Nauka programowania obiektowego autor: Krzysztof Walcz ak

wjęzyku

C++

CA-Visual Objects. Programowanie wizualno-obiektowe autorzy: Anna Struzińska-Walczak, Krzysztof Walczak

) l

Krz' '

JAVA.NAU~F

P CZ

Książka

zawiera podstawowy kurs programowania w języku Java dla osób całkiem początkujących .. Wykład został poprowadzony w sposób jak najbardziej czytelny i przejrzysty, a zamieszczone programy są dokładnie skomentowane i omówione. Książka jest przeznaczona dla szerokiego kręgu osób zainteresowanych programowaniem. Może być także wykorzystywana przez studentów wyższych uczelni jako podręcznik do nauki programowaniaw języku Java.

Autor: dr hab. mz. Krzysztof Walczak doświadczony dydaktyk, wieloletni wykładowca programowania w Instytucie Informatyki Politechniki Warszawskiej, autor książek poświęconych programowaniu komputerów.

ISBN 83-917375-1-9

---

Asembler - Kurs programowania dla średnio zaawansowanych

Read more

Kurs programowania w języku Asembler dla średnio zaawansowanych

Read more

Podstawy programowania obliczen równoległych

Read more

Vesela nauka

Read more

Prawda i Nauka

Read more

Nauka Świata Dysk

Read more

Język C - podstawy programowania

Read more

Umysł, mózg i nauka

Read more

Jezyk C++ – podstawy programowania

Read more

Pracownia programowania obiektowego

Read more

Metodologija društvenih nauka (Drugo izdanje)

Read more

Logika. Nauka i sztuka

Read more

Podstawy programowania obrabiarek sterowanych numerycznie

Read more

Szkoła programowania język C

Read more

Przeglad jezyków i paradygmatów programowania

Read more

Po Czwarte Dla Grzechu

Read more

O tolerancję dla zdominowanych

Read more

poradnik dla grabieїcy grobуw

Read more

Kantyk dla Leibowitza

Read more

Fizyka dla programistów gier

Read more

InterBase dla delfinow

Read more

Po trzecie dla draki

Read more

Logika dla opornych

Read more

Requiem dla Króla Zbrodni

Read more

Podstawy prawa dla ekonomistów

Read more

Wszystko Dla Potworów

Read more

Kantyk dla Leibowitza

Read more

Instrukcja dla komisarzy krolewskich

Read more

Mezczyzna Tylko Dla Mnie

Read more

Psychologia nie dla psychologów

Read more

Recommend Documents

Asembler - Kurs programowania dla średnio zaawansowanych

...

---

Kurs programowania w języku Asembler dla średnio zaawansowanych

...

---

Podstawy programowania obliczen równoległych

Podstawy programowania obliczeń równoległych Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej Wydział Matematyki, Fizyki i Informa...

---

Vesela nauka

FRIDRIH NIČE VESELA NAUKA Preveo s nemačkog MILAN TABAKOVIĆ VESELA NAUKA »LA GAYA SCIENZA« Ja stanujem u svojoj kući...

---

Prawda i Nauka

---

Nauka Świata Dysk

---

Język C - podstawy programowania

Język C - podstawy programowania UNIWERSYTET MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ WYDZIAŁ MATEMATYKI, FIZYKI I INFORMATYKI INSTYTU...

---

Umysł, mózg i nauka

Z o ryg inał u : Wstęp M ind~ . Brail1s and Science Copyright© by John R. Searlc Okładkę i strony tytułowe projektowa...

---

Jezyk C++ – podstawy programowania

Język C++ – podstawy programowania Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki Insty...

---

Pracownia programowania obiektowego

Pracownia programowania obiektowego UNIWERSYTET MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ WYDZIAŁ MATEMATYKI, FIZYKI I INFORMATYKI INST...

---

×

Report "Java: nauka programowania dla początkujących"

Your name

Email

Reason -Select Reason- Pornographic Defamatory Illegal/Unlawful Spam Other Terms Of Service Violation File a copyright complaint

Description

Close Send

×

Sign In

Email

Password

Remember me Forgot password?

Sign In

---

Login with Facebook

Our partners will collect data and use cookies for ad personalization and measurement. Learn how we and our ad partner Google, collect and use data. Agree & close