Praktikum 2

Arenduskeskkond (IDE)

Esimeses praktikumis kirjutasime programme tavalise lihtsa tekstiredaktoriga ja kompileerisime ning käivitasime käsurealt. Alguses on see õpetlik - näeme, et programmi tekst ongi lihtsalt tekst ja programmi töölepanemisel on mitu etappi. Kui aga teha rohkem ja suuremaid programme, siis on mõistlik kasutada spetsiaalseid keskkondi, mis osa tööd programmeerija eest "ära teeb". Käesoleval kursusel kasutame keskkonda IntelliJ. Lubatud on kasutada ka teisi keskkondi, aga neid eraldi ei tutvustata.

Arenduskeskkonna IntelliJ sissejuhatus ja nendes projekti loomise juhend asub juba eelmises praktikumis mainitud IDE juhendite lehel.

On olemas ka mõistlikud inglisekeelsed juhendid: https://www.jetbrains.com/help/idea/.

System.out.println("Arvude " + b + " ja " + c + " summa on " + (b + c));

Klass Math

Kui on vaja ümardada, siis saame kasutada meetodit Math.round. Näiteks Math.round(0.7) või Math.round(m1), kui m1 on enne väärtustatud. Klass Math on juba valmis tehtud ja vajadusel saame selle klassi meetodeid kasutada. Näiteks juhusliku reaalarvu leidmiseks võib kasutada meetodit Math.random, mis tagastab (pseudo)juhusliku double-tüüpi arvu poollõigust [0,0; 1,0) (st 0 on kaasa arvatud, 1 aga mitte). Omistamisdirektiivi

 
double juhuarv = Math.random();

täitmisel omandab muutuja juhuarv konkreetse väärtuse, mida me ette ei tea. Kui on vaja juhuslikku arvu mingis teises poollõigus, siis saab selle moodustada korrutamise ja liitmise abil. Näiteks avaldise Math.random()*10+20 väärtus ei ole väiksem kui 20.0 ja on väiksem kui 30.0.

Kui on tarvis juhuslikku täisarvu, siis oleks sobivaks teeks näiteks reaalarvulise juhusliku arvu ümardamine. Tähele tuleb panna, et Math.random tagastab double-tüüpi arvu, kuid Math.round tagastab double-tüüpi argumendi puhul long-tüüpi täisarvu. Niisiis toimivad kenasti järgmised omistamised:

double reaalJuhuarv = Math.random()*5+15;
long longJuhuarv = Math.round(Math.random()*5+15);

Kui aga tahaksime int-tüüpi juhuslikku arvu, siis on vajalik tüübiteisendus:

int taisJuhuarv = (int)Math.round(Math.random()*5+15);

 
int valeJuhuarv = (int)Math.random()*5+15;

Selleks, et teada saada, millised on mingi konkreetse klassi Math meetodi võimalikud argumentide ja tagastatavate väärtuste tüübid ja millised meetodid klassis Math üldse olemas on, avage Java API veebileht ja otsige raamist All classes üles link Math (see peab olema klass java.lang.Math, mitte pakett java.math). Pärast klassi üldist tutvustust on väljade ja meetodite loetelu koos lühitutvustustega. Näeme, et mõningaid meetodinimesid on korduvalt, näiteks abs on neli korda ja round kaks korda. Tõesti saab ühes klassis olla mitu samanimelist meetodit. Aga ainult sellisel juhul, kui formaalsete parameetrite (argumentide) arvus ja/või tüüpides on erinevused. Sellist olukorda nimetatakse üledefineerimiseks (ingl.k overloading). Antud juhul siis on eraldi meetodid absoluutväärtuse leidmiseks double-, float-, int- ja long-tüüpi argumendi jaoks. Ja erinevused on siis ka tagastustüübis. Meetodi iseloomustust, mis koosneb meetodi nimest ja formaalsete parameetrite tüüpide loetelust, nimetatakse signatuuriks (ingl.k signature). Niisiis ühes klassis peavad meetodite signatuurid olema erinevad.

Teeme ise meetodeid

Kuigi olemasolevates sadades klassides on tuhandeid meetodeid, mida saame kasutada, peame oskama ka ise neid juurde teha. Selles praktikumis piirdume staatiliste meetoditega (nimetatakse ka klassimeetoditeks). Eristatavad on need seeläbi, et piiritlejaks on võtmesõna static. Kui vaadata klassi Math meetodeid, siis need on kõik staatilised, mida kasutades tuleb meetodi ette lisada klassinimi. Staatiline on ka peameetod main.

'Static' tähendab seda, et meetod pole seotud ühegi objektiga ja saab kõik vajalikud andmed oma parameetrite kaudu, näiteks Math.max(1, 10) (on siiski ka erandeid). Mittestaatilised meetodid on seotud kindlate isenditega (objektidega) ja nendes olevate andmetega. Selliseid meetodeid nimetatakse ka 'isendimeetoditeks'. Näiteks sõne pikkuse leidmiseks peab kutsuma meetodi 'length' mingi konkreetse sõne küljes: "abc".length(). Isenditest (objektidest) räägitakse täpsemalt juba järgmises praktikumis.

Signatuur on meetodi (või konstruktori) iseloomustus, mis koosneb nimest ning formaalsete parameetrite tüüpide loetelust. Näiteks kui meetodi päis on static double korrutaKolmArvu (double a, double b, double c), siis signatuur on korrutaKolmArvu(double, double, double).

Meetodi igal väljakutsel väärtustatakse vastavate argumentide väärtusega muutujad (formaalsed parameetrid), mis on meetodi formaalsete parameetrite loetelus kirjeldatud. Need muutujad on kasutatavad ainult selle meetodi kehas. Rõhutame, et kui meetod ei tagasta väärtust, siis on tagastustüübiks void (tühitüüp). Kõigil teistel juhtudel aga peab tagastustüüp olema kooskõlas sellega, mis tüüpi väärtuse meetod tagastab. Tagastatakse aga selle avaldise väärtus, mis asub naasmisdirektiivis võtmesõna return järel.

Meetodeid võib ühes klassis olla mitmeid, näiteks järgmises klassis on kolm meetodit, sel korral kõik staatilised.

class KolmArvu {
    static double korrutaKolmArvu(double a, double b, double c){
        return a*b*c;
    }

    static void valjasta(double a, double b, double c){
        System.out.println("Antud arvud: " + a + ", " + b + ", " + c);
    }

    public static void main(String[] args) {
        double x = 1.5;
        double y = 2.25;
        double z = 3;
        valjasta(x, y, z);
        System.out.println("Nende korrutis: " + korrutaKolmArvu(x, y, z));
    }
}

Järjend ehk massiiv

Lineaarselt järjestatud hulka nimetatakse jadaks, igal jada elemendil on tema järjenumbrit näitav indeks. Järjendiks nimetatakse lõplikku jada. Javas kutsutakse järjendit massiiviks (ingl.k array) ja see saab koosneda vaid üht tüüpi elementidest. Võime rääkida näiteks täisarvude massiivist.

Näitena vaatleme viieelemendilist massiivi a, mis koosneb Javas elementidest

 a[0]
 a[1]
 a[2]
 a[3]
 a[4]

Kõik elemendid on ühte ja sama tüüpi, arvu nurksulgudes (järjekorranumbrit) nimetatakse elemendi indeksiks. Iga element võib sõltumata teistest elementidest sisaldada korraga ühte väärtust – täisarvumassiivi puhul täisarvu, reaalarvumassiivi puhul reaalarvu jne, ning igale elemendile võib väärtuse omistada teistest elementidest sõltumatult. Javas kehtib reegel, et massiivi elementide numeratsioon algab alati nullist. Kui massiivis on kokku n elementi, siis viimase elemendi indeks on n-1. Niisugust ühekohalist „nihet“ võrreldes harjunud loendamisviisiga tuleb Java-programmide koostamisel silmas pidada. (Massiivi elemendid võivad olla ka ise massiivid (kõik siis muidugi üht tüüpi massiivid, küll aga võib nende pikkus olla erinev). See lause on lugemiskontrolliks - palun kirjutage paberile/dokumenti ennustus, kas Tänak tuleb teist korda maailmameistriks. Sellisel juhul kujutatakse seda Javas kahemõõtmelise massiivina ja konkreetsele elemendile viidatakse kahe indeksiga, nt. b[2][3].)

Massiivi kirjeldamiseks (programmis kasutuselevõtmiseks) on mitu võimalust, kõige lihtsam on seda teha massiivialgati abil. Näiteks kui oleme viiel päeval lugenud kraadiklaasilt temperatuuri väärtused

 10 9 12 11 8

siis võime nendest moodustada massiivi

 
int[] a = {10, 9, 12, 11, 8};

Niisuguse kirjelduse toimel võtab arvuti kasutusele täisarvumassiivi a ja omistab selle elementidele järjestikku loogelistes sulgudes antud väärtused (seega näiteks a[0] väärtuseks saab 10 ja a[1] väärtuseks 9). Ühtlasi määratakse kindlaks massiivi elementide arv ehk massiivi pikkus, mis saab konstandi a.length väärtuseks (praegusel juhul on selleks 5).

Teine võimalus massiivi kasutuselevõtuks on massiiviloome. Eelneva näitega samaväärse tulemuse saame ka nii, et moodustame kõigepealt käsuga

int[] a = new int[5];

tühja viieelemendilise massiivi. Selle kõigi elementide algväärtuseks määratakse automaatselt 0. Seejärel omistame elementidele nullide asemel vajalikud väärtused:

  
a[0] = 10;
a[1] = 9;
a[2] = 12;
a[3] = 11;
a[4] = 8;

Massiivi ühe elemendi väärtust võib väljastada standardsel viisil nagu iga teist väärtust. Näiteks korraldus

System.out.println("Jarjendi esimene element on " + a[0]);

väljastab ekraanile massiivi a (tavamõttes) esimese elemendi väärtuse.

Paneme tähele, et massiivi suuruse peab määrama massiivi loomise hetkel. Hiljem ei saa enam massiivi suurust muuta. See on erinev näiteks Pythoni listist, kuhu saab elemente nii palju sisse lisada, kui vaja on. Tegelikult on ka Javas olemas muutuva suurusega listid (klass ArrayList). Sellest räägitakse lähemalt juba 4. praktikumis.

Massiiv ja tsükkel

Massiivi kõigi väärtuste väljastamiseks tuleb terve massiiv, alates algusest, elementhaaval läbida. Väga sobiv vahend selleks on for-tsükkel, millel on siinkohal isegi kaks varianti. Näiteks programmilõik

for (int i = 0; i < a.length; i++) {
    System.out.println(a[i]);
}

teeb just vajalikku tegevust – igal sammul, kui tsüklimuutuja i saab järjekordse väärtuse, trükitakse ekraanile järjekordse indeksiga element. Muutuja i algväärtus on 0 ja lõppväärtus ühe võrra väiksem kui massiivi pikkus. Indeksi nihke tõttu vaadatakse läbi parajasti kõik massiivi elemendid esimesest viimaseni. Näiteks 5-elemendilise massiivi puhul on:

Nagu eelnevast programmitekstist näha, võib elemendi indeksiks olla ka muutuja. Kui muutuja i on saanud mingi väärtuse, siis on arvutil lihtne kindlaks teha, millist elementi massiivis tähistab a[i]. Samamoodi võib indeksis esineda keerukam aritmeetiline avaldis, sel juhul arvutab arvuti kõigepealt välja avaldise väärtuse ja siis otsib massiivist üles vastava järjenumbriga elemendi.

Kui on vaja massiiv läbida nii, et erinevaid elemente pole vaja võrrelda, asendada või eemaldada, siis on kasutatav for-tsükli nö. for-each versioon. Ülaltoodud lõigu saab siis kirja panna ka nii:

for (int elem : a){
     System.out.println(elem);
}

int[] jarj1 = {1, 3, 6};
int[] jarj2;
jarj2 = jarj1;
System.out.println(jarj1[1]);
System.out.println(jarj2[1]);
jarj2[1]=4;
System.out.println(jarj2[1]);
System.out.println(jarj1[1]); 

Sõnemassiiv

Kui vaadata peameetodit, siis selle signatuuris paistab ka massiiv - sõnemassiiv. Peameetodil ongi formaalne parameeter, mille nime võib vabalt valida, aga sageli on selleks valitud args. Tegelikult saamegi selle abil kasutada käsurealt saadud sõnesid. Näiteks kui programm käivitada käsurealt:

 java Klassinimi Tartu Riia

saame sõnemassiivi, mille pikkus on kaks ja tema elemendid omandavad väärtused args[0] = "Tartu", args[1] = "Riia". Käsurealt saadud elemendid on sõned. Kui tahame neid kasutada näiteks täisarvudena või reaalarvudena, peame neid enne teisendama. Selleks saab kasutada vastavates mähisklassides (ingl.k wrapper class) olevaid meetodeid. Näiteks sõne täisarvuks teisendamisel on kasutatav meetod Integer.parseInt, mille argumendiks tulebki sõne anda. Näiteks oletame, et kui käsureal on argumentideks reaalarv 1.67 ja täisarv 5 (java Matkajapikkus 1.67 5), siis

double pikkus = Double.parseDouble(args[0]);
int matkapäevi = Integer.parseInt(args[1]);

muudab esimese argumendi reaalarvuks ja teise täisarvuks, millega saab edaspidi tehteid teha.

Juhend käsurea parameetrite määramiseks IDEs: IntelliJ jaoks

Kui on vaja luua sõnemasiivi programmi sees, siis toimub nii massiivi loomine kui ka tema elementidele väärtuste omistamine samamoodi kui arvumassiivide korral:

String[] sõned = {"Ilus", "punane", "maasikas"};

või

String[] sõned = new String[pikkus];

• Teise praktikumi kontrollülesanneteks on arvutiülesanded A4, A5, A7 (need tuleb laadida Moodle'isse).
• Kontrollige, kas Te olete kõik selle ja eelmise praktikumi ülesanded ära teinud. Kui pole, siis tehke.
• Kui midagi selgusetuks jäi, siis palun küsige järgmisel praktikumil praktikumijuhendajalt või kirjutage Moodle'is foorumisse.
• Kas oskate mõnele foorumis olevale vastuseta küsimusele vastata? Vastake.
• Vaadake Moodle-is olevat Pythoni ja Java võrdlust.