Forelæsning Uge 4 Mandag

Transkript

1 Forelæsning Uge 4 Mandag Algoritmeskabeloner findone, findall, findnoof, findsumof Primitive typer (forfremmelse og begrænsning) Identitet versus lighed (for objekter, herunder strenge) Opfølgning på Skildpadde opgaven Rekursive metoder Afleveringsopgave: Billedredigering Person "Fred" p1 Person "Jill" :Person p2 p1 == p2 evaluerer til false

2 Algoritmeskabeloner Finder et element, der opfylder betingelsen public Pixel findonepixel(int color) { for ( Pixel p : pixels ) { if ( p.getcolor() == color) { return p; return null; Finder en pixel med den angivne farve public Person findoneperson(string q) { for ( Person p : persons ) { if (p.getname().contains(q)) { return p; return null; Finder en peson, hvis navn indeholder den angivne textstreng 2

3 findone = finder ét element public TYPE findone( PARAM ) { for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem, PARAM) ) { return elem; return null; Algoritmeskabelon Gennemsøger LISTE og returnerer et element, der opfylder TEST Hvis flere elementer opfylder TEST, returneres et vilkårligt af disse Hvis ingen elementer opfylder TEST, returneres null (den tomme pointer) 3

4 En anden algoritmeskabelon Finder alle elementer, der opfylder betingelsen public ArrayList<Pixel> findallpixels(int color) { ArrayList<Pixel> result = new ArrayList<Pixel>(); for ( Pixel p : pixels ) { if ( p.getcolor() == color ) { result.add(p); return result; Finder alle pixels med den angivne farve public ArrayList<Person> findallpersons(string q) { ArrayList<Person> result = new ArrayList<Person>(); for ( Person p : persons ) { if (p.getname().contains(q)) { result.add(p); return result; Finder alle, hvis navn indeholder den angivne textstreng 4

5 findall = finder alle elementer public ArrayList<TYPE> findall( PARAM ) { ArrayList<TYPE> result = new ArrayList<TYPE>(); for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem,PARAM) ) { result.add(elem); return result; Algoritmeskabelon Gennemsøger LISTE og returnerer en arrayliste med alle elementer, der opfylder TEST Hvis ingen elementer opfylder TEST, er arraylisten tom Video 4.2 fra BlueJ bogen behandler et eksempel på denne algoritmeskabelon 5

6 Lad os kigge lidt nærmere på findall Resultat type Parameter Start på for-each løkke TEST af element Returner resultat public ArrayList<TYPE> findall( PARAM ) { ArrayList<TYPE> result = new ArrayList<TYPE>(); for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem,PARAM) ) { result.add(elem); return result; Opdatering af resultat variabel Initialisering af resultat variabel Lad os bibeholde de grønne dele, men udskifte de blå 6

7 Ny findnoof algoritmeskabelon = finder antal elementer public int findnoof( PARAM ) { int result = 0; Initialisering for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem,PARAM) ) { result++; Opdatering return result; Hvad gør denne algoritmeskabelon? Algoritmeskabelon Gennemsøger LISTE og returnerer antallet af elementer, der opfylder TEST 7

8 Endnu findsumof en = algoritmeskabelon finder summen af elementerne public int findsumof( PARAM ) { int result = 0; Initialisering for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem,PARAM) ) { result += VALUE(elem, PARAM); return result; Hvad gør denne algoritmeskabelon? Opdatering Beregner værdi ved hjælp af VALUE, f.eks. farven i et Pixel-objekt længden af navnet i et Person-objekt Algoritmeskabelon Gennemsøger LISTE og returnerer SUMMEN af de enkelte elementers værdier (beregnet ved hjælp af VALUE) Hvis man undlader TEST (og fjerner if-sætningen), summerer man over alle elementer i LISTE 8

9 Sammenligning af de fire algoritmeskabeloner Fælles Alle skabeloner gennemsøger en arrayliste og tjekker hvert enkelt element i listen op mod en angiven betingelse (der kan afhænge af parametre) Betingelsen involverer kun det element i listen, der pt. undersøges Forskelle findone returnerer ét element, der opfylder den angivne betingelse (og stopper så snart en sådant element er fundet) findall returnerer en arrayliste med alle de elementer, der opfylder den angivne betingelse findnoof returnerer antallet af elementer, der opfylder den angivne betingelse findsumof returnerer summen af værdierne af de elementer, der opfylder den angivne betingelse Alle eksamensopgaver indeholder spørgsmål, som kan løses ved hjælp af algoritmeskabeloner Skabelon Initialisering Opdatering findall tom liste add findnoof 0 += 1 findsumof 0 += VALUE 9

10 Eksempler på findnoof Finder antal elementer, der opfylder betingelsen public int findnoofpixels(int color) { int result = 0; for ( Pixel p : pixels ) { if ( p.getcolor() == color ) { result++; return result; Finder antal pixels med den angivne farve public int findnoofpersons(string q) { int result = 0; for ( Person p : persons ) { if (p.getname().contains(q)) { result++; return result; Finder antal personer, hvis navn indeholder den angivne textstreng 10

11 Eksempler på findsumof Finder summen af de elementer, der opfylder betingelsen public int findsumofdarkpixels(int color) { int result = 0; for ( Pixel p : pixels ) { if ( p.getcolor() <= color ) { result += p.getcolor(); return result; Finder summen af mørke pixelværdier public int findsumofteenagers() { int result = 0; for ( Person p : persons ) { if ( 13 <= p.getage() && p.getage() <= 19 ) { result += p.getage(); return result; Finder summen af teenageres alder 11

12 Primitive typer i Java Heltal byte short int long 8 bit 16 bit 32 bit 64 bit Reelle tal float double 32 bit 64 bit Sandhedsværdier boolean 1 bit Tegn char 16 bit X Y angiver at udtryk af type X kan assignes til variabler af type Y Eksempel: double d; int i; Man må gerne assigne en lille værdi til en stor variabel Lovligt: int double Ulovligt: d = 7; i = 3.5; Man kan ikke proppe en stor værdi ind i en lille variabel 12

13 Forfremmelse og begrænsning En værdi kan forfremmes til en "større type" d = 7; Lovligt: integer udtrykket 7 bliver forfremmet til typen double Håndteres automatisk af compileren (når det er nødvendigt) En værdi kan begrænses til en "mindre type" i = d; Ulovligt: Man kan ikke proppe en stor værdi ind i en lille variabel Kræver et type-cast (indsat af programmøren) i = (int) 3.5; type-cast Lovligt: double udtrykket 3.5 bliver begrænset til typen int

14 Eksempler på forfremmelse og begrænsning Hvad er værdien af dette udtryk? (int) (12 / 2.5) (int) (12.0 / 2.5) (int) forfremmes til begrænses til 4 ved at smide decimalbrøken væk * 2 / (int) -3.5 = 5 6 / (int) (2 / 2.5) Er nedenstående erklæringer lovlige? double d = 7; int i = d; Selv om d har værdien 7 kan den ikke assignes til heltals variablen i Det er typen der er afgørende Ikke den øjeblikkelige værdi 14

15 Konstanter (literals) Type Literal Wrapper type byte 15 Byte short Short int Integer Primitive typer long float 45320L 15.03e5F Long Float Objekt typer double 15.03e5 Double char 'a' Character boolean false Boolean Objekt type String "hello" 15

16 Identitet versus lighed (magen til) I det virkelige liv skelner vi mellem objekter, der er identiske, og objekter, der ligner hinanden To personer er ikke identiske, selvom de hedder det samme og er født samme dag (har samme attributværdier). Hvis man fortæller tjeneren, at man vil have den Pizza, som står på nabobordet, kommer han med en der ligner (dvs. er magen til). Java Operator == identitet equals lighed (magen til) Metode i Object klassen (redfineres i mange underklasser, f.eks. String) 16

17 Identitet mellem objekter Person "Fred" p1 Person "Jill" :Person p2 p1 == p2 evaluerer til false Operatoren == tester for identitet Det er ikke nok, at de to objekter har samme attributværdier Nedenfor peger p1 og p2 på samme objekt Person Person Person Person "Fred" p1 "Fred" :Person p2 "Fred" p1 "Jill" :Person p2 p1 == p2 evaluerer til false p1 == p2 evaluerer til true 17

18 Sammenligning af strenge Strenge skal altid sammenlignes ved hjælp af equals metoden fra String klassen Eksempel Næste input String input = reader.getinput(); Lad os antage, at input derved har fået værdien "stop" Test ved hjælp af equals metoden equals tester lighed (magen til) == tester identitet if( input.equals("stop") ) {... Testet evaluerer til true Test ved hjælp af == operatoren if( input == "stop" ) {... Testet evaluerer til false eller true, hvis det er en smart compiler String "stop" String "stop" input 18

19 Opfølgning på Skildpadde opgaven Fakultets funktionen n! er defineret ved n! = 1 * 2 *...* (n-2) * (n-1) * n for n 1 5! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120 Beregning ved hjælp af en for-løkke 1! = 1 public int faculty(int n) { int result = 1; for (int i=2; i<=n; i++) { result *= i; return result; 19

20 Fakultets funktionen (rekursiv) Fakultets funktionen kan også defineres rekursivt, dvs. ved hjælp af sig selv n! = 1 for n = 1 n! = (n-1)! * n for n 1 Rekursiv metode til beregning af n! public int faculty(int n) { if (n == 1) return 1; return faculty(n-1) * n; Rekursion Induktionsbeviser 20

21 Fibonacci tallene Nedenstående talfølge, hvor hvert tal er lig summen af de to foregående 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, Beregning ved hjælp af en for-løkke public int fibonacciloop(int n) { if (n == 1) return 0; int first = 0; int second = 1; int temp; for (int i=3; i<=n; i++) { temp = second; second += first; first = temp; return second; 21

22 Fibonacci funktionen (rekursiv) Rekursiv definition fib(1) = 0 fib(2) = 1 fib(n) = fib(n-2) + fib(n-1) for n 2 Rekursiv beregning public int fibonacci(int n) { if (n == 1) return 0; if (n == 2) return 1; return fibonacci(n-2) + fibonacci(n-1); 22

23 Koch kurver n = 0 n = 1 Koch(n) Koch(n-1) n 1 Koch(n-1) n = 2 Rekursiv metode n = 3 n = 4 n = 5 public void kochcurve(int n, double length) { if ( n == 0 ) { move(length); else { kochcurve(n-1, length/3); turn(-60); kochcurve(n-1, length/3); turn(120); kochcurve(n-1, length/3); turn(-60); kochcurve(n-1, length/3); 23

24 Sierpinksi kurver n = 0 Sierpinksi(n) Sier(n-1) n 1 n = 1 n = 2 n = 3 Sier(n-1) Sier(n-1) Rekursiv metode public void sierpinskicurve(int n, int length) { if ( n == 0 ) { triangle(length); else { sierpinskicurve(n-1, length/2); turn(-60); move(length/2); turn(60); sierpinskicurve(n-1, length/2); turn(60); move(length/2); turn(-60); sierpinskicurve(n-1, length/2); move(-length/2); 24

25 Skildpadde på kængurustylter Lad os nu antage, at skildpadden har taget kængurustylter på Den afsætter kun en plet, når den lander Den hopper rundt mellem tre punkter Men den er nybegynder, så den når aldrig helt hen til punkterne 25

26 Afleveringsopgave: Billedredigering I får udleveret et projekt med nedenstående to klasser Samme som i billedredigering i mandagsforelæsningen 26

27 Afleveringsopgave fortsat I skal implementere en række billedoperationer på gråtone billeder Original Lysere og mørkere Invertering (lys mørk) Spejling vandret og lodret Udjævning (uskarpt) Skalering 27

28 Opsummering Fire algoritmeskabeloner, som alle tjekker elementer i en arrayliste op mod en angiven betingelse findone returnerer ét element findall returnerer en arrayliste med alle elementer findnoof returnerer antallet af elementer findsumof returnerer summen af værdierne Primitive typer Regler for assignments og parametre (bestemt via relation) Forfremmelse (til større type) og begrænsning (til mindre type) Konstanter og Wrapper klasser Identitet versus lighed For objekter generelt Strenge skal altid sammenlignes ved hjælp af equals metoden Rekursive metoder Afleveringsopgave: Billedredigering 28

29 Det var alt for nu.. spørgsmål 29