INF1000 - V?r 2010

L?sningsforslag ukeoppg. 4:  15. - 19. feb (INF1000 - V?r 2010)

Teori for Oblig 2: Mer om l?kker og arrayer (kap. 4 - 5); og metoder (kap. 7.1 - 7.9)
NB! Husk at l?sningene dine ikke trenger ? v?re like med disse for ? v?re riktige.  Det er vanlig i programmering at samme oppgave kan l?ses p? mange forskjellige m?ter, og alle disse er ok p? INF1000 s? lenge svaret er riktig.

M?l
F? ?velse i teorien som trengs for ? l?se Oblig 2.  Hovedtema i obligen er l?kker, arrayer, og metoder (uten parametre), og f?lgende oppgaver gir nyttig trening i dette slik at du blir bedre i stand til ? l?se obligen.

Oppgaver til teoritimen

  1. Enkle l?kker med tall:
    (a) Lag et program med en l?kke som teller ned fra 10 til 0.  Bruk en teller-variabel med startverdi 10 og redusér den med 1 i hver gjennomgang av l?kka.  Utskriften skal bli: 
     ...10 ...9 ...8 ...7 ...6 ...5 ...4 ...3 ...2 ...1 ...0

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

       for (int teller = 10; teller >= 0; teller--) {
	   System.out.print(" ..." + teller);
       }
       System.out.println();
   }
}

    Java-nedtelling: (kun for spesielt interesserte)  Hvis du vil legge inn 1-sekunds pause f?r hvert tall skrives ut kan du skrive "Thread.sleep(1000); // Vent 1000 millisek." inne i for-l?kka og endre "(String[] args)" til "(String[] args) throws Exception".  Exceptions er ikke pensum men omtales i kap. 18.  Bare kap. 1 - 9 (og litt av 12) er pensum.

    (b) Lag en l?kke som skriver ut de 10 f?rste potensene av 2 (2, 2×2, 2×2×2, osv).  Bruk en teller-variabel "i" som teller de 10 gangene, og en variabel "potens2" som ganges med 2 i hver omgang av l?kka og skrives ut.  Utskriften skal bli: 
    2  4  8  16  32  64  128  256  512  1024

    class PowersOf2 {
   public static void main(String[] args) {

       int potens2 = 1;
       for (int i = 0; i < 10; i++) {
	   potens2 = potens2 * 2;
	   System.out.print(potens2 + "  ");
       }
       System.out.println();
   }
}

    (c) Lag to nestede for-l?kker som gir f?lgende utskrift.  Det skal bare skrives ut ett tall av gangen, som skal v?re verdien til telleren i den ytre l?kka (som g?r fra 1 til 3) ganget med telleren i den indre l?kka. 
    1  2  3  4
2  4  6  8
3  6  9  12

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

       int produkt = 1;
       for (int i = 1; i <= 3; i++) {
	   for (int j = 1; j <= 4; j++) {
	       produkt = i * j;
	       System.out.print(produkt + "  ");
	   }
	   System.out.println();
       }
   }
}


  2. L?kker: Hva blir skrevet ut?
    Avgj?r uten ? bruke datamaskin hva som blir skrevet ut n?r f?lgende programsetninger utf?res. 
    //(a)
       int a = 10;
       while (a < 20) {
           a += 4;
       }
       System.out.println("a = " + a);


    a = 22
    //(b)
       int sum = 0;
       for (int b = 1; b < 6; b += 2) {
           sum += b;
       }
       System.out.println("sum = " + sum);


    sum = 9


    //(c)
       int produkt = 1;
       for (int c = 1; c < 4; c++) {
           produkt = produkt * c;
	   System.out.println(produkt);
       }

    1
2
6
    //(d)
       for (int d = 3; d >= 1; d--) {
           for (int e = 1; e <= 3; e++) {
               System.out.println(d + e);
           }
       }

    4
5
6
3
4
5
2
3
4
    //(e)
       int teller = 0;
       for (int ytre = 0; ytre < 3; ytre++) {
           teller++;
           for (int indre = 0; indre < 3; indre++) {   
               teller++;
           }
       }
       System.out.println(teller);

    12


  3. Arrayer med tall:  (Oblig-relevant!)
    (a) Lag en l?kke som setter inn de 10 f?rste oddetall i f?lgende array.  La telleren i l?kka g? fra 0 til 9, og i hver gjennomgang av l?kka setter du inn én verdi i arrayen, beregnet som telleren ganget med 2 pluss 1. 
    int[] oddetall = new int[10];

    class Oddetall {
    public static void main(String[] args) {
	int[] oddetall = new int[10];
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
	    oddetall[i] = i * 2 + 1;
	    System.out.println(oddetall[i]);
	}
    }
}

    (b) Produkt av verdier != 0: Anta at arrayen verdier[] og variabelen produkt er deklarert som vist under.  Lag en l?kke som g?r gjennom verdiene i arrayen, og hver gang den kommer til en verdi som ikke er 0 ganger du verdien med produkt og lagrer resultatet i samme variabel (produkt).  Utskriften til slutt skal v?re 240 (dvs. 2×4×10×3). 
    int[] verdier = { 0, 2, 4, 0, 0, 10, 0, 3 };
int produkt = 1;
// L?kke:
for (                                       ) {

}
System.out.println(produkt);

    class VerdierIkke0 {
    public static void main(String[] args) {

	int[] verdier = { 0, 2, 4, 0, 0, 10, 0, 3 };
	int produkt = 1;
	// L?kke:
	for (int i = 0; i < verdier.length; i++) {
	    if (verdier[i] != 0) {
		produkt = produkt * verdier[i];
	    }
	}
	System.out.println(produkt);
    }
}

    (c) 2D-array: Lag to nestede for-l?kker som setter inn f?lgende verdier i en 2D-array deklarert som: int[][] tabell = new int[3][4];, slik at tabell[0][0] blir 1, tabell[2][3] blir 12, osv.  Husk at indeksene i arrayen starter fra 0, ikke 1. 
    1  2  3  4
2  4  6  8
3  6  9  12

    class Array2D {
   public static void main(String[] args) {

       int[][] tabell = new int[3][4];

       for (int i = 0; i < 3; i++) {
	   for (int j = 0; j < 4; j++) {
	       tabell[i][j] = (i + 1) * (j + 1);
	       System.out.print(tabell[i][j] + "  ");
	   }
	   System.out.println();
       }
   }
}

    (d) Sum i kolonner: Skriv programkode som beregner summen av verdiene i hver kolonne i ovennevnte array og skriver summene ut (6 12 18 24).  Dette ligner p? en deloppgave i oblig 2! 
           for (int kol = 0; kol < 4; kol++) {
	   int sumkol = 0;
	   for (int rad = 0; rad < 3; rad++) {
	       // ...(fyll inn resten)...
	   }
	   // ...(fyll inn resten)...
       }
       // ...(fyll inn resten)...


  4. Array med String-er: Hva blir skrevet ut?  Og hvorfor?  (Oblig-relevant!) 
    class NavneArray {
   public static void main(String[] args) {

       String[] navn = { "Anne", "Kari", "Ole", null };

//(a)
       System.out.println(navn[1] + navn[navn.length/2]);


    KariOle


    //(b)
       for (int i = 0; i < navn.length; i++) {
           // Testen "!= null" sikrer at neste ledd ikke blir null.equals(..)
           if (navn[i] != null
               && (navn[i].equals("Ole") || navn[i].equals("Anne")) ) {
               System.out.println(i);
           }
       }


    
0
2
    //(c)
       int indeks = 0;
       boolean funnet = false;
       while (indeks < 4 && !funnet) {
           if (navn[indeks].equals("Kari")) {
               funnet = true;
           }
           indeks++;
       }
       System.out.println(indeks);


    2


    //(d)
       String[] andreNavn = { "Per", "Anne", "Ole" };
       for (int i = 0; i < 4; i++) {
           for (int j = 0; j < 3; j++) {
               // Testen "!= null" sikrer at andre ledd ikke blir null.equals(..)   
               if (navn[i] != null && navn[i].equals(andreNavn[j])) {
                   System.out.println(i + " " + j);
               }
           }
       }
   }
}

    0 1
2 2


  5. inLine(), inChar(), og ordrel?kke:  (Oblig-relevant!)
    Lag et program som sp?r bruker etter et navn.  Programmet leser navnet inn vha. inLine();, og "fyller" s? skjermen med navnet ved ? skrive det ut 100 ganger.  Videre skal programmet sp?rre bruker om hun vil gi et nytt navn (j/n).  Svaret leses n? med .inChar("\n\r"), og hvis det er 'j' gjentas hele prosessen; hvis svaret er 'n' avsluttes programmet.  Kj?reeksempel: 
    Skriv et navn: Ola Nordmann
Ola Nordmann Ola Nordmann Ola Nordmann Ola Nordmann Ola Nordmann O
la Nordmann Ola Nordmann Ola Nordmann Ola Nordmann Ola Nordmann Ol
a Nordmann Ola Nordmann Ola Nordmann Ola Nordmann Ola  ...osv...
Gi nytt navn? (j/n): j
Skriv et navn:

    import easyIO.*;
class Navn100 {
   public static void main(String[] args) {
       In tast = new In();
       Out skjerm = new Out();

       char svar = 'j'; // Startverdi
       while (svar != 'n') {

	   skjerm.out("Skriv et navn: ");
	   String navn = tast.inLine();

	   for (int i = 0; i < 100; i++) {
	       skjerm.out(navn + " ");
	   }
	   skjerm.outln();

	   skjerm.out("Gi nytt navn? (j/n): ");
	   svar = tast.inChar("\n\r");
       }
   }
}
    Tips til Oblig 2: Legg merke til det som st?r i parentesene til .inChar("\n\r") ovenfor.  Dette angir at inChar skal hoppe over evt. linjeskift (\n) eller vognretur (\r) som bruker har tastet inn, og i stedet lese inn en vanlig bokstav fra tastatur, f.eks. 'j'.  Det samme b?r du gj?re i deloppgave 1 (c) i oblig 2.


  6. Metoder:  (Oblig-relevant!)
    (a) Endre strukturen til programmet ditt fra punkt 5. over slik at det f?lger malen fra oblig 2 (vist i skissen nedenfor), dvs. med en liten kontrollklasse ?verst, etterfulgt av en egen klasse for metodene.  Hele programmet med begge klassene lagres i én fil, kalt Navn100.java (dvs. navnet til klassen med metoden main()).  Lag bare én metode i hjelpeklassen, kalt ordrel?kke(), som gj?r alt som st?r i punkt 5. ovenfor. 
    import easyIO.*;

class Navn100 {
    public static void main(String[] args) {
        Hjelpeklasse hj = new Hjelpeklasse();
        hj.ordrel?kke(); // Kj?rer metoden ordrel?kke() i hjelpeklassen
    }
}
class Hjelpeklasse {
    // Klargj?ring for innlesing/utskrift, gjelder for hele klassen:
    In tast = new In();
    Out skjerm = new Out();

    String navn;

    void ordrel?kke() {
        char svar = 'j'; // Startverdi

        while (svar != 'n') {
            // - Be bruker taste et navn og les det inn med .inLine();
	    skjerm.out("Skriv et navn: ");
	    navn = tast.inLine();

            // - Utskrift av navn 100 ganger.
	    for (int i = 0; i < 100; i++) {
		skjerm.out(navn + " ");
	    }
	    skjerm.outln();

            // - Sp?r om bruker vil "Gi nytt navn? (j/n):", og .inChar("\n\r"):
	    skjerm.out("Gi nytt navn? (j/n): ");
	    svar = tast.inChar("\n\r");
        }
    }
}
    Mer info: Grunnen til at vi skriver programmet p? denne m?ten med to klasser vil bli klarere n?r vi kommer til kapittel 8, men har sammenheng med at vi ?nsker ? lage gode "objektorienterte" program der vi jobber med "objekter".  I denne skissen er det fem pekere til objekter: args[], hj, tast, skjerm, og navn.

    (b) Flere metoder: Endre programmet slik at koden som skriver ut navnet 100 ganger flyttes til en egen metode kalt utskrift().  Husk ? legge inn et kall p? metoden p? det stedet i programmet du flyttet koden fra. 
    import easyIO.*;
class Navn100 {
    public static void main(String[] args) {
        Hjelpeklasse hj = new Hjelpeklasse();
        hj.ordrel?kke();
    }
}
class Hjelpeklasse {
    In tast = new In();
    Out skjerm = new Out();

    String navn;

    void ordrel?kke() {
        char svar = 'j';
        while (svar != 'n') {
	    // Be bruker taste et navn og les det inn med .inLine():
	    skjerm.out("Skriv et navn: ");
	    navn = tast.inLine();

            // Kaller metoden utskrift():
	    utskrift();

            // - Sp?r om bruker vil "Gi nytt navn? (j/n):"
	    skjerm.out("Gi nytt navn? (j/n): ");
	    svar = tast.inChar("\n\r");
        }
    }
    void utskrift() {
	for (int i = 0; i < 100; i++) {
	    skjerm.out(navn + " ");
	}
	skjerm.outln();
    }
}

    (c) Inn-parameter: Endre programmet slik at String-variabelen navn n? deklareres inne i metoden ordrel?kke() (og ikke "globalt" ? dvs. f?r alle metodene, som vist ovenfor), og slik at verdien av denne variabelen blir overf?rt til metoden utskrift(..) vha. et argument i kallet.  Endre ogs? begynnelsen av metoden utskrift(..) slik at den tar imot argumentet vha. parameteren String navn, slik:  void utskrift(String navn) { 
    import easyIO.*;
class Navn100 {
    public static void main(String[] args) {
        Hjelpeklasse hj = new Hjelpeklasse();
        hj.ordrel?kke();
    }
}
class Hjelpeklasse {
    In tast = new In();
    Out skjerm = new Out();

    void ordrel?kke() {
        char svar = 'j';
        while (svar != 'n') {
	    // Be bruker taste et navn og les det inn med .inLine():
	    skjerm.out("Skriv et navn: ");
	    String navn = tast.inLine();

            // Kaller metoden utskrift():
	    utskrift(navn);

            // - Sp?r om bruker vil "Gi nytt navn? (j/n):"
	    skjerm.out("Gi nytt navn? (j/n): ");
	    svar = tast.inChar("\n\r");
        }
    }
    void utskrift(String navn) {
	for (int i = 0; i < 100; i++) {
	    skjerm.out(navn + " ");
	}
	skjerm.outln();
    }
}


  7. Metode med inn og ut-parametre: kap. 7, oppg. 2 (side 133)
    Lag en metode som regner ut hypotenusen c i en rettvinklet trekant n?r vi g?r ut fra Pytagoras formel: c2 = a2 + b2 der a og b er lengden p? katetene ? de to andre sidene i trekanten.  Vi bruker a og b som parametre til metoden.  Du trenger da ? kalle kvadratrotmetoden i Math.sqrt(double_verdi) i den metoden du lager.  Returner verdien c som verdien p? metoden.  Test metoden ved ? kalle den i en dobbel for-l?kke for alle kombinasjoner av a og b med heltallsverdiene fra 1.0 til og med 6.0, og skriv ut svarene. 
    double finnHypotenus(double a, double b) {
    ...

    return c;
}
    Tips: Kallet p? metoden kan se slik ut:  double c = finnHypotenus(a, b);  
    class Hypotenus {
    public static void main(String[] args) {
	HypotenusMetoder h = new HypotenusMetoder();
	h.start();
    }
}
class HypotenusMetoder {
    void start() {
	for (double a = 1; a <= 6; a++) {
	    for (double b = 1; b <= 6; b++) {
		double c = finnHypotenus(a, b);
		System.out.printf("a=%.1f, b=%.1f  gir c=%.3f\n", a, b, c);
	    }
	}
    }

    double finnHypotenus(double a, double b) {
	double c = Math.sqrt(a * a + b * b);
	return c;
    }
}

KJ?REEKSEMPEL:
a=1.0, b=1.0  gir c=1.414
a=1.0, b=2.0  gir c=2.236
a=1.0, b=3.0  gir c=3.162
a=1.0, b=4.0  gir c=4.123
a=1.0, b=5.0  gir c=5.099
a=1.0, b=6.0  gir c=6.083
a=2.0, b=1.0  gir c=2.236
a=2.0, b=2.0  gir c=2.828
a=2.0, b=3.0  gir c=3.606
a=2.0, b=4.0  gir c=4.472
a=2.0, b=5.0  gir c=5.385
a=2.0, b=6.0  gir c=6.325
a=3.0, b=1.0  gir c=3.162
a=3.0, b=2.0  gir c=3.606
  ...osv...
a=6.0, b=5.0  gir c=7.810
a=6.0, b=6.0  gir c=8.485


  8. Metode med array som inn-parameter: kap. 7, oppg. 3 (side 134)
    Lag en metode double gjennomsnitt(int[] a) som summerer alle elementene i heltallsarrayen a, og som returnerer (det aritmetiske) gjennomsnittet av verdiene i a. 
    // Dette eksemplet viser en lignende programstruktur men med bare én klasse.
// Vi slipper ? bruke to klasser ved ? la objekt-pekeren "gj" referere til
// den samme klassen som den selv og main-metoden er plassert i.
class Gjennomsnitt {

    public static void main(String[] args) {
	Gjennomsnitt gj = new Gjennomsnitt();
	gj.testGjennomsnitt();
    }

    void testGjennomsnitt() {
	int[] a = { 1, 2, 2, 1, 0, 3 };
	double snitt = gjennomsnitt(a); // Argument: arraynavnet uten klammer
	System.out.println("Gjennomsnittet er: " + snitt);
    }

    double gjennomsnitt(int[] a) {
	int sum = 0;
	for (int i = 0; i < a.length; i++) {
	    sum += a[i];
	}
	return (double) sum / a.length;
    }
}

KJ?REEKSEMPEL:
Gjennomsnittet er: 1.5

Oppgaver til terminaltimen

  1. L?kker og metoder: Fibonacci-tallene
    Lag et program som skriver ut de 15 f?rste tall i Fibonaccif?lgen.  F?lgen er definert ved at de to f?rste tall er 0 og 1, og hvert neste tall er summen av de to foreg?ende.  Utskriften skal bli: 
    0  1  1  2  3  5  8  13  21  34  55  89  144  233  377

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

	int nestSiste = 0;
	int siste = 1;
	// Skriver ut de to f?rste tall:
	System.out.print(nestSiste + "  ");
	System.out.print(siste + "  ");

	// Skriver ut 3. til 15. tall i f?lgen:
	for (int i = 3; i <= 15; i++) {
	    int tmp = siste; // Midlertidig variabel
	    siste = siste + nestSiste;
	    nestSiste = tmp;
	    System.out.print(siste + "  ");
	}
	System.out.println();
    }
}


  2. Arrayer, inLine(), inChar(), og enkle metoder:  (Oblig-relevante!)
    (Samme oppgaver som i punkt 3., 4., 5., og 6. for teoritimen.) 


  3. Start med Oblig 2:
    Tips: Begynn med ? l?se foreg?ende oppgave (?Arrayer, inLine(), ...?).  Der vil du finne problemstillinger som ligner mye p? det som skal gj?res i Oblig 2, men litt enklere slik at obligen blir lettere ? gj?re etter at du har l?st disse oppgavene.


  4. Metoder med inn- og ut-parametre:
    (Samme oppgaver som i punkt 7. og 8. for teoritimen.)  Slike metoder trengs ikke i oblig 2.


  5. Ekstraoppgave:
    (a) Endre strukturen i Fibonacci-programmet du lagde ovenfor slik at det f?lger malen fra oblig 2 (vist ogs? ovenfor i punkt 6. for teoritimen), med en kontrollklasse ?verst, etterfulgt av en hjelpeklasse for metodene.  Bruk tre metoder i hjelpeklassen: en ordrel?kke som skriver ut f?lgende meny, og en metode for hvert av de 2 menyvalgene:
    1. Skriv ut de 15 f?rste tall i Fibonaccif?lgen
2. Test om et tall h?rer til f?lgen
    Metoden for ordre 2 ber bruker taste inn et tall, og g?r s? i en l?kke som genererer Fibonacci-tallene frem til det bruker-inntastede tallet.  Deretter gis det melding til bruker om tallet h?rte til f?lgen eller ikke.  Mer info: Fibonacci-tallene forekommer mye i naturen, bl.a. i tregrener, blomster, kongler og kaniner. 
    import easyIO.*;

class Fibonacci {
    public static void main(String[] args) {
        FibonacciMetoder fib = new FibonacciMetoder();
        fib.ordrel?kke();
    }
}

class FibonacciMetoder {
    In tast = new In();
    Out skjerm = new Out();

    void ordrel?kke() {
        int ordre = 0;

        while (ordre != 3) {
	    // Meny:
            skjerm.outln("1. Skriv ut de 15 f?rste tall i Fibonaccif?lgen");
            skjerm.outln("2. Test om et tall h?rer til f?lgen");

	    // Leser kommando fra bruker:
            skjerm.out("Velg kommando (3=Avslutt): ");
            ordre = tast.inInt();

            switch (ordre) {
                case 1: skriv15Fib(); break;
                case 2: testFibTall(); break;
                default: break;
            }
	    System.out.println();
        }
    }

    void skriv15Fib() {
	int nestSiste = 0;
	int siste = 1;
	System.out.print(nestSiste + "  ");
	System.out.print(siste + "  ");

	for (int i = 3; i <= 15; i++) {
	    int tmp = siste; // Midlertidig variabel
	    siste = siste + nestSiste;
	    nestSiste = tmp;
	    System.out.print(siste + "  ");
	}
	System.out.println();
    }

    void testFibTall() {
	skjerm.outln();
	skjerm.out("Skriv et tall for ? teste om det er Fibonacci-tall: ");
	int inntastet = tast.inInt();

	int nestSiste = 0;
	int siste = 1;
	int i = 2; // i: Plass i Fib.f?lgen til n?v?rende "siste"
        // S? lenge "siste" er < enn inntastet generér neste Fib.-tall:
	for ( ; siste < inntastet; i++) {
	    int tmp = siste;
	    siste = siste + nestSiste;
	    nestSiste = tmp;
	}
	if (siste == inntastet) {
	    System.out.println(inntastet + " er Fibonacci-tall nr. " + i);
	} else if (inntastet == 0) {
	    System.out.println(inntastet + " er Fibonacci-tall nr. 1");
	} else {
	    System.out.println(inntastet + " er IKKE et Fibonacci-tall.");
	}
    }
}

KJ?REEKSEMPEL:
> java Fibonacci
1. Skriv ut de 15 f?rste tall i Fibonaccif?lgen
2. Test om et tall h?rer til f?lgen
Velg kommando (3=Avslutt): 1
0  1  1  2  3  5  8  13  21  34  55  89  144  233  377  

1. Skriv ut de 15 f?rste tall i Fibonaccif?lgen
2. Test om et tall h?rer til f?lgen
Velg kommando (3=Avslutt): 2

Skriv et tall for ? teste om det er Fibonacci-tall: 233
233 er Fibonacci-tall nr. 14

1. Skriv ut de 15 f?rste tall i Fibonaccif?lgen
2. Test om et tall h?rer til f?lgen
Velg kommando (3=Avslutt): 2

Skriv et tall for ? teste om det er Fibonacci-tall: 234
234 er IKKE et Fibonacci-tall.

    (b) (middels vanskelig)  Utvid ordre 2 slik at den ogs? sier hvilket Fibonacci-tall er n?rmest det bruker-inntastede tallet.
    6. Send gjerne l?sningsforslaget ditt til josek [at] ifi.uio.no, s? legger jeg det ut her.


  6. Ukens n?tt: (veldig vanskelig!)
    Lag en metode som skriver ut alle anagrammer av et ord p? 4 bokstaver som ligger i en char-array.  Anagrammene skal ha de samme 4 bokstavene, i alle mulige rekkef?lger og uten ? gjenta noen bokstav.  For eksempel, hvis ordet er deklarert som f?lger, er 4 av anagrammene som vist under, og totalt 24. 
    char[] ord = { 'A', 'R', 'N', 'E' };

 Kj?reeksempel:
 ARNE
 AREN
 ANRE
 ANER
 ...20 ord til...
    Tips: En m?te ? l?se dette p? er med nestede l?kker som i utgangspunktet kan g? innom alle mulige kombinasjoner, inkludert AAAA, AAAE, osv. men slik at det bare blir utskrift av de med 4 forskjellige bokstaver.  Bruk den tomme strengen "" og + i utskriftssetningen for ? konvertere char-ene til tekst: System.out.println("" + ord[3] + ord[2] ···
    Send gjerne l?sningsforslaget ditt til josek [at] ifi.uio.no, s? legger jeg det ut her.

Kommentarer om dette oppgavesettet kan du sende til josek [at] ifi.uio.no