Modelleren en Programmeren

Transcriptie

1 Modelleren en Programmeren Jeroen Bransen 11 december 2015 Ingebouwde datastructuren Meer boomstructuren Access specifiers Gebruikersinvoer Codestijl Packages SAT-solver

2 Ingebouwde datastructuren

3 Ingebouwde datastructuren Java heeft een hoop ingebouwde datastructuren

4 Ingebouwde datastructuren Java heeft een hoop ingebouwde datastructuren Een datastructuur is een object dat gebruikt kan worden om data op een slimme manier op te slaan

5 Ingebouwde datastructuren Java heeft een hoop ingebouwde datastructuren Een datastructuur is een object dat gebruikt kan worden om data op een slimme manier op te slaan In het vak Datastructuren meer over die slimme manier van opslaan

6 Ingebouwde datastructuren Java heeft een hoop ingebouwde datastructuren Een datastructuur is een object dat gebruikt kan worden om data op een slimme manier op te slaan In het vak Datastructuren meer over die slimme manier van opslaan In ons vak gebruiken we ingebouwde datastructuren, die vaak een algemene interface implementeren

7 Set Een set of verzameling kennen we uit de wiskunde

8 Set Een set of verzameling kennen we uit de wiskunde Rijtje dingen zonder dubbelen en volgorde maakt niet uit

9 Set Een set of verzameling kennen we uit de wiskunde Rijtje dingen zonder dubbelen en volgorde maakt niet uit Dit kan in Java op verschillende manieren worden geïmplementeerd

10 Set Een set of verzameling kennen we uit de wiskunde Rijtje dingen zonder dubbelen en volgorde maakt niet uit Dit kan in Java op verschillende manieren worden geïmplementeerd Maar het gebruik van een set is altijd hetzelfde: interface Set { void add(string s); void remove(string s); boolean contains(string s); //... } NB: Deze set kan alleen String waarden opslaan, in het echt iets ingewikkelder

11 Set gebruik public class SetExample { public static void main(string[] args) { // Dit print twee keer false Set<String> set1 = new HashSet<String>(); Test(set1); Set<String> set2 = new TreeSet<String>(); Test(set2); } } public static void Test(Set<String> set) { set.add("test"); set.add("test"); set.remove("test"); System.out.println(set.contains("Test")); }

12 Ingebouwde datastructuren Door alleen de interface te kennen, kunnen we deze gebruiken!

13 Ingebouwde datastructuren Door alleen de interface te kennen, kunnen we deze gebruiken! Andere nuttige datastructuren:

14 Ingebouwde datastructuren Door alleen de interface te kennen, kunnen we deze gebruiken! Andere nuttige datastructuren: List: rijtje van dingen, met add kun je makkelijk een element toevoegen

15 Ingebouwde datastructuren Door alleen de interface te kennen, kunnen we deze gebruiken! Andere nuttige datastructuren: List: rijtje van dingen, met add kun je makkelijk een element toevoegen Map: Mapping tussen twee waarden, bijvoorbeeld om aan een variabele (String) een waarheidswaarde toe te kennen (boolean)

16 Ingebouwde datastructuren Door alleen de interface te kennen, kunnen we deze gebruiken! Andere nuttige datastructuren: List: rijtje van dingen, met add kun je makkelijk een element toevoegen Map: Mapping tussen twee waarden, bijvoorbeeld om aan een variabele (String) een waarheidswaarde toe te kennen (boolean) Stack: stapel van dingen, het ding wat je het laatst toevoegt haal je als eerste er weer af

17 Meer boomstructuren

18 Boomstructuren

19 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren:

20 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren: Boom bestaat uit top-knoop

21 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren: Boom bestaat uit top-knoop Knoop bevat een getal

22 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren: Boom bestaat uit top-knoop Knoop bevat een getal Knoop heeft maximaal 2 kinderen, die elk ook bomen zijn

23 Boomstructuren public class Knoop { // Knoop bevat waarde int waarde; } // Knoop bevat maximaal 2 kinderen, // die zelf ook weer knopen zijn Knoop links; Knoop rechts;

24 Boomstructuren

25 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren:

26 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren: Boom bestaat uit top-knoop

27 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren: Boom bestaat uit top-knoop Knoop is een van de volgende:

28 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren: Boom bestaat uit top-knoop Knoop is een van de volgende: Een plus met precies 2 kinderen die elk bomen zijn

29 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren: Boom bestaat uit top-knoop Knoop is een van de volgende: Een plus met precies 2 kinderen die elk bomen zijn Een min met 1 kind dat ook een boom is

30 Boomstructuren Zulke bomen kunnen we als volgt representeren: Boom bestaat uit top-knoop Knoop is een van de volgende: Een plus met precies 2 kinderen die elk bomen zijn Een min met 1 kind dat ook een boom is Een blad met een getal erin

31 Eerste poging // Dit is niet handig... public class Knoop { int waarde; boolean isplus; boolean ismin; Knoop links; Knoop rechts; }

32 Beter idee Maak een aparte klasse voor elk type knoop

33 Beter idee Maak een aparte klasse voor elk type knoop Zo scheiden we de verschillende opties

34 Beter idee Maak een aparte klasse voor elk type knoop Zo scheiden we de verschillende opties En wordt de code een stuk duidelijker!

35 Bladeren public class Blad { int waarde; } public Blad(int waarde) { this.waarde = waarde; } public int resultaat() { return waarde; }

36 Min public class Min { // Wat moet dit type zijn???? kind; } public Min(??? kind) { this.kind = kind; } public int resultaat() { return -kind.resultaat(); }

37 Nog beter idee Maak een aparte klasse voor elk type knoop

38 Nog beter idee Maak een aparte klasse voor elk type knoop Maak een interface voor Boom-typen

39 Nog beter idee Maak een aparte klasse voor elk type knoop Maak een interface voor Boom-typen Laat elke klasse die interface implementeren

40 Boom interface public interface Boom { public int resultaat(); }

41 Bladeren public class Blad implements Boom { int waarde; } public Blad(int waarde) { this.waarde = waarde; } public int resultaat() { return waarde; }

42 Min public class Min implements Boom { // Kind is een boom (kan blad zijn // of een ingewikkelder type) Boom kind; } public Min(Boom kind) { this.kind = kind; } public int resultaat() { return -kind.resultaat(); }

43 Plus public class Plus implements Boom { Boom links; Boom rechts; } public Plus(Boom links, Boom rechts) { this.links = links; this.rechts = rechts; } public int resultaat() { return links.resultaat() + rechts.resultaat(); }

44 Access specifiers

45 Wat kan hier fout gaan? public class Breuk { int teller, noemer; } public Breuk(int teller, int noemer) { this.teller = teller; this.noemer = noemer; } public double todouble() { return (double)teller / (double)noemer; }

46 Oplossing public class Breuk { int teller, noemer; } public Breuk(int teller, int noemer) { if(noemer == 0) { this.teller = 0; this.noemer = 1; } else { this.teller = teller; this.noemer = noemer; } } public double todouble() { return (double)teller / (double)noemer; }

47 Of toch geen oplossing? public static void main(string[] args) { Breuk br = new Breuk(1, 4); } // Dit print 0.25 System.out.println(br.toDouble()); // Maar dit gaat fout... br.noemer = 0; System.out.println(br.toDouble());

48 Access specifiers Specificeren welke code variabelen mag bewerken en functies mag aanroepen

49 Access specifiers Specificeren welke code variabelen mag bewerken en functies mag aanroepen public betekent dat iedereen toegang heeft

50 Access specifiers Specificeren welke code variabelen mag bewerken en functies mag aanroepen public betekent dat iedereen toegang heeft private betekent alleen code binnen die klasse

51 Access specifiers Specificeren welke code variabelen mag bewerken en functies mag aanroepen public betekent dat iedereen toegang heeft private betekent alleen code binnen die klasse Standaard is public

52 Goede oplossing public class Breuk { private int teller, noemer; } public Breuk(int teller, int noemer) { if(noemer == 0) { this.teller = 0; this.noemer = 1; } else { this.teller = teller; this.noemer = noemer; } } public double todouble() { return (double)teller / (double)noemer; }

53 Gebruikersinvoer

54 Gebruikersinvoer Via args kunnen we commandline-argumenten verkrijgen

55 Gebruikersinvoer Via args kunnen we commandline-argumenten verkrijgen Maar wat als we gebruiker tijdens het programma wat willen laten invoeren?

56 Gebruikersinvoer Via args kunnen we commandline-argumenten verkrijgen Maar wat als we gebruiker tijdens het programma wat willen laten invoeren? Verschillende opties:

57 Gebruikersinvoer Via args kunnen we commandline-argumenten verkrijgen Maar wat als we gebruiker tijdens het programma wat willen laten invoeren? Verschillende opties: Invoer uit console lezen via System.in

58 Gebruikersinvoer Via args kunnen we commandline-argumenten verkrijgen Maar wat als we gebruiker tijdens het programma wat willen laten invoeren? Verschillende opties: Invoer uit console lezen via System.in Invoer via een textbox in een venster verkrijgen

59 Invoer uit console System.in kan gebruikt worden om invoer te lezen

60 Invoer uit console System.in kan gebruikt worden om invoer te lezen System.in.read() geeft volgend karakter uit invoer

61 Invoer uit console System.in kan gebruikt worden om invoer te lezen System.in.read() geeft volgend karakter uit invoer Niet zo handig

62 Invoer uit console System.in kan gebruikt worden om invoer te lezen System.in.read() geeft volgend karakter uit invoer Niet zo handig Scanner klasse kan hierbij helpen

63 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in)

64 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in) Verschillende methoden om volgende stukje invoer te lezen:

65 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in) Verschillende methoden om volgende stukje invoer te lezen: nextline(): tekst tot einde van deze regel

66 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in) Verschillende methoden om volgende stukje invoer te lezen: nextline(): tekst tot einde van deze regel next(): tekst tot eerstvolgende spatie/enter

67 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in) Verschillende methoden om volgende stukje invoer te lezen: nextline(): tekst tot einde van deze regel next(): tekst tot eerstvolgende spatie/enter nextint(): leest invoer als getal

68 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in) Verschillende methoden om volgende stukje invoer te lezen: nextline(): tekst tot einde van deze regel next(): tekst tot eerstvolgende spatie/enter nextint(): leest invoer als getal nextdouble(): leest invoer als kommagetal

69 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in) Verschillende methoden om volgende stukje invoer te lezen: nextline(): tekst tot einde van deze regel next(): tekst tot eerstvolgende spatie/enter nextint(): leest invoer als getal nextdouble(): leest invoer als kommagetal etc.

70 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in) Verschillende methoden om volgende stukje invoer te lezen: nextline(): tekst tot einde van deze regel next(): tekst tot eerstvolgende spatie/enter nextint(): leest invoer als getal nextdouble(): leest invoer als kommagetal etc. Na aanroep van al deze methoden is stukje invoer verwerkt, en bij nogmaals aanroepen krijgen we dus het stukje erna

71 Scanner klasse Aanmaken van Scanner object: new Scanner(System.in) Verschillende methoden om volgende stukje invoer te lezen: nextline(): tekst tot einde van deze regel next(): tekst tot eerstvolgende spatie/enter nextint(): leest invoer als getal nextdouble(): leest invoer als kommagetal etc. Na aanroep van al deze methoden is stukje invoer verwerkt, en bij nogmaals aanroepen krijgen we dus het stukje erna Scanner kan ook gebruikt worden voor lezen uit bestanden

72 Scanner voorbeeld import java.util.scanner; public class ScannerTest { public static void main(string[] args) { Scanner sc = new Scanner(System.in); } } System.out.print("Voer je naam in: "); String naam = sc.nextline(); System.out.print("Voer je leeftijd in: "); int leeftijd = sc.nextint(); if(leeftijd < 18) { System.out.println(naam + ", je bent te jong"); } else { System.out.println(naam + ", je krijgt toegang."); }

73 Codestijl

74 Boolean vergelijking Dit werkt maar is niet zo mooi: if (waarde == true) { // Hier wat code }

75 Boolean vergelijking Dit werkt maar is niet zo mooi: if (waarde == true) { // Hier wat code } waarde is al een boolean, dus beter is: if (waarde) { // Hier wat code }

76 Gebruik van else if (n > 10) { // Hier wat code } if (n <= 10) { // Hier wat andere code }

77 Gebruik van else if (n > 10) { // Hier wat code } if (n <= 10) { // Hier wat andere code } Een van beide alternatieven is altijd waar, maar dat is niet meteen duidelijk. Zo wel: if (n > 10) { // Hier wat code } else { // Hier wat andere code }

78 Geen compiler-error!= correct if(array[i]!= (0 1)) { // Deze code wordt uitgevoerd als // de waarde niet gelijk is aan 0 of 1 }

79 Geen compiler-error!= correct if(array[i]!= (0 1)) { // Deze code wordt uitgevoerd als // de waarde niet gelijk is aan 0 of 1 } De of ( ) werkt hier op 2 int s

80 Geen compiler-error!= correct if(array[i]!= (0 1)) { // Deze code wordt uitgevoerd als // de waarde niet gelijk is aan 0 of 1 } De of ( ) werkt hier op 2 int s Dat hebben we nog nooit gezien, maar is de bitwise of

81 Geen compiler-error!= correct if(array[i]!= (0 1)) { // Deze code wordt uitgevoerd als // de waarde niet gelijk is aan 0 of 1 } De of ( ) werkt hier op 2 int s Dat hebben we nog nooit gezien, maar is de bitwise of Voor 0 en 1 is het resultaat daarvan 1

82 Geen compiler-error!= correct if(array[i]!= (0 1)) { // Deze code wordt uitgevoerd als // de waarde niet gelijk is aan 0 of 1 } De of ( ) werkt hier op 2 int s Dat hebben we nog nooit gezien, maar is de bitwise of Voor 0 en 1 is het resultaat daarvan 1 Dus dit controleert of array[i] ongelijk is aan 1

83 Verkorte if-notatie Een vaak voorkomend patroon: if (a < 10) b = 5; else b = a;

84 Verkorte if-notatie Een vaak voorkomend patroon: if (a < 10) b = 5; else b = a; Kan korter worden geschreven: b = a < 10? 5 : a;

85 Verkorte if-notatie variabele = b? e1 : e2;

86 Verkorte if-notatie variabele = b? e1 : e2; Hierbij moet b een expressie van type boolean zijn

87 Verkorte if-notatie variabele = b? e1 : e2; Hierbij moet b een expressie van type boolean zijn En e1 en e2 van hetzelfde type als variabele

88 Verkorte if-notatie variabele = b? e1 : e2; Hierbij moet b een expressie van type boolean zijn En e1 en e2 van hetzelfde type als variabele Als b evalueert naar true dan variabele = e1;

89 Verkorte if-notatie variabele = b? e1 : e2; Hierbij moet b een expressie van type boolean zijn En e1 en e2 van hetzelfde type als variabele Als b evalueert naar true dan variabele = e1; Anders variabele = e2;

90 Verkorte if-notatie variabele = b? e1 : e2; Hierbij moet b een expressie van type boolean zijn En e1 en e2 van hetzelfde type als variabele Als b evalueert naar true dan variabele = e1; Anders variabele = e2; Hoeft niet per se toekenning te zijn, maar mag ook in functieaanroep of complexere expressie staan, bijvoorbeeld: f(10 + (a == 0? 0 : 7 / a))

91 Meerdere opties voor dezelfde variabele if (a == 1) { // Hier wat code } else if (a == 2) { // Hier wat andere code } else if (a == 3) { // Hier weer andere code } else if (a == 4) { // Hier ook code } else { // En hier nog code }

92 Switch switch (a) { case 1: // Hier wat code break; case 2: // Hier wat andere code break; case 3: // Hier weer andere code break; case 4: // Hier ook code break; default: // En hier nog code }

93 Packages

94 Packages In Java komt de klassenaam overeen met bestandsnaam

95 Packages In Java komt de klassenaam overeen met bestandsnaam Java-equivalent van directorystructuur zijn packages

96 Packages In Java komt de klassenaam overeen met bestandsnaam Java-equivalent van directorystructuur zijn packages Directorynamen gescheiden door punt in plaats van slash

97 Packages In Java komt de klassenaam overeen met bestandsnaam Java-equivalent van directorystructuur zijn packages Directorynamen gescheiden door punt in plaats van slash Dus: klasse Scanner in package java.util is het bestand java/util/scanner.java

98 Packages In Java komt de klassenaam overeen met bestandsnaam Java-equivalent van directorystructuur zijn packages Directorynamen gescheiden door punt in plaats van slash Dus: klasse Scanner in package java.util is het bestand java/util/scanner.java De klasse heet dus eigenlijk java.util.scanner

99 Packages In Java komt de klassenaam overeen met bestandsnaam Java-equivalent van directorystructuur zijn packages Directorynamen gescheiden door punt in plaats van slash Dus: klasse Scanner in package java.util is het bestand java/util/scanner.java De klasse heet dus eigenlijk java.util.scanner Om typewerk te besparen doen we import

100 SAT-solver

101 Organisatorisch Opdracht in tweetallen

102 Organisatorisch Opdracht in tweetallen Begin op tijd!

103 Organisatorisch Opdracht in tweetallen Begin op tijd! Gezamenlijk cijfer betekent ook dat de bedoeling is dat jullie elk evenveel bijdragen

104 SAT-solver Gegeven een formule uit propositielogica, vindt een valuatie die de formule waar maakt

105 SAT-solver Gegeven een formule uit propositielogica, vindt een valuatie die de formule waar maakt Bijvoorbeeld: p ( p q)

106 SAT-solver Gegeven een formule uit propositielogica, vindt een valuatie die de formule waar maakt Bijvoorbeeld: p ( p q) De formule is waar wanneer p waar is en q onwaar

107 SAT-solver Gegeven een formule uit propositielogica, vindt een valuatie die de formule waar maakt Bijvoorbeeld: p ( p q) De formule is waar wanneer p waar is en q onwaar Basisidee: probeer alle mogelijkheden

108 Toepassingen Planningsproblemen (bv. treinschema)

109 Toepassingen Planningsproblemen (bv. treinschema) Roostering (bv. roosters op middelbare school)

110 Toepassingen Planningsproblemen (bv. treinschema) Roostering (bv. roosters op middelbare school) Software-verificatie (voldoet programma aan bepaalde eigenschappen?)

111 Toepassingen Planningsproblemen (bv. treinschema) Roostering (bv. roosters op middelbare school) Software-verificatie (voldoet programma aan bepaalde eigenschappen?) Logische problemen (bv. sudoku oplossen)

112 Toepassingen Planningsproblemen (bv. treinschema) Roostering (bv. roosters op middelbare school) Software-verificatie (voldoet programma aan bepaalde eigenschappen?) Logische problemen (bv. sudoku oplossen) Etc...

113 SAT-solver p ( p q)

114 SAT-solver p ( p q) vervulbaar? p = true p = false q = true q = false q = true q = false nee ja! nee nee

115 SAT-solver (iets slimmer) p ( p q) vervulbaar? p = true p = false q = true nee q = false ja! nee