Консольный ввод с помощью класса Scanner

Консольный ввод данных в языке Java достаточно просто реализован с помощью класса Scanner. Для работы с этим классом необходимо включить в заголовок файла программы инструкцию import.java.util.*, то есть подключить пакет java.util.

Общая схема реализации процесса ввода данных с консоли посредством класса Scanner такова: на основе стандартного потока ввода System.in создается объект класса Scanner, через который и осуществляется консольный ввод. При этом используются следующие методы этого класса:

nextLine() считывание текстовой строки,

nextInt() считывание целого числа типа int,

nextDouble() считывание действительного числа типа double,

nextBoolean() считывание логического значения,

nextLong() считывание целого числа типа long,

nextShort() считывание целого числа типа short,

nextByte() считывание целого числа типа byte,

nextFloat() считывание действительного числа типа float,

next() считывание одного слова.

Пример:

package javaapplicationscanner;

import java.util.*; //импорт пакета

Public class JavaApplicationScanner

{

public static void main(String[] args)

{

//создание объекта класса Scanner – имя может быть любым

Scanner input=new Scanner(System.in);

//описание переменных

String gruppa, name;

int age;

double weight;

System.out.print("Ваше имя: "); //запрос имени

name=input.nextLine(); //считывание текстовой строки

// с пробелами

System.out.print("Ваша группа: ");

gruppa=input.next(); //считывание одного слова

System.out.print("Ваш возраст: ");

age=input.nextInt(); //считывание целого числа

System.out.print("Ваш вес: ");

weight=input.nextDouble(); //считывание действительного

// числа

System.out.println("Вы ввели следующие данные:");

System.out.println("Имя: " + name + ", группа: " + gruppa + ", возраст: " + age + ", вес: " + weight);

}

}

В окне вывода появится:

Ваше имя: Пупкин Василий

Ваша группа: ПИ-12

Ваш возраст: 18

Ваш вес: 62,5

Вы ввели следующие данные:

Имя: Пупкин Василий, группа: ПИ-12, возраст: 18, вес: 62.5

Внимание!При вводе действительных чисел целая и дробная части их разделяются запятой!

Структура программы

Программа на Java состоит из одного или нескольких взаимосвязанных классов. В одном из классов должен быть метод с именем main(), который называется главнымметодом программы. Выполнение программы начинается с выполнения этого метода. Как правило, исходный код приложения Java выглядит следующим образом:

/*

* To change this template, choose Tools | Templates

* and open the template in the editor.

*/

package javaapplication_1;

/**

*

* @author User

*/

import javax.swing.*;

import java.util.*;

public class JavaApplication_1

{

/**

* @param args the command line arguments

*/

public static void main(String[] args)

{

// TODO code application logic here

}

}

Сначала идет многострочный комментарий, который содержит информацию о том, как изменить шаблон (template) создания проекта:

/*

* To change this template, choose Tools | Templates

* and open the template in the editor.

*/

Затем объявляется, что созданный класс JavaApplication_1 будет находиться в пакете javaapplication_1.

После этого идет многострочный комментарий, предназначенный для автоматического создания документации по этому классу:

/**

*

* @author User

*/

В нем присутствует инструкция задания метаданных с помощью выражения @author – информация об авторе проекта для утилиты создания документации javadoc.

Метаданные – это информация, которая не относится к работе программы и не включается в нее при компиляции. Она сопровождает программу и может быть использована другими программами для проверки прав доступа к ней или ее распространения, проверки совместимости с другими программами, указания параметров при запуске класса и т.д. В данном месте исходного кода имя User берется средой разработки из операционной системы по имени папки пользователя. Его следует заменить на имя реального автора, например, на “Вася Пупкин”.

Метаданные задаются с помощью аннотации – выражения, начинающегося с символа @, после которого следует идентификатор, а затем могут идти круглые скобки, внутри которых указываются параметры аннотации.

Далее с помощью инструкций import подключаются необходимые пакеты, в данном случае библиотека графических компонентов Swing и библиотека классов консольного ввода/вывода Util.

После этого следует заголовок созданного главного класса программы:

public class JavaApplication_1

Слово public означает, что класс доступен за пределами того пакета, в котором он описан. Слово class свидетельствует о том, что речь идет именно о классе, а не о чем-то другом. После этого указывается имя класса, в данном случае JavaApplication_1.Далее в фигурных скобках описывается программный код класса.

Все классы и объекты приложения вызываются и управляются из метода main(), который объявлен далее и выглядит следующим образом:

public static void main(String[] args)

Это описание называется сигнатурой метода, и каждое слово в ней имеет определенное назначение:

public - метод доступен за пределами класса, он является открытым, так как он вызывается извне (из операционной системы),

static - метод является статическим, то есть его можно вызвать без создания экземпляра класса (объекта),

void - метод не возвращает конкретный результат после завершения работы,

main - наименование главного метода главного класса приложения,

args - аргумент (формальный параметр) метода main типа текстового массива String[].

Далее в фигурных скобках записывается программный код основного метода: создание объектов, описание переменных, ввод и обработка исходных данных. Он помещается вместо комментария:

// TODO code application logic here

(здесь описать логику работы программы)

При написании кода следует придерживаться нескольких простых правил:

- имена классов начинаются с прописной буквы; если имя содержит несколько слов, то каждое слово начинается с прописной буквы без символа подчеркивания: MyNewClass;

- имена переменных и методов начинаются со строчной буквы; если имя содержит несколько слов, то каждое слово начинается с прописной буквы без символа подчеркивания: indexRow;

- имена констант записываются прописными буквами; если имя содержит несколько слов, то между ними ставится символ подчеркивания: MY_CONST.

Алгоритм и его свойства

Алгоритм – это последовательность предписаний (команд), точное выполнение которых приводит к решению поставленной задачи.

Правильно построенные алгоритмы должны обладать следующими свойствами:

дискретность - алгоритм разбит на отдельные элементарные этапы (шаги), возможность выполнения которых не вызывает сомнений,

однозначность - команды, входящие в алгоритм, должны быть точными и понятными, порядок их выполнения должен быть единственно возможным, любая неопределенность или двусмысленность недопустима,

детерминированность - повтор результатов при повторе исходных данных,

результативность - алгоритм должен приводить к результату за конечное число шагов,

массовость - алгоритм должен быть пригоден для решения всех задач данного класса.

Схемы алгоритмов

Любой алгоритм можно представить или записать тремя способами:

- словесным (вербальным) - с использованием слов и предложений,

- табличным (аналитическим) - с помощью формул и таблиц,

- графическим - с помощью рисунков, геометрических фигур и символов.

Самым наглядным из них является графический способ – представление алгоритма схемой.

Схема алгоритма – это графическое изображение его структуры, отдельных составных частей и взаимосвязей между ними.

Схема алгоритма представляет собой совокупность специальных символов (блоков), соединенных между собой стрелками, которые указывают последовательность его выполнения. Внутри каждого блока может быть записан его номер и краткое содержание исполняемых им функций (операций).

Правила выполнения схем алгоритмов устанавливает Единая система программной документации (ЕСПД), в которую входят:

ГОСТ 19002-80 “Схемы алгоритмов и программ. Правила выполнения”

ГОСТ 19003-80 “Схемы алгоритмов и программ. Обозначения условные графические”

Перечень, наименование, обозначение и размеры наиболее употребляемых символов и отображаемых ими функций:

процесс - выполнение операции или группы операций, в результате которых изменяется значение, форма представления или расположение данных,

решение - выбор направления выполнения программы или алгоритма в зависимости от некоторых переменных условий,

модификация – выполнение операций, меняющих команды или группу команд, изменяющих программу,

предопределенный процесс – использование ранее созданных или отдельно описанных алгоритмов или программ,

данные - преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или регистрации результатов обработки (вывод),

дисплей - вывод данных на дисплей (монитор).

терминатор - начало, конец, прерывание процесса обработки данных при выполнении программы,

линии потока - линии, связывающие символы схемы: линии,

идущие справа налево или снизу вверх, должны иметь стрелки.

комментарий- добавление описательных комментариев или пояснительных записей

Пример записи алгоритма:

Для построения удобных в работе схем алгоритмов необходимо руководствоваться следующими правилами:

ü каждая схема должна иметь точку начала и точку конца,

ü от точки начала блоки располагаются сверху вниз и слева направо,

ü направление линий потока сверху вниз и слева направо принимается за основное и, если линия потока не имеет излома, то стрелками ее можно не обозначать,

ü расстояние между параллельными линиями потока должно быть не менее 3 мм, между остальными линями схемы – не менее 5 мм,

ü количество входящих в блок линий потока не ограничивается, но выходить из него может только одна линия (исключение – блок решения, из которого всегда выходят две линии),

ü запись в блоках должна быть словесной или математической, а не в виде операторов конкретного алгоритмического языка: нужно показать, что делается в блоке, а не как это делается,

ü записи внутри блоков должны быть расположены так, чтобы их можно было читать слева направо и сверху вниз независимо от направления линий потока,

ü схема должна читаться без дополнительных пояснений автора,

ü используемые в некотором блоке переменные должны получать конкретные значения в предыдущих или в том же блоке,

ü входные и выходные блоки подпрограмм должны содержать перечень соответственно входных и выходных параметров,

ü блоки можно объединять в более крупные пунктирными линиями, при этом необходимо описать назначение объединенных блоков,

ü над левой частью блоков ставятся метки, которыми в программе будут помечены операторы, описанные в данном блоке, а в разрыве верхней левой линии ставится номер блока.

Базовые структуры

Преимущество компьютеров и в то же время трудность их использования состоит в том, что они без труда выполняют операции, которые весьма трудоемки или практически невыполнимы людьми, и наоборот, действия, которые нам кажутся столь очевидными, что мы и не пытаемся их анализировать, зачастую становятся проблемой, когда предпринимается попытка их запрограммировать. Внешне заманчивая возможность, предписав одним росчерком пера выполнение тысяч элементарных действий, ставит трудную задачу понимания сложности, проблему, для решения которой необходимо вооружить себя определенными средствами. Такие средства алгоритмизации и программирования носят название базовых (управляющих) структур.

Как всякое автоматическое устройство, компьютер способен выполнять некоторое число элементарных операций: сложение, вычитание, сравнение, запись и чтение данных. Причем он обладает способностью самостоятельно управлять выполнением этих операций во времени. Если попытаться явно выразить возможности этого управления, то можно выделить три основные (базовые) управляющие структуры : цепочка (следование), ветвление, цикл. Эти комбинируемые по желанию структуры дают нам конструктор, позволяющий описать процесс вычислений произвольной сложности и полностью контролировать действия, предписываемые программой.

Практика разработки алгоритмов показывает, что в отдельных случаях одна и та же задача может быть успешно решена по алгоритмам, имеющим различную структуру. Главное требование к алгоритму заключается в том, чтобы он правильно решал поставленную задачу. Для удовлетворения этого требования алгоритм должен быть легким для понимания, простым для доказательства его правильности и удобным для модификации.

Опыт практической алгоритмизации привел к формированию особой методики организации алгоритмов, использование которой уменьшает вероятность ошибок в процессе их разработки и записи, упрощает их понимание и модификацию. Эту методику алгоритмизации называют структурнымпрограммированием.

При структурном программировании алгоритм как бы собирается из трех базовых структур, каждая из которых имеет один вход и один выход – цепочек, ветвлений и циклов. С помощью этих структур можно построить алгоритмы любой сложности, подсоединяя одну структуру к другой и развивая алгоритм не только вширь, но и вглубь. Конструируемые по этой методике алгоритмы четки и понятны, легко поддаются проверке, так как состоят из ограниченного числа одинаково устроенных блоков.

Для использования методики структурного программирования при словесной записи алгоритмов необходимо, чтобы такая запись располагала специальными средствами, адекватно реализующими базовые структуры. Если таких средств в том или ином алгоритмическом языке нет, то для облегчения последующей работы по переводу алгоритма в программу (кодирования) необходимо отработать языковые шаблоны, эквивалентно представляющие базовые структуры.

Таким образом, в соответствии с принципами структурного программирования любой алгоритм можно представить, используя только три базовые структуры – цепочку, ветвление, цикл.

Цепочка

Самой простой базовой структурой является цепочка – последовательность операторов присваивания.

Цепочку можно представить следующей схемой:

Основное свойство цепочки – очередной оператор цепочки будет выполнен после выполнения всех предыдущих операторов, то есть все операторы цепочки выполняются последовательно друг за другом.

Алгоритм циклического обмена в этом случае будет выглядеть следующим образом:

Переменные a и b обмениваются своими значениями через переменную x.

По этому алгоритму можно написать последовательность операторов:

x = a;

a = b;

b = x;

Ветвления

Одним из достоинств компьютеров является их способность делать выбор пути решения задачи в зависимости от выполнения заданных условий.

Выбор пути решения осуществляется в алгоритмических языках ветвлениями, которые могут быть представлены в двух формах:

· альтернатива,

· переключатель.

Альтернатива

Альтернатива является простейшей формой ветвлений. Она предполагает выбор одного из двух путей решения задачи, причем этот выбор зависит от выполнения заданных условий:

истина (да)ложь (нет)

Альтернативу можно описать словесно:

ЕСЛИ (условие)

ТО цепочка-1

ИНАЧЕ цепочка-2

В альтернативе может отсутствовать часть (ветвь) ИНАЧЕ, тогда она приобретает вид усеченной альтернативы:

истина (да) ложь (нет)

ЕСЛИ (условие)

ТО цепочка-1

В альтернативе в качестве условия используется логическое выражение, которое, как известно, может быть истинным или ложным.

Действие альтернативы:

1. проверяется выполнение условия,

2. если условие истинно, то выполняется следующая за ним цепочка-1, а цепочка-2, если она имеется, не выполняется,

3. если условие ложно, то выполняется цепочка-2, если она имеется.

В Java, как и в Си, альтернатива реализуется условным оператором:

If (условие)

оператор-1;

else оператор-2;

где условие – это любое логическое выражение (обязательно ставится в скобки).

В каждой ветке альтернативы может следовать только один оператор языка, причем перед else точка с запятой ставитсяобязательно.

Примеры:

1. определить значения переменной z после выполнения операторов:

x = 1;

z = 3;

if (x – z > 0) в данном случае условие ложно, поэтому

z = z – 1; будетвыполняться ветвь else, и, значит,

else z = z + 1; z = 4

2. определить наибольшую из двух переменных a и b, присвоив ее значение переменной с:

данет

Словесное описание алгоритма:

ЕСЛИ (a > b)

ТО c = a

ИНАЧЕ c = b;

Реализуем этот алгоритм на Java:

if (a > b)

c = a;

else c = b;

3. решить эту же задачу сокращенной альтернативой:

а)двумя сокращенными альтернативами:

if (a > b)

c = a;

if (b > a)

c = b;

б)одной сокращенной альтернативой:

c = b;

if (a > b)

c = a;

Реализация альтернативы усложняется, если в каждой ее ветви имеется не по одному оператору, а по цепочке операторов. В этом случае цепочки заключаются в фигурные скобки:

sin c,если c < 2,5

a =

cos c,если c ≥ 2,5

| c |,если c < 2,5

b =

1/c, если c ≥ 2,5

На Java:

if (c < 2.5) Внимание! Перед служебным словом

{ elseставится точка с запятой!

a=Math.sin(c);

b=Math.abs(c);

}

Else

{

a=Math.cos(c);

b=1.0/c;

}

Еще раз необходимо обратить внимание на то, что в Java после закрывающей фигурной скобки точка с запятой не ставится, а перед ней – обязательно.

В каждой ветви условного оператора if могут в свою очередь стоять новые операторы if , что дает возможность использовать вложение операторов if до любого уровня:

Примеры:

1. определить наибольшую из трех переменных x, y,z и присвоить ее значение переменной s:

а) с использованием полной альтернативы:

ЕСЛИ (x > y) if (x > y)

ТО ЕСЛИ (x > z) if (x > z)

ТО s = x s=x;

ИНАЧЕ s = z else s=z;

ИНАЧЕ ЕСЛИ (y > z) else if (y > z)

ТО s = y s=y;

ИНАЧЕ s = z; else s=z;

б) с использованием усеченной альтернативы: вариант 1

s = z; s = z;

ЕСЛИ (x > y) if (x > y)

ТО ЕСЛИ (x > z) if (x > z)

ТО s = x; s=x;

ЕСЛИ (y > x) if (y >x)

ТО ЕСЛИ (y > z) if (y > z)

ТО s = y; s=y;

вариант 2 – с использованием операции конъюнкции

s = z; s = z;

ЕСЛИ (x > y) & (x > z) if ((x > y) && (x > z))

ТО s = x; s=x;

ЕСЛИ (y > x) & (y > z) if ((y >x) && (y > z))

ТО s = y; s=y;

2. по заданной дате (день, месяц, год) определить день недели, приходящийся на нее:

package javaapplication1;

// Импорт библиотеки графических компонентов Swing

import javax.swing.*;

public class JavaApplication1 // описание главного класса

{

public static void main(String[] args) // описание

// главного метода

// main этого класса

{

// описание переменных:

int c, y1, y2, kl, day, month, year;

String input, text;

// вызов диалогового окна ввода исходных данных

input=JOptionPane.showInputDialog("Введите день:");

// преобразование из строкового значения в целое

day=Integer.parseInt(input);

input=JOptionPane.showInputDialog("Введите месяц:");

month=Integer.parseInt(input);

input=JOptionPane.showInputDialog("Введите год:");

year=Integer.parseInt(input);

// формирование строки вывода

text="Вы ввели:\nдень - " + day + "\nмесяц: " + month + "\nгод - " + year;

// вызов диалогового окна эхо-печати

JOptionPane.showMessageDialog(null, text);

// вычисление значений переменных

kl=0;

c=0;

y1=year/100;

y2=year-y1*100;

if ((y2==0) && (y1%4==0))

c=1;

if ((y2!=0) && (y2%4==0))

c=1;

if ((c==1) && (month==1) || (month==2))

kl=1;

if ((c==0) && (month==1) || (month==2))

kl=2;

c=(int)Math.ceil(365.25*y2) + (int)Math.ceil(30.56*month) + day + kl;

c %= 7;

// формирование строки вывода

if (c==0)

text="Это понедельник";

if (c==1)

text="Это вторник";

if (c==2)

text="Это среда";

if (c==3)

text="Это четверг";

if (c==4)

text="Это пятница";

if (c==5)

text="Это суббота";

if (c==6)

text="Это воскресенье";

// вызов диалогового окна вывода переменных

JOptionPane.showMessageDialog(null, text);

}

}

По принятому в Java соглашению, ветвь else всегда относится к ближайшему предшествующему ему незанятому if:

if (n>0)

if (m % n > 2)

m -= n;

else m += n;

else m %= n;

В данном случае ветвь else m += n относится к if (m % n > 2), а ветвь
else m %= n относится к if (n > 0).

При переходе с Паскаля на Java программисты часто допускают ошибки при формировании условия в операторе if, путая две операции:

= присваивания и

== сравнения:

if (a==b)

System.out.printf(“\nЭти величины равны между собой”);

else System.out.printf(“\nЭти величины не равны между собой”);

Это правильное сравнение значений двух переменных.

Перепишем это сравнение с ошибкой:

if (a=b)

System.out.printf(“\nЭти величины равны между собой”);

else System.out.printf(“\nЭти величины не равны между собой”);

Компилятор обработает эту ошибку и выдаст сообщение:

Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: Uncompilable source code - incompatible types

Required: boolean

Found: double