Toistuvia ongelmia ja niiden ratkaisumalleja

Samat pienet ongelmat (tai "osaongelmat") toistuvat ohjelmissa yhä uudestaan ja uudestaan: "Lue käyttäjältä syötettä", "Laske lukujen summa", jne.

Tarkastellaan muutamia tällaisia ongelmia sekä niihin liittyviä ratkaisuja.

Lukemista

Ratkaisumalli käyttäjältä lukemista vaativiin ohjelmointiongelmiin on suoraviivainen. Mikäli ohjelmassa halutaan lukea käyttäjältä syötettä, tulee ohjelmaan luoda syötteen lukemiseen käytettävä Scanner-apuväline. Scanner-apuväline luodaan pääohjelman (eli lauseen public static void main(String[] args) {) jälkeiselle riville. Scanner-apuvälineen käyttö vaatii, että ohjelman määrittelyä (public class) edeltävillä riveillä on lause import java.util.Scanner;, joka tuo Scanner-apuvälineen ohjelman tietoon.

// Tuodaan Scanner-apuväline ohjelman tietoon
import java.util.Scanner;

public class Ohjelma {
    public static void main(String[] main) {
        // Luodaan lukemiseen käytettävä Scanner-apuväline
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        // Esimerkkinä eri tyyppisten muuttujien lukemista
        String merkkijono = lukija.nextLine();
        int luku = Integer.valueOf(lukija.nextLine());
        double liukuluku = Double.valueOf(lukija.nextLine());
        boolean totuusarvo = Boolean.valueOf(lukija.nextLine());

    }
}

Laskemista

Ohjelmissa tulee usein laskea asioita kuten lukujen keskiarvoa tai lukujen summaa. Ratkaisumalli tällaisissa ohjelmissa on seuraava.

Määrittele laskemiseen tarvittavat syötteet ja luo niitä varten muuttujat. Ohjelman syötteitä ovat laskemisessa käytettävät arvot. Syötteiden tyypit tunnistaa tyypillisesti ongelma-alueen kuvauksesta.
Selvitä tehtävä laskuoperaatio ja luo laskuoperaation tulokselle muuttuja. Tee ohjelman syötteiden perusteella lasku, jonka arvo asetetaan laskuoperaation tulokselle varattuun muuttujaan. Myös laskuoperaation tuloksen tyypin tunnistaa ongelma-alueen kuvauksesta.
Kun lasku on laskettu, tee jotain laskun tuloksella. Tämä voi olla esimerkiksi laskuoperaation tuloksen tulostaminen, tai vaikkapa keskiarvon laskemisen yhteydessä lukujen summan jakamista lukujen määrällä.

Esimerkiksi ongelman Tee ohjelma, jonka avulla voidaan laskea kahden kokonaisluvun summa. ratkaisumalli on seuraava.

// Määritellään syötteet ja luodaan niitä varten muuttujat
int eka = 1;
int toka = 2;

// Selvitetään laskuoperaatio ja luodaan laskuoperaation
// tulokselle muuttuja
int summa = eka + toka;

// Tulostetaan laskuoperaation tulos
System.out.println("Lukujen " + eka + " ja " + toka + " summa on " + summa);

Sekä lukemista että laskemista sisältävä ohjelma yhdistää edelliset ratkaisumallit. Kahden käyttäjältä pyydetyn luvun tulon laskeva ohjelma on seuraavanlainen.

// Tuodaan Scanner-apuväline ohjelman tietoon
import java.util.Scanner;

public class Ohjelma {
    public static void main(String[] main) {
        // Luodaan lukemiseen käytettävä Scanner-apuväline
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        // Määritellään syötteet ja luodaan niitä varten muuttujat
        int eka = 1;
        int toka = 2;

        // Luetaan luvut käyttäjältä
        eka = Integer.valueOf(lukija.nextLine());
        toka = Integer.valueOf(lukija.nextLine());

        // Selvitetään laskuoperaatio ja luodaan laskuoperaation
        // tulokselle muuttuja
        int tulo = eka * toka;

        // Tulostetaan laskuoperaation tulos
        System.out.println("Lukujen " + eka + " ja " + toka + " tulo on " + tulo);

    }
}

Edellä olevassa esimerkissä ohjelma on toteutettu niin, että muuttujat määritellään ensin ja niihin luetaan arvot vasta tämän jälkeen. Muuttujien määrittelyn sekä niiden arvojen lukemisen voi myös yhdistää.

// Tuodaan Scanner-apuväline ohjelman tietoon
import java.util.Scanner;

public class Ohjelma {
    public static void main(String[] main) {
        // Luodaan lukemiseen käytettävä Scanner-apuväline
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        // Määritellään syötteet ja luetaan niihin arvot
        int eka = Integer.valueOf(lukija.nextLine());
        int toka = Integer.valueOf(lukija.nextLine());

        // Selvitetään laskuoperaatio ja luodaan laskuoperaation tulokselle muuttuja
        int tulo = eka * toka;

        // Tulostetaan laskuoperaation tulos
        System.out.println("Lukujen " + eka + " ja " + toka + " tulo on " + tulo);

    }
}

Vaihtoehtoista toiminnallisuutta

Ongelmat sisältävät usein vaihtoehtoista toiminnallisuutta. Tällaisen toteuttamiseen käytetään ehtolauseita. Ehtolause alkaa if-komennosta, jota seuraa suluissa oleva lauseke. Lauseke evaluoituu joko todeksi tai epätodeksi. Mikäli lauseke evaluoituu todeksi, suoritetaan ehtolauseen lohko, joka on rajattuna aaltosuluilla.

// jos luku on suurempi kuin viisi
if (luku > 5) {
    // niin...
}

Ohjelma, joka tulostaa "ok" kun ohjelmassa olevan lukumuuttujan arvo on suurempi kuin 42, mulloin "ei ok", toteutetaan seuraavasti.

int luku = 15;
if (luku > 42) {
    System.out.println("ok");
} else {
    System.out.println("ei ok")
}

Ehtolauseiden ketjuttaminen on mahdollista. Tällöin ongelmat ovat muotoa "jos a, niin b; muulloin jos c, niin d; muulloin jos e, niin f; muulloin g". Ketjutus toteutetaan if-komennon lohkoa seuraavasta else if -komennosta, johon liittyy oma lauseke sekä lohko. Lopuksi tulee elsekomento sekä siihen liittyvä lohko.

// jos luku on suurempi kuin viisi
if (luku > 5) {
    // toiminnallisuus kun luku suurempi kuin viisi
} else if (luku < 0) { // muulloin jos luku on pienempi kuin nolla
    // toiminnallisuus kun luku on pienempi kuin nolla
    // ja luku EI OLE suurempi kuin viisi
} else {  // muulloin
    // toiminnallisuus muulloin
}

Ehtotoiminnallisuutta voi yhdistää myös muiden ratkaisumallien kanssa. Tarkastellaan ongelmaa "Lue käyttäjältä kaksi lukua. Mikäli lukujen summa on yli 100, tulosta käyttäjälle merkkijono liikaa. Mikäli lukujen summa on alle 0, tulosta käyttäjälle merkkijono liian vähän. Muulloin, tulosta käyttäjälle merkkijono ok.". Ohjelma, joka yhdistää lukemisen, laskemisen ja ehtolauseen on annettu alla.

// Tuodaan Scanner-apuväline ohjelman tietoon
import java.util.Scanner;

public class Ohjelma {
    public static void main(String[] main) {
        // Luodaan lukemiseen käytettävä Scanner-apuväline
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        // Määritellään syötteet ja luetaan niihin arvot
        int eka = Integer.valueOf(lukija.nextLine());
        int toka = Integer.valueOf(lukija.nextLine());

        // Selvitetään laskuoperaatio ja luodaan laskuoperaation
        // tulokselle muuttuja
        int summa = eka + toka;

        // Tehdään laskuoperaation tuloksella jotain. Tässä
        // toteutetaan ongelman vaativaa ehdollista toimintaa

        if (summa > 100) { // jos summa on yli sata
            System.out.println("liikaa");
        } else if (summa < 0) { // jos summa on yli alle 0
            System.out.println("liian vähän");
        } else { // muulloin
            System.out.println("ok");
        }
    }
}

Pääsit aliluvun loppuun! Jatka tästä seuraavaan osaan:

2. Toiminnallisuuden toistaminen

Muistathan tarkistaa pistetilanteesi materiaalin oikeassa alareunassa olevasta pallosta!