fejtörő - címke - Oldal 2 a 3-ből

Kígyókocka grafikus felületen

2023. január 1.2017. augusztus 18. Szerző: Kaczur Sándor

A JavaFX grafikus felhasználói felületének és eseménykezelésének megvalósítása némileg eltér más Java GUI implementációk működésétől, például swing vagy Java3D. Főként animációk során hasznos használni. Megközelítése természetesen objektumorientált: a térbeli objektumok koordinátái, viselkedésük, transzformációkkal valósul meg, és azok is objektumok. A korábban elkészített konzolos kígyókocka programot valósítjuk meg most JavaFX GUI-val.

Ez egy két részből álló blog bejegyzés 2. része. A blog bejegyzés 1. része itt található.

A program működése

A program megvalósítása

A start() JavaFX életciklust indító eljárás felépíti a createGridUI() függvényt meghívva a felhasználói felületet (színpad/jelenet JavaFX-ben), beállítva a méreteket, címsort, és meghívja az eseménykezelésért felelős handleRotateButtons() eljárást.

@Override

public void start(Stage stage) {

StackPane root=new StackPane();

root.getChildren().add(createGridUI());

Scene scene=new Scene(root,

DRAW_AREA.getWidth()+160, DRAW_AREA.getHeight()+146);

stage.setTitle("Snake cube 2.0");

stage.setScene(scene);

stage.setResizable(false);

stage.show();

handleRotateButtons();

}

A createGridUI() függvény a grafikus felhasználói felület elemeit paraméterezi (szerepe szerint Factory metódus). Öt elemből álló rács ( GridPane osztályú grid nevű objektum) készül el, amelyre nyilakat tartalmazó nyomógombok (pl.: Button típusú btLeft objektum) kerülnek fel a négy égtájnak megfelelően, valamint rajta középen helyezkedik el a kígyókocka 3D megjelenítését megvalósító objektum. A nyilak entitásai az Unikód karaktertáblából származnak. A kígyókocka objektumot a meghívott createSnakeCube() függvény hozza létre. A Node osztályú snakeCube nevű objektum geometriai transzformációs objektumot is hozzá kell rendelni: ez most a négyirányú forgatást megvalósítani képes névtelen Rotate osztályú objektum lesz. A forgatást 5 paraméterrel célszerű beállítani (van rá megfelelő túlterhelt konstruktor), ezek rendre: szög, X, Y, Z tengely origója és a forgatás tengelye. Az objektumok tulajdonosi hierarchiája swing-es szemmel nézve szokatlannak tűnik, de szemléletben legalább azonos a Java3D és a JavaFX megvalósítás.

private GridPane createGridUI() {

String textStyle="-fx-font-size:32; -fx-text-fill: blue";

btUp.setStyle(textStyle);

btDown.setStyle(textStyle);

btLeft.setStyle(textStyle);

btRight.setStyle(textStyle);

GridPane grid=new GridPane();

grid.setHgap(10);

grid.setVgap(10);

grid.add(btUp, 1, 0);

GridPane.setHalignment(btUp, HPos.CENTER);

grid.add(btLeft, 0, 1);

grid.add(btRight, 2, 1);

grid.add(btDown, 1, 2);

GridPane.setHalignment(btDown, HPos.CENTER);

Pane drawSnakeCube=new Pane();

drawSnakeCube.setPrefSize(

DRAW_AREA.getWidth(), DRAW_AREA.getHeight());

grid.add(drawSnakeCube, 1, 1);

snakeCube=createSnakeCube();

snakeCube.getTransforms().add(

new Rotate(30, ORIGO.getX(), ORIGO.getY(), 0,

new Point3D(1, 1.5, 1.5)));

drawSnakeCube.getChildren().add(snakeCube);

return grid;

}

A createSnakeCube() függvény előállítja a színpadra/jelenetbe kikerülő kígyókockát Node osztályú objektumként. A konstans CUBE tömb egységvektor rendszerben tartalmazza a kígyót alkotó kockák középpontjait. Az első ciklus mindezt nagyítást alkalmazva skálázza. A második ciklus koordináta és pont transzformációk alkalmazásával ( moveToMidPoint: eltolás középre, rotateAroundCenter: forgatás a középpont körül) a kiinduló állapotnak megfelelő méretben és pozícióban elhelyezi a kígyó útvonalát mutató hengerobjektumokat. A konstrukciós és transzformációs műveletek esetén alkalmazkodni kell ahhoz, hogy a JavaFX koordinátarendszerben az X jobbra, az Y lefelé, a Z pedig befelé (a nézőponttól távolodva a térben) növekszik. A matematikai hátteret részletesen most nem magyarázzuk el.

private Node createSnakeCube() {

final int SCALE=100;

final Point3D Y_AXIS=new Point3D(0, 1, 0);

final int[][] CUBE=new int[][] {

{-1, 1, -1}, {0, 1, -1}, {1, 1, -1}, {1, 1, 0},

{1, 1, 1}, {0, 1, 1}, {-1, 1, 1}, {-1, 0, 1},

{-1, -1, 1}, {0, -1, 1}, {0, 0, 1}, {1, 0, 1},

{1, 0, 0}, {1, 0, -1}, {0, 0, -1}, {-1, 0, -1},

{-1, -1, -1}, {-1, -1, 0}, {-1, 0, 0}, {-1, 1, 0},

{0, 1, 0}, {0, 0, 0}, {0, -1, 0}, {0, -1, -1},

{1, -1, -1}, {1, -1, 0}, {1, -1, 1}

};

Point3D[] cube=new Point3D[CUBE.length];

for(int i=0; i<cube.length; i++)

cube[i]=new Point3D(

CUBE[i][0]*SCALE, CUBE[i][1]*SCALE, CUBE[i][2]*SCALE);

Group group=new Group();

for(int i=0; i<cube.length-1; i++) {

Point3D p1=cube[i];

Point3D p2=cube[i+1];

Point3D diff=p2.subtract(p1);

double height=diff.magnitude();

Point3D mid=p2.midpoint(p1);

Translate moveToMidpoint=new Translate(

ORIGO.getX()+mid.getX(), ORIGO.getY()+mid.getY(), mid.getZ());

Point3D axisOfRotation=diff.crossProduct(Y_AXIS);

double angle=Math.acos(diff.normalize().dotProduct(Y_AXIS));

Rotate rotateAroundCenter=

new Rotate(-Math.toDegrees(angle), axisOfRotation);

Cylinder c=new Cylinder(5, height);

c.getTransforms().addAll(moveToMidpoint, rotateAroundCenter);

group.getChildren().add(c);

}

return group;

}

A handleRotateButtons() eljárás a forgatás 4 nyíl eseménykezelésének hozzárendelést végzi el. A nyomógomb objektumok setOnAction() hozzárendelő metódusának paramétere EventHandler funkcionális interfésszel és lambda művelettel működik. A forgatás irányát hozzárendeljük a megfelelő nyomógombhoz. Ez még csak végrendelkezés a jövőre: csak definiáljuk, hogy minek kell majd történnie, ha bekövetkezik az esemény (valamelyik nyílra/nyomógombra kattint a felhasználó).

private void handleRotateButtons() {

btUp.setOnAction((event) -> { rotateSnake(Pos.TOP_CENTER); });

btDown.setOnAction((event) -> { rotateSnake(Pos.BOTTOM_CENTER); });

btLeft.setOnAction((event) -> { rotateSnake(Pos.CENTER_LEFT); });

btRight.setOnAction((event) -> { rotateSnake(Pos.CENTER_RIGHT); });

}

A rotateSnake() eljárás minden nyíl feliratú nyomógombra kattintva reagál a bekövetkezett eseményre. A rotateAxis objektum a forgatás tengelye, a paraméterként átvett direction enum-tól függ, szinkronban azzal a nyomógombbal, amelyikre kattintott a felhasználó.

Ötletek a továbbfejlesztésre

Lehetne többféle irány is, például a négy sarokba átlós vagy mélységi irányú elforgatással.
Beépülhetne többféle transzformáció is, például skálázás (kicsinyítés, nagyítás), eltolás (közelítés, távolítás).
A kígyó útvonalát mutató hengerobjektumok kirajzolásának sorrendjén lehetne változtatni, mert a megjelenítés nem tökéletes. Jelenleg néhány helyzetben lehetetlennek, Escher lehetetlen konstrukcióihoz hasonlónak tűnhet a kígyókocka. Ha a tér mélységéből a nézőpont felé közeledve rajzolnánk ki a hengerobjektumokat, akkor a 3D látvány nem sérülne.

Tanfolyamainkon JavaFX grafikus felülettel hangsúlyosan nem foglalkozunk, de egy-egy kész forráskódot közösen megbeszélünk, és össze is hasonlítjuk a swing-es változattal. Fejlesztünk játékprogramot, de inkább konzolosan, vagy swing-es ablakban, vagy webes alkalmazásként.

A grafikus felületek felépítésének megismerése fontos lépcső az objektumorientált programozás elmélyítéséhez, gyakorlásához. A grafikus felületekhez egy másik lényeges szemléletváltás is kapcsolódik, hiszen a korábbi algoritmusvezérelt megközelítést felváltja az eseményvezérelt (eseménykezelés).

Tudatosan hangsúlyozott MVC-s projektben megoldva a feladatot, a modell rétegben tárolhatnánk többféle kígyókocka megjelenítéséhez és animációjához szükséges adatszerkezetet és transzformációs objektumokat/metódusokat is és a nézet/vezérlő rétegekben biztosíthatnánk ezek közül a kijelölést/kiválasztást menüvel, ikonokkal, eszköztárral, gyorsbillentyűkkel.

A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

Tanfolyamaink orientáló moduljának 9-12. óra: Mesterséges intelligencia alkalmához kapcsolódóan a kígyókocka véletlenszerű előállítása helyett stratégiával rendelkező visszalépéses algoritmust specifikálhatunk és implementálhatunk.

Ez egy két részből álló blog bejegyzés 2. része. A blog bejegyzés 1. része itt található.

Java fejtörők – haladó

2023. augusztus 4.2017. június 5. Szerző: Balogh Péter

Java fejtörők – csapdák, buktató, és szélsőséges esetek. Ez egy könyv címe, amelynek szerzői J. Bloch és N. Gafter. Magyar nyelven a Kiskapu Kft. jelentette meg. A 2010-es magyar kiadás a 2005-ös angol nyelvű kiadás fordítása. A könyv weboldaláról (http://www.javapuzzlers.com), letölthető a 95 fejtörőhöz tartozó mintapéldák gyűjteménye, és elérhető a 270 oldalból minta fejezetként 28 oldalnyi tartalom 9 fejtörővel és azok részletes magyarázataival.

A két részre bontott blog bejegyzés a könyv anyagából válogatva készült el. Az első rész a bevezetés. Ez a második rész, haladó szintű példákkal. Néhány példát továbbfejlesztettem.

7. fejtörő: Mit ír ki program a konzolra?

public class Test {

static void workHard() {

try {

workHard();

}

finally {

workHard();

}

public static void main(String[] args) {

workHard();

System.out.println("Hello World!");

}

Kivételkezelés nélkül arra számítanánk, hogy a Hello World! nem jelenik meg a konzolon, mert a wordHard() metódus feltétel nélkül rekurzív módon folyamatosan újrahívja önmagát és az emiatt keletkező StackOverflowError hibával elszáll a program. A kivételkezelés természetesen módosítja a program működését.

Ha azt feltételezzük, hogy minden Throwable utódosztályból futás közben létrehozott objektum kivételkezeléssel elkapható, akkor végtelen ciklusnak tűnik a vezérlés, hiszen a try blokkban hibát okozó metódushívásra a finally blokkban újra ugyanannak a metódusnak a meghívásával reagálunk, amelyik korábban a hibát kiváltotta. Ez a gondolatmenet tévút. A kulcsszó a rekurzív vezérlést megvalósító verem adatszerkezet mérete. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

8. fejtörő: Mit ír ki program a konzolra?

public class Null {

static void greet() {

System.out.println("Hello World!");

}

public static void main(String[] args) {

((Null)null).greet();

}

Természetesen NullPointerException-re gyanakszunk, pedig a program hibátlanul működik. A kulcsszó a statikus metódusok minősítése, vagyis annak jelölése, hogy melyik osztálytól vagy objektumtól kérjük annak végrehajtását. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

9. fejtörő: Mit ír ki a program a konzolra?

import java.util.Calendar;

import java.util.Date;

public class Test {

public static void main(String[] args) {

Calendar c=Calendar.getInstance();

c.set(1999, 12, 31);

Date d=c.getTime();

System.out.println(c.get(Calendar.YEAR)+"-"+d.getDay());

}

Arra számítunk, hogy a kiírás 1999-12, de ehelyett 2000 1-et látunk a konzolon. Tudjuk, hogy a Date osztály jó része már deprecated és ezen próbáltak javítani a Calendar osztállyal. Bár ne tették volna. A kulcsszó az ős dátumkezelést megvalósító API rejtelmeiben van. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

10. fejtörő: Mit ír ki a program a konzolra?

class X {

static class Y {

static String Z="Black";

}

static C Y=new C();

}

class C {

String Z="White";

}

public class Test {

public static void main(String[] args) {

System.out.println(X.Y.Z);

}

Nem tűnik egyértelműen eldönthetőnek a helyzet, ezért szintaktikai hibára gyanakodhatunk. Azonban a forráskód helyes, a program futás közben sem dob kivételt/hibát és a konzolon megjelenik a White. Szokatlan, hogy nagybetűvel konstansokat szokás jelölni, pedig nincs erre utaló final a forráskódban. A kulcsszó a sorrendiségen van, ha ugyanabban a hatókörben/blokkban van azonos nevű változó és típus/osztály. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

11. fejtörő: Mit ír ki a program a konzolra?

import java.util.Random;

public class Test {

private static Random r=new Random();

private static void swap(Object[] a, int i, int j) {

Object temp=a[i];

a[i]=a[j];

a[j]=temp;

}

public static Object[] shuffle(Object[] a) {

for (int i = 0; i < a.length; i++)

swap(a, i, r.nextInt(a.length));

return a;

}

public static void main(String[] args) {

String[] s1={"alma", "körte", "barack", "dinnye"};

for(Object o: shuffle(s1))

System.out.print(o+", ");

System.out.println();

}

A program helyes és egyértelműnek tűnik. A konzolra az s1 szövegtömb elemei kerülnek ki véletlenszerűen összekeverve. Finomítsunk a kérdésen. Vajon minden lehetséges permutáció azonos eséllyel fordul elő? Ha ez a kérdés egyáltalán felmerül, akkor a válasz nyilván nem. A kulcsszó most egy kis matematika. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

12. fejtörő: Mit ír ki a program a konzolra?

import java.util.Arrays;

public class Test {

public static void main(String[] args) {

Integer[] array={3, 1, 4, 1, 5, 9};

Arrays.sort(array,

(Integer i1, Integer i2) -> i1 < i2 ? -1 : (i2 > i1 ? 1 : 0));

System.out.println(Arrays.toString(array));

}

Ez a forráskód nem úgy működik, ahogyan a könyv írja. Meglepő módon nem a [3, 1, 4, 1, 5, 9]-et adja, hanem az [1, 1, 3, 4, 5, 9]-et. Némi indoklás a blog bejegyzés végén található.

Részletes indoklások

7. fejtörő: ha a try blokkban folyamatosan meghívja saját magát a workHard() metódus, akkor előbb-utóbb betelik a verem. Ekkor a finally blokkra kerül a vezérlés, ahonnan újra hívja saját magát a workHard() metódus. Persze követni kell, hogy a rekurzió végrehajtása során a lefelé haladó vagy a felszálló ágon vagyunk és nem mindegy, hogy melyik szinten. A háttérben egy teljes bináris fa bontakozik ki, amelynek mélysége azonos a verem méretével, mélységi korlátjával. Ezt a teljes bináris fát járja be a program, azaz mélységi fabejárás. Egy n mélységű teljes bináris fa elemeinek száma 2ⁿ-1. A verem mérete a virtuális gép beállításaitól függ, több ezer mélységű is lehet. Végtelen ciklusról tehát nincs szó. Ugye milyen izgalmas? További részletek a könyv 100-102. oldalán találhatók.
8. fejtörő: a végrehajtás kiértékeli a statikus greet() metódus hívásának minősítő kifejezését, de figyelmen kívül hagyja a kapott értéket. A metódust végrehajthatnánk Null.greet()-ként vagy közvetlenül (minősítés nélkül) meghívva is. További részletek a könyv 122-124. oldalán találhatók.
9. fejtörő: a Date osztály a hónapokat nulla bázissal kezeli, ezért csak 0-11-ig „van értelme”. Számíthatnánk a tömb vagy szöveg túlindexelésénél tapasztaltakhoz hasonlóan kivételre, de nem ez történik. A 12. hónap a következő év első/nulladik hónapját jelöli. Ezért látjuk a konzolon a 2000-et, amit egy kötőjel követ. A Date.getDay() deprecated metódus pedig a dátumobjektumban tárolt nap adott héten (nem hónapban!) elfoglalt helyét adja meg, ami nullával, azaz vasárnappal indul. Tehát a konzolon megjelenő 1 nem a 2000. januárt jelenti, hanem azt, hogy a 2000. január 31. hétfőre esik. Aki ezek után meri használni a régi dátumkezelő API-t, magára vessen. További részletek a könyv 141-143. oldalán találhatók.
10. fejtörő: ha ugyanabban a hatókörben/blokkban van azonos nevű változó és típus/osztály, akkor a változó neve az elsődleges. Ha betartjuk a névadási konvenciókat ( ClassName, objectName, CONSTANT_NAME), akkor nem adódhatnak ilyen gondok. Még egy csavar van: ha az előző elnevezési módosításokat megtesszük, akkor a program a Black-et írja ki a konzolra. További részletek a könyv 161-163. oldalán találhatók.
11. fejtörő: konkrét esetből általánosítunk. 4 elemre a ciklus 4-szer hajtódik végre és minden lépésben kiválaszt egyet a 0 és az 3 indexű elemek közül, ami 4⁴=256-féle lehetséges eredményt ad. Ha az r objektum jól működik, akkor az egyes futások esélye/valószínűsége megegyezik. 4 elemű tömb elemeinek 4!=24 (faktoriális) féle permutációja (lehetséges sorrendje) van. Mivel a 256 nem osztható 24-gyel, így biztos, hogy a shuffle() metódus bizonyos permutációkat gyakrabban állít elő, mint másokat. Általánosan: nⁿ nem osztható n!-sal, ha n>2 egész szám. Vajon mi történik, ha egy 52 lapos pakli kártyát keverünk össze? Vajon milyen érdekességet vet ez fel? Minden poént nem lövünk le itt a blogban. További részletek a könyv 228-232. oldalán találhatók.
12. fejtörő: ez a tankönyv utolsó példája. A felvetett gondolat nagyon frappáns: az összehasonlító rész „ha fej, én nyerek, ha írás, te veszítesz” tüneteitől szenved. További részletek a könyv 232-233. oldalán találhatók.

Állásinterjúkon időnként visszaköszönnek hasonló fejtörők, de ezekkel óvatosan kell bánni. Egy programozási nyelv „joghézagainak”, buktatóinak, szélsőséges eseteinek ismerete a könyv szintjét elérő ismeretanyaggal nem lehet elvárt még egy meghirdetett senior pozíció esetén sem. Ezen fejtörők ismerete (vagy nem tudása) egy jelöltről nem árulja el a mindennapokban használható szakmai tudás meglétét/hiányát. De nyilván aki szakmailag folyamatosan fejlődik és mindenféle keretrendszert alkotó forráskódokban turkál, elemez, előbb-utóbb találkozik ezekkel/ilyenekkel.

Tanfolyamainkon nem kifejezetten foglalkozunk hasonló problémákkal, de azért időnként feszegetjük a határokat. Természetesen részletesen indokoljuk, ha előkerül valamilyen hasonló eset. Általánosságban nem célunk, hogy extrém eseteken keresztül, a programozási nyelv gyenge pontjaira kihegyezve oktassuk a Java programozási nyelvet.

Java fejtörők – bevezetés

2023. január 1.2017. május 20. Szerző: Balogh Péter

Messze nem mai az anyag, de teljesen örökzöld. Ma is kifejezetten igazán izgalmas átgondolni ezeket a fejtörőket. Biztos vagyok benne, hogy az igazán profiknak is nyújt újdonságot egy-egy fejtörő mögötti részletes magyarázat. Sokszor kiderül az a ravasz és csavaros magyarázatok között, hogy mire gondolt a költő, azaz mi volt/lehetett a Java programozási nyelv tervezése során a szakemberek elképzelése, illetve előfordultak-e kompromisszumok, amiknek persze következményei vannak.

A két részre bontott blog bejegyzés a könyv anyagából válogatva készült el. Ez az első rész, bevezető, alapozó szintű példákkal. A második rész haladó szintű példákat tartalmaz.

1. fejtörő: Mit ír ki program a konzolra?

public class Test {

public static void main(String[] args) {

System.out.println(12345+54321);

System.out.println(12345+5432l);

}

Két – literálként megadott – egész szám összegét kell kapni. Két egyforma értéket várunk: 66666. Mégsem ezt kapjuk. Az első kiírás 66666-ot, a második 17777-et jelenít meg a konzolon. A kulcsszó a különböző egész literálok megadása. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

2. fejtörő: Mit ír ki program a konzolra?

public class Test {

public static void main(String[] args) {

String pig="length: 10";

String dog="length: "+pig.length();

System.out.println("Animals are equal: "+pig==dog);

System.out.println(("Animals are equal: "+pig)==dog);

System.out.println("Animals are equal: "+(pig==dog));

System.out.println("Animals are equal: "+pig.equals(dog));

}

Szöveges literálokat hasonlítunk össze, amelyek egyforma ( length: 10) tartalommal jönnek létre. Döntések eredményeit várjuk, boolean típusú változókat. Négy sorba tördelve ezt kapjuk: false, false, Animals are equal: false, Animals are equal: true. A kulcsszó a művelet végrehajtás sorrendje, másképpen kifejezések kiértékelési sorrendje. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

3. fejtörő: Mit ír ki a program a konzolra?

* Generated by the IBM IDL-to-Java compiler, version 1.0

* from F:\TextRoot\apps\a1\units\include\PolicyHome.idl

* Wednesday, June 17, 1998 6:44:40 o'clock AM GMT+00:00

public class Test {

public static void main(String[] args) {

System.out.print("Hell");

System.out.println("o World!");

}

Természetesen a megjegyzéssel nem törődünk és arra gondolunk, hogy a konzolon a Hello World! jelenik meg (a két kiíró utasítás eredménye egyetlen sorban egymás után) és nem is értjük, hogy mi a kérdés. Nyilván a helyzet nem ilyen triviális. A program nem futtatható. A kulcsszó az unikód escape szekvencia (védőkarakter). Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

4. fejtörő: Mit ír ki a program a konzolra?

public class Test {

public static void main(String[] args) {

System.out.print("browser:");

https://www.google.com;

System.out.println(":maximize");

}

Nyilván szintaktikai hibát feltételezünk, de a program hibátlan és futtatva ezt látjuk a konzolon: browser::maximize. A kulcsszó a címke/utasításcímke. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

5. fejtörő: Mit ír ki a program a konzolra?

public class Test {

private static boolean decision() {

try {

return true;

}

finally {

return false;

}

public static void main(String[] args) {

System.out.println(decision());

}

Gyanús a helyzet. Adott egy függvény, aminek kötelezően van visszatérési értéke. Ez rendben van. Tudjuk, hogy a return utasítás kiugrik a függvényből, eljárásból, ciklusból. A kivételkezeléshez kötődő nyelvi kulcsszavakat is ismerjük: try, catch, finally, throw, throws. Ezek működését is ismerjük. Azt feltételezhetjük, hogy a try blokkból kiugrunk true értékkel és a decision() függvényt meghívó main() metódusba visszatérve kiíródik a konzolra, hogy true. Mintha a finally blokk nem is lenne. Nem így történik. A programot futtatva false jelenik meg a konzolon. A kulcsgondolat a finally blokk végrehajtásának vezérléséhez kapcsolódik. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

6. fejtörő: Mit ír ki a program a konzolra?

public class Test {

public static void main(String[] args) {

String hello="Hello World!";

for(int i=0; i<hello.length(); i++)

System.out.write(hello.charAt(i));

}

Már biztosan gyanakszunk, de azért a Hello World!-öt várjuk a konzolon. Ehelyett nem jelenik meg semmi. A kulcsszó a puffer ürítés. Részletes indoklás a blog bejegyzés végén található.

Részletes indoklások

1. fejtörő: int típusú literál az 54321, de long típusú literál az 5432l. Az 1 – mint numerikus karakter – nem egyezik meg a kis l betűvel. Tanulság: használjuk nagy L betűt a long típusú literálok végén. További részletek a könyv 11-12. oldalán találhatók.
2. fejtörő: a konkatenálást végző + operátor erősebben kötődik, mint a két objektumreferencia azonosságát eldöntő == operátor. Az első kiírásban látható művelet igazából a második kiírásban látható zárójeles formában kerül végrehajtásra. A harmadik kiírást az magyarázza, hogy a String típusú literálokat memóriacímeik és nem a bennük tárolt karaktersorozat/érték alapján hasonítódnak össze. A helyes gondolatmenet implementálását a negyedik kiírás tartalmazza: (megegyezik-e a két szövegliterál tartalma). További részletek a könyv 29-31. oldalán találhatók.
3. fejtörő: a megjegyzés 3. sorában található \u karaktert 4 db hexadecimális számnak kellene követnie. Ez hiányzik, ami szintaktikai hibát jelent. További részletek a könyv 33-34. oldalán találhatók.
4. fejtörő: az URL-ben lévő : egy ugyanolyan címke, amit a switch utasításban a case ágaknál szokás használni. Ez így is megengedett, de teljesen haszontalan. További részletek a könyv 47-48. oldalán találhatók.
5. fejtörő: a kivételkezelési mechanizmus úgy működik, hogy a try blokkban lévő utasításoktól függetlenül – akár volt kivétel akár nem, akár return utasítást tartalmaz a try blokk – a finally blokk mindenképpen végrehajtódik. Ebben az esetben a kivételkezelési mechanizmus erősebb. További részletek a könyv 77-78. oldalán találhatók.
6. fejtörő: a System.out egy PrintStream osztályú objektum. Többnyire automatikusan ürítik az átmeneti tárolóját az ezt használó utasítások, például System.out.print() és println(). A write() metódus nem üríti ezt a puffert. További részletek a könyv 195-196. oldalán találhatók.

További hasonló Java fejtörők, érdekességek

Ez volt az első rész, bevezető, alapozó szintű példákkal. Jöhet a második rész haladó szintű példákkal.

Kígyókocka készítése

2023. január 1.2017. március 26. Szerző: Kaczur Sándor

A kígyókocka (snake cube, chain cube) 27 egyforma méretű, egymáshoz képest mozgatható/forgatható kockából áll. A kockákat összeköti egy rugalmas fonal/gumi. Az első és az utolsó kocka egy-egy lapján egy-egy lyuk van. A közbenső kockák hat lapjából kettő lyukas. Fából és műanyagból is készülhetnek. Általában kétféle színnel színezettek a kockák. A cél, hogy a 27 kockát kígyózva „összehajtogatva” a kígyó (lánc) összeálljon egy nagyobb 3x3x3 méretű kockává.

Ez egy két részből álló blog bejegyzés 1. része. A blog bejegyzés 2. része itt található.

A színek – a játék gyártóitól függően – nehézségi szinteket jelölhetnek (zöld, kék, piros, narancs, lila). Léteznek könnyebben és nehezebben megoldható kígyókockák. Előbbieknél többször fordul elő két egymással szemben lévő lyukas lap a közbenső kockákon, utóbbiaknál gyakoribbak az egymással szomszédos lapokon lévő lyukak. Másképpen: előbbiben több a három hosszú egyenes rész, utóbbi szinte állandóan tekereg. Általában a kocka egyik csúcsából kezdjük a megoldást, de az igazán nehéz játékok esetében a kígyó indulhat akár a kocka egyik lapjának (3×3) középső kockájától is.

Vannak olyan kígyókockák, amelyeknek több megoldása is van, azaz többféleképpen is összeállítható kockává. Ezek részletes ismertetése (típusok, gyártók, színek), a megoldások (statikusan és dinamikusan), irányokat mutató jelölésrendszer (Front, Left, Up, Back, Right, Down) elérhető Jaap Scherphuis – holland puzzle rajongó – weboldalán: Jaap’s Puzzle Page.

Olyan Java programot készítünk, amely véletlenszerű kígyókockát állít elő.

Tervezés

Szükséges egy háromdimenziós tömb adatszerkezet a kocka tárolására. Több okból is hasznos, ha a tömb mérete 5x5x5. Egyrészt így indexek 0-tól 4-ig futnak és a tömb közepén lévő 3x3x3-as kocka elemei kényelmesen – mátrixszerűen – indexelhetők 1-től 3-ig. Másrészt a tömb közepén lévő 3x3x3-as kocka minden elemére igaz, hogy egységesen van 26 db érvényesen indexelhető szomszédja. A 125 tömbelemből a széleken lévő 98 elem negatív számokkal feltölthető.

A szokásos i, j, k egységvektor rendszerben (koordináta-rendszerben) gondolkodva, i és j a képernyő síkját, k pedig a mélységet jelenti. A k-val 0-tól 4-ig „szeletelve” a tömböt, öt db négyzetet/mátrixot kapunk az alábbiak szerint. A színes tömbelemek negatív számokkal kerülnek feltöltésre, a kígyó útját határolják mindhárom irányból:

A belül lévő – fehér színű – 3x3x3-as kocka/tömb elemeit kezdőértékként célszerű 0-val feltölteni.

A szomszédos kockák kiválasztása során csak a középen lévő kocka 6 db lapszomszédját kell figyelembe venni. A középen lévő (a következő ábrán nem látszó) kocka három tengely szerinti 2-2-2 szomszédos kockája különböző színekkel jelölt.

Él- és csúcsszomszédság esetén nem tud tekeredni a kígyó. A forduláshoz/tekeredéshez legalább 3 – a kígyóban egymás utáni – kocka szükséges. Az aktuális kockának – pozíciójától függően – legfeljebb 6 lapszomszédja lehet. Ezt csökkenti, ha a kocka valamelyik csúcsban helyezkedik el, illetve menet közben is – ahogyan egyre hosszabb lesz a kígyó – folyamatosan csökken a még szabad elemek száma.

A megoldás során a belül lévő – fehér színű – 3x3x3-as kocka/tömb elemeit kell sorszámozni 1-től 27-ig, jelölve ezzel a kígyó útját. A kezdetben 0-val jelölt szabad elemek végül elfogynak.

Megállapodunk abban, hogy a kígyó az útját az (1, 1, 1) pozícióban kezdi és az 1 sorszámot kapja. Addig kell újabb szomszédos kockákat – egyesével haladva – kiválasztani módszeresen vagy véletlenszerűen próbálkozva, vagy akár visszalépéses algoritmussal is, amíg mind a 27 kiválasztásra kerül.

Megvalósítás

Létre kell hozni a háromdimenziós tömböt példányváltozóként:
int[][][] cube=new int[5][5][5];

A cubeInit() metódus kezdetben feltölti a tömb elemeit. A széleken lévő elemekbe különböző negatív értékek kerülnek, hogy jól megkülönböztethető legyen, melyik ciklus melyik pozíciókért felel. Másképpen is lehetne: például kezdetben minden elem -1, utána a belül lévők felülírhatók 0-val.

private void cubeInit() {

//k=0, k=4

for(int i=0; i<=4; i++)

for(int j=0; j<=4; j++) {

cube[0][i][j]=-1;

cube[4][i][j]=-1;

}

//i=0, i=4

for(int j=0; j<=4; j++)

for(int k=1; k<=3; k++) {

cube[k][0][j]=-2;

cube[k][4][j]=-2;

}

//j=0, j=4

for(int i=1; i<=3; i++)

for(int k=1; k<=3; k++) {

cube[k][i][0]=-3;

cube[k][i][4]=-3;

}

//kocka belseje

for(int k=1; k<=3; k++)

for(int i=1; i<=3; i++)

for(int j=1; j<=3; j++)

cube[k][i][j]=0;

cube[1][1][1]=1;

}

Hasznos a cubePlot() metódus, amellyel megjeleníthetők a konzolon a tömb elemei (állapota):

private void cubePlot(String message) {

System.out.println(message);

for(int i=0; i<=4; i++) {

for(int j=0; j<=4; j++) {

for(int k=0; k<=4; k++)

System.out.print(String.format("%3d", cube[j][i][k]));

if(j<4)

System.out.print(" |");

}

System.out.println();

}

A getNextNeighbour() függvény egydimenziós tömbként ( int[]) visszaadja a paramétereként átvett – x, y, z koordinátával jelölt – kocka egyik kiválasztott szomszédját, amely a kígyó útját jelöli. A kiválasztás történhet módszeresen vagy véletlenszerűen próbálkozva, vagy akár visszalépéses algoritmussal is. A metódus forráskódját most nem részletezem. A metódus felelős a kígyó helyes útvonaláért, azaz a kiválasztás során a kígyó nem rekedhet meg zsákutcában, másképpen nem haraphatja meg saját magát.

A vezérlést a run() metódus végzi el az alábbiak szerint:

private void run() {

cubeInit();

cubePlot("1. lépés:");

int count=1, i=1, j=1, k=1;

while(count<27) {

int[] rN=getNextNeighbour(i, j, k);

i=rN[0]; j=rN[1]; k=rN[2];

count++;

cube[i][j][k]=count;

cubePlot(count+". lépés:");

}

Addig fut a ciklus, amíg a kígyó nem tölti ki a 3x3x3-as kockát (másképpen: amíg a kígyó nem éri el a maximális hosszúságot). A tömb állapotát kezdetben és lépésenként is kiíratja a vezérlő metódus a konzolra.

Konzolos eredmény

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

1. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

2. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

3. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

4. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

5. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

6. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

7. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

8. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 8 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

9. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 8 0 0 -3 | -3 9 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

10. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 8 0 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

11. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

12. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

13. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

14. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

15. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

16. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

17. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 17 0 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

18. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 0 -3 | -3 2 17 0 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

19. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 0 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

20. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

21. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

22. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

23. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

24. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 24 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

25. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 24 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 25 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

26. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 24 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 25 -3 | -3 8 11 26 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

27. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 24 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 25 -3 | -3 8 11 26 -3 | -3 9 10 27 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

A konzolos eredmény előállításánál fontos volt, a tömb változásait tudjuk követni. Az összes negatív szám elhagyható lehet a kiírásból, ha meggyőződtünk az implementált algoritmus helyes működéséről. Átlátva a problémát, a megoldás könnyen elállítható egy grafikus és/vagy egy irányokat mutató jelölésrendszer szerint is, például:

Hivatkozások

Hogyan lehet megoldani az egyik kígyókockát? (képek+videó)
A feladat általános megoldhatóságának izgalmas levezetése (gráfelmélet, Hamilton-kör):
Bent Hamilton Cycles in d-Dimensional Grid Graphs (2002),
Finding a Hamiltonian Path in a Cube with Specified Turns is Hard (2013)
Haskell nyelvű megoldás: Solving the Snake Cube Puzzle in Haskell
Aki online vásárolna kígyókockát webáruházakból:
Fakopáncs, Amazon1, Amazon2, AliExpress
JavaScript kígyókocka
Aki saját maga barkácsolna kígyókockát
4x4x3-as kígyókocka
4x4x4-es kígyókocka (anakonda)

A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

A feladat a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam tematikájához kötődik. Több alkalommal is tudunk ezzel a feladattal foglalkozni, attól függően, hogy a getNextNeighbour() függvény működését hogyan tervezzük és implementáljuk:

A 13-16. óra: Tömbök témakör esetén a szomszédos kockák közül módszeresen – azonos sorrendben haladva a legfeljebb 6 lehetséges szomszéd közül – választjuk ki mindig az elsőt. Ekkor mindig ugyanazt az egyetlen helyes megoldást kapjuk meg.
A 17-28. óra: Objektumorientált programozás témakör esetén atipikusan a kivételkezelést használhatjuk vezérlésre úgy, hogy a lehetséges szomszédos kockák közül mindig véletlenszerűen választunk. Ekkor a kígyó önmagába harapását úgy előzzük meg, hogy tömb túlindexelésekor keletkező kivételt benyeljük és újrakezdjük a feladatot mindaddig, amíg találunk egy olyan megoldást, aminek lépései közben nem keletkezik kivétel.
Az orientáló modul 9-12. óra: Mesterséges intelligencia témakör esetén véletlenszerű kocka kiválasztási stratégiával rendelkező visszalépéses algoritmust specifikálhatunk és implementálhatunk. Ez lényegesen összetettebb feladat és mindig helyes megoldást ad több lehetséges megoldás közül.

Ez egy két részből álló blog bejegyzés 1. része. A blog bejegyzés 2. része itt található.

CHOO + CHOO = TRAIN

2023. július 5.2017. február 5. Szerző: Kaczur Sándor

Most nem a híres kisvonatról van szó, hanem egy ismert kriptoaritmetikai feladványról. Ebben a feladattípusban egyszerű matematikai műveletek szerepelnek és a különböző betűk különböző számjegyeket jelölnek. Általában többféleképpen megoldhatók: intuíció, ötlet, módszeres próbálkozás, következtetés, kizárás vagy klasszikus behelyettesítés. Ha van megoldás és meg is találunk egyet, akkor a következő kérdés az, hogy van-e még, illetve összesen hány megoldás van?

Íme a feladat:

Érdemes minden megoldás során figyelembe venni a minden számjegyet 0-9-ig végigpróbáló lépések helyett legalább az alábbi öt feltételt:

C >= 5, hiszen CHOO olyan négyjegyű szám, aminek a kétszerese ötjegyű szám,
T = 1, mivel két négyjegyű szám összege 10000 < TRAIN < 20000 (ebben az esetben),
O >= 6, hiszen maradéknak képződnie kell, mert I és N különbözik,
2 <= N < I és
I >= 3 és szintén a maradékképződés miatt.

Esetleg még tovább gondolkodva, felfedezhetünk egyéb összefüggéseket, illetve kizárhatunk egyéb értékeket, így jelentősen csökkenthető egy-egy Java implementáció lépésszáma.

1. megoldás

Ez adatszerkezet nélküli megoldás, így eléggé összetett feltétellel valósul meg a művelet teljesülése (megfelelő helyiértékek használatával) és a különbözőségek vizsgálata.

public static void chooChooTrain1() {

for (int c = 5; c <= 9; c++)

for (int h = 0; h <= 9; h++)

for (int o = 6; o <= 9; o++)

for (int r = 0; r <= 9; r++)

for (int a = 0; a <= 9; a++)

for (int i = 3; i <= 9; i++)

for (int n = 2; n < i; n++)

if((1000*c+100*h+10*o+o)*2 == 10000+1000*r+100*a+10*i+n &&

c!=h && c!=o && c!=1 && c!=r && c!=a && c!=i && c!=n &&

h!=o && h!=1 && h!=r && h!=a && h!=i && h!=n &&

o!=1 && o!=r && o!=a && o!=i && o!=n &&

r!=1 && r!=a && r!=i && r!=n &&

a!=1 && a!=i && a!=n &&

i!=1 && i!=n &&

n!=1)

System.out.println(

" "+c+h+o+o+"\n+ "+c+h+o+o+"\n------\n "+1+r+a+i+n+"\n");

}

2. megoldás

Itt az ellenőrzési feltétel egyszerűbb, mert a különbözőség/egyediség tesztelését áthárítottam a halmazszerűen működő HashSet generikus kollekcióra, építve annak beépített képességére.

public static void chooChooTrain2() {

HashSet<Integer> hs=new HashSet<>();

for (int c = 5; c <= 9; c++)

for (int h = 0; h <= 9; h++)

for (int o = 6; o <= 9; o++)

for (int r = 0; r <= 9; r++)

for (int a = 0; a <= 9; a++)

for (int i = 3; i <= 9; i++)

for (int n = 2; n < i; n++) {

hs.add(c); hs.add(h); hs.add(o);

hs.add(1); hs.add(r); hs.add(a); hs.add(i); hs.add(n);

if(hs.size()==8 &&

(1000*c+100*h+10*o+o)*2 == 10000+1000*r+100*a+10*i+n)

System.out.println(

" "+c+h+o+o+"\n+ "+c+h+o+o+"\n------\n "+1+r+a+i+n+"\n");

hs.clear();

}

Mit gondolsz, melyik megoldás hajtódik végre gyorsabban? Miért?

Mivel a két megoldásnál a ciklusok szervezése megegyezik, így a használt adatszerkezet dönt (hiszen annak konstrukciós és szelekciós, azaz karbantartási műveletei vannak). Az 1. megoldás a gyorsabb, mert nem használ adatszerkezetet. A 2. megoldás lényegesen lassabban fut, mert a generikus kollekció műveletei miatt az automatikus szemétgyűjtő tevékenység erősen igénybe vett. A különbség nagyságrendileg 15-szörös.

A feladatnak két megoldása van: 5466 + 5466 = 10932 és 5488 + 5488 = 10976.

A bejegyzéshez tartozó teljes – időméréssel kiegészített – forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

Akinek kedve támadt, lásson hozzá hasonló feladatokhoz:

SEND + MORE = MONEY
6 * KAYAK = SPORT
2 * MOST = TOKYO
CROSS + ROADS = DANGER
FORTY + TEN + TEN = SIXTY
mathsisfun.com – Algebra Puzzles
cryptarithms.awardspace.us – Crack-a-Puzzle Online – Puzzles Menu
www.campusgate.co.in – Cryptoarithmetic problem with explanation

A feladat a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam szakmai moduljának 9-12. óra: Metódusok, rekurzió alkalomhoz, illetve a 21-24. óra: Objektumorientált programozás, 2. rész alkalomhoz kötődik.