Tankocka – Egyszerű sorbarendezés: Java forráskód

Folytatjuk Tankockák blog bejegyzés sorozatunkat. A feladatban helyes sorrendbe kell állítani a Java forráskód sorait. Ez főként a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunk tematikájához kötődik.

A Java program véletlenszerű ötöslottó szelvényt állít elő. Adatszerkezetként generikus listát használ. Amikor csak lehet, épít a kollekció beépített képességeire (eldöntés, sorozatszámítás, rendezés). A szakterületnek megfelelően az ötöslottó szelvényen tárolt számok „emelkedő számsorrendben” jelennek meg. A forráskódban nincs jelölve a csomag, importok, behúzás, tagolás, igazítás.

Digitális Témahét 2022

A Digitális Témahét 2015-ben indult országos rendezvénysorozat. Fő célja a digitális pedagógia módszertanának népszerűsítése és elterjesztése. A program fontos törekvése, hogy a digitáliskompetencia-fejlesztés az informatikán túl kiterjedjen más tantárgyakra is. A résztvevő pedagógusok és diákok változatos és kreatív iskolai projektek keretében fejleszthetik képességeiket technológiával támogatott tanulás során. A Digitális Témahét rendezvény minden meghirdetett programja ingyenes. A 2018/2019-es tanévben már több mint 3000 oktatási projekt valósult meg, közel 8000 pedagógus és 135000 diák részvételével.

A 2021/2022-es tanévben a rendezvény április 4-8. között valósult meg. Témakörök/szempontok:

  • a multidiszciplináris megközelítés: a matematika, a természet- és mérnöki tudományok, valamint a művészet- és társadalomtudományok együttes megjelenítése;
  • a digitális technológia alkotó használata és az algoritmikus gondolkodás fejlesztése;
  • a kiemelt figyelmet igénylő tanulók fejlesztése és bevonása;
  • a nevelési-oktatási intézmények közötti együttműködés élénkítése;
  • a határon túli magyar pedagógusok és oktatási intézmények bevonása;
  • a digitális biztonság a mindennapi pénzügyeinkben;
  • az intézményen belül történő pedagógus közötti együttműködés élénkítése, a projektmódszer alkalmazásának kiterjesztése olyan kollégákra, akik még nem ismerik;
  • ebben a tanévben kiemelten: digitalizáció a 21. században, digitális írástudás és digitális gyermekvédelem, mesterséges intelligencia.

Rendezvényünk plakátja

Az it-tanfolyam.hu 2022-ben is csatlakozott a rendezvénysorozathoz. Oktatóink meghirdettek öt programot a https://digitalistemahet.hu weblapon. A programjainkra 2022. április 8-án 18:00-21:00 óráig került sor.

Köszönöm oktató kollégáimnak, hogy örömmel csatlakoztak. Mindannyian jól éreztük magunkat. Igazán tartalmas programot állítottunk össze. Idén is szívesen csatlakoztunk és szívesen emlékszünk majd rá. A résztvevőinknek is köszönjük, hogy ellátogattak hozzánk. Újra az offline világban találkozhattunk.

A “Tervezzünk közösen kommunikációt gyűjtögető robotok között!” című interaktív előadásomat a Digitális Témahét 2022 rendezvényhez tartozó több partnerintézményben is megtartottam jelenléti és online formában is.

Ratkó István emlékest 2022

A Gábor Dénes Főiskolán működő Ratkó István matematika interdiszciplináris alkalmazásai Műhely 2022. március 25-én 10. alkalommal rendezte meg a Ratkó István emlékestet. Ezen már többször is részt vettem előadóként és a hallgatóság tagjaként is. 2014-ben Prímszámkereső algoritmusok hatékonysága címmel, 2015-ben A bűvös négyzet története és előállítása (oktatóprogram) címmel tartottam előadást. A jubileumi emlékesten pedig „Töltsünk ki az ötöslottón 100 szelvényt úgy, hogy valamelyik szelvénnyel biztosan legyen két találatunk!” – a feladat megoldásához vezető út címmel tartottam előadást.

A blog bejegyzésben röviden összefoglalom az előadást:

  • Személyes élmények Ratkó tanár úrhoz kötődően
  • Ötöslottó: diszkrét matematika, elemi kombinatorikai feladat, lehetséges különböző szelvények száma, öttalálatos valószínűsége, szemléltetés
  • Véletlenszámok előállítása: valódi és ál (pszeudo) véletlenszámok, hardveres és szoftveres megoldások áttekintése, LCG
  • Egyetlen véletlenszám előállítása Java nyelven: procedurális, OO, szálbiztos megoldások
  • Egyetlen lottószelvény előállítása Java nyelven: adatszerkezet nélkül, logikai tömb (demóprogram), számtömb, szöveg (McMillan egyenlőtlenség, optimális kód, Huffman kód, prefixmentes kódolás, Shannon-Fano kód, hibajelző és hibajavító kód, Hamming távolság, Reed-Solomon kód, algebra: véges testek megkonstruálása), generikus lista (érték), generikus lista (keverés), generikus lista (elfogyasztás), generikus halmaz, funkcionális programozás / algoritmusok és adatszerkezetek rövid elemzése, összehasonlítása, kompromisszumok
  • Találatok száma: matematika vs. programozási tételek, metszet tömbbel és generikus listával, Stream API-val, lambda kifejezéssel
  • Különböző lottószelvények előállítása: összes eset, brute force, mesterséges intelligencia, problématér|állapottér, kombinatorikai robbanás kontrollálása
    (szemléletváltás: az eddigi 1-90 intervallumból kiválasztott 5 különböző szám egy lottószelvényt jelentett, mostantól az 1-43949268 intervallumból kiválasztott különböző számok különböző lottószelvényeket jelentenek)

Eddig minden feldolgozható a középiskolás matematikai eszköztárral és kezdő Java objektumorientált programozás által biztosított mozgástérben. A továbbiakhoz szintet kell lépni.

A konkrét feladatspecifikáció:

„Töltsünk ki az ötöslottón 100 szelvényt úgy, hogy valamelyik szelvénnyel biztosan legyen két találatunk!” (Segítség: töltsünk ki 30 szelvényt úgy, hogy az 1-25 közötti számpárt lefedjék; 21 szelvényt úgy, hogy a 26-46 közötti összes számpárt lefedjék; 21 szelvényt úgy, hogy a 47-67 közötti összes számpárt lefedjék és 28 szelvényt úgy, hogy a 68-90 közötti összes számpárt lefedjék. Miért lesz így legalább két találatunk?)

A szintlépéshez hasznos ismerni két tankönyvet (Szilasi Zoltán: Bevezetés a véges geometriába, 2015; Reiman István: A geometria és határterületei, 2001) és egy tudományos cikket (Z. Füredi, G. J. Székely, Z. Zubor: On the Lottery Problem, 1995). További szükséges ismeretek (geometria, algebra, elemi matematika, kombinatorika): projektív geometria, véges projektív sík, Kirkman iskoláslány problémája, Fano-sík (mint algebrai és geometriai leképezés), Steiner-rendszer (ponthalmaz, amely elemszáma 6k+1 alakú prím), néhány konstruktív jellegű bizonyítás, skatulya-elv.

Az előadás a feladat megoldásához vezető útról szólt. Az eredmény előtti utolsó előtti lépés ezt jelenti (Java program konzolra kiírt szövege):

Végül ismertettem néhány lehetőséget az algoritmus vizsgálatára és az implementált Java forráskód tesztelésére.

Köszönöm Kupcsikné Fitus Ilona kolléganőnek, hogy a jubileumi Ratkó István emlékest szervezőjeként előadónak felkért. Örömmel csatlakoztam újra. A prezentációmat a résztvevőkkel megosztottam. Köszönöm az érdeklődő kollégáknak és hallgatóknak a részvételt és a pozitív visszajelzéseket. Az emlékestek programjai elérhetők. Ajánlom lottószelvény címkénket is, mert a téma igazi örökzöld.

Skandináv lottó demóprogram

Skandináv lottó (heteslottó) demóprogramot tervezünk és írunk meg Java nyelven. Lépésenként mutatja meg, hogy mi történik a háttérben: hogyan állítja elő véletlenszerűen a lottószelvényt.

Az emlékezet egy logikai tömb. Ebben 36 elem van. A nulladik elem nem számít, és legyen a többi elem (1-35-ig indexelve) kezdetben mind hamis. A cél: legyen a tömbben pontosan 7 db igaz érték. Másképpen: a logikai tömb a lottószelvényen megjátszható számok kiválasztottságát jelöli, igen vagy nem. A heteslottó-szelvény 7 db 1 és 35 közötti különböző egész számból áll.

Mindig 1 és 35 közötti egész véletlenszámot tippelünk. Kezdetben jóSzámDb=0. Az első tipp biztosan jó és jóSzámDb=1. A többi tipp esetén vizsgálni kell, hogy már kiválasztott-e. Ha igen, akkor nincs teendőnk. Ha nem, akkor meg kell jegyezni (kiválasztottá kell tenni, azaz igazzá kell állítani a logikai tömbben) és a jóSzámDb++ (növelhető). Mindezt ciklusban ismételjük, amíg a jóSzámDb<7 feltétel teljesül (másképpen: amíg nincs elegendő kiválasztott szám a szelvényen). Mindez biztosítja az egyediséget, különbözőséget. Ha jóSzámDb==7, akkor kiírjuk a lottószelvényre kerülő számokat az alapján, hol (melyik indexen) van a logikai tömbben igaz érték.

Tekintsük át az alkalmazott módszer hátrányait és előnyeit. Hátrány, hogy 36 logikai érték szükséges ahhoz, hogy 7 különböző számot előállítsunk. Előny, hogy egyszerű az algoritmus (nem kell keresés és megszámolás programozási tétel) és nincs szükség rendezésre sem, mert a szakterületre jellemző „emelkedő számsorrend” a logikai tömb bejárásával önkéntelenül is adódik. Hangsúlyozzuk, hogy ez csupán egyetlen módszer a nagyon sok izgalmas közül, amikkel generálható egy véletlenszerű lottószelvény.

A megvalósítás, Java forráskód egyszerű. Íme egy függvény, amely visszaadja azt kiválasztottságot jelölő logikai tömböt, amiből megfelelően indexelve kiíratható a véletlenszerűen generált lottószelvény:

Egy demóprogram, szimulációs program, oktatóprogram esetén nem is a konkrét feladat megoldása a cél/probléma. Sokkal inkább a lépésenkénti bemutatás, sok-sok konzolos kiírással vagy grafikus szemléltetéssel. Sokszor időzítővel késleltetjük, lassítjuk, gyorsítjuk a folyamatot, de előfordul az is, hogy rengetegszer megismételjük a tevékenységet és a kapott adatokat elemezzük, következtetünk belőlük. Most például a ciklust ki kell cserélni olyan léptetésre, ami a felhasználó kattintásához kötődik. Ha kéri a következő tippet a lottószelvényre, akkor megkapja. Ha nem kattint, akkor nem kapja meg. Az is egy csalás/lehetőség lenne, hogy a háttérben nem is logikai tömb adatszerkezet van, csupán a vizualizáció miatt tűnik annak.

Az elkészült demóprogram megvalósítja a fenti algoritmust. Az alábbi képernyőképeken végiglapozható a demóprogram működése. Nem is az algoritmus megvalósítása a kihívás és a cél, hanem a folyamat lépésenkénti megjelenítése. Java swing grafikus felület készült el.

 

A demóprogram Start állapottal indul. Olyan a lépésenként tesztesetek sorozata, hogy a lottószelvény nem sikerül rögtön elsőre. Az egyik szám már előfordult korábban. A demóprogram Stop állapottal ér véget. A demóprogram pénztárszalagszerűen időnként jelzi, hol tart éppen. A demóprogram képes egymás után több lottószelvényt is előállítani és az emlékezete egyetlen szelvényre korlátozódik.

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

A Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunkon, a szakmai modul Objektumorientált programozás témakörét követő 29-36. óra Grafikus felhasználói felület alkalmain már tudunk egyszerűbb szimulációs programot tervezni, kódolni, tesztelni. A Java EE szoftverfejlesztő tanfolyamunkon, a szakmai modul 33-40. óra Java Server Pages alkalmain már a program böngészőben futó változatát is el tudjuk készíteni.

Programozási Hét 2020 – CodeWeek.eu

Programozási hét 2022, CodeWeek.eu

Programozási hét 2018 CodeWeek.euAz Európai Programozási Hét idén 2020. október 10-25-ig került megrendezésre. Ez egy önkéntesek által működtetett, alulról szerveződő kezdeményezés. Az önkéntesek saját országukban a Programozási Hét nagyköveteként népszerűsítik a programozást. Ehhez nyílt és ingyenes (online és offline) eseményeket hirdetnek meg a CodeWeek.eu weboldalon.

A Programozási Hét célja

  • a programozással való alkotás megünneplése,
  • az emberek felvértezése képességekkel,
  • az emberek összekapcsolása,
  • még több ember érdeklődésének felkeltése a tudomány, a technológia, a mérnöki ismeretek és a matematika iránt.

Miért jó ez az érdeklődőknek/résztvevőknek?

  • A programozás szórakoztató!
  • Programozni kreatív tevékenység! Az emberiség a kezdetektől fogva alkot: agyagból, kőből, téglából, papírból vagy fából. Manapság programozással is alkotunk.
  • A programozás felvértez! Sokkal többre is képesek vagyunk annál, hogy csak fogyasszuk a digitális tartalmat; programozással sokféle dolgot alkothatunk, és azokat milliók számára elérhetővé tehetjük. Létrehozhatunk weboldalakat, játékokat, irányíthatunk egy számítógépet vagy egy robotot.
  • Értsük meg a világot! Manapság egyre több minden össze van kapcsolva. Ha némi rálátásunk van arra, hogy mi történik a színfalak mögött, akkor a világot is jobban megérthetjük.
  • A programozás megtanítja nekünk a számítógépes gondolkodást, fejleszti a problémamegoldást, kreativitást, kritikus érvelést, analitikus gondolkodást, valamint csapatmunkára késztet.
  • Manapság a munkahelyek 90%-a digitális készségeket, köztük programozási ismereteket követel a munkavállalóktól.

2015-től veszünk részt az esemény szervezésében, programozást népszerűsítő előadások, laborgyakorlatok meghirdetésével és megtartásával. 2019-ben világszerte 80+ országban 4,2 millió érdeklődő résztvevő csatlakozott.

Meghirdetett eseményeink

2020-ban is három it-tanfolyam.hu-s eseményt hirdettünk meg a Programozási Hét 2020 rendezvényen.
Helyszín: 1056 Budapest, Váci utca 47., 3. emelet 309-es terem, megközelítés
Dátum és időpont: 2020. október 19. 9:00-12:00-ig
Az események ingyenesek voltak, de a részvétel előzetes regisztrációhoz kötött.

Rendezvényünk plakátja

A rendezvény jó hangulatban telt, összesen 34-en látogattak el hozzánk. Sokféle motivációval érkeztek: kíváncsiság, pályaorientáció, első szakma, karrierváltás. Általános lelkesedést tapasztaltunk a lottószelvényes problémák megbeszélése során. Igazán tartalmasan telt el idén is ez a három óra. Köszönjük mindenkinek, aki részt vett a Programozási hét 2020 – CodeWeek.eu rendezvényünkön. Az előadások prezentációit tanfolyamaink hallgatói számára – a témához kapcsolódó témakörökhöz, ILIAS-ra feltöltve – tesszük elérhetővé.

9:00-10:00 – Kiss Balázs: Generáljunk lottószelvényeket és hasonlítsuk össze megoldásainkat!
Véletlenszám-generátorral lottószelvényeket állítunk elő. Többféle ötletet, módszert, algoritmust, adatszerkezetet, tesztelési módszert összehasonlítva vizsgáljuk, hogy melyik a hatékonyabb lépésszámot, memóriaigényt, bonyolultságot tekintve. Java nyelven implementálunk és az érdeklődők javaslatait is azonnal beépíthetjük a forráskódba. A program a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunk tematikájához kapcsolódik. Előismeretként feltételezünk némi jártasságot programozási alapismeretek, programozási tételek, ciklusok, metódusok, tömbök témakörökből.

10:00-11:00 – Kaczur Sándor: Érvényes lottószelvényt kaptunk?
Most megfordítjuk az előző logikát. A garantáltan helyes lottószelvény helyett előállítunk valamit, amiről feltételezhetjük, hogy lehet lottószelvény. Egymásra épülő unit teszteket készítünk, hogy valóban lehet-e. Például: kapott a teszt metódus egyáltalán valamit paraméterként? Tömböt kapott paraméterként? Hány elemű tömböt? Mekkora a tömbben lévő legkisebb és legnagyobb elem? Különböző a tömbben minden elem? (Ha nagyon szigorúak vagyunk: növekvő sorrendben vannak a tömbben az elemek?) Ha minden kritérium teljesül, akkor érvényes lottószelvényünk van. Kiegészíthetjük időméréssel is. Megtudjuk, hogyan kapjuk meg azt, hogy az esetek 89%-a helyes ötöslottó szelvény lesz. A program a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunk tematikájához kapcsolódik. Előismeretként feltételezünk némi jártasságot programozási alapismeretek, programozási tételek, ciklusok, metódusok, tömbök, listák, halmazok, lambda kifejezések témakörökből.

11:00-12:00 – Szegedi Kristóf: Építsünk látványos weboldalt XML fájlból megszerzett adatokból!
XML adatforrásban kapjuk egy cég alkalmazottainak adatait, amelyeket Java programmal feldolgozva, látványosan, animálhatóan megjelenítjük böngészőben az eredményt. Például: ki melyik részlegben dolgozik, kik dolgoznak az egyes részlegekben. Az érdeklődők igénye szerint a feladatot megoldhatjuk a következő technológiák közül választva: JavaScript, Bootstrap, jQuery. A Java EE szoftverfejlesztő tanfolyamunk tematikájához kötődik a program. Előismeretként feltételezünk némi jártasságot Java fájlkezelés, kivételkezelés, adatfeldolgozás, HTML, JavaScript témakörökből.