Egy matematika érettségi feladat megoldása programozással 2022

érettségi logó

érettségi logóA 2022-es középszintű matematika érettségi feladatsor eléggé egyszerű volt, de azért a 6. feladata inspirált arra, hogy a programozás eszköztárával oldjuk meg ezt a feladatot. Szükséges hozzá a megszámolás programozási tétel. Többféle megoldás/megközelítés (iteratív és rekurzív) is előkerül. Érdekes belegondolni, hogy mennyire más lehetne a problémamegoldás, ha programozhatnánk a matematika érettségi vizsgán. A teljes feladatsor a megoldásokkal együtt letölthető az oktatas.hu-ról.

6. feladat

Egy feleletválasztós teszt 5 kérdésből áll, minden kérdésnél négy válaszlehetőség van. Hányféleképpen lehet az 5 kérdésből álló tesztet kitölteni, ha minden kérdésnél egy választ kell megjelölni?

1. megoldás

Rögtön tudjuk, hogy ez kombinatorika, n elem k-ad osztályú ismétléses variációja, amelynek paraméterei: n=4, k=5. A hatványozás azonosságainak ismeretében fejből is tudjuk a megoldást: 45=210=1024. A Java forráskód elvégzi a hatványozást. A Math.pow() függvény általánosabb, mint amire most szükségünk van. Fogad double valós paramétereket és double típusú értékkel tér vissza. Ezért hasznos az (int) explicit típuskényszerítés.

Másképpen: négy elemű halmazból öt elemet kiválasztunk és ezeket sorba rendezzük (permutáljuk) és egy elemet egy csoportban akár ötször is felhasználhatunk. Számít a sorrend. A lehetséges variációk száma: 1024.

2. megoldás

Ha hasznos lenne egy általános metódus az ismétléses variáció kiszámítására, akkor ez egy tipikus megoldás lehet erre. Kiegészítendő még a két paraméter előjelének ellenőrzésével.

3. megoldás

Ha a megértést segíti, akkor a teljes leszámolás (brute force) módszerével, egymásba ágyazott ciklusokkal könnyen kiírathatjuk a konzolra az 1024 db különböző válaszlehetőséget. A k-val kezdődő sorszámozott ciklusváltozók jelölik az öt kérdést, azon belül az 'a'-tól 'd'-ig karakterek adják a válaszlehetőségeket. Eredményül ezt kapjuk (görgethető):

4. megoldás

Ha csak a végeredmény szükséges, akkor ez az iteratív megoldás a megszámolás programozási tétellel előállítja azt.

5. megoldás

Ez egy rekurzív megoldás. Ciklus helyett a metódus önmagát hívja meg, így valósul meg az ismételt utasításvégrehajtás. A válaszlehetőségek összefűzésével (konkatenáció) előállított válasz akkor megfelelő, ha annak hossza öt. Ez esetben kiíródik a válaszlehetőség a konzolra (mintegy mellékhatásként). Ugyanazt az eredményt kapjuk, mint a 3. megoldásnál.

6. megoldás

Szintén, ha csak a végeredmény szükséges, akkor ez a mellékhatással rendelkező rekurzív metódus előállítja azt. A mellékhatás most az, hogy a metódus eljárás és nem függvény és szükséges hozzá a db osztályváltozó (ami a metódushoz képest globálisnak is tekinthető).

7. megoldás

Ez a megoldás a válaszlehetőségeket megfelelteti n alapú számrendszerben k számjegyből álló számoknak. A kétdimenziós tömbben számokat tárol, így:

  • 1,…,1,1 → 0…0000
  • 1,…,1,2 → 0…0001
  • 1,…,1,n → 0…001(n1)
  • 1,…,2,n → 0…001(n1)
  • n,…,n,n → (n1)...(n1)

Végül a kiíró ciklus ezeket a számokat karakterekké alakítja ( 'a' ASCII kódja 97) és fordított sorrendben írja ki, hogy ugyanazt az eredményt kapjuk, mint a 3. megoldásnál.

Továbbfejlesztési lehetőségek

  • A 2. megoldáshoz: teszteljük le a lehetséges túlcsordulást és az int típus helyett szükség esetén használjunk long típust!
  • A 3. megoldáshoz: építsünk kétdimenziós tömb adatszerkezetet, amiből később az i-edik válaszlehetőség megadható!
  • Előzőhöz: állítsuk elő lexikografikus sorrendben az i-edik válaszlehetőséget adatszerkezet felépítése nélkül!
  • A 6. megoldáshoz: valósítsuk meg a rekurzív gondolatmenetet mellékhatás nélkül!
  • Teszteljünk: mennyi idő alatt hajtódik végre a 4. és a 6. megoldás? Mekkora paraméterekkel érzékelhető, hogy a rekurzió jóval lassabban fut?
  • A 7. megoldáshoz: cseréljük le az egésztömb adatszerkezetet karaktertömbre!

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

Ajánljuk matematika érettségi feladat címkénket, mert a témában évről-évre blogolunk.

A feladat a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam szakmai moduljának 5-8. óra: Vezérlési szerkezetek, valamint 21-24. óra: Objektumorientált programozás 1. rész alkalmaihoz kötődik.

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.

Kik vettek részt projektmunkában?

Projektmunka

ProjektmunkaHasonlítsuk össze a részlegeket fókuszálva arra, hogy az alkalmazottak mennyire vettek korábban részt projektmunkákban! Hányan igen és hányan nem? Van(nak) olyan részleg(ek), amelyik vezetője egyetlen alkalmazottat sem vont be projektmunkába? Van(nak) olyan részleg(ek), ahonnan mindenki csatlakozott? Vannak a feladatkiosztásban olyan aránytalanságok, amelyek kimutathatók és így a későbbiek során korrigálhatók? Készítsünk egy kimutatást arról, hogy részlegenként hány fő vett részt projektmunkában és mi a létszám! (Persze tudjuk, hogy nem minden munkakörből vonhatók be alkalmazottak.) Milyen projektjeink szoktak lenni? Van olyan részleg, ahol érdemes bővíteni a létszámot, esetleg átcsoportosítani oda erőforrást? Ezekre a kérdésekre keressük a választ.

Tervezés

Az Oracle HR sémában három tábla kapcsolódik a feladathoz: JOB_HISTORY, EMPLOYEES, DEPARTMENTS. A kapcsolatok fokszámai láthatók az alábbi ábrán. Egy részlegben több alkalmazott is lehet. Egy alkalmazott részt vehetett korábban több projektmunkában is.

Oracle HR séma

A DEPARTMENTS táblában található a részleg azonosítója ( DEPARTMENT_ID, kulcs) és neve ( DEPARTMENT_NAME). A többi adat most nem kell. 11 olyan részleg van, amihez tartozik alkalmazott.

A JOB_HISTORY tábla tárolja, hogy a már befejeződött projektekben ki ( EMPLOYEE_ID, külső kulcs) és melyik részlegből ( DEPARTMENT_ID, külső kulcs) vett részt. A dátumokat ( START_DATE, END_DATE) és a munkakör külső kulcsát ( JOB_ID) most nem használjuk. Minden projekt lezárt. 10 lezárt projekt van.

Az EMPLOYEES táblából szükséges az alkalmazott azonosítója ( EMPLOYEE_ID, kulcs), valamint részlegének azonosítója ( DEPARTMENT_ID, külső kulcs). A többi adatra most nincs szükség, de egy részletesebb – például név szerinti – kimutatáshoz már igen. 106 olyan alkalmazott van, akihez tartozik részleg (1-nek nincs).

Hozzunk létre négy oszlopból álló eredménytáblát: DEPARTMENT_ID, DEPARTMENT_NAME, COUNT_PROJECT_EMPLOYEES, COUNT_EMPLOYEES. Ennek áttekintésével választ kaphatunk a fenti kérdésekre.

1. megoldás

Induljunk ki abból, hogy a JOB_HISTORY táblában lévő DEPARTMENT_ID-hez hozzárendeljük a DEPARTMENTS táblából a DEPARTMENT_NAME-t. Ezekre csoportosítva könnyen aggregálható az adott részlegből projektmunkát végző alkalmazottak száma: COUNT_PROJECT_EMPLOYEES. Végül egy belső lekérdezés (összekapcsolva a JOB_HISTORY és az EMPLOYEES táblákat) megadja az adott részleg alkalmazotti létszámát. Az SQL lekérdezés:

SQL-megold1a

A részeredmény:

SQL-eredmeny1a

Ezután állítsuk elő a hiányzó adatokat! Tudjuk, hogy azokban a részlegekben, amelyek DEPARTMENT_ID-je nem szerepel a JOB_HISTORY táblában, de szerepel az EMPLOYEES táblában, azok léteznek, de nem „adtak” projektmunkára alkalmazottat (azaz COUNT_PROJECT_EMPLOYEES=0). Nevük és alkalmazottaik száma ugyanúgy megadható, ahogyan az előbb. Az SQL lekérdezés:

SQL-megold1b

A részeredmény:

SQL-eredmeny1b

A két részeredményt egyesíteni kell és egyben hasznos DEPARTMENT_NAME szerint növekvő sorrendbe rendezni az alábbi lekérdező paranccsal:

SQL-megold1c

Az eredmény:

SQL-eredmeny1c

2. megoldás

Kiindulhatunk abból is, hogy a DEPARTMENTS egy szótártábla, így közvetlenül hozzáférhető a DEPARTMENT_ID és a DEPARTMENT_NAME, de össze kell kapcsolni az EMPLOYEES táblával, hogy csak olyan részlegeket adjon vissza a lekérdezés, ahol van(nak) alkalmazott(ak). Az eredményhez szükséges további két oszlop könnyen aggregálható az adott részlegre vonatkozóan: a JOB_HISTORY táblában előforduló EMPLOYEE_ID-k száma adja a COUNT_PROJECT_EMPLOYEES-t (probléma nélkül tud 0 lenni) és az EMPLOYEES táblában előforduló EMPLOYEE_ID-k száma adja a COUNT_EMPLOYEES-t. A rendezés most is szükséges. Lényegesen tömörebb lekérdező parancsot kapunk:

SQL-megold2

Az eredményül kapott táblázat megegyezik az 1. megoldás eredményével.

A két megoldás teljesen különböző gondolatmenettel született. Mindkettőben vannak olyan elemek, amelyek – konkrét feladatból általánosítva – univerzálisan használhatók. Természetesen összehasonlítjuk a két megoldás végrehajtási tervét és részletesen elemezzük is.

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

A feladat a Java adatbázis-kezelő tanfolyam 9-12. óra: Oracle HR séma elemzése, 13-16. óra: Konzolos kliensalkalmazás fejlesztése JDBC alapon, 1. rész, 33-36. óra: Grafikus kliensalkalmazás fejlesztése JDBC alapon, 2. rész alkalomhoz kapcsolódik.

Kutatók éjszakája 2021

Kutatók éjszakája

Kutatók éjszakájaA Kutatók Éjszakája nemzetközi rendezvénysorozat 2005-ben indult. Magyarország 2006-ban csatlakozott. Azóta évről-évre egyre több intézmény nyitja meg hazánkban kapuit, szervez érdekes programokat, sok-sok településen, több száz helyszínen, több ezer eseményt meghirdetve sok tízezer érdeklődő/résztvevő látogatónak biztosít tartalmas estét.

Bár a kezdeményezés elsősorban a kutatói pálya népszerűsítését szolgálja, ezért leginkább a tizen- és huszonévesekre számít, az események vonzók és elég érdekesek ahhoz, hogy a kisgyerekektől a legidősebbekig mindenki megtalálja a számára izgalmas programokat. Korábban nagyobb felsőoktatási intézmények és kutatóintézetek szerepeltek döntően, de az utóbbi néhány évben egyre több kisebb intézmény, tehetséggondozással foglalkozó középiskola, cég, egyesület is csatlakozott a rendezvényhez. A Kutatók éjszakája rendezvény minden meghirdetett programja ingyenes.

Rendezvényünk plakátja

it-tanfolyam.hu Kutatók éjszakája 2021 plakát

Az it-tanfolyam.hu 2021-ben is hirdetett programokat az eseményhez kötődően. Programjainkat elsődlegesen követőinknek, aktív hallgatóinknak és az alumni csoportunkban hirdettük meg, de persze nyílt rendezvényként valósult meg. Az eseményekre regisztrálni kellett a weblapon. A regisztrációs időszak két hétig tartott, szeptember 9-23-ig. Programjainkra szeptember 24-én 22:00-23:55-ig került sor.

A programjaink népszerűek voltak. A két teremben közel 50 érdeklődő látogatót fogadtunk. A többség több programon is részt vett. Néhányan kifejezetten egy-egy adott program iránt érdeklődtek. Többen is úton voltak késő délutántól szinte hajnalig, megragadva a lehetőséget, több helyszínt is meglátogattak. Kellemes hangulatban, tartalmasan töltöttük együtt az időt – végre újra személyes jelenléttel az offline világban – aminek igazán örülök.

Szeretném megköszönni az előadók színvonalas munkáját, igényes felkészülését. Köszönjük mindenkinek, aki részt vett a Kutatók éjszakája 2021 rendezvényünkön. Az előadások prezentációit tanfolyamaink hallgatói számára – a témához kapcsolódó témakörökhöz, ILIAS-ra feltöltve – tesszük elérhetővé.

22:00-22:25 – Kiss Balázs: Mitől okos egy otthon, egy pláza, egy város?
Néhány hónapja ismert, hogy okos lesz (időközben lett) az Etele pláza. Nem, nem szponzorálja 🙂 ezt az előadást. Ha a léptékeket tekintjük, akkor bizony éles a határ az otthonokban, intézményi és település szinten alkalmazott és alkalmazható okos technológiák között. Az előadó évek óta foglalkozik okos architektúrák fejlődésének történetével, koncepciójával, szoftveres integrációjával és konfigurációjával. Szívesen osztja meg gondolatait, kutatási eredményeit a témáról, beszél saját kisebb és nagyobb léptékű projektjeiről. Praktikus tanácsok is előkerülhetnek – igény szerint. Egyensúlyoz a kész komponensek testre szabási lehetőségei és a saját fejlesztés határán. Utóbbi kulcsszavai: hálózati kommunikáció megvalósítása szerver-kliens között vagy peer-to-peer többféle programozási nyelven, autentikáció, autorizáció, protokoll, tömörítés, felhő architektúrák. A program a Java tanfolyamaink orientáló moduljához kötődik.

22:30-22:55 – Kaczur Sándor: Algoritmus vesebeteg-donorok párosítására
Hogyan működik 2007 óta Nagy-Britanniában a vesebeteg-donorok párosítása? Sima csere 2 pár esetén adódik. 3 pár esetén körbeadják a vesét egymásnak – ez már jóval összetettebb probléma. A felépített óriási adatbázisban akár több száz lehetőség is adódhat. A probléma megfelelő párosítási algoritmus és számítógép nélkül, pusztán emberi erővel megoldhatatlan lenne. Az implementált algoritmus futási ideje mindössze 30 perc. A párosítást követően a következő lépés a műtétek egyidejűsége, és a donor szervek „utaztatása” minden lehetséges úton – földön, vízen, levegőben –, minden lehetséges közlekedési eszközzel. Hogyan működik mindez a gyakorlatban? Milyen korlátok, problémák adódnak? Milyen adatok alapján dönthető el a betegek „kompatibilitása”? Ezek közül mi kötődik az egészségügyhöz és mi a szállításhoz? Az előadó próbál válaszokat adni, de lehet, hogy a végén több lesz a kérdés, mint a válasz. Vajon milyen a párosítási algoritmus hatékonysága? A program a Java tanfolyamaink orientáló moduljához kötődik.

23:00-23:25 – Szegedi Kristóf: Hogyan változik a világ vezető innovációs vállalatainak 100-as toplistája?
A Thomson Reuters hírügynökség évről-évre közzéteszi a világ vezető innovációs vállalatait tartalmazó frissített 100-as toplistáját. Vajon milyen szempontrendszer alapján születik a döntés, alakul a rangsor? Az előadó áttekinti a háttérben lévő metodológia elemeit. Íme, néhány szempont: pénzügyi teljesítmény, a vezetők és befektetők közötti bizalom, innováció, környezeti hatás, emberek és társadalmi felelősség, hírnév, kockázatviselés és ellenálló képesség, jogszabályok betartása. Vajon mivel foglalkoznak a toplista elején lévő vállalatok? Kiderül, hogy az elmúlt néhány évben milyen változások történtek a toplista elején. Az előadó próbálja indokolni, vajon mik lehettek az elmozdulások okai. Lehetne előrejelzést adni és vajon érdemes? Közösen gondolkodunk mindezeken. A program a Java tanfolyamaink orientáló moduljához kötődik.

23:30-23:55 – Kaczur Sándor: Gondolkodjunk logikusan!
Az előadás során áttekintjük az intelligencia, a kreatív problémamegoldó és logikus gondolkodás összefüggéseit és izgalmas feladatokból válogatva közösen megoldunk néhány fejtörő feladatot. Néhány példa: Hány éves a kapitány?CHOO + CHOO = TRAIN, Logikus gondolkodás teszt.

 

22:00-22:45 – Hollós Gábor: Objektumorientált programozás vs. funkcionális programozás Java nyelven
Az előadó ismert adatszerkezeteket és ismert programozási tételeket használva összehasonlítja a hatékonyság szempontjai alapján egy-egy feladat különböző megvalósításait. Referenciaként tekint az objektumorientált megoldásokra és ehhez képest kiderül, hogy a Java 8-tól elérhető funkcionális elemek milyen változásokat jelenthetnek. Vajon kevesebb memóriát használnak? Vajon gyorsabbak? Vajon egyszerűbbek/bonyolultabbak? Vajon könnyebben megérthetőek, karbantarthatóak, dokumentálhatóak? Hogyan érdemes egyensúlyozni az általunk leprogramozott, a kollekciók hagyományos beépített műveleteit használó és a lambda kifejezések között? Kiderül. A program a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunk tematikájához kötődik.

22:50-23:35 – Kiss Balázs: Denevérek a barlangban – Hálózatos Java esettanulmány tervezése és tesztelése
Az előadó újragondolta egyik örökzöld esettanulmányukat, amelynek koncepciója elérhető szakmai blogunkon: Denevérek a barlangban. Kiderül, érdemes-e változtatni a programban megvalósuló elosztott, hálózati kommunikáción. Tekintettel az utolsó néhány Java verzió újdonságaira, fókuszálva különösen a 13-astól a 17-esig. Ha érdemes refaktorálni, akkor megtudjuk, hogy mit és hogyan. Ha nem érdemes, akkor indoklást kapunk arra, hogy miért nem. Az áttekintett tesztadatokat elemezve megkapjuk a választ. A program a Java EE szoftverfejlesztő tanfolyamunk tematikájához kötődik.

23:40-23:55 – Falus Anita, Németh András: Karrierváltás után – néhány hónap KKV-s tapasztalatai szoftverfejlesztőként
Mennyire könnyű ma szoftverfejlesztőként elhelyezkedni szakirányú felsőfokú végzettség nélkül? Milyen kihívásokkal találkozhatunk a felvételi folyamat során? Milyen elvárásokat támasztanak a munkaadók egy junior szakemberrel szemben? Hogyan telnek a beilleszkedés után a hétköznapok junior fejlesztőként kis létszámmal működő informatikai profilú kisvállalkozásnál? A tanfolyamainkon 2020-ban végzett előadók karrierváltó junior szakemberként személyes tapasztalataikról számolnak be. A program a Java tanfolyamaink orientáló moduljához kötődik.

 

Egy matematika érettségi feladat megoldása programozással 2021

érettségi logó

érettségi logóA 2021-es középszintű matematika érettségi feladatsor 12. feladata inspirált arra, hogy a programozás eszköztárával oldjuk meg ezt a feladatot. Szükséges hozzá néhány programozási tétel: sorozatszámítás, eldöntés, megszámolás, kiválogatás. Többféle megoldás/megközelítés is előkerül. Érdekes belegondolni, hogy mennyire más lehetne a problémamegoldás, ha programozhatnánk a matematika érettségi vizsgán. A teljes feladatsor a megoldásokkal együtt letölthető az oktatas.hu-ról.

12. feladat

A háromjegyű pozitív egész számok közül véletlenszerűen kiválasztunk egyet. Mennyi annak a valószínűsége, hogy a kiválasztott szám számjegyei különbözők? Megoldását részletezze!

1. megoldás

Az 1. megoldás egymásba ágyazott ciklusokkal behelyettesíti a szóba jöhető 900 db háromjegyű szám számjegyeit. A feltétel 648 esetben teljesül. Három számjegy azonosságát két részfeltétel és kapcsolatával eldönthetnénk a trichotómia miatt. Három számjegy különbözőségéhez három részfeltétel és kapcsolatából áll össze a feltétel. A válasz a kedvező és összes eset aránya/hányadosa, azaz 0,72. Másképpen 648 db szám a 900 db háromjegyű szám közül. A megoldás lépésszáma 900.

2. megoldás

Az egymásba ágyazott ciklusok lépésszáma összeszorzódik. A legbelső ciklus az előtte lévő feltételtől függően kevesebbszer is végrehajtódhat, hiszen a százas és tízes helyiértéken lévő számjegyek egyezése esetén nincs értelme az egyes helyiértéken lévő számjegy vizsgálatának. Így a 2. megoldás lépésszáma 810, azaz 10%-kal kevesebb. Ez a három részből álló feltétel két részre bontásával érhető el.

3. megoldás

A 3. megoldásban egyetlen ciklus végzi a vizsgálatot, a megszámolást. A ciklusváltozó már nem számjegy, hanem maga a háromjegyű szám, amiről döntést kell hozni: különbözik-e mindegyik számjegye vagy sem. Három beszédes nevű segédváltozó segít értelmezni a Java forráskódot. Ezek az egész osztás és a maradékos osztás műveleteivel állíthatók elő.

4. megoldás

A 4. megoldás logikai visszatérési értékű segédfüggvényt alkalmaz. Ez egy menekülőutas megoldás. Ha kizáró feltétel szerint már döntést tudunk hozni (például megegyezik a százas és a tízes helyiértéken lévő számjegy), akkor hamis értékkel menekülünk. Egyébként ág nélkül ezután következhet az egyes helyiértéken lévő számjegy összehasonlítása a többivel. A második feltétel az eddigiekhez képest tagadott, mert a menekülés a cél. Ha nincs menekülés amiatt, hogy volt két megegyező számjegy, akkor – a feltételek egymásra épülése miatt – nincs más hátra, mint igaz értékkel visszatérni (ami azt jelenti, hogy nem volt egyezés, azaz minden számjegy különbözött).

5. megoldás

Az 5. megoldás segédfüggvénye a háromjegyű szám esetén a különböző számjegyek darabszámával tér vissza. A röptében előállított százaz, tízes, egyes helyiértékeken lévő számjegyekből folyam adatszerkezet készül, aminek feldolgozását a Stream API műveletei (egyediesítő, megszámoló) végzik el. Ezt a vezérlő ciklusban hárommal összehasonlítva léptethető a megszámolást megvalósító változó, hiszen ha teljesül a feltétel, akkor eggyel több megfelelő szám van, mint előtte volt.

6. megoldás

Az 6. megoldás újra másképpen közelít. Ha könnyebbnek tűnik az a feltétel, hogy mikor nem jó (kedvezőtlen) nekünk egy szám, akkor beépíthetjük ezt is. Megszámoljuk azokat a háromjegyű számokat, amelyeknél egy vagy két számjegy azonos, majd ez kivonjuk a háromjegyű számok darabszámából.

7. megoldás

A 7. megoldás már mindent folyamokkal old meg, azok képességeire építve. Az összes háromjegyű számot előállítja, majd rajtuk kiválogatás programozási tételt (szűrőt) használ (az 5. megoldás segédfüggvényére építve), végül a folyamban maradó számokat megszámolja. Ez a megoldás már olyan haladóknak való, akik magabiztosan építik össze a Stream API műveleteit és a lambda kifejezéseket. Mindent egyben. Persze hol itt a hatékonyság? Hozzászólásokban megbeszélhetjük.

8. megoldás

A 8. megoldás szintén folyam adatszerkezettel működik, de négy egymást követő lépésben végez szűrést (kiválogatást). A 900 db háromjegyű számból indulunk ki. Az 1. szűrő kihagyja a 9 db AAA számot, amelyek számjegyei azonosak és így marad utána 891 db szám. A 2. szűrő után marad 810 db szám, mert kimarad az a 81 db AAB alakú szám (ahol a százas és tízes helyiértéken lévő számjegyek megegyeznek) az összesen 90 db-ból, ami még a folyamban maradt az 1. szűrő után. A 3. szűrő kihagy 81 db ABB alakú számot és meghagy 729 db számot. A 4. szűrő kihagy 80 db ABA alakú számot és meghagy 648 db ABC alakú számot.

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

Ajánljuk matematika érettségi feladat címkénket, mert a témában évről-évre blogolunk.

A feladat a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam szakmai moduljának 5-8. óra: Vezérlési szerkezetek, 13-16. óra: Tömbök, valamint 21-24. óra: Objektumorientált programozás, 2. és 3. rész alkalmaihoz kötődik.