Kiss Balázs - it-tanfolyam.hu

Skandináv lottó előállítása változókkal és rekurzióval

2024. augusztus 19. Szerző: Kiss Balázs

Újra skandináv lottó (heteslottó) szelvényt generálunk Java programmal. Két különböző elven megvalósuló megoldást hasonlítunk össze. A megoldást lépésenként bemutató, grafikus felhasználói felületű, saját fejlesztésű programunkról blogoltunk már: Skandináv lottó demóprogram. Most másképpen gondolkodunk – reméljük közösen.

Építünk az alábbi tipp() függvényre:

static int tipp() {

return (int)(Math.random()*35+1);

}

Ennek a függvénynek lokális felelőssége van, azaz előállít egyetlen olyan véletlenszámot, ami megfelelő a skandináv lottószelvényre. Másképpen 1 és 35 közötti (zárt intervallum) egész szám.

A globális felelősség a megoldások során azt biztosítja, hogy minden szám egyedi/különböző legyen és 7 db véletlenszám legyen.

1. megoldás

Az első megoldás során csupán egyszerű változók jelentik az emlékezetet. Külön adatszerkezet (tömb, lista, halmaz) nincs. A lotto1() metódus valósítja meg az alábbiak szerint:

static void lotto1() {

int a=tipp(), b, c, d, e, f, g;

b=tipp();

while(a==b);

c=tipp();

while(a==c || b==c);

d=tipp();

while(a==d || b==d || c==d);

e=tipp();

while(a==e || b==e || c==e || d==e);

f=tipp();

while(a==f || b==f || c==f || d==f || e==f);

g=tipp();

while(a==g || b==g || c==g || d==g || e==g || f==g);

System.out.println("Lottószelvény: "+

a+", "+b+", "+c+", "+d+", "+e+", "+f+", "+g);

}

Az a egész ( int) típusú változó ellenőrzés nélkül előállítható, mert az első szám biztosan egyedi. A b változót csak az a-val kell összehasonlítani. Célszerű a do while hátultesztelő ciklus alkalmazása. A b-t addig tippeltetjük újra és újra, amíg szükséges. Másképpen: amíg a megegyezik b-vel ( a==b), addig nem jó a b és ezért újra kell generálni. A c változó esetében már a korábban előállított a-val és b-vel is össze kell hasonlítani, hiszen c-nek mindkettőtől különböznie kell. Másképpen (1): amíg a==c vagy b==c, addig nem jó a c és ezért újra kell generálni. Másképpen (2): amíg nem igaz, hogy a különbözik c-től és b is különbözik c-től, addig meg kell ismételni a c előállítását. Kiválóan megérhető a gondolatmenet alapján a megoldás során használt De Morgan azonosság. És így tovább a többi változóval is: d, e, f, g. Nehézkes a sok változó külön-külön való kezelése és figyelmesen kell megírni Java nyelven a hosszú forráskódot. Az eredmény a konzolon jelenik meg, például így:

1	Lottószelvény: 10, 26, 1, 17, 23, 2, 32

Kompromisszum, hogy a lottószelvényre kerülő véletlenszámok sorrendje is véletlen. Másképpen: a véletlenszámok nem „emelkedő számsorrendben” jelennek meg.

2. megoldás

Most nem használunk ciklus utasítást. Persze a lottószelvényre kerülő véletlenszámok előállítása megköveteli az ismétlést a vezérlés megvalósítása során. Az ismétlést rekurzív vezérlés oldja meg. Az emlékezetet most TreeSet jelenti. Ez egy generikus, Integer típusú adatszerkezet, amely a java.util csomagbeli kollekció keretrendszer része. Rendezett halmazként működik. Cím szerinti paraméterátadással kapja meg a metódus és kezdetben üres. Addig kell beletenni újonnan előállított véletlenszámot, amíg „egyszer csak” eléri az elemszáma a 7-et. Ha olyan elem kerül a halmazba, ami már benne van, akkor az add() halmazbővítő művelet hatástalan.

static TreeSet<Integer> lotto2(TreeSet<Integer> halmaz) {

if(halmaz.size()==7)

return halmaz;

halmaz.add(tipp());

return lotto2(halmaz);

}

A rekurzió során a lotto2() függvény saját magát hívja meg. Működése során kihasználja, hogy az adatszerkezet „menet közben” megváltozik (bővül). A lottószelvényre kerülő véletlenszámok sorrendje egyfajta mellékhatásként valósul meg, mert a TreeSet típusú kollekció automatikus képessége. Az eredmény a konzolon jelenik meg, például így:

1	Lottószelvény: [3, 8, 10, 11, 15, 27, 29]

Ha érdekelnek bennünket a részletek, akkor a rekurzív vezérlés kiegészíthető a lotto3() metódusnál látható szint paraméterrel és néhány kiírással az alábbiak szerint:

static TreeSet<Integer> lotto3(TreeSet<Integer> halmaz, int szint) {

if(halmaz.size()==7)

return halmaz;

System.out.print("szint: "+szint);

int tipp=tipp();

System.out.print(", tipp: "+tipp);

halmaz.add(tipp);

System.out.println(", halmaz: "+halmaz);

return lotto3(halmaz, szint+1);

}

Az önmagyarázóvá tett forráskód például az alábbi eredményt írhatja ki a konzolra:

szint: 0, tipp: 15, halmaz: [15]

szint: 1, tipp: 14, halmaz: [14, 15]

szint: 2, tipp: 5, halmaz: [5, 14, 15]

szint: 3, tipp: 9, halmaz: [5, 9, 14, 15]

szint: 4, tipp: 5, halmaz: [5, 9, 14, 15]

szint: 5, tipp: 7, halmaz: [5, 7, 9, 14, 15]

szint: 6, tipp: 15, halmaz: [5, 7, 9, 14, 15]

szint: 7, tipp: 14, halmaz: [5, 7, 9, 14, 15]

szint: 8, tipp: 15, halmaz: [5, 7, 9, 14, 15]

szint: 9, tipp: 34, halmaz: [5, 7, 9, 14, 15, 34]

szint: 10, tipp: 13, halmaz: [5, 7, 9, 13, 14, 15, 34]

Lottószelvény: [5, 7, 9, 13, 14, 15, 34]

Jól látható, hogy mennyi lépést igényel a lottószelvény előállítása, mikor fordult elő ismétlődés a véletlenszámok előállítása során.

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

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.

Dátumok csoportosítása

2024. július 8.2024. július 8. Szerző: Kiss Balázs

Ebben a Java projektben dátumok csoportosítását oldjuk meg, többféleképpen is. Mikor van erre szükség? Jelentés, kimutatás, riport, lista készítése során.

Példaként tekintsünk egy blogot. A blogban rendszeresen jelenik meg új tartalom (bejegyzés, poszt). Azért, hogy a blog hosszabb távon, sok bejegyzéssel is könnyen kereshető, átlátható, böngészhető legyen/maradjon a felhasználók, látogatók számára, célszerű:

taxonómia kialakítása. Ez kategóriákat és címkéket jelent. Ebből címkefelhő vagy szófelhő is készíthető, ahogyan erről blogoltunk már: Címkefelhő generálása.
marketing analitika használata. Ezek általában toplisták valamilyen könnyen hozzáférhető adat alapján. Például: látogatottság, népszerűség, eltöltött idő, hozzászólások száma, megosztások száma, egérmutató mozgása alapján hőtérkép. Ezek általában toplisták, amelyek eleje listázódik csökkenő sorrendben.
dátum szerint is csoportosítani a blog bejegyzéseit. Érdemes megjeleníteni a legújabbtól a régebbi felé haladó (retrospektív) listát, hierarchikus fa struktúrát, lenyíló panelt. Mindez kombinálható toplistával. A csoportosítás elvégezhető igény szerint tetszőlegesen, például évente, negyedévente, havonta.

Lássuk, hogyan lehet megvalósítani a dátumok csoportosítását Java programozás nyelven!

Milyen adatokra van szükség?

Egy megadott zárt dátumtartományban véletlenszerűen előállítunk néhány dátumot. Nem számít, hogy különböznek-e. A dátumokat tároló listát érdemes csökkenő sorrendben tárolni. Minden dátum múltbeli, így ez a sorrend a jelenhez legközelebbitől halad a legtávolabbi felé. Például a Java program ezekkel a dátumokkal dolgozik (lapozható):

2024.03.25.

2024.03.22.

2024.02.26.

2024.01.30.

2024.01.25.

2024.01.23.

2024.01.16.

2024.01.13.

2024.01.02.

2023.11.29.

2023.11.25.

2023.11.24.

2023.11.07.

2023.10.02.

2023.09.14.

2023.08.31.

2023.08.04.

2023.07.13.

2023.06.15.

2023.06.14.

2023.06.08.

2023.04.22.

2023.04.01.

2023.03.26.

2023.02.11.

2023.02.08.

2023.01.26.

2022.12.14.

2022.12.10.

2022.11.09.

2022.10.14.

2022.10.04.

2022.09.24.

2022.09.23.

2022.09.20.

2022.09.09.

2022.09.01.

2022.08.31.

2022.08.20.

2022.07.29.

2022.07.03.

2022.06.30.

2022.06.07.

2022.05.16.

2022.05.15.

2022.04.18.

2022.04.14.

Milyen eredményeket kaphatunk?

Az évenkénti csoportosítás így jelenik meg:

Csoportosítás évente

2024. év (9)

2023. év (20)

2022. év (21)

A havonkénti csoportosítás így jelenik meg (lapozható):

Csoportosítás havonta

2024. március hó (2)

2024. február hó (1)

2024. január hó (6)

2023. november hó (5)

2023. október hó (1)

2023. szeptember hó (1)

2023. augusztus hó (2)

2023. július hó (1)

2023. június hó (3)

2023. április hó (2)

2023. március hó (1)

2023. február hó (2)

2023. január hó (2)

2022. december hó (3)

2022. november hó (1)

2022. október hó (2)

2022. szeptember hó (5)

2022. augusztus hó (2)

2022. július hó (2)

2022. június hó (2)

2022. május hó (2)

2022. április hó (2)

Természetesen blog esetén gyűjtőoldalra mutató hivatkozást kell tenni a megjelenő elemekre. Azok az évek és hónapok nem jelennek meg, ahol nincs dátum (blog bejegyzés).

Hogyan kapjuk meg az eredményeket?

Természetesen Java nyelven programozva készítünk megoldást, sőt többféle megoldást. Ezek szépen összevethetők és mindenki kiválaszthatja azt, amit szívesen használna. A dátumobjektumok tárolása generikus listában történik, aminek típusa LocalDate. A dátumok formátuma: DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy.MM.dd.").

1. megoldás

Ez a hagyományosnak tekinthető megoldás. Végigjárja a dátumobjektumokat tartalmazó dateList dátumlista adatszerkezetet. Két egymásba ágyazott ciklussal csoportváltást valósít meg. Feltételezi – nem ellenőrzi -, hogy az adatok sorrendje megegyezik az eredmény kiírásának megfelelő sorrenddel. Amíg két egymást követő dátum GROUP_BY_FORMAT formátuma azonos, addig ugyanabba a csoportba tartoznak. A csoportváltáskor az eredmény TYPE_FORMAT formátumú. Közben a beépített megszámolás programozási tétel is működik.

static void groupByDate1(String message, String groupText,

ArrayList<LocalDate> dateList,

final DateTimeFormatter GROUP_BY_FORMAT,

final DateTimeFormatter TYPE_FORMAT) {

System.out.println(message);

int i=0;

while(i<dateList.size()) {

LocalDate currentDate=dateList.get(i);

String typeGroup=currentDate.format(TYPE_FORMAT);

String currentGroup=currentDate.format(GROUP_BY_FORMAT);

int count=0;

while(i<dateList.size() && dateList.get(i).

format(GROUP_BY_FORMAT).equals(currentGroup)) {

count++;

i++;

}

System.out.println(typeGroup+groupText+" ("+count+")");

}

A groupByDate1() függvény képes az évente és havonta csoportosítás megvalósítására. Mindez a paraméterezésén múlik. Évente csoportosít, ha így hívja meg a vezérlés:

groupByDate1("Csoportosítás évente", "év", dateList,

DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy"),

DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy. "));

Évenkénti csoportosítás során például a 2024.02.26. és a 2024.01.30. (dátumként, nem szövegként értelmezve) azért tartozik egy csoportba, mert a dátumobjektumoktól elkért év "2024" szövegként mindkettő esetében megegyezik.

A groupByDate1() függvény havonta csoportosít, ha így hívja meg a vezérlés:

groupByDate1("Csoportosítás havonta", "hó", dateList,

DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMM"),

DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy. MMMM "));

Havonkénti csoportosítás során például a 2023.06.14. és a 2023.06.08. (szintén dátumként értelmezve) azért tartozik egy csoportba, mert mindkettő illeszkedik a "202306" szövegmintára.

2. megoldás

Ez a Stream API-t és funkcionális programozást használó, újabb megoldás. Ciklus helyett beépített műveletek vannak. A groupByDate2() függvény a dátumok évenkénti csoportosítását képes megoldani:

static void groupByDate2(String message, String groupText,

ArrayList<LocalDate> dateList,

final DateTimeFormatter TYPE_FORMAT) {

System.out.println(message);

List<String> list=dateList.stream().

map(e -> e.format(TYPE_FORMAT)).

collect(Collectors.groupingBy(

Function.identity(), Collectors.counting())).

entrySet().stream().sequential().map(

e -> e.getKey()+groupText+" ("+e.getValue()+")").

sorted().

collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), e -> {

Collections.reverse(e);

return e;

}));

list.forEach((date) -> {

System.out.println(date);

});

}

A groupByDate3() függvény a dátumok havonkénti csoportosítására készült. A YearMonth osztály beépített ( java.time csomag). A DateCount saját POJO. Konstruktora 4 paramétert kap: YearMonth key, Long value, DateTimeFormatter format és String groupText, valamint van két hasznos metódusa. Az egyik az örökölt és felüldefiniált toString() a formázott kiíráshoz, a másik pedig a Comparable interfésztől implementált compareTo() a sorrend kialakításához szükséges összehasonlításhoz.

static void groupByDate3(String message, String groupText,

ArrayList<LocalDate> dateList,

final DateTimeFormatter TYPE_FORMAT) {

System.out.println(message);

List<DateCount> list=dateList.stream().

map(e -> YearMonth.from(e)).

collect(Collectors.groupingBy(

Function.identity(), Collectors.counting())).

entrySet().stream().map(e -> new DateCount(

e.getKey(), e.getValue(), TYPE_FORMAT, groupText)).

sorted().collect(Collectors.toList());

list.forEach((date) -> {

System.out.println(date);

});

}

A funkcionális programozáshoz kötődő lambda műveletekről többször is blogoltunk már, így azokat most nem részletezem. Helyette ajánlom a szakmai blog lambda kifejezés címkéjét.

Továbbfejlesztés

Érdemes átgondolni az 1. és 2. megoldás markáns különbözőségeit, illetve egymást kiegészítő gondolatmenetét. Zárjuk két ötlettel a továbbfejlesztésre vonatkozóan:

A 2. megoldás két függvénye megoldható egyetlen függvénnyel, amely hasonlóan paraméterezhető, mint az 1. megoldás függvénye. Ezáltal univerzális(abb)nak tekinthető megoldás is készülhetne. Aki kellően motivált és végiggyakorolja a fentieket, biztosan meg tudja oldani. Várjuk hozzászólásban, vagy az ILIAS-ban a megoldást!
A csoportosítás egyben hierarchiát jelent, amiből fa szerkezet építhető. A fa vizuális komponensen is megjeleníthető, ahogyan blogoltunk is róla: Fát építünk.

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

A feladat a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam, a Java EE szoftverfejlesztő tanfolyam és a Java adatbázis-kezelő tanfolyam szakmai moduljának több alkalmához és az orientáló moduljának 1-4. óra: Programozási tételek alkalmához is kötődik. A Stream API-val és a lambda kifejezésekkel sokszor foglalkozunk.

Múzeumok Éjszakája 2024 – Illúziók Múzeuma, Budapest Retro Élményközpont

2024. június 29.2024. június 22. Szerző: Kiss Balázs

2024. június 22-én, szombaton került sor a XXII. Múzeumok Éjszakája programsorozat megrendezésére, melynek során rengeteg kiállítás és különleges esemény volt. A programok egyik központi gondolata így hangzott: „A kultúra biztos támasz. Egyszerre kapaszkodó a gyökereinkbe, hogy tudjuk, honnan jöttünk – és kapu a jövőnk felé. A kultúra identitás- és közösségformáló erő, amelynek megélése nem csupán szép kötelességünk, de lelki szükségletünk is. És felelősség, hiszen ahhoz, hogy gyermekeinknek továbbadhassuk, időről időre újratanuljuk és újraéljük.” Sok éve részt veszek a rendezvénysorozaton. Idén az Illúziók Múzeumában és a Budapest Retro Élményközpontban jártam. Mindkét múzeum Budapest központjában található, a Deák Ferenc térhez közel. A két galériába rendezett válogatott, saját fotóimon tudatosan nem szerepelnek a múzeumok látogatói.

Illúziók Múzeuma

2021. decemberében nyílt meg az Illúziók Múzeuma. Testközelből élhetjük át az érzékcsalódásokat és próbálhatjuk ki egyedül vagy csapatban az elménk becsapására tervezett interaktív illúziókat. Az egyéni benyomás garantált, de sokszor többen is kellünk egy-egy élmény megtapasztalásához. Minden kézzel fogható, oda lehet/kell állni, ki kell próbálni. Ha érdekel bennünket az optikai csalódások érzékszervi, tudományos alapja, akkor bőven akad további olvasnivaló is. Magyar és angol nyelvű feliratok, rövidebb és hosszabb magyarázatok segítenek megérteni – szinte mindent. Természetesen hangsúlyos a kísérletezés a tökéletes fotók elkészítésére a közösségi médiában való megosztáshoz. A múzeum dolgozói készséggel támogatják ezt a tevékenységet, fotóznak és igény esetén részletes magyarázatokat adnak. Tipikusan kiváló lehetőség ehhez a perspektívával játszó, törpe és óriás testméret illúzióját keltő szoba. Nagyjából 1,5-2 óra alatt szerezhető egy tömény benyomás a múzeumban. Néhány fotóm bepillantást enged:

Sokféle számot tartalmazó kis képekből bizonyos szögből és távolságból Einstein fényképét kapjuk meg - aki tényleg a számok mestere volt.

A feneketlen kút néhány jól pozicionált lámpa, tükör, festés a zuhanástól való félelemérzetet tud kelteni. Pláne, ha nem csak lefelé nézünk, hanem felfelé is.

Az örvénylő folyosó valódi mozgást, forgást szimulál és akaratlanul is kapaszkodásra késztet.

Az ismert rács illúzióról blogoltunk már korábban: Optikai csalódások és Java nyelven programozva meg is rajzoltuk grafikus felhasználói felületen.

A számos sztereogramot sokan nézegették elmélyedten a kiállításon. Ki látja a pillangót/lepkét?

A Frasier spirálban a sodort zsinór spirálnak látszik, pedig valójában koncentrikus körökről van szó.

A forgó körök mozgásillúziót nézve a világos, kontrasztos színek hatására a szemünk mozgást érzékel ott, ahol egyébként nincsen.

Nagy választékban vásárolható a kijáratnál található múzeumi boltban logikai játék, ördöglakat. Mindez nehézségi szintek szerint csoportosítva, rendszerezve.

Budapest Retro Élményközpont

A Budapest Retro Élményközpont 2021. augusztusában nyitott, sok évnyi előkészület után. Több témakör, szakterület köré szerveződve mutat be ma már retrónak számító elemeket, tárgyakat, hangulatot. Például korabeli sikerjárműveket, lakásbelsőket, kordokumentumokat, a hazai űrkutatás történetét, a ’70-es és ’80-as évek híradójának technikai eszközeit, hadiipari technológiát, népszerű kütyüket, a szocializmus slágertermékeit. Kipróbálható számos kézzel fogható játék és számítógépes kvíz. Élménytaxit is vezethetünk a Szomszédok lakótelepén. 3-4 tartalmas óra eltölthető az interaktív időutazást biztosító élményközpontban. A kijáratnál található Retro Bisztrót sem szabad kihagyni, ahol lehet korabeli ételeket/italokat fogyasztani. Például retró hot dog, Maci Kávé, Bambi, Márka. Szintén jöjjön néhány saját fotóm, amely korabeli számítástechnikai eszközöket mutat be, kiválóan teremtve nosztalgikus hangulatot:

A panellakásokba benézve megtekinthetők a retró IT kütyük.

A Videoton TV játék legnépszerűbb játéka a Pong volt.

A Commodore 64 évtizedekig őrizte vezető pozícióját a legtöbbet eladott mikroszámítógépek listáján.

Felkészültségünket többféle, frappáns retró kvízprogrammal tehetjük próbára.

A Speccy-nek becézett ZX Spectrum +2 mikroszámítógép microdrive szalagkazettával. Alkalmas volt a programozás tanulására. A platformra kb. 20000 db játékprogram készült el.

Videoton TVC iskolaszámítógép a népszerű BASIC interpreterrel.

Klasszikus Nintendo mászkálós videójáték

A Retro Bisztro sokféle finomsággal áll rendelkezésre a bejáratnál/kijáratnál.

Digitális Témahét 2024

2024. április 16.2024. április 12. Szerző: Kiss Balázs

A Digitális Témahét 2016-ban indult országos rendezvénysorozat. Fő célja, hogy a digitális eszközökkel támogatott projektpedagógia és innovatív pedagógiai módszerek terjesztésén keresztül. 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 2022/2023-as tanévben is több száz hazai és külhoni intézmény regisztrált, és 100000+ tanuló vett részt egy vagy több programon, digitális projektben.

A 2023/2024-es tanévben a – sorozatban 9. – rendezvény április 5-12. között valósult meg. Kiemelt témák:

digitális állampolgárság;
a digitalizáció jelene és jövője;
a digitális technológia eszközei és alkalmazásai;
az algoritmikus gondolkodás és programozás mint az alkotás eszközei;
a mesterséges intelligencia jellemzői, lehetőségei, veszélyei;
digitális biztonság és digitális esélyteremtés.

Rendezvényünk plakátja

Az it-tanfolyam.hu 2024-ben is csatlakozott a rendezvénysorozathoz. Oktatóink meghirdettek a fenti témák inspirálta 9 programot, amelyekre 2024. április 12-én 18:00-22:00 óráig került sor.

Köszönöm oktató kollégáimnak, hogy újra örömmel csatlakoztak ehhez a rendezvényünkhöz. A résztvevőinknek is köszönjük, hogy ellátogattak hozzánk. Mindannyian jól éreztük magunkat: 40+ személyes és 30+ online résztvevőt regisztráltunk. Ismét igazán tartalmas programot állítottunk össze. Izgalmas kitekintést nyújtott a szoftveripar és a programozás területéből. Tanfolyamaink hallgatói és az érdeklődők számára is tudtunk újat mutatni. A programok közötti szünetek lehetőséget adtak a kérdésekre, az ismerkedésre. A kiállított posztereink párbeszédre ösztönözték az érdeklődőket. Idén is szívesen csatlakoztunk a rendezvénysorozathoz és szívesen emlékszünk majd vissza rá.

Szívgörbe ábrázolása

2024. február 14. Szerző: Kiss Balázs

Szívgörbét ábrázolunk Java programmal. A Valentin-nap inspirálta ezt a feladatot. Számos matematikai görbe ismert, amelyek szívformához (kardioid) hasonlítanak. Szükséges egy megfelelő paraméteres görbe. A függvény szív formájú ábrája/grafikonja és egyenletrendszere alapján is nagy a választék.

Ábrázoljuk ezt a paraméteres szívgörbét Java swing GUI felületen!

A szívgörbe ábrázolásához felhasználom az StdDraw osztályt, amely ennek a tankönyvnek a példatárából származik: Robert Sedgewick, Kevin Wayne: Computer Science: An Interdisciplinary Approach, 1st edition, Princeton University, Addison-Wesley Professional, 2016, ISBN 978-0134076423. Az osztály metódusaival könnyen beállítható a nézőpont, a vízszintes/függőleges skála, a rajzoláshoz használt toll mérete/színe és a grafikai primitívek közül csak a pont ábrázolása szükséges.

Négy megoldást mutatok. Mindegyik azonos szívgörbét rajzol a fenti egyenletrendszer alapján. Mindegyik metódus átveszi az N paramétert, amely az összetartozó x és y koordinátapárok számát jelenti. Az N db pont meghatározása/kiszámolása szükséges a szívgörbe ábrázolásához. A szívgörbe ábrázolása önálló ablakban – grafikus felhasználói felületen – jelenik meg. A feladat matematikai jellegéből adódik, hogy tipikus a t nevű ciklusváltozó használata. A metódusokat a vezérlés az 512 paraméterrel hívja meg.

1. megoldás

static void heartCurveDraw1(final int N) {

double[] x=new double[N];

double[] y=new double[N];

for(int t=0; t<N; t++) {

x[t]=Math.sqrt(2)*Math.pow(Math.sin(t), 3);

y[t]=-Math.pow(Math.cos(t), 3)-Math.pow(Math.cos(t), 2)+

2*Math.cos(t);

}

for(int t=0; t<N; t++)

StdDraw.point(x[t], y[t]);

}

A heartCurveDraw1() metódus a kiszámolt x és y koordinátákat két párhuzamos, double típusú tömb adatszerkezetben tárolja. A két tömbbe összesen 2*N db double típusú szám kerül. Azonos index jelöli az összetartozó koordinátapárokat. Az egymást követő két ciklus közül az első előállítja az adatszerkezetet és a második megjeleníti a pontokat.

2. megoldás

static void heartCurveDraw2(final int N) {

Point2D[] point=new Point2D[N];

for(int t=0; t<N; t++)

point[t]=new Point2D.Double(

Math.sqrt(2)*Math.pow(Math.sin(t), 3),

-Math.pow(Math.cos(t), 3)-Math.pow(Math.cos(t), 2)+

2*Math.cos(t));

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

StdDraw.point(point[i].getX(), point[i].getY());

}

A heartCurveDraw2() metódus a párhuzamos tömbök helyett adatszerkezetként egyetlen tömböt használ. A java.awt.geom csomag Point2D osztályú objektumai kerülnek a tömbbe. Mivel a Point2D absztrakt osztály, így a Double() osztálymetódusával (factory method) példányosítható úgy, hogy a szükséges koordinátapárokat megfelelően tudja tárolni. A tömbbe N db objektum kerül.

3. megoldás

static void heartCurveDraw3(final int N) {

for(int t=0; t<N; t++) {

Point2D p=new Point2D.Double(

Math.sqrt(2)*Math.pow(Math.sin(t), 3),

-Math.pow(Math.cos(t), 3)-Math.pow(Math.cos(t), 2)+

2*Math.cos(t));

StdDraw.point(p.getX(), p.getY());

}

A heartCurveDraw3() metódus nem használ tömb adatszerkezetet. Tehát nem emlékszik az összes pont koordinátájára. Ehelyett a ciklus röptében, egyesével létrehozza a pontobjektumokat és azonnal ki is rajzolja azokat (átmeneti az emlékezet).

4. megoldás

static void heartCurveDraw4(final int N) {

IntStream.range(0, N).

mapToObj(t -> new Point2D.Double(

Math.sqrt(2)*Math.pow(Math.sin(t), 3),

-Math.pow(Math.cos(t), 3)-Math.pow(Math.cos(t), 2)+

2*Math.cos(t))).

forEach(p -> StdDraw.point(p.getX(), p.getY()));

}

A heartCurveDraw4() metódus Stream API-t és lambda kifejezéseket használ. Az első N természetes számból készül egy sorozat, amihez röptében hozzákötődik a t-edik Point2D típusú objektum. Ezzel létrejön egy folyam adatszerkezet. Tehát van egy pillanat, amíg a program emlékszik az összes folyambeli pontobjektumra. Végül a folyam feldolgozása, bejárása során egyesével megszólítva a folyam objektumait, a pontok kirajzolódnak a vászonra.

A vezérlés

public static void main(String[] args) {

StdDraw.setPenRadius(0.01);

StdDraw.setPenColor(Color.RED);

StdDraw.setXscale(-Math.PI, Math.PI);

StdDraw.setYscale(-5.0/4*Math.PI, 3.0/4*Math.PI);

//heartCurveDraw1(512);

//heartCurveDraw2(512);

//heartCurveDraw3(512);

heartCurveDraw4(512);

}

Az eredmény

A szívgörbe önálló – swing, grafikus felhasználói felület, GUI – ablakban így jelenik meg:

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

A feladat – a matematikai háttértől eltekintve – a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam szakmai moduljának 21-24. óra: Objektumorientált programozás 2. rész, valamint a 29-36. Grafikus felhasználói felület alkalmaihoz kötődik.

A 2D szívforma egyenletrendszerét erről a weboldalról választottam: Heart Curve – from Wolfram MathWorld. Egy merész továbbfejlesztési ötlet: a haladóknak megtalálható a 3D szívforma ábrázolása is: Heart Surface – from Wolfram MathWorld.

Sándor is blogolt már a Valentin-nap témában: Rómeó és Júlia. Ebből kiderül, hogy vajon ki szereti jobban a másikat: Rómeó vagy Júlia.