Iteracje

1. Pojęcie pętli iteracyjnej

• jako liczbę iteracji do wykonania (liczbę powtórzeń instrukcji umieszczonych w pętli) - np. zsumowac i pomnożyć 20 pierwszych dodatnich liczb całkowitych
• jako jakiś inny warunek - np. sumowac i mnożyć kolejne liczby aż do chwili, gdy ich iloczyn stanie się równy lub większy od 100000.

2. Warunkowe pętle iteracyjne: instrukcje while i do..while

        char c = 'a';              
        while (c <= 'z') System.out.print(c++);

        int n = 0;
        char c = 'z';
        while(c >= 'a' && n < m)  {
          System.out.println(c--);
          n++;
        }

import javax.swing.*;

public class Sumowanie {

  public static void main(String[] args) {

    final int LIMIT = 200;
    int sum = 0;

    while(sum < LIMIT)  {
      String data = JOptionPane.showInputDialog("Podaj liczbę całkowitą:");
      if (data == null) break;
      sum += Integer.parseInt(data);
    }
    System.out.println("Suma: " + sum);
    System.exit(0);
  }
 }

• stałe deklarujemy jako final, używamy ich zamiast "ważnych" literałów (takich jak np limit sumowania,  liczba powtórzeń, etc)
• jeśli zrezygnowano z wprowadzania danych (np. poprzez wybranie Cancel w okienku dialogowym), to metoda showInputDialog zwraca null
• instrukcja break służy do przerywania pętli
• liczby całkowite wprowadzone w dialogu są napisami - trzeba je przekształcić na postać binarną i do tego służy statyczna metoda parseInt z klasy Integer
• moglibyśmy napisać int a = Integer.parseInt(data); sum = sum + a; jednak krócej to samo zapisujemy jako: sum += Integer.parseInt(data);
  
  

import javax.swing.*;

public class Sumowanie1 {

  public static void main(String[] args) {

    final int LIMIT = 200;
    int sum = 0;
    String in;
    while((in = JOptionPane.showInputDialog("Podaj liczbę :")) != null)  {
      int a = Integer.parseInt(in);
      if (sum + a > LIMIT ) break;
      sum += a;
    }
    System.out.println("Suma: " + sum);
    System.exit(0);
  }

}

boolean again = true;
while(again) {
  .....
  if (/*warunek zakończenia pętli*/) again = false;
}

• konto ma jakiś dany stan (ilość pieniędzy na koncie)
• co miesiąc na konto wpływa zadana suma i wypłacana jest z niego inna zadana suma
• suma na koncie jest oprocentowana w skali rocznej wg podanej stopy procentowej
• odsetki są doliczane do tej sumy co miesiąc, na początku miesiąca, przed zaksięgowaniem miesięcznego wpływu i wydatku

public class Account {

  private double balance;          // stan konta
  private double monthIncome;      // stałe miesięczne wpływy (dochód)
  private double monthExpend;      // stałe miesięczne wydatki
  private double interest;         // stopa oprocentowania (roczna)

  // Konstruktor

  public Account(double s, double wpl, double wypl, double p) {
    balance = s;
    monthIncome = wpl;
    monthExpend = wypl;
    interest = p;
  }

  // Metoda - zwraca aktualny stan konta

  public double getBalance() {
    return balance;
  }

  // Metoda - zwraca liczbę miesięcy potrzebnych
  // by stan konta osiągnął wartość targetBalance

   public int getMonthsToBalance(double targetBalance) {

    int n = 0;                                // miesiące
    double diff = targetBalance - balance;    // różnica między aktualnym
                                              // i docelowym stanem
    while (diff > 0) {         // dopóki jest TA różnica -
                               // symulujemy upływ miesięcy i zmiany konta
      n++;
      balance *= (1 + (interest/100)/12);     // doliczenie odsetek
      balance += monthIncome - monthExpend;   // dochody, wydatki
      double prevDiff = diff;                 // poprzednia różnica
      diff = targetBalance - balance;         // bieżąca różnica
      if (prevDiff <= diff) return -1;        // jeżeli różnica się
    }                                         // nie zmniejsza - nie ma szans
    return n;                                 // osiagnięcia docelowego stanu
  }


}

// Klasa testująca konto

class TestKonta {

  public static void main(String[] args) {

    Account ac = new Account(2000, 2400, 1800, 10);
    double cel = 10000;
    int m =  ac.getMonthsToBalance(cel);
    System.out.println("Miesiace do osiagniecia co najmniej " + cel + ":");
    System.out.println(m + " --- stan konta " + ac.getBalance());
  }


}

3. Pętle iteracyjne o danej liczbie powtórzeń: instrukcja for

1. Opracowywana jest deklaracja lub lista wyrażeń w części init  (jeśli występuje).
2. Wyliczane jest wyrażenie wyr. Jeżeli jego wartość równa jest false, to instrukcja for kończy działanie, w przeciwnym razie (lub gdy wyr jest pominięte) działanie instrukcji for jest kontynuowane (krok 3).
3. Wykonywana jest instrukcja ins (jeśli jest to instrukcja grupująca i w jej "środku" znajduje się instrukcja break lub return  przekazująca sterowanie poza blok tej instrukcji grupującej, to instrukcja for kończy działanie)
4. Obliczane są  wyrażenia w części upd (jeśli występuje). Działanie jest wznawiane od kroku 2.

init;
while (wyr) {
  ins;
  upd;
}

public class Liczba {

  int a;

  public Liczba(int liczba) {  // konstruktor
    a = liczba;
  }

//...

  public double pow(int n) {

    if (n < 0) {        // warunek konieczny: n >=0
       System.out.println("Niedopuszczalna wartość wykładnika");
       return -0.1;
    }
    double wynik = 1;
    for (int i = 1; i <= n; i++) wynik *= a;
    return wynik;
  }

  public double getBalanceAfter(int n) {
     double wspOds = (interest/100)/12;
     for (int i = 1; i <= n; i++)
       balance += wspOds*balance +  monthIncome - monthExpend;
     return balance;
  }

public class Nested {

  public static void main(String[] args) {
     String out = null;
     char c = 'a';
     while (c <= 'd') {
       for (int i=1; i<=2; i++) {
         out = "Dla " + c + " " + i + " mamy j =";
         for (int j = i; j <= i + 3; j++) out += " " + j;
         System.out.println(out);
       }
       c++;
     }
   }

}

4. Przerywanie i kontynuowanie pętli

• przerwanie bieżącej (najbardziej wewnętrznej, w której jest umieszczona) pętli 
• lub - jeśli następuje po niej etykieta - wyjście sterowania z bloku oznaczanego tą etykietą
  

public class Break {

  public static void main(String[] args) {
    for (int i=1; i < 10; i++) {
      System.out.println("Petla po i: i = " + i);
      for (int j=1; j < 10; j++) {
        if (i + j  > 5) break;
        System.out.println("Pętla po j: i = " + i + "  j = " + j);
      }
    }
  }

}

public class Break {

  public static void main(String[] args) {
    outerLoop: for (int i=1; i < 10; i++) {
      System.out.println("Petla po i: i = " + i);
      for (int j=1; j < 10; j++) {
        if (i + j  > 5) break outerLoop;
        System.out.println("Pętla po j: i = " + i + "  j = " + j);
      }
    }
  }

}

import javax.swing.*;
import java.io.*;

public class Continue {

  public static void main(String[] args) {
    new Continue();
  }

  public Continue() {

    String header = null;
    int i = 0;

    outerLoop:
      while ((header = ask("Nagłówek?")) != null) {
        i++;
        if (header.equals("")) continue;
        int j = 0;
        while (true) {
          String txt = ask("Tekst?");
          if (txt == null) break outerLoop;
          j++;
          if (txt.equals("")) continue;
          if (txt.equals("nh")) continue outerLoop;
          System.out.println(i + " " + header + " : " + j + " " + txt);
        }
      }

    System.out.println("Koniec");
    System.exit(0);
  }

  private String ask(String txt) {
    String s = JOptionPane.showInputDialog(txt);
    return s;
  }
}

5. Praktyczny przykład iteracji: wczytywanie danych z plików tekstowych za pomocą skanera

    File f = new File("plik.txt");

Scanner scan = new Scanner(new File("plik.text"));

public class GetLines {

  public static void main(String[] args) {
    String fname = "tekst.txt";
    Scanner scan = null;
    try {
      scan = new Scanner(new File(fname));
    } catch (FileNotFoundException exc) {
       System.out.println("Plik " + fname + " nie istnieje");;
    }
    int lcount = 0;
    int strLength  = 0;
    while (scan.hasNextLine()) {
      String line = scan.nextLine();
      lcount++;
      strLength += line.length();
    }
    System.out.println("Liczba wierszy pliku: " + lcount + 
                       "\nIch łączna długość: " + strLength );
  }

}

import java.io.*;
import java.util.*;

public class SumNumbers {

  public static void main(String[] args) {
    File f =  new File("nums.txt");
    long sum = 0;
    String msg;
    try {
      for (Scanner sc = new Scanner(f); sc.hasNextInt(); sum += sc.nextInt());
      msg = "Suma: " + sum;
    } catch (Exception exc) {
        msg = exc.toString();
    }
    System.out.println(msg);
  }

}

• w środowisku Eclipse przy uruchamianiu aplikacji biezacym katalogiem jest katalog projektu; w nim nalezy umieścić przykładowe pliki,
• w przedstawionej w przykładowych programach formie konstruktora Scanner(File), pliki tekstowe są interpretowane zgodnie z domyślną stroną kodową, ustawioną w systemie (więcej o kodowaniu plików dowiemy się później)
• ogólnie Skaner, działający na plikach należy zamykac po wykorzystaniu (scan.close()), co spowoduje zamknięcie skanowanego pliku. W prostych przykładach czytania plików nie było to jednak niezbędne.

6. Podsumowanie

// typy kont
public  enum AccType { 
  NORMAL, SILVER, GOLD 
};

// typy operacji
public enum OpType {
  DEPOSIT, WITHDRAW, TRANSFER
}

public class AccountException extends Exception {

  public AccountException() {
  }

  public AccountException(String msg) {
    super(msg);
  }

}

public class Account {
  
  private static double interestRate; // oprocentowanie
  
  private AccType at;                // typ konta 
  private String id;                 // numer konta  
  private double balance;            // stan konta

  private static double normalFee;          // opłaty za konto
  private static double silverFee;
  private static double goldFee;

  // Konstruktor
  // - tworzy nowe konto podaneego typu i o podanym numerze
  public Account(AccType at, String id) {
    this.id = id;
    this.at = at;
  }

  // Stan konta
  public double getBalance() {
    return balance;
  }

  // Wplata
  // jezeli < 0 zglaszamy wyjatek (bledny argument)
  // jesli wyjatek nie zostanie obsluzony - program zakonczy dzialania
  public void deposit(double d) throws AccountException {
    if (d < 0) throw new AccountException("Deposit should be >= 0");
    balance += d;
  }

  // Wyplata z konta
  // jeżeli < 0 zgłaszamy wyjątek (błędny argument)
  // jeżeli wyplata przekraca stan konta - wyjątek "Wypłata niedozwolona"
  public void withdraw(double d) throws AccountException  {
    if (d < 0) throw new AccountException("Withdrawal should be >= 0");
    if (balance - d < 0)
      throw new AccountException(
                "Withdrawal exceeding balance not allowed");
    balance -= d;
  }

  
  // Przelew z konta na konto
  // Parametry:
  // - account - konto na ktore przelewamy
  // - d - ile przelewamy
  public void transfer(Account account, double d) throws AccountException {
    withdraw(d);
    account.deposit(d);
  }

  // Kumulacja odsetek (jednorazowa, w wysokosci oprocentowania)
  public void addInterest() {
    balance *= (1 + interestRate / 100);
  }
  
  // Pobranie opłaty za prowadzenie konta
  public void fee() {
    switch (at) {
      case NORMAL : balance -= normalFee; break;
      case SILVER : balance -= silverFee; break;
      case GOLD : balance -= goldFee;
    }
  }

  // Metoda statyczna: ustala oprocentowanie dla wszystkich kont
  public static void setInterestRate(double d) throws AccountException {
    if (d < 0) throw new AccountException("Interest should be >= 0");
    Account.interestRate = d;
  }
  
  public static void setNormalFee(double normalFee) {
    Account.normalFee = normalFee;
  }
  
  public static void setSilverFee(double silverFee) {
    Account.silverFee = silverFee;
  }

  public static void setGoldFee(double goldFee) {
    Account.goldFee = goldFee;
  }

  // Informacja o koncie
  public String toString() {
    return id + " account type " + at + " balance " + balance;
  }

}

import java.util.*;
import javax.swing.*;


public class Test {
  
  public static void msg (String s) {
    JOptionPane.showMessageDialog(null, s);
  }
  
  public static String ask(String msg, Object data) {
    return JOptionPane.showInputDialog(msg, data);
  }

  public static void main(String[] args) {
    // Ustalenie parametrów kont
    try {
      Account.setInterestRate(5);
      Account.setNormalFee(10);
      Account.setSilverFee(20);
      Account.setGoldFee(40);
    } catch (AccountException exc) {
        msg("Invalid accounts param: " + exc.getMessage());
        return;
    }
    
    // Konta
    Account ac1 = new Account(AccType.GOLD, "A0000001"),
            ac2 = new Account(AccType.NORMAL, "A0000001");
    
    // Wplaty, wyplaty, transfery 
    String in = "";
    while ((in = ask("Enter: \n" +
                     "DEPOSIT ammount - for deposit to A1\n" + 
                     "WITHDRAW ammount - for withdrawal from A1\n" +
                     "TRANSFER ammount - for transfer from A1 to A2", in)) != null) {
      try {
        Scanner sc = new Scanner(in);
        OpType op = OpType.valueOf(sc.next());
        double d = sc.nextDouble();
        switch (op) {
          case DEPOSIT  : ac1.deposit(d); break;
          case WITHDRAW : ac1.withdraw(d); break;
          case TRANSFER : ac1. transfer(ac2, d); break;
          default: msg("No such operation"); break; 
        }
        msg("Accounts:\n" + ac1 + '\n' + ac2); 
      } catch(Exception exc) {
         msg("Invalid data\n" + exc.getMessage());
      }
    }
      
    // Symulacja stałych miesięcznych wpłat-wypłat - jaki stan konta po n miesiącah?
    in = "";
    
    int m = 0;
    double deposit = 0, withdraw = 0;
    while ((in = ask("Enter: number of months, month deposits, month withdrawals", in)) != null) {
      Scanner sc = new Scanner(in);
      try {
        m = sc.nextInt();
        deposit = sc.nextDouble();
        withdraw = sc.nextDouble();
        for (int i = 1; i <= m; i++) {
          ac1.deposit(deposit);
          ac1.withdraw(withdraw);
          ac1.addInterest();
          ac1.fee();
        }
        msg("After " + m + " months balance should be " + ac1.getBalance());
      } catch(Exception exc) {
          msg("Invalid data" + exc.getMessage());
      }
    }
    
  }

}