Arto Wikla 2011. Materiaalia saa vapaasti käyttää itseopiskeluun. Muu käyttö vaatii luvan.

Ohpe-harjoitukset s2011: 4/6 (26.-30.9.)

(Muutettu viimeksi 29.9.2011, sivu perustettu 9.9.2011.)

Nämä harjoitukset liittyvät oppimateriaalin lukuihin 2 Oliot ja kapselointi: 1-18.

Kaikki harjoitustehtävät on syytä tehdä. Jotkin tehtävät on merkitty keltaisella värillä. Ne ovat ehkä hieman muita haastavampia. Ilman niitäkin harjoituksista voi saada maksimipisteet, mutta ne lasketaan silti mukaan harjoituspisteitä määrättäessä – ne voivat siis korvata joitakin haasteettomampia tehtäviä tms. Mutta ennen kaikkea noista keltaisista tehtävistä sitä vasta oppiikin!

Huom:

Jokaisen ohjelmatiedoston alkuun on kirjoitettava kommenttina harjoituskerta, tehtävän numero ja tekijän nimi tyyliin:
```
// 4. harjoitukset, tehtävä 1.3, Oili Opiskelija
```
Useimmat tehtävät on otsikoitu Java-ohjelman nimellä. Käytä sitä, niin kommunikointi ohjaajien kanssa helpottuu.
Jos jokin tehtävänanto on epäselvä, pyydä välittömästi apua pajaohjaajalta tai vaikkapa vieressä istuvalta opiskelijalta. Epäselvyyden syy on luultavasti opettajassa, ei omassa ymmärryksessäsi!
Palautusautomaattia voi käyttää tehtäväsarjojen 1, 2, 4 ja 5 tehtävien palauttamisessa. Ohjeita palautusautomaatin käyttöön löytyy pajaohjesivulta, katso kohta "Työvälineoppaita".

Aikalaskureita

Voit käyttää tämän tehtäväsarjan toimittamiseen palautusautomaattia! Ohje sivun alussa.

Pajamestareilla on mainio ohje tämän tehtäväsarjan tekemiseen NetBeansilla!

Tuntilaskuri.java

Tuntilaskuri on laite, joka nappia painaen etenee vuorokauden tunnista toiseen.

Tuntilaskurin API on

public Tuntilaskuri() luo Tuntilaskuri-olion, joka on asetettu nollaksi.
public void etene() siirtää tuntilaskuria yhdellä tunnilla eteenpäin. Tuntia 23 seuraa tunti 0.
public int getTunti() palauttaa arvonaan tuntilaskurin tietämän tunnin.

Tässä valmis pääohjelma Tuntilaskurin kokeilemiseen:

public static void main(String[] args) {
  Tuntilaskuri tuntilaskuri = new Tuntilaskuri();

  System.out.println("tuntilaskurin arvo "+ tuntilaskuri.getTunti());
  tuntilaskuri.etene();
  System.out.println("tuntilaskurin arvo "+ tuntilaskuri.getTunti());

  // edetään vuorokausi eli 24 tuntia eteenpäin
  for ( int i=0; i<24; i++ )
    tuntilaskuri.etene();

  System.out.println("tuntilaskurin arvo "+ tuntilaskuri.getTunti());
}

Esimerkkiohjelman tulostuksen pitäisi olla:

tuntilaskurin arvo 0
tuntilaskurin arvo 1
tuntilaskurin arvo 1

Vihjeitä ratkaisustrategiaan:

Toteuta aluksi Tuntilaskuri siten, että metodi etene() on tyhjä eli pelkkä { } ja metodi getTunti() palauttaa aina vain nollan {return 0;}.
Lisää sitten kenttä tuntien laskentaa varten.
Muokkaa getTunti() palauttamaan kentän arvo.
Opeta etene() kasvattamaan kentän arvoa yhdellä.
Lopuksi täydennä etene() osaamaan edetä 23:sta nollaan.

Minuuttilaskuri.java

Minuuttilaskuri on laite, joka nappia painaen etenee vuorokauden minuutista toiseen.

Minuuttilaskurin API on

public Minuuttilaskuri() luo Minuuttilaskuri-olion, jonka tunnit ja minuutit on asetettu nollaksi.
public void etene() siirtää minuuttilaskuria yhdellä minuutilla eteenpäin. Kun minuutit ovat saavuttaneet luvun 59, seuraava minuuttilukema on 0 ja tunnit kasvavat yhdellä. Tuntia 23 seuraa tunti 0.
public int getTunti() palauttaa arvonaan laskurin tietämän tunnin.
public int getMinuutti() palauttaa arvonaan laskurin tietämän minuuttien luvun.

Pääohjelma pikku apulaisineen Minuuttilaskurin kokeilemiseen:

public static void main(String[] args) {

  Minuuttilaskuri minuuttilaskuri = new Minuuttilaskuri();

  tulostaAika(minuuttilaskuri);          // testi 1

  minuuttilaskuri.etene();
  tulostaAika(minuuttilaskuri);          // testi 2

  // edetään 2 tuntia
  for (int i = 0; i < 120; i++) {
     minuuttilaskuri.etene();
  }
  tulostaAika(minuuttilaskuri);          // testi 3

  // edetään vuorokausi
  for (int i = 0; i < 24*60; i++) {
    minuuttilaskuri.etene();
  }
  tulostaAika(minuuttilaskuri);          // testi 4
}

private static void tulostaAika(Minuuttilaskuri minuuttilaskuri) {
  System.out.println("minuuttilaskurin arvo " + minuuttilaskuri.getTunti() + ":" +
                                                minuuttilaskuri.getMinuutti());
}

Vihjeitä ratkaisustrategiaan: Pääohjelma sisältää neljä testiä

aika tulostuu alussa oikein
aika tulostuu minuutin etenemisen jälkeen oikein
aika tulostuu oikein kun yli tunti on kulunut
aika tulostuu oikein kun yli vuorokausi on kulunut

Toteuta aluksi "tyhjä luokka", joka ei tee mitään, mutta "ensimmäinen testi" menee jo läpi:

minuuttilaskurin arvo 0:0
minuuttilaskurin arvo 0:0
minuuttilaskurin arvo 0:0
minuuttilaskurin arvo 0:0

Ohjelmoi minuutit etenemään, toinen testi kuntoon:

minuuttilaskurin arvo 0:0
minuuttilaskurin arvo 0:1
minuuttilaskurin arvo 0:121
minuuttilaskurin arvo 0:1561

Seuraavana askeleena minuutit toimimaan oikein, tunnit edelleen rikki:

minuuttilaskurin arvo 0:0
minuuttilaskurin arvo 0:1
minuuttilaskurin arvo 0:1
minuuttilaskurin arvo 0:1

Lopulta tunnitkin kulkemaan:

minuuttilaskurin arvo 0:0
minuuttilaskurin arvo 0:1
minuuttilaskurin arvo 2:1
minuuttilaskurin arvo 2:1

Sekuntilaskuri.java

Sekuntilaskuri tuntee sekunnit, minuutit ja tunteja vuorokauden verran. Laskuri voi vain edetä. Kun sekunnit ylittävät arvon 59 yhdellä, minuutit kasvavat ja sekunnit nollataan. Kun minuutit ylittävät arvon 59 yhdellä, tunnit kasvavat ja minuutit nollataan. Kun laskuri ylittää arvon 23:59:59 (23 tuntia, 59 minuuttia, 59 sekuntia), aloitetaan uudelleen arvosta 0:0:0. Laskuri siis laskee: 0:0:0, 0:0:1, ..., 0:0:59, 0:1:0, 0:1:1, 0:1:2, ..., 0:59:57, 0:59:58, 0:59:59, 1:0:0, 1:0:1,..., 23:59:58, 23:59:59, 0:0:0.

Sekuntilaskurin API:

public Sekuntilaskuri() luo Sekuntilaskuri-olion, jonka tunnit, minuutit ja sekunnit on asetettu nollaksi.
public void etene() siirtää sekuntilaskuria yhdellä sekunnilla eteenpäin. Kun sekunnit ovat saavuttaneet luvun 59, seuraava sekuntilukema on 0 ja minuutit kasvavat yhdellä. Kun minuutit ovat saavuttaneet luvun 59, seuraava minuuttilukema on 0 ja tunnit kasvavat yhdellä. Tuntia 23 seuraa tunti 0.
public int getTunti() palauttaa arvonaan laskurin tietämän tunnin.
public int getMinuutti() palauttaa arvonaan laskurin tietämän minuuttien luvun.
public int getSekunti() palauttaa arvonaan laskurin tietämän sekuntie luvun.
public String toString() palauttaa arvonaan laskurin merkkijonoesityksen muodossa tunnit:minuutit:sekunnit, siis esimerkiksi "14:7:53".

Laadi myös sovellus, joka esittelee laskurin käyttöä.

Opintopistelaskuri

Voit käyttää tämän tehtäväsarjan toimittamiseen palautusautomaattia! Ohje sivun alussa.

TyomaaraMuunnin.java (ja OpintopisteetTunneiksi.java)

Ohjelmoi väline TyomaaraMuunnin, joka osaa laskea opintopisteiden "laskennallisen" työmäärän. Yhden opintopisten lasketaan vaativan 27 työtuntia

Saat esittelypääohjelman valmiina, ks. alla. Toteuta siis itse luokka TyomaaraMuunnin, joka osaa tehdä mainitun muunnoksen. Luokassa on konstruktorin lisäksi oltava ainakin toString()-metodi, joka palauttaa TyomaaraMuunnin-olion merkkiesityksen alla olevan esimerkin mukaisena. Konstruktorille annetaan parametreina kurssin nimi, opintopistemäärä ja kurssin kesto.

public class OpintopisteetTunneiksi {
  public static void main(String[] args) {

     TyomaaraMuunnin ohpe = new TyomaaraMuunnin("Ohjelmoinnin perusteet", 5, 6);
     TyomaaraMuunnin ohja = new TyomaaraMuunnin("Ohjelmoinnin jatkokurssi", 4, 6);

     System.out.println(ohpe);
     System.out.println("---");
     System.out.println(ohja);
  }
}

Sijoita pääohjelmaluokka OpintopisteetTunneiksi ja varsinainen työkaluluokka TyomaaraMuunnin samaan hakemistoon. NetBeansin käyttäjät saavat sijoitusneuvoja pajaohjaajilta.

Vaadittu tulostusasu, kun pääohjelmaluokka suoritetaan:

Kurssin Ohjelmoinnin perusteet (5 op) laskennallinen työmäärä:
Yhteensä 135 tuntia
Viikossa 22.5 tuntia
---
Kurssin Ohjelmoinnin jatkokurssi (4 op) laskennallinen työmäärä:
Yhteensä 108 tuntia
Viikossa 18.0 tuntia

Vihje: Nyt olion on muistettava myös String-tyyppinen arvo. Ohjelmoi siis luokkaan TyomaaraMuunnin kenttä (=ilmentymämuuttuja) tyyliin:

private String kurssinNimi;

TyomaaraLaskin.java

Tee luokkaa TyomaaraMuunnin käyttäen ohjelma, joka kysyy kurssin nimen, opintopisteet ja keston:

Tämän jälkeen ohjelma tulostaa tiedot standarditulosvirtaan samoin kuin edellisessä tehtävässä:

Kurssin Musiikin historia (10 op) laskennallinen työmäärä:
Yhteensä 270 tuntia
Viikossa 19.28571429 tuntia

Varaston käyttöä

AlustavaKahvila.java

Toteuta oppimateriaalin luokan Varasto avulla vuorovaikutteinen eli keskusteleva eli interaktiivinen ohjelma, joka pitää kirjaa jäljellä olevan kahvin määrästä. Varastoa käsitellään siis sen luokan tarjoamilla aksessoreilla.

Älä muokkaa luokkaa Varasto. Voit vaikka ajatella, että olet ostanut vain luokkatiedoston eli ByteCode-sisältöisen .class-tiedoston, eikä käytössäsi edes ole lähdekielistä versiota.

Koska Varasto-luokan valmis toString() ei sovellu tähän tehtävään, ohjelmoi itse apumetodi private static String tilannetiedotus(Varasto v)-metodi, joka palauttaa arvonaan tähän tehtävään soveltuvan merkkiesityksen kahvilan tilasta. Sitä voit sitten käyttää Pop.ilmoita-metodin parametrina.

Tässä ohjelmaraakile:

public class AlustavaKahvila {
  public static void main(String[] args) {

    Varasto kahvi = new Varasto(3.0, 2.0);

    int valinta;

    valinta = Pop.valitseNappula("Kahvila: " + kahvi.getSaldo() + "/" + kahvi.getTilavuus() + " kuppia", 
                                 "Juo kahvi", "Poistu");    

    // tänne pääohjelman muu logiikka
  }

  private static String tilannetiedotus(Varasto v) {
    ...
  }
  // tänne pääohjelman mahdolliset muut apumetodit
}

Ohjelman suoritus voi näyttää seuraavalta. Juodaan ensin pari kuppia:

Kun sitten yritetään vielä juoda:

saadaan ilmoitus:

Ja tällainen ilmoitus saadaan niin pitkään kunnes ymmärretään painaa nappulaa "Poistu". (Tai kun kahvia saadaan lisättyä kahvilaan, ks. seuraava tehtävä.)

Kahvila.java

Laajenna edellisen tehtävän toteutusta siten, että ohjelmaan tulee uusi toiminto: kahvin keittäminen. Kahvin keittäminen on mahdollista kaikissa ohjelman vaiheissa, mutta kahvia ei voi keittää enempää kuin tilaa on jäljellä.

Valitaan keittäminen ja yritetään keittää enemmän kuin mahtuu:

Keitetään sitten mahtuva määrä:

Luo testiohjelmaasi myös vähän isompi kahvila ja kokeile monipuolisesti kahvin juomista ja keittämistä!

Viljavarasto.java

Voit käyttää tämän tehtäväsarjan toimittamiseen palautusautomaattia! Ohje sivun alussa.

Eräs viljavarastotyyppi muodostuu kahdesta viljasiilosta. Vain ensimmäinen siilo on varustettu lastauslaittein. Viljaa voidaan siirtää siilosta toiseen. Viljavaraston varsinaiset viljasäiliöt pitää toteuttaa käyttäen kurssimateriaalin luokakaa Varasto.

Ratkotaan tehtävä paloittain: API annetaan paloittain. Voit ratkoa tehtäväsarjan editoimalla samoja ohjelmatiedostoja Viljavarasto.java ja ViljavarastoEsittely.java yhä täydellisemmiksi.

... yksipyttyinen ...

API:

public Viljavarasto(double siilonKoko) luo viljavaraston, jonka siilon vetoisuus annetaan parametrina. Siilo aluksi tyhjä. Negatiivinen parametrin arvo tulkitaan nollaksi.
public boolean lisaaViljaa(double maara) lisää viljaa siiloon. Jos yritetään lisätä enemmän kuin mahtuu, viljamäärää ei muuteta. Metodi palauttaa arvon false, jos määrä on negatiivinen tai lisäys ei onnistunut, muuten se palauttaa arvon true.
public double otaViljaa(double maara) ottaa viljaa siilosta. Jos pyydetään enemmän kuin siilossa on, saadaan vain mitä on. Arvonaan metodi palauttaa saadun viljan määrän. Negatiivinen parametrin arvo tulkitaan nollaksi.
public String toString() palauttaa arvonaan selkeän merkkijonoesityksen viljavaraston tilasta.

Ohjelmoi myös sovellus ViljavarastoEsittely.java, joka selkeästi ja kattavasti havainnollistaa Viljavaraston käyttöä. Älä kuitenkaan vielä tässä kohdassa pyydä syötteitä käyttäjältä. Kirjoita tuloskset standarditulosvirtaan

Vihje: Tässä siis Viljavaraston piilossa pidettyyn kenttään luodaan Varasto-luokan ilmentymä, Varasto-olio, tyyliin:

public class Viljavarasto {
  // piilossa pidetty tietoranne:
  private Varasto siilo;
  ...

  // kostruktori:
  public Viljavarasto(...) {
    ...
    siilo = new Varasto(...);
    ...
  }
  ...
}

... kaksipyttyinen vajaana ...

API:

public Viljavarasto(double ekanSiilonKoko, double tokanSiilonKoko) luo viljavaraston, jonka siilojen vetoisuudet annetaan parametreina. Siilot ovat aluksi tyhjiä. Negatiivinen parametrin arvo tulkitaan nollaksi.
public boolean lisaaViljaa(double maara) lisää viljaa ensimmäiseen siiloon. Jos yritetään lisätä enemmän kuin mahtuu, viljamäärää ei muuteta. Metodi palauttaa arvon false jos määrä on negatiivinen tai lisäys ei onnistunut, muuten se palauttaa arvon true.
public double otaViljaa(double maara) ottaa viljaa ensimmäisestä siilosta. Jos pyydetään enemmän kuin siilossa on, saadaan vain mitä on. Arvonaan metodi palauttaa saadun viljan määrän. Negatiivinen parametrin arvo tulkitaan nollaksi.
public double ekassaOn() palauttaa ensimmäisen siilon viljamäärän.
public double tokassaOn() palauttaa toisen siilon viljamäärän.
public String toString() palauttaa arvonaan selkeän merkkijonoesityksen viljavaraston tilasta.

... kaksipyttyinen ...

Täydennetään edellisen kohdan API:a vielä parilla tärkeällä lisämetodilla:

public boolean siirraViljaa(double maara, boolean ekasta) siirtää parametrin verran viljaa siilosta toiseen. Jos jälkimmäinen parametri on true, siirretään ensimmäisestä siilosta toiseen, muuten päinvastoin. Jos koko määrää ei voida siirtää, ei siirretä mitään. Metodi palauttaa arvon false, jos parametri maara on negatiivinen tai siirto ei onnistunut, muuten se palauttaa arvon true.
public void hiirivahinko(double vakavuusProsentti) vähentää molempien siilojen sisältöä parametrin ilmoittamalla prosenttimäärällä. Negatiivinen parametrin arvo tulkitaan nollaksi.

Viljavarastomestari.java

Huom: Tätä tehtävää ei voi palauttaa automaatille! Vaikka automaatti viisas onkin, niin viisas se ei ole, että se näin paljon luovuutta sallivan tehtävän osaisi arvioida! ;-)

Laadi sovellus viljavarastomestarille viljavaraston kirjanpitoon. Ohjelma on keskusteleva eli interaktiivinen. Keskustelun yksityiskohdat voit päättää itse. Alla on esimerkkejä/ideoita siitä, miten ja millaisista asioista keskustellaan. Voit ohjelmoida keskustelun toisinkin, jos keksit tyylikkäämpiä tapoja!

Aluksi ohjelma kyselee viljavaraston siilojen vetoisuudet:

Perustoiminnot ovat lisäys, otto, siirto ja lopetus:

Valitaan vaikka lisäys, jolloin ohjelma kysyy:

Tilanne lisäyksen jälkeen:

Valitaan siirto. Ohjelma kysyy siirron suunnan ja määrän:

String-aksessorien käyttöä

Voit käyttää tämän tehtäväsarjan toimittamiseen palautusautomaattia! Ohje sivun alussa.

Tämän sarjan tehtävät liittyvät lukuun 2 Oliot ja kapselointi: 23

Nimianalyysi.java

Tee ohjelma, joka kysyy nimen ja analysoi sen ominaisuuksia seuraavaan tyyliin:

Kaantaja.java

Tee ohjelma, joka kääntää merkkijonon seuraavaan tapaan:

OnkoPalindromi.java

Tee ohjelma, joka selvittää, onko annettu merkkijono palindromi eli sama sana luettuna alusta loppuun ja lopusta alkuun:

Palindromitesti.java

Tee ohjelma, joka selvittää, onko annettu lause palindromi eli sama lause luettuna alusta loppuun ja lopusta alkuun. Ohjelman pitää palindromitestissä jättää huomiotta välilyönnit, piste ja pilkku sekä se, onko kirjain iso vai pieni. Esimerkki:

Vihje: Muokkaa syöttömerkkijonosta vertailumerkkijono jättämällä välilyönnit pois ja korvaamalla kaikki isot kirjaimet pienellä seuraavaan tapaan:

  String alkuperainen = syötetty lause
  String vertailtava = "";
  käy läpi alkuperaisen kaikki merkit yksi kerrallaan {
     jos merkki ei ole välilyönti, piste tai pilkku {
        vertailtava = vertailtava + merkki.toLowerCase()      
     }
  }
  tutki vertailtavan palindromisuutta 
  ja ilmoita, onko alkuperäinen lause palindromi