Lekce 13 - Textové řetězce v Javě podruhé - Práce s jednotlivými znaky
V minulé lekci, Nejčastější chyby Java nováčků - Umíš pojmenovat proměnné?, jsme si ukázali nejčastější chyby začátečníků v Javě ohledně pojmenování proměnných.
V dnešním Java tutoriálu se budeme zabývat přístupem k jednotlivým znakům textového řetězce.
Textový řetězec
Pokud jste vycítili nějakou podobnost mezi polem a textovým řetězcem,
tak jste vycítili správně. Pro ostatní může být překvapením, že
String
je v podstatě pole znaků
(char
) a můžeme s ním i takto pracovat. Pro přístup k
jednotlivým znakům slouží metoda charAt(index)
, kde
index
udává index znaku v řetězci (počínaje 0
).
Opačně pro zjištění indexu zadaného znaku slouží metoda
indexOf(znak)
, kde znak
je hledaný znak. Tato metoda
vrací index prvního výskytu daného znaku a pokud jej v řetězci nenajde
vrátí hodnotu -1
.
Nejprve si vyzkoušejme, že to všechno funguje. Rozcvičíme se na jednoduchém vypsání znaku na dané pozici:
{JAVA_CONSOLE}
String jazyk = "Java";
System.out.println(jazyk);
System.out.println(jazyk.charAt(2));
{/JAVA_CONSOLE}
Výstup:
Konzolová aplikace
Java
v
A nyní se podíváme na zjištění indexu zadaného znaku:
{JAVA_CONSOLE}
String jazyk = "Java";
System.out.println(jazyk);
System.out.println(jazyk.indexOf('v'));
{/JAVA_CONSOLE}
Výstup:
Konzolová aplikace
Java
2
Znaky na dané pozici jsou v Javě read-only, nemůžeme je tedy jednoduše změnit.
Samozřejmě to jde udělat jinak, později si to ukážeme, zatím se budeme věnovat pouze čtení jednotlivých znaků.
Analýza výskytu znaků ve větě
Napišme si jednoduchý program, který nám analyzuje zadanou větu. Bude
nás zajímat počet samohlásek, souhlásek a počet nepísmenných znaků
(např. mezera nebo !
).
Daný textový řetězec si nejprve v programu zadáme napevno, abychom ho
nemuseli při každém spuštění psát. Až bude program hotový, nahradíme
ho metodou scanner.nextLine()
. Řetězec budeme projíždět cyklem
po jednom znaku. Rovnou zde říkám, že neapelujeme na rychlost programu a
budeme volit názorná a jednoduchá řešení.
Nejprve si připravme kód, definujme si samohlásky a souhlásky. Počet ostatních znaků nemusíme počítat, bude to délka řetězce mínus samohlásky a souhlásky. Abychom nemuseli řešit velikost písmen, celý řetězec na začátku převedeme na malá písmena. Připravme si proměnné, do kterých budeme ukládat jednotlivé počty:
// řetězec, který chceme analyzovat String hora = "Mount Everest"; System.out.println(hora); hora = hora.toLowerCase(); // inicializace počítadel int pocetSamohlasek = 0; int pocetSouhlasek = 0; // definice typů znaků String samohlasky = "aeiouyáéěíóúůý"; String souhlasky = "bcčdďfghjklmnpqrřsštťvwxzž"; // hlavní cyklus for (char znak : hora.toCharArray()) { }
Protože se jedná o složitější kód, nebudeme zapomínat na komentáře.
Zpočátku si připravíme řetězec a převedeme ho na malá písmena.
Počítadla vynulujeme. Na definice znaků nám postačí obyčejný typ
String
. Hlavní cyklus nám projede jednotlivé znaky v řetězci
hora
. Abychom mohli znaky iterovat (procházet cyklem), musíme si
typ String
převést na pole znaků. V úvodu jsem říkal, že typ
String
vlastně pole znaků je, ale ne plnohodnotné. Obsahuje
něco navíc a něco mu chybí, např. možnost prvky iterovat cyklem. V cyklu
tedy na proměnnou hora
zavoláme metodu
toCharArray()
, která vrátí plnohodnotné pole znaků z řetězce
hora
. V každé iteraci cyklu bude v proměnné znak
aktuální znak řetězce hora
.
Pojďme plnit počítadla, pro jednoduchost již nebudu opisovat zbytek kódu a přesunu se jen k cyklu:
// hlavní cyklus for (char znak : hora.toCharArray()) { if (samohlasky.contains(String.valueOf(znak))) { pocetSamohlasek++; } else if (souhlasky.contains(String.valueOf(znak))) { pocetSouhlasek++; } }
Metodu contains()
na řetězci již známe, jako parametr ji lze
předat podřetězec. Bohužel nemůžeme předat znak char
,
musíme tedy znak převést na String
. K tomu slouží výše
uvedená metoda valueOf()
. Daný znak c
naší věty
tedy nejprve zkusíme vyhledat v řetězce samohlasky
a případně
zvýšit jejich počítadlo. Pokud v samohláskách není, podíváme se do
souhlásek a případně opětovně zvýšíme jejich počítadlo. Nyní nám
chybí již jen výpis na konec. V textu použijeme speciální sekvenci znaků
%n
(nebo \n
), ta způsobí odřádkování. Použitím
sekvence %n
(namísto \n
) zajistíme cross-platform
kompatibilitu. Java tedy odřádkuje správně jak na MacOS, tak třeba na
Windows:
{JAVA_CONSOLE}
// řetězec, který chceme analyzovat
String hora = "Mount Everest";
System.out.println(hora);
hora = hora.toLowerCase();
// inicializace počítadel
int pocetSamohlasek = 0;
int pocetSouhlasek = 0;
// definice typů znaků
String samohlasky = "aeiouyáéěíóúůý";
String souhlasky = "bcčdďfghjklmnpqrřsštťvwxzž";
// hlavní cyklus
for (char znak : hora.toCharArray()) {
if (samohlasky.contains(String.valueOf(znak))) {
pocetSamohlasek++;
} else if (souhlasky.contains(String.valueOf(znak))) {
pocetSouhlasek++;
}
}
System.out.printf("Samohlásek: %d%n", pocetSamohlasek);
System.out.printf("Souhlásek: %d%n", pocetSouhlasek);
System.out.printf("Nepísmenných znaků: %d%n", hora.length() - (pocetSamohlasek + pocetSouhlasek));
{/JAVA_CONSOLE}
Výstup programu:
Konzolová aplikace
Mount Everest
Samohlásek: 5
Souhlásek: 7
Nepísmenných znaků: 1
A je to!
ASCII hodnota
Možná jste již někdy slyšeli o ASCII tabulce. Zejména v éře
operačního systému MS-DOS prakticky nebyla jiná možnost, jak zaznamenávat
text. Jednotlivé znaky byly uloženy jako čísla typu byte
, tedy
s rozsahem hodnot od 0
do 255
. V systému byla
uložena tzv. ASCII tabulka, která měla také 256 znaků a každému ASCII
kódu (číselnému kódu) přiřazovala jeden znak.
Asi je vám jasné, proč tento způsob nepřetrval dodnes. Do tabulky se
jednoduše nevešly všechny znaky všech národních abeced, nyní se
používá Unicode (UTF-8) kódování, kde jsou znaky reprezentovány trochu
jiným způsobem. Nicméně v Javě máme stále možnost pracovat s ASCII
hodnotami jednotlivých znaků. Hlavní výhoda je v tom, že znaky jsou
uloženy v tabulce za sebou, podle abecedy. Např. na pozici 97
nalezneme znak a
, na pozici 98
znak b
a
podobně. Podobně je to s čísly, diakritické znaky tam budou bohužel jen
nějak rozházeny.
Zkusme si nyní převést znak do jeho ASCII hodnoty a naopak podle ASCII hodnoty daný znak vytvořit:
{JAVA_CONSOLE}
char znak; // znak
int hodnotaAscii; // ordinální (ASCII) hodnota znaku
// převedeme znak na jeho ASCII hodnotu
znak = 'a';
hodnotaAscii = (int)znak;
System.out.printf("Znak %c jsme převedli na ASCII hodnotu %d%n", znak, hodnotaAscii);
// Převedeme ASCII hodnotu na znak
hodnotaAscii = 98;
znak = (char)hodnotaAscii;
System.out.printf("ASCII hodnotu %d jsme převedli na znak %c", hodnotaAscii, znak);
{/JAVA_CONSOLE}
Převodům se říká přetypování, ale o tom se blíže pobavíme až později.
Caesarova šifra
Vytvoříme si jednoduchý program pro šifrování textu. Pokud jste někdy
slyšeli o Caesarově šifře, bude to přesně to, co si zde naprogramujeme.
Šifrování textu spočívá v posouvání znaku v abecedě o určitý, pevně
stanovený, počet znaků. Například slovo ahoj
se s posunem
textu o 1
přeloží jako "bipk"
. Posun umožníme
uživateli vybrat. Algoritmus zde máme samozřejmě opět vysvětlený a to v
článku Caesarova
šifra. Program si dokonce můžete vyzkoušet v praxi - Online caesarova
šifra.
Vraťme se k programování a připravme si kód. Budeme potřebovat
proměnné pro původní text, zašifrovanou zprávu a pro posun. Dále cyklus
projíždějící jednotlivé znaky a výpis zašifrované zprávy. Zprávu si
necháme zapsanou napevno v kódu, abychom ji nemuseli při každém spuštění
programu psát. Po dokončení nahradíme obsah proměnné metodou
scanner.nextLine()
. Šifra nepočítá s diakritikou, mezerami a
interpunkčními znaménky. Diakritiku budeme bojkotovat a budeme
předpokládat, že ji uživatel nebude zadávat. Ideálně bychom poté měli
diakritiku před šifrováním odstranit, stejně tak cokoli kromě písmen:
// inicializace proměnných String puvodniZprava = "gaiusjuliuscaesar"; System.out.printf("Původní zpráva: %s%n", puvodniZprava); String zasifrovanaZprava = ""; int posun = 1; // cyklus projíždějící jednotlivé znaky for (char znak : puvodniZprava.toCharArray()) { } // výpis System.out.printf("Zašifrovaná zpráva: %s%n", zasifrovanaZprava);
Nyní se přesuneme dovnitř cyklu, převedeme proměnnou se znakem
znak
na ASCII hodnotu (neboli ordinální hodnotu), tuto hodnotu
zvýšíme o posun
a převedeme zpět na znak. Tento znak nakonec
připojíme k výsledné zprávě:
{JAVA_CONSOLE}
// inicializace proměnných
String puvodniZprava = "gaiusjuliuscaesar";
System.out.printf("Původní zpráva: %s%n", puvodniZprava);
String zasifrovanaZprava = "";
int posun = 1;
// cyklus projíždějící jednotlivé znaky
for (char znak : puvodniZprava.toCharArray()) {
int ascii = (int)znak;
ascii += posun;
znak = (char)ascii;
zasifrovanaZprava += znak;
}
// výpis
System.out.printf("Zašifrovaná zpráva: %s%n", zasifrovanaZprava);
{/JAVA_CONSOLE}
Výstup programu:
Konzolová aplikace
Původní zpráva: gaiusjuliuscaesar
Zašifrovaná zpráva: hbjvtkvmjvtdbftbs
Program si vyzkoušíme. Výsledek vypadá docela dobře. Zkusme si však
zadat vyšší posun nebo napsat slovo zebra
. Vidíme, že znaky
mohou po z
přetéct do ASCII hodnot dalších znaků, v textu tedy
již nemáme jen písmena, ale další ošklivé znaky. Uzavřeme znaky do kruhu
tak, aby posun plynule po znaku z
přešel opět ke znaku
a
a dále. Postačí nám k tomu jednoduchá podmínka, která od
nové ASCII hodnoty odečte celou abecedu tak, abychom začínali opět na
a
:
int ascii = (int)znak; ascii += posun; // kontrola přetečení if (ascii > (int)'z') { ascii -= 26; } znak = (char)ascii; zprava += znak;
Pokud hodnota
přesáhne ASCII hodnotu 'z'
,
snížíme ji o 26
znaků (tolik znaků má anglická abeceda).
Operátor -=
vykoná to samé, jako bychom napsali
hodnota = hodnota - 26
. Je to jednoduché a náš program je nyní
funkční. Všimněme si, že nikde nepoužíváme přímé kódy znaků, v
podmínce je (int)z
, i když bychom tam mohli napsat rovnou
122
. Je to z důvodu, aby byl náš program plně odstíněn od
explicitních ASCII hodnot a bylo lépe viditelné, jak funguje. Cvičně si
zkuste udělat dešifrování
V následujícím cvičení, Řešené úlohy k 13. lekci Javy, si procvičíme nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.
Měl jsi s čímkoli problém? Stáhni si vzorovou aplikaci níže a porovnej ji se svým projektem, chybu tak snadno najdeš.
Stáhnout
Stažením následujícího souboru souhlasíš s licenčními podmínkami
Staženo 1238x (19.24 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce Java