3. díl - Hrací kostka v Javě - konstruktory a náhodná čísla

Java Objektově orientované programování Hrací kostka v Javě - konstruktory a náhodná čísla

ONEbit hosting Unicorn College Tento obsah je dostupný zdarma v rámci projektu IT lidem. Vydávání, hosting a aktualizace umožňují jeho sponzoři.

V minulém tutoriálu z našeho seriálu o jazyce Java jsme si naprogramovali první objektovou aplikaci. Již umíme tvořit nové třídy a vkládat do nich atributy a metody s parametry a návratovou hodnotou. Dnes začneme pracovat na slíbené aréně, ve které budou proti sobě bojovat dva bojovníci. Boj bude tahový (napřeskáčku) a bojovník vždy druhému ubere život na základě síly jeho útoku a obrany druhého bojovníka. Simulujeme v podstatě stolní hru, budeme tedy simulovat i hrací kostku, která dodá hře prvek náhodnosti. Začněme zvolna a vytvořme si dnes právě tuto hrací kostku. Zároveň se naučíme jak definovat vlastní konstruktor.

Vytvořme si nový projekt a pojmenujme ho TahovyBoj. K projektu si přidejme novou class s názvem Kostka. Zamysleme se nad atributy, které kostce dáme. Jistě by se hodilo, kdybychom si mohli zvolit počet stěn kostky (klasicky 6 nebo 10 stěn, jak je zvykem u tohoto typu her). Dále bude kostka potřebovat tzv. generátor náhodných čísel. Ten nám samozřejmě poskytne Java, která k těmto účelům obsahuje třídu Random. Abychom ji mohli používat, použijeme import java.util.Random. Import napíšeme nahoru, jak jsme zvyklí z používání Scanneru. Naše třída bude mít nyní 2 atributy:

  • pocetSten typu int
  • random typu Random, kde bude náhodný generátor.

Minule jsme kvůli jednoduchosti nastavovali všechny atributy naší třídy jako public, tedy jako veřejně přístupné. Většinou se však spíše nechce, aby se daly zvenčí modifikovat a používá se modifikátor private. Atribut je poté viditelný jen uvnitř třídy a zvenčí se Java tváří, že vůbec neexistuje. Při návrhu třídy tedy nastavíme vše na private a v případě, že něco bude opravdu potřeba vystavit, použijeme public. Naše třída nyní vypadá asi takto:

import java.util.Random;

/** Třída reprezentuje hrací kostku */
public class Kostka {
        /** Generátor náhodných čísel */
        private Random random;
        /** Počet stěn kostky */
        private int pocetSten;
}

Konstruktory

Až doposud jsme neuměli zvenčí nastavit jiné atributy než public, protože např. private nejsou zvenčí viditelné. Již jsme si říkali něco málo o konstruktoru objektu. Je to metoda, která se zavolá ve chvíli vytvoření instance objektu. Slouží samozřejmě k nastavení vnitřního stavu objektu a k provedení případné inicializace. Kostku bychom nyní v TahovyBoj.java vytvořili takto:

Kostka kostka = new Kostka();

Právě Kostka() je konstruktor. Protože v naší třídě žádný není, Java si dogeneruje prázdnou metodu. My si však nyní konstruktor do třídy přidáme. Deklaruje se jako metoda, ale nemá návratový typ a musí mít stejné jméno jako je jméno třídy (začíná tedy narozdíl od ostatních metod velkým písmenem), v našem případě tedy Kostka. V konstruktoru nastavíme počet stěn na pevnou hodnotu a vytvoříme instanci třídy Random. Konstruktor bude vypadat následovně:

public Kostka() {
        pocetSten = 6;
        random = new Random();
}

Pokud kostku nyní vytvoříme, bude mít v atributu pocetSten 6 a v random bude vytvořená instance generátoru náhodných čísel. Vypišme si počet stěn do konzole, ať vidíme, že tam hodnota opravdu je. Není dobré atribut nastavit na public, protože nebudeme chtít, aby nám někdo mohl již u vytvořené kostky měnit počet stěn. Přidáme do třídy tedy metodu vratPocetSten(), která nám vrátí hodnotu atributu pocetSten. Docílili jsme tím v podstatě toho, že je atribut read-only (atribut není viditelný a lze ho pouze číst metodou, změnit ho nelze). Nová metoda bude vypadat asi takto:

/**
 * Vrátí počet stěn hrací kostky
 * @return      počet stěn hrací kostky
 */
public int vratPocetSten() {
        return pocetSten;
}

Přesuňme se do TahovyBoj.java a vyzkoušejme si vytvořit kostku a vypsat počet stěn:

Kostka kostka = new Kostka(); // v tuto chvíli se zavolá konstruktor
System.out.println(kostka.vratPocetSten());

Výstup:

Konzolová aplikace
6

Vidíme, že se konstruktor opravdu zavolal. My bychom ale chtěli, abychom mohli u každé kostky při vytvoření specifikovat, kolik stěn budeme potřebovat. Dáme tedy kostruktoru parametr:

public Kostka(int aPocetSten) {
        pocetSten = aPocetSten;
        random = new Random();
}

Všimněte si, že jsme před název parametru metody přidali znak "a", protože jinak by měl stejný název jako atribut a Javu by to zmátlo. Vraťme se k TahovyBoj.java a zadejme tento parametr do konstruktoru:

Kostka kostka = new Kostka(10); // v tuto chvíli se zavolá konstruktor s par. 10
System.out.println(kostka.vratPocetSten());

Výstup:

Konzolová aplikace
10

Vše funguje, jak jsme očekávali. Java nám již v tuto chvíli nevygeneruje prázdný (tzv. bezparametrický konstruktor), takže kostku bez parametru vytvořit nelze. My to však můžeme umožnit, vytvořme si další konstruktor a tentokrát bez parametru. V něm nastavíme počet stěn na 6, protože takovou hodnotu asi uživatel naší třídy u kostky očekává jako výchozí:

public Kostka() {
        pocetSten = 6;
        random = new Random();
}

Zkusme si nyní vytvořit 2 instance kostky, každou jiným konstruktorem (v TahovyBoj.java):

Kostka sestistenna = new Kostka();
Kostka desetistenna = new Kostka(10);
System.out.println(sestistenna.vratPocetSten());
System.out.println(desetistenna.vratPocetSten());

Výstup:

Konzolová aplikace
6
10

Javě nevadí, že máme 2 metody se stejným názvem, protože jejich parametry jsou různé. Hovoříme o tom, že metoda Kostka (tedy zde konstruktor) má přetížení (overload). Toho můžeme využívat i u všech dalších metod, nejen u konstruktorů. NetBeans nám přehledně nabízí všechny přetížení metody ve chvíli, kdy zadáme její název. V nabídce vidíme naše 2 konstruktory:

Nápověda k přetíženým metodám v Javě

Mnoho metod v Javě má hned několik přetížení, zkuste se podívat např. na metodu indexOf() na třídě String. Je dobré si u metod projít jejich přetížení, abyste neprogramovali něco, co již někdo udělal před vámi.

Ukážeme si ještě, jak jde obejít nepraktický název atributu u parametrického konstruktoru (v našem případě aPocetSten) a potom konstruktory opustíme. Problém je samozřejmě v tom, že když napíšeme:

public Kostka(int pocetSten) {
        pocetSten = pocetSten;
        random = new Random();
}

Java neví, kterou z proměnných myslíme, jestli parametr nebo atribut. V tomto případě přiřazujeme do parametru znovu ten samý parametr. NetBeans nás na tuto skutečnost dokonce upozorní. Uvnitř třídy se máme možnost odkazovat na její instanci, je uložena v proměnné this. Využití si můžeme představit např. kdyby kostka měla metodu dejHraci(Hrac hrac) a tam by volala hrac.seberKos­tku(this). Zde bychom hráči pomocí this předali sebe sama, tedy tu konkrétní kostku, se kterou pracujeme. My se tím zde nebudeme zatěžovat, ale využijeme odkazu na instanci při nastavování atributu:

public Kostka(int pocetSten) {
        this.pocetSten = pocetSten;
        random = new Random();
}

Pomocí this jsme specifikovali, že levá proměnná pocetSten náleží instanci, pravou Java chápe jako z parametru. Máme tedy 2 konstruktory, které nám umožňují tvořit různé hrací kostky. Přejděme dál.

Náhodná čísla

Definujme na kostce metodu hod(), která nám vrátí náhodné číslo od 1 do počtu stěn. Je to velmi jednoduché, metoda bude public (půjde volat zvenčí) a nebude mít žádný parametr. Návratová hodnota bude typu int. Náhodné číslo získáme tak, že na generátoru zavoláme metodu nextInt(). Ta má 2 přetížení:

  • nextInt(): Varianta bez parametru vrací náhodné číslo v celém rozsahu datového typu int;
  • nextInt(Do): Vrací nezáporná čísla menší než mez Do. random.nextInt(100) tedy vrátí číslo od 0 do 99.

Pro naše účely se nejlépe hodí druhé přetížení, píšeme tedy:

/**
* Vykoná hod kostkou
* @return Číslo od 1 do počtu stěn
*/
public int hod() {
        return random.nextInt(pocetSten) + 1;
}

Dejte si pozor, abyste netvořili generátor náhodných čísel v metodě, která má náhodné číslo vracet, tedy že by se pro každé náhodné číslo vytvořil nový generátor. Výsledná čísla pak nejsou téměř náhodná nebo dokonce vůbec. Vždy si vytvořte jednu sdílenou instanci generátoru (např. do privátního atributu pomocí konstruktoru) a na té potom metodu nextInt() volejte.

Překrývání metody toString()

Kostka je téměř hotová, ukažme si ještě jednu užitečnou metodu, kterou ji přidáme a kterou budeme hojně používat i ve většině našich dalších objektů. Řeč je o metodě toString(), o které jsme se již zmínili a kterou obsahuje každý objekt, tedy i nyní naše kostka. Metoda je určena k tomu, aby vrátila tzv. textovou reprezentaci instance. Hodí se ve všech případech, kdy si instanci potřebujeme vypsat nebo s ní pracovat jako s textem. Tuto metodu mají např. i čísla. Již víme, že v Javě funguje implicitní konverze, jakmile tedy budeme chtít do konzole vypsat objekt, Java na něm zavolá metodu toString() a vypíše její výstup. Pokud si děláme vlastní třídu, měli bychom zvážit, zda se nám takováto metoda nehodí. Nikdy bychom si neměli dělat vlastní metodu, např. něco jako vypis(), když máme v Javě připravenou cestu, jak toto řešit. U kostky nemá toString() vyšší smysl, ale u bojovníka bude jistě vracet jeho jméno. My si ji ke kostce stejně přidáme, bude vypisovat, že se jedná o kostku a vrátí i počet stěn. Nejprve si zkusme vypsat do konzole naši instanci kostky:

System.out.println(sestistenna);

Do konzole se vypíše pouze cesta k naší třídě, tedy tahovyboj.Kostka a tzv. hash kód objektu. V mém případě byl vypsán tento řetězec:

Konzolová aplikace
[email protected]

Metodu již jednoduše nedefinujeme, ale protože již exituje, musíme ji přepsat, resp. překrýt. Tím se opět nebudeme nyní podrobně zabývat, nicméně chci, abychom již teď uměli toString() používat. Pro přehledné překrytí označíme metodu anotací @Override:

/**
 * Vrací textovou reprezentaci kostky
 * @return Textová reprezentace kostky
 */
@Override
public String toString() {
        return String.format("Kostka s %s stěnami", pocetSten);
}

Nyní opět zkusíme do konzole vypsat přímo instanci kostky.

Výstup:

Konzolová aplikace
Kostka s 6 stěnami

Ještě si naše kostky vyzkoušíme. Zkusíme si v programu s našima dvěma kostkama v cyklech házet a podíváme se, jestli fungují tak, jak se očekává:

// vytvoření
Kostka sestistenna = new Kostka();
Kostka desetistenna = new Kostka(10);

// hod šestistěnnou
System.out.println(sestistenna);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.print(sestistenna.hod() + " ");
}

// hod desetistěnnou
System.out.println("\n\n" + desetistenna);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.print(desetistenna.hod() + " ");
}

Výstup může vypadat nějak takto:

Konzolová aplikace
Kostka s 6 stěnami
3 6 6 1 6 3 6 2 6 3

Kostka s 10 stěnami
5 9 9 2 10 4 9 3 10 5

Máme hotovou docela pěknou a nastavitelnou třídu, která reprezentuje hrací kostku. Bude se nám hodit v naší aréně, ale můžete ji použít i kdekoli jinde. Vidíme, jak OOP umožňuje znovupoužívat komponenty. Příště si řekneme něco o odlišnostech mezi referenčními datovými typy (objekty) a hodnotovými (např. int). :)


 

Stáhnout

Staženo 1564x (18.8 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce java

 

 

Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Jak se ti líbí článek?
25 hlasů
Autor pracuje jako softwarový architekt a pedagog na projektu ITnetwork.cz (a jeho zahraničních verzích). Velmi si váží svobody podnikání v naší zemi a věří, že když se člověk neštítí práce, tak dokáže úplně cokoli.
Unicorn College Autor se informační technologie naučil na Unicorn College - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.
Aktivity (6)

 

 

Komentáře
Zobrazit starší komentáře (45)

Avatar
Atrament
Člen
Avatar
Atrament:29.9.2016 0:07

Nemáš tam to a nikde inicializované, chybí ti tam nějaké to

a = new A();
 
Odpovědět 29.9.2016 0:07
Avatar
Semjacko
Člen
Avatar
Semjacko:5. ledna 23:01

Prečo sme nepoužili metodu Math.random() ? Má to nejaký hlbší zmysel alebo je to úplne jedno ?

 
Odpovědět 5. ledna 23:01
Avatar
Miroslav Melzer:6. ledna 11:49

To nastavení atributů na private, aby nešly zvenčí modifikovat, vůbec nevim co si pod tím "zvenčí" představit. Kdybych to měl někomu vysvětlit, tak kde je to venku, kdo tam je?

 
Odpovědět 6. ledna 11:49
Avatar
Odpovídá na Miroslav Melzer
Petr Štechmüller:6. ledna 12:10

Ahoj, vysvětlím Ti to na příkladu z tutoriálu. Mějme třídu Kostka:

public class Kostka {
        /** Generátor náhodných čísel */
        private Random random;
        /** Počet stěn kostky */
        private int pocetSten;
...
}

Třída Kostka má dva privátní atributy random a pocetSten. Privátní znamená, že ho nelze zvenčí modifikovat, jinými slovy, nemůžeš někde v uživatelském kódu použít tuto konstrukci:

Kostka kostka = new Kostka(); // Pouze definuji instanci kostky
kostka.pocetSten = 5; // Toto nelze použít = volání zvenčí
kostka.setPocetSten(5); // Pokud bude mít kostka setter, tak takto by se měl nastavit požadovaný počet stěn
Odpovědět 6. ledna 12:10
Pokud spolu kód a komentář nekorespondují, budou patrně oba chybné
Avatar
Odpovídá na Petr Štechmüller
Miroslav Melzer:6. ledna 12:12

Takže "venku/zvenčí" je to, pod metodou main?

 
Odpovědět 6. ledna 12:12
Avatar
Odpovídá na Miroslav Melzer
Petr Štechmüller:6. ledna 12:16

Ano. Třeba si představ, že vytváříš nějakou knihovnu. Zvenčí by znamenalo uživatel, který si tvoji knihovnu stáhl a používá.

Odpovědět 6. ledna 12:16
Pokud spolu kód a komentář nekorespondují, budou patrně oba chybné
Avatar
Odpovídá na Petr Štechmüller
Miroslav Melzer:6. ledna 12:19

Jo díky, už mi to začíná bejt jasný. Ono je to taky hned v tom prvním článku, kde je vysvětlený zapouzdření, ale nějak jsem to pozapomněl...

 
Odpovědět 6. ledna 12:19
Avatar
pocitac770
Redaktor
Avatar
Odpovídá na Miroslav Melzer
pocitac770:6. ledna 14:32

Hlavně je to ohledně zachování konzistentnosti programu, je pravda, že jasné to začíná být ve chvíli, kdy tvůj kód použije jiný uživatel, který nemá nejmenší tušení, jak to uvnitř funguje, a nechceš, aby tam něco nerozbil, ale představ si, že se tím uživatelem staneš ty, když chceš kód použít po třeba roku :D
Více bude zapouzdření popsané v 10. lekci i s názorným příkladem, co tou konzistentností myslím

 
Odpovědět 6. ledna 14:32
Avatar
Odpovídá na Semjacko
Peter Gasparik:16. února 12:38

Pretoze Math.random() generuje od 0 do 1 myslim, ze v rovine realnych cisel (napr0,03658945 atd) ... museli by sme potom este pridat nasobenie a zaokruhlovanie.

Aspon myslim, ze som to dobre objasnil :).

Odpovědět 16. února 12:38
while (noSuccess) { tryAgain(); if (Dead) break;
Avatar
Semjacko
Člen
Avatar
Semjacko:17. února 17:04

Hej hej už to chápem... V konečnom dôsledku by to teda bolo vlastne to isté :)

 
Odpovědět 17. února 17:04
Děláme co je v našich silách, aby byly zdejší diskuze co nejkvalitnější. Proto do nich také mohou přispívat pouze registrovaní členové. Pro zapojení do diskuze se přihlas. Pokud ještě nemáš účet, zaregistruj se, je to zdarma.

Zobrazeno 10 zpráv z 55. Zobrazit vše