C/C++ week Zimní výprodej
Pouze tento týden sleva až 80 % na e-learning týkající se C/C++
40 % bodů zdarma díky naší Zimní akci!

Lekce 3 - Hrací kostka v Javě - konstruktory a náhodná čísla

V minulé lekci, První objektová aplikace v Javě - Hello object world, jsme si naprogramovali první objektovou aplikaci. Již umíme tvořit nové třídy a vkládat do nich atributy a metody s parametry a návratovou hodnotou. V dnešním tutoriálu začneme pracovat na slíbené aréně, ve které budou proti sobě bojovat dva bojovníci. Boj bude tahový (na přeskáčku) 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());
import java.util.Random;

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());
import java.util.Random;
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!

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());
import java.util.Random;

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);
import java.util.Random;

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. V příští lekci, Referenční a primitivní datové typy, si řekneme něco o odlišnostech mezi referenčními datovými typy (objekty) a typy hodnotovými (např. int). :)


 

Stáhnout

Staženo 1864x (18.8 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce java

 

 

Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Jak se ti líbí článek?
39 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 sítě se informační technologie naučil na Unicorn College - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.
Předchozí článek
První objektová aplikace v Javě - Hello object world
Všechny články v sekci
Objektově orientované programování v Javě
Miniatura
Následující článek
Referenční a primitivní datové typy
Aktivity (14)

 

 

Komentáře
Zobrazit starší komentáře (65)

Avatar
Jiří Satora:28.12.2018 18:14

Jsem z toho blbej :-? , ale tak třeba to postupem času jak budu více zkušenější poberu :-) .

 
Odpovědět
28.12.2018 18:14
Avatar
Vít Vlach
Člen
Avatar
Odpovídá na Jiří Satora
Vít Vlach:28.12.2018 20:31

A co nechápeš? :-)

Odpovědět
28.12.2018 20:31
My code doesn't work. Let's change nothing and run it again.
Avatar
Odpovídá na Vít Vlach
Jiří Satora:29.12.2018 16:56

Asi té metodě random. Četl jsem sice o javě knížku ale tohle tam nebylo. Taky je pravda že včera jsem byl už unavený a tolik jsem se na to nesoustředil, takže to bude asi i tím. :D

 
Odpovědět
29.12.2018 16:56
Avatar
Marcel Mares
Člen
Avatar
Marcel Mares:18.7.2019 11:41

Dobrý den, já mám takový nedůležitý dotaz, proč se v : return String.format("Kos­tka s %s stěnami", pocetSten) nepoužije místo %s radši %d, když pocetSten je int, to znamená že obsahuje jen celá čísla a v základech Java jsem se učil, že %s se používá pro řetězce String, %d pro celá čísla a %f pro desetinná čísla...předem děkuji za odpověď...

 
Odpovědět
18.7.2019 11:41
Avatar
Marcel Mares
Člen
Avatar
Odpovídá na Marcel Mares
Marcel Mares:19.7.2019 12:18

tak jsem si dosadil všechny 3 typy, v případě %f program proběhl, ale konzole vypsala chybu, že se nejedná o desetinná čísla, při %d vše proběhlo v pořádku a obě kostky generovaly 10 náhodných čísel, stejně jako za použití %s, znamená to tedy, že v javě dochází k automatické skryté konvezi celých čísel na řetězec pomocí String.valueOf, proč to ale také ta konverze nefunguje pro ty desetinné čísla ...

 
Odpovědět
19.7.2019 12:18
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!
Avatar
Branislav Budoš:21. ledna 10:16

Pekný deň prajem. Nejde mi do hlavy jedna vec a to:
musí byť vo finálnom programe v triede tento kód? Pretože podla mňa nie. A keď ho vymažem pokusne z triedy tak program pekne zbehne.

public int vratPocetSten() {
    return pocetSten;
    }

Ďakujem za odpoveď.

 
Odpovědět
21. ledna 10:16
Avatar
Petr Štechmüller
Překladatel
Avatar
Odpovídá na Branislav Budoš
Petr Štechmüller:21. ledna 11:47

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).

Odpovědět
21. ledna 11:47
Pokud spolu kód a komentář nekorespondují, budou patrně oba chybné
Avatar
Jan Béňa
Člen
Avatar
Jan Béňa:29. ledna 18:21

Ahoj všem.
Asi bych potřeboval poradit. Snažil jsem se udělat program, který by vygeneroval mezi sebou dvě náhodné čísla a ty pak porovnal mezi sebou. Pokud by jedno bylo větší přičetl by +1 do proměnné třeba a v opačném případě do b. při rovnosti nic. Snažil jsem se to naprogramovat pomocí OOP a vše funguje jak jsem popsal. Ovšem když to dám do cyklu tak to vygeneruje jednou náhodně a pak to vezme první náhodné generování. Nějak nemůžu docílit toho, aby to vždycky vygenerovalo nové čísla do cyklu tak že mám vždy jen tři výsledky.(1:0,0:1 nebo 0:0). Myslím že pokud jsem došel sem, měl bych to zvládnout, akorát už se s tím lámu týden a pořád nic. Mohl by mi když tak nějaký zkušený borec dát nějaký tip aby mě nasměroval. Děkuji mockrát.

 
Odpovědět
29. ledna 18:21
Avatar
Odpovídá na Jan Béňa
Matúš Olejník:29. ledna 20:14

Ahoj, prihoď sem aj tvoj kód, so vstupom a požadovaným výstupom. Najlepšie by však bolo keby vytvoríš nové vlákno vo fóre pre Javu kde môžme viacej písať. Keď už sa s tým se#ieš týždeň nech to dokončíš :D

Odpovědět
29. ledna 20:14
/* I am not sure why this works but it fixes the problem */
Avatar
Jan Béňa
Člen
Avatar
Odpovídá na Matúš Olejník
Jan Béňa:29. ledna 20:17

Ok zkusím vytvořit vlákno na fóru.

 
Odpovědět
29. ledna 20:17
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 75. Zobrazit vše