6. díl - Cykly v Javě

Java Základní konstrukce Cykly v Javě

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

V minulé lekci, Podmínky (větvení), jsme si vysvětlili podmínky. Nyní přejdeme k cyklům, po dnešním tutoriálu již budeme mít téměř kompletní výbavu základních konstrukcí a budeme schopni programovat rozumné aplikace v Javě.

Cykly

Jak již slovo cyklus napoví, něco se bude opakovat. Když chceme v programu něco udělat 100x, jistě nebudeme psát pod sebe 100x ten samý kód, ale vložíme ho do cyklu. Cyklů máme několik druhů, vysvětlíme si, kdy který použít. Samozřejmě si ukážeme praktické příklady.

FOR cyklus

Tento cyklus má stanovený pevný počet opakování a hlavně obsahuje tzv. řídící proměnnou (celočíselnou), ve které se postupně během běhu cyklu mění hodnoty. Syntaxe (zápis) cyklu for je následující:

for (promenna; podminka; prikaz)
  • promenna je řídící proměnná cyklu, které nastavíme počáteční hodnotu (nejčastěji 0, protože v programování vše začíná od nuly, nikoli od jedničky). Např. tedy int i = 0. Samozřejmě si můžeme proměnnou i vytvořit někde nad tím a už nemusíme psát slovíčko int, bývá ale zvykem používat právě int i.
  • podminka je podmínka vykonání dalšího kroku cyklu. Jakmile nebude platit, cyklus se ukončí. Podmínka může být např (i < 10).
  • prikaz nám říká, co se má v každém kroku s řídící proměnnou stát. Tedy zda se má zvýšit nebo snížit. K tomu využijeme speciálních operátorů ++ a --, ty samozřejmě můžete používat i úplně běžně mimo cyklus, slouží ke zvýšení nebo snížení proměnné o 1.

Pojďme si udělat jednoduchý příklad, většina z nás jistě zná Sheldona z The Big Bang Theory. Pro ty co ne, budeme simulovat situaci, kdy klepe na dveře své sousedky. Vždy 3x zaklepe a poté zavolá: "Penny!". Náš kód by bez cyklů vypadal takto:

System.out.println("Knock");
System.out.println("Knock");
System.out.println("Knock");
System.out.println("Penny!");

My ale už nic nemusíme otrocky opisovat:

for (int i=0; i < 3; i++)
{
        System.out.println("Knock");
}
System.out.println("Penny!");

Konzolová aplikace
Knock
Knock
Knock
Penny!

Cyklus proběhne 3x, zpočátku je v proměnné i nula, cyklus vypíše "Knock" a zvýší proměnnou i o jedna. Poté běží stejně s jedničkou a dvojkou. Jakmile je v i trojka, již nesouhlasí podmínka i < 3 a cyklus končí. O vynechávání složených závorek platí to samé, co u podmínek. V tomto případě tam nemusí být, protože cyklus spouští pouze jediný příkaz. Nyní můžeme místo trojky napsat do deklarace cyklu desítku. Příkaz se spustí 10x aniž bychom psali něco navíc. Určitě vidíte, že cykly jsou mocným nástrojem.

Zkusme si nyní využít toho, že se nám proměnná inkrementuje. Vypišme si čísla od jedné do deseti a za každým mezeru.

for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.printf("%d ", i);
}

Vidíme, že řídící proměnná má opravdu v každé iteraci (průběhu) jinou hodnotu.

Pokud vás zmátlo použití printf(), můžeme místo ní použít pouze print(), která na rozdíl od println() po vypsání neodřádkuje:

for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print(i + " ");
}

Nyní si vypíšeme malou násobilku (násobky čísel 1 až 10, vždy do deseti). Stačí nám udělat cyklus od 1 do 10 a proměnnou vždy násobit daným číslem. Mohlo by to vypadat asi takto:

for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print(i + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 2) + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 3) + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 4) + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 5) + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 6) + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 7) + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 8) + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 9) + " ");
}
System.out.println();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        System.out.print((i * 10) + " ");
}

Konzolová aplikace
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
6 12 18 24 30 36 42 48 54 60
7 14 21 28 35 42 49 56 63 70
8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
9 18 27 36 45 54 63 72 81 90
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Program funguje hezky, ale pořád jsme toho dost napsali. Pokud vás napadlo, že v podstatě děláme 10x to samé a pouze zvyšujeme číslo, kterým násobíme, máte pravdu. Nic nám nebrání vložit 2 cykly do sebe:

System.out.println("Malá násobilka pomocí dvou cyklů:");
for (int j = 1; j <= 10; j++)
{
        for (int i = 1; i <= 10; i++)
        {
                System.out.print((i * j) + " ");
        }
        System.out.println();
}

Poměrně zásadní rozdíl, že? Pochopitelně nemůžeme použít u obou cyklů i, protože jsou vložené do sebe. Proměnná j nabývá ve vnějším cyklu hodnoty 1 až 10. V každé iteraci (rozumějte průběhu) cyklu je poté spuštěn další cyklus s proměnnou i. Ten je nám již známý, vypíše násobky, v tomto případě násobíme proměnnou j. Po každém běhu vnitřního cyklu je třeba odřádkovat, to vykoná System.out.prin­tln().

Udělejme si ještě jeden program, na kterém si ukážeme práci s vnější proměnnou. Aplikace bude umět spočítat libovolnou mocninu libovolného čísla:

Scanner sc = new Scanner(System.in, "Windows-1250");
System.out.println("Mocninátor");
System.out.println("==========");
System.out.println("Zadejte základ mocniny: ");
int a = Integer.parseInt(sc.nextLine());
System.out.println("Zadejte exponent: ");
int n = Integer.parseInt(sc.nextLine());

int vysledek = a;
for (int i = 0; i < (n - 1); i++)
{
        vysledek = vysledek * a;
}

System.out.println("Výsledek: " + vysledek);
System.out.println("Děkuji za použití mocninátoru");

Asi všichni tušíme, jak funguje mocnina. Pro jistotu připomenu, že například 23 = 2 * 2 * 2. Tedy an spočítáme tak, že n-1 krát vynásobíme číslo a číslem a. Výsledek si samozřejmě musíme ukládat do proměnné. Zpočátku bude mít hodnotu a a postupně se bude v cyklu pronásobovat. Pokud jste to nestihli, máme tu samozřejmě článek s algoritmem výpočtu libovolné mocniny . Vidíme, že naše proměnná vysledek je v těle cyklu normálně přístupná. Pokud si však nějakou proměnnou založíme v těle cyklu, po skončení cyklu zanikne a již nebude přístupná.

Konzolová aplikace
Mocninátor
==========
Zadejte základ mocniny:
2
Zadejte exponent:
3
Výsledek: 8
Děkuji za použití mocninátoru

Už tušíme, k čemu se for cyklus využívá. Zapamatujme si, že je počet opakování pevně daný. Do proměnné cyklu bychom neměli nijak zasahovat ani dosazovat, program by se mohl tzv. zacyklit, zkusme si ještě poslední, odstrašující příklad:

// tento kód je špatně
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
        i = 1;
}

Au, vidíme, že program se zasekl. Cyklus stále inkrementuje proměnnou i, ale ta se vždy sníží na 1. Nikdy tedy nedosáhne hodnoty > 10, cyklus nikdy neskončí. Program zastavíme tlačítkem Stop u okna konzole.

While cyklus

While cyklus funguje jinak, jednoduše opakuje příkazy v bloku dokud platí podmínka. Syntaxe cyklu je následující:

while (podminka)
{
        // příkazy
}

Pokud vás napadá, že lze přes while cyklus udělat i FOR cyklus, máte pravdu :) FOR je vlastně speciální případ while cyklu. While se ale používá na trochu jiné věci, často máme v jeho podmínce např. metodu vracející logickou hodnotu true/false. Původní příklad z for cyklu bychom udělali následovně pomocí while:

int i = 1;
while (i <= 10)
{
        System.out.print(i + " ");
        i++;
}

To ale není ideální použití while cyklu. Vezmeme si naši kalkulačku z minulých lekcí a opět ji trochu vylepšíme, konkrétně o možnost zadat více příkladů. Program tedy hned neskončí, ale zeptá se uživatele, zda si přeje spočítat další příklad. Připomeňme si původní verzi kódu (je to ta verze se switchem, ale klidně použijte i tu bez něj, záleží na vás):

System.out.println("Vítejte v kalkulačce");
System.out.println("Zadejte první číslo:");
float a = Float.parseFloat(sc.nextLine());
System.out.println("Zadejte druhé číslo:");
float b = Float.parseFloat(sc.nextLine());
System.out.println("Zvolte si operaci:");
System.out.println("1 - sčítání");
System.out.println("2 - odčítání");
System.out.println("3 - násobení");
System.out.println("4 - dělení");
int volba = Integer.parseInt(sc.nextLine());
float vysledek = 0;
switch (volba)
{
        case 1:
                vysledek = a + b;
        break;
        case 2:
                vysledek = a - b;
        break;
        case 3:
                vysledek = a * b;
        break;
        case 4:
                vysledek = a / b;
        break;
}
if ((volba > 0) && (volba < 5))
{
        System.out.println("Výsledek: " + vysledek);
}
else
{
        System.out.println("Neplatná volba");
}
System.out.println("Děkuji za použití kalkulačky.");

Nyní vložíme téměř celý kód do while cyklu. Naší podmínkou bude, že uživatel zadá "ano", budeme tedy kontrolovat obsah proměnné pokracovat. Zpočátku bude tato proměnná nastavena na "ano", aby se program vůbec spustil, poté do ní necháme načíst volbu uživatele:

Scanner sc = new Scanner(System.in, "Windows-1250");

System.out.println("Vítejte v kalkulačce");
String pokracovat = "ano";
while (pokracovat.equals("ano"))
{
        System.out.println("Zadejte první číslo:");
        float a = Float.parseFloat(sc.nextLine());
        System.out.println("Zadejte druhé číslo:");
        float b = Float.parseFloat(sc.nextLine());
        System.out.println("Zvolte si operaci:");
        System.out.println("1 - sčítání");
        System.out.println("2 - odčítání");
        System.out.println("3 - násobení");
        System.out.println("4 - dělení");
        int volba = Integer.parseInt(sc.nextLine());
        float vysledek = 0;
        switch (volba)
        {
                case 1:
                                vysledek = a + b;
                break;
                case 2:
                                vysledek = a - b;
                break;
                case 3:
                                vysledek = a * b;
                break;
                case 4:
                                vysledek = a / b;
                break;
        }
        if ((volba > 0) && (volba < 5))
        {
                System.out.println("Výsledek: " + vysledek);
        }
        else
        {
                System.out.println("Neplatná volba");
        }
        System.out.println("Přejete si zadat další příklad? [ano/ne]");
        pokracovat = sc.nextLine();
}
System.out.println("Děkuji za použití kalkulačky.");

Všimněte si, že Stringy porovnáváme pomocí metody equals(), nikoli pomocí operátoru ==! Je to dáno tím, že String je referenční datový typ. Podmínka ("Text" == "Text") je špatně, musíme psát ("Text".equal­s("Text")). V kapitole o objektově orientovaném programování pochopíme proč.

Konzolová aplikace
Vítejte v kalkulačce
Zadejte první číslo:
12
Zadejte druhé číslo:
128
Zvolte si operaci:
1 - sčítání
2 - odčítání
3 - násobení
4 - dělení
1
Výsledek: 140
Přejete si zadat další příklad? [ano/ne]
ano
Zadejte první číslo:
-10.5
Zadejte druhé číslo:

Naši aplikaci lze nyní používat vícekrát a je již téměř hotová. V příští lekci, Pole v Javě, si ukážeme práci s poli.

Již toho umíme docela dost, začíná to být zábava, že? :)


 

Stáhnout

Staženo 659x (52.04 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce java

 

 

Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Jak se ti líbí článek?
46 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.
Miniatura
Předchozí článek
Podmínky (větvení)
Miniatura
Všechny články v sekci
Základní konstrukce jazyka Java
Miniatura
Následující článek
Cvičení k 6. lekci Javy
Aktivity (6)

 

 

Komentáře
Zobrazit starší komentáře (75)

Avatar
Michal Martinec:5. ledna 22:02

Nechajme to tak, lebo nerozumies co sa pytam :D ale aj tak dakujem za snahu. Skusim si to najst niekde na forach alebo vysvetlene na inom priklade.

Odpovědět 5. ledna 22:02
Neporovnavaj sa s ostatnymi. Porovnavaj sa sam so sebou.
Avatar
gcx11
Redaktor
Avatar
Odpovídá na Michal Martinec
gcx11:5. ledna 22:42

Ok, příklad, pak to vzdávám :D Řeknemě, že a je 3 a n je 2, tj 3 na druhou = 9

int vysledek = a; // vysledek = 3
for (int i = 0; i < (n - 1); i++)
{
        vysledek = vysledek * a;
}
int vysledek = a;
for (int i = 0; i < (n - 1); i++)  // i = 0; i < 1
{
        vysledek = vysledek * a;
}
int vysledek = a;
for (int i = 0; i < (n - 1); i++)
{
        vysledek = vysledek * a; // vysledek = 3 * 3
}
int vysledek = a;
for (int i = 0; i < (n - 1); i++)  // i++ -> i = 1 (inkrementuje se i po provedení těla cyklu)
{
        vysledek = vysledek * a;
}
int vysledek = a;
for (int i = 0; i < (n - 1); i++) // i = 1; i < 1 (neplatí -> konec cyklu)
{
        vysledek = vysledek * a;
}
int vysledek = a;
for (int i = 0; i < (n - 1); i++)
{
        vysledek = vysledek * a;
}
// vysledek = 9
 
Odpovědět 5. ledna 22:42
Avatar
Odpovídá na gcx11
Michal Martinec:5. ledna 22:56

No vidis ze to ide :D takto rozpisane som to potreboval uz vtedy ked a bolo 2 a n 3 :D. Tomuto uz teda rozumiem dakujem :)

A to int i v cykle jednoducho je iba kvoli tomu, aby cyklus prebiehal a nemusi teda byt v tele cyklu pouzity ano?

Odpovědět 5. ledna 22:56
Neporovnavaj sa s ostatnymi. Porovnavaj sa sam so sebou.
Avatar
gcx11
Redaktor
Avatar
Odpovídá na Michal Martinec
gcx11:5. ledna 23:08

Přesně tak

 
Odpovědět  +2 5. ledna 23:08
Avatar
Petr Zajac
Člen
Avatar
Odpovídá na gcx11
Petr Zajac:3. února 14:31

V článku je uvedeno, že řídící proměná cyklu by měla začínat od 0,
je velký prohřešek začít počítat od 1 jak je ukázáno i v několika příkladech?
takže "mocninátor" by vypadal následovně
for (int i = 1; i < n ; i++)
{
vysledek = vysledek * a;
}
Díky

 
Odpovědět 3. února 14:31
Avatar
gcx11
Redaktor
Avatar
Odpovídá na Petr Zajac
gcx11:3. února 19:40

Ahoj, nejčastější použití cyklů je procházení polí/kolekcí a ty se právě indexují od nuly.

for (int i = 0; i < n ; i++) {
    System.out.println(array[i]);
}

namísto

for (int i = 1; i <= n ; i++) {
    System.out.println(array[i-1]);
}

Taktéž opakování kódu se počítá zpravidla od nuly.

Ideálně bys měl ten kód psát tak, aby byl co nejjasnější a nejčitelnější. Takže ten kód, co jsi uvedl, mi přijde v pořádku, možná i krapet lepší, než původní.

Ale většinou ty cykly budeš stejně používat jenom k procházení nějakých polí/kolekcí, proto se hodí indexovat od nuly.

 
Odpovědět 3. února 19:40
Avatar
Jiří Nežerný:18. března 2:45

Krapet jsem násobilku vylepšil, aby výstup lépe vypadal - program před každé číslo přidá tolik mezer, aby byla čísla zarovnaná pod sebou. ;-)

public static void main(String[] args) {
for (int j = 1; j <= 10; j++)
{
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
String vysledek = String.valueOf(i * j);
int pocetMezer = 4 - vysledek.length();
String mezery = "";
for (int k = 0; k < pocetMezer; k++)
{
mezery = mezery + " ";
}
System.out.prin­t(mezery + vysledek);
}
System.out.prin­tln();
}
}

 
Odpovědět 18. března 2:45
Avatar
Jiří Nežerný:18. března 3:27

A ještě jsem vylepšil mocninátor: Jednak jsem do něj zabudoval i cyklus while, jednak jsem jej upravil tak, aby počítal celé mocniny (tj. aby exponent mohl být i 0 nebo záporné číslo), vše za použití doposud probrané látky. Snad to bude někomu jako cvičení k užitku. Budu rád i za diskusi, jak by se to dalo s dosud probranými prostředky udělat elegantněji nebo efektivněji - přiznám se, že jsem nad tím moc nepřemýšlel. ;-) (Vím, že přetypování ve funkci println je zbytečné, že by proběhlo implicitně, prostě si procvičuji konverzi řetězce na číslo. ;-) )

public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in, "Windows-1250");
System.out.prin­tln("Mocninátor");
System.out.prin­tln("==========");
System.out.prin­tln();
System.out.prin­tln("Počítá celé mocniny celých čísel");
System.out.prin­tln();
String znovu = "a";
while (znovu.equals("a"))
{
System.out.prin­tln("Zadejte základ mocniny: ");
int a = Integer.parse­Int(sc.nextLi­ne());
System.out.prin­tln("Zadejte exponent: ");
int n = Integer.parse­Int(sc.nextLi­ne());
if (n == 0)
{
System.out.prin­tln(String.va­lueOf(a) + "^0 = 1");
}
else
{
float vysledek = a;
int minus = 0;
if (n < 0)
{
minus = 1;
n = -n;
}
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
{
vysledek = vysledek * a;
}
if (minus == 1)
{
vysledek = 1 / vysledek;
}
System.out.prin­tln("an = " + String.valueOf(vys­ledek));
}
System.out.prin­tln("Další výpočet (a/n)?");
znovu = sc.nextLine();
}
System.out.prin­tln();
System.out.prin­tln("Děkuji za použití mocninátoru.");
System.out.prin­tln();
}

 
Odpovědět 18. března 3:27
Avatar
Odpovídá na Jiří Nežerný
Jiří Nežerný:18. března 3:53

Ehm... Dá se už napsaný komentář smazat? :-/

Pokud ne, slibuji, že si příště nejprve pročtu diskusi (námět na sepsání kódu na výpočet mocniny se záporným, a dokonce i desetinným exponentem tam zazněl, a mé řešení je poměrně triviální), že si pořádně rozmyslím, jestli to má smysl, a že se naučím dávat delší kódy jinam. ;-)

 
Odpovědět 18. března 3:53
Avatar
Josef Pospíšil:28. března 14:58

Tohle byla výborná lekce, jen když jsem ji procházel poprvé, tak 2 cykly v sobě:

for (int j = 1; j <= 10; j++)
{
        for (int i = 1; i <= 10; i++)
        {
                System.out.print((i * j) + " ");
        }
        System.out.println();
}

byly dost těžké (z mého pohledu) na pochopení.
Tu by to možná chtělo trochu rozepsat, co se děje v jednotlivých krocích.
Já si tam pak přidal řádky abych to zjistil, ale než jsem to udělal, byl jsem z toho trochu zoufalý.
To detailnější rozepsání by to bylo lepší na pochopení (je to z pohledu úplného začátečníka), jinak to bylo dost fajn.

Editováno 28. března 15:01
 
Odpovědět 28. března 14:58
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 85. Zobrazit vše