Příkazy a řídicí struktury v Javě

V Javě máme následující příkazy:

  • Přiřazovací příkaz = a jeho modifikace (kombinované operátory jako je += apod.)

  • Řízení toku programu (větvení, cykly) if, switch, for, while, do-while

  • Volání metody

  • Návrat z metody příkazem return

  • Příkaz je ukončen středníkem ;

Přiřazení v Javě

  • Operátor přiřazení = (assignment)

    1. na levé straně musí být proměnná

    2. na pravé straně výraz přiřaditelný (assignable) do této proměnné

  • Rozlišujeme přiřazení

    1. primitivních hodnot a

    2. odkazů na objekty

Přiřazení primitivní hodnoty

  • Na pravé straně je výraz vracející hodnotu primitivního typu:

    • číslo, logická hodnotu, znak

    • ale ne např. řetězec (to je objekt)

  • Na levé straně je proměnná téhož nebo širšího typu jako přiřazovaná hodnota:

    • např. int lze přiřadit do long

  • Při zužujícím přiřazení se také provede konverze, ale může dojít ke ztrátě informace:

    • např. intshort

  • Přiřazením primitivní hodnoty se hodnota zduplikuje ("opíše") do proměnné na levé straně.

Přiřazení odkazu na objekt

  • Konstrukci = lze použít i pro přiřazení do objektové proměnné:

    Person z1 = new Person();
  • Co to udělalo?

    1. pravá strana vytvoří se nový objekt typu Person ( new Person() )

    2. přiřazení přiřadilo jej do proměnné z1 typu Person

  • Nyní můžeme odkaz na tentýž vytvořený objekt například znovu přiřadit do z2:

    Person z2 = z1;
  • Proměnné z1 a z2 ukazují nyní na fyzicky stejný (identický) objekt typu osoba!!!

  • Proměnné objektového typu obsahují odkazy (reference) na objekty, tedy ne objekty samotné!!!

Volání metody

  • Metoda objektu je vlastně procedura/funkce, která realizuje svou činnost primárně s proměnnými objektu.

  • Volání metody určitého objektu realizujeme:

  • identifikaceObjektu.názevMetody(skutečné parametry), kde:

    • identifikaceObjektu, jehož metodu voláme

    • . (tečka)

    • názevMetody, jíž nad daným objektem voláme

  • v závorách uvedeme skutečné parametry volání (záv. může být prázdná, nejsou-li parametry)

Návrat z metody

  • Návrat z metody se děje:

    • Buďto automaticky posledním příkazem v těle metody

    • nebo explicitně příkazem return

  • Oboje způsobí ukončení provádění těla metody a návrat, přičemž u return může být specifikována návratová hodnota

  • Typ skutečné návratové hodnoty musí korespondovat s deklarovaným typem návratové hodnoty.

Větvení výpočtu — podmíněný příkaz

Podmíněný příkaz

neboli neúplné větvení pomocí if

 if (logický výraz) příkaz
  • Platí-li logický výraz (má hodnotu true), provede se příkaz.

  • Neplatí-li, neprovede se nic.

Úplné větvení

Příkaz úplného větvení

if (logický výraz) příkaz1 else příkaz2

  • Platí-li logický výraz (má hodnotu true), provede se příkaz1.

  • Neplatí-li, provede se příkaz2.

  • Větev else se nemusí uvádět.

Cyklus while, tj. s podmínkou na začátku

while

Tělo cyklu se provádí tak dlouho, dokud platí podmínka, obdoba v Pascalu, C a dalších

  • V těle cyklu je jeden jednoduchý příkaz:

 while (podmínka) příkaz;

Cyklus while se složeným příkazem

  • Nebo příkaz složený z více a uzavřený ve složených závorkách:

 while (podmínka) {
    příkaz1;
    příkaz2;
    příkaz3;
    ...
 }
  • Tělo cyklu se nemusí provést ani jednou — to v případě, že hned při prvním testu na začátku podmínka neplatí.

Doporučení k psaní cyklů/větvení

  • Větvení, cykly: doporučuji vždy psát se složeným příkazem v těle (tj. se složenými závorkami)!!! Jinak hrozí, že se v těle větvení/cyklu z neopatrnosti při editaci objeví něco jiného, než chceme, např.:

       while (i < a.length)
          System.out.println(a[i]);
          i++;
  • Provede v cyklu jen ten výpis, inkrementaci již ne a program se tudíž zacyklí!!!

Doporučení k psaní cyklů/větvení

  • Pišme proto vždy takto:

       while (i < a.length) {
          System.out.println(a[i]);
          i++;
       }
  • U větvení obdobně:

       if (i < a.length) {
          System.out.println(a[i]);
       }

Příklad použití while cyklu

  • Dokud nejsou přečteny všechny vstupní argumenty — vč. toho případu, kdy není ani jeden:

   int i = 0;
   while (i < args.length) {
      System.out.println(args[i]);
      i++;
   }

Příklad while — celočíselné dělení

  • Dalším příkladem (pouze ilustračním, protože na danou operaci existuje v Javě vestavěný operátor) je použití while pro realizaci celočíselného dělení se zbytkem.

public class DivisionBySubtraction {
   public static void main(String[] args) {
      int dividend = 10; // dělenec
      int divisor = 3; // dělitel
      int quotient = 0; // podíl
      int remainder = dividend;
      while (remainder >= divisor) {
         remainder -= divisor;
         quotient++;
      }
      System.out.println("Podil 10/3 je " + quotient);
      System.out.println("Zbytek 10/3 je " + remainder);
   }
}

Cyklus do-while, tj. s podmínkou na konci

  • Tělo se provádí dokud platí podmínka (vždy aspoň jednou)

  • obdoba repeat v Pascalu (podmínka je ovšem interpretována opačně)

  • Relativně málo používaný — hodí se tam, kde něco musí aspoň jednou proběhnout

   do {
      příkaz1;
      příkaz2;
      příkaz3;
      ...
   } while (podmínka);

Příklad použití do-while cyklu

  • Tam, kde pro úspěch algoritmu "musím aspoň jednou zkusit", např. čtu tak dlouho, dokud není z klávesnice načtena požadovaná hodnota.

float number;
boolean isOK;
// create a reader from standard input
BufferedReader in = new BufferReader(new InputStream(System.in));
// until a valid number is given, try to read it
do {
   String input = in.readLine();
   try {
      number = Float.parseFloat(input);
      isOK = true;
   } catch (NumberFormatException nfe) {
      isOK = false;
   }
} while(!isOK);
System.out.println("We've got the number " + number);

Příklad: Načítej, dokud není zadáno číslo

import java.io.InputStreamReader;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
public class UntilEnteredEnd {
   public static void main(String[] args) throws IOException {
      BufferedReader input = new BufferedReader(
         new InputStreamReader(System.in));
      String line = "";
      do {
            line = input.readLine();
      } while (!line.equals("end"));
      System.out.println("Uživatel zadal " + line);
   }
}

Cyklus for

  • Obdobně jako for cyklus v C/C++ jde de-facto o rozšíření cyklu while.

  • Zapisujeme takto:

for(počáteční op.; vstupní podm.; příkaz po každém průch.)
   příkaz;
  • Anebo obvykleji a bezpečněji mezi { a } proto, že když přidáme další příkaz, už nezapomeneme dát jej do složených závorek:

for (počáteční op.; vstupní podm.; příkaz po každém průch.) {
   příkaz1;
   příkaz2;
   příkaz3;
}

Příklad použití for cyklu

  • Provedení určité sekvence určitý počet krát:

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
       System.out.println(i);
    }
  • Vypíše na obrazovku deset řádků s čísly postupně 09.

Doporučení — asymetrické intervaly a pevný počet

  • for se většinou užívá jako cyklus s pevným počtem opakování, známým při vstupu do cyklu. Tento počet nemusí být vyjádřený konstantou (přímo zadaným číslem), ale neměl by se v průběhu cyklu měnit.

  • Používejte asymetrické intervaly (ostrá a neostrá nerovnost):

    • počáteční přiřazení i = 0 a

    • inkrementaci i++ je neostrou nerovností: i se na začátku rovná 0), zatímco

    • opakovací podmínka i < 10 je ostrou nerovností: i už hodnoty 10 nedosáhne!

  • Vytvarujte se složitých příkazů v hlavičce (kulatých závorkách) for cyklu.

  • Je lepší to napsat podle situace před cyklus nebo až do jeho těla!

Doporučení — řídicí proměnná

  • V cyklu for se téměř vždy vyskytuje tzv. řídicí proměnná,

  • tedy ta, která je v něm inicializována, (obvykle) inkrementována a testována.

  • Někteří autoři nedoporučují psát deklaraci řídicí proměnné přímo

    • do závorek cyklu for (int i = 0; …​

    • ale rozepsat takto: int i; for (i = 0; …​

  • Potom je proměnná i přístupná ("viditelná") i za cyklem, což se však ne vždy hodí.

Vícecestné větvení switch case default

  • Obdoba pascalského select - case - else

  • Větvení do více možností na základě ordinální hodnoty, v novějších verzí Javy i podle hodnot jiných typů, vč. objektových.

  • Chová se spíše jako switch-case v C, — zejména se chová jako C při "break-through"

Struktura switch - case - default

   switch(výraz) {
      case hodnota1: prikaz1a;
                     prikaz1b;
                     prikaz1c;
                     ...
                     break;
      case hodnota2: prikaz2a;
                     prikaz2b;
                     ...
                     break;
      default:       prikazDa;
                     prikazDb;
                     ...
   }
  • Je-li výraz roven některé z hodnot, provede se sekvence uvedená za příslušným case.

  • Sekvenci obvykle ukončujeme příkazem break, který předá řízení ("skočí") na první příkaz za ukončovací závorkou příkazu switch.

switch další info

  • Řídicí výraz může nabývat hodnot

    • primitivních typů byte, short, char a int, dále

    • výčtových typů (enum),

    • typu String a některých dalších.

  • Tutoriál Oracle Java: Switch statement

switch příklad s čísly

public class MultiBranching {
   public static void main(String[] args) {
      if (args.length == 1) {
         int i = Integer.parseInt(args[0]);
         switch (i) {
            case 1: System.out.println("jednicka"); break;
            case 2: System.out.println("dvojka"); break;
            case 3: System.out.println("trojka"); break;
            default: System.out.println("neco jineho"); break;
         }
         } else {
            System.out.println("Pouziti: java MultiBranching <cislo>");
         }
      }
   }

switch příklad se String

Převzato z tutoriálu Oracle

   switch (month.toLowerCase()) {
      case "january":
         monthNumber = 1;
         break;
      case "february":
         monthNumber = 2;
         break;
      case "march":
         monthNumber = 3;
         break;
      ...

switch příklad se společnými větvemi case

Převzato z tutoriálu Oracle

   int month = 2;
   int year = 2000;
   int numDays = 0;

   switch (month) {
      case 1: case 3: case 5:
      case 7: case 8: case 10:
      case 12:
         numDays = 31;
         break;
      case 4: case 6:
      case 9: case 11:
         numDays = 30;
         break;
      ...

Vnořené větvení

  • Větvení if - else můžeme samozřejmě vnořovat do sebe.

  • Toto je vhodný způsob zápisu:

   if(podmínka_vnější) {
      if(podmínka_vnitřní_1) {
         ...
      } else {
         ...
      }
   } else {
      if(podmínka_vnitřní_2) {
         ...
      } else {
         ...
      }
   }

Vnořené větvení (2)

  • Je možné "šetřit" a neuvádět složené závorky, v takovém případě se else vztahuje vždy k nejbližšímu neuzavřenému if , např. znovu předchozí příklad:

       if(podmínka_vnější)
          if(podmínka_vnitřní1)
             ...
          else // vztahuje se k if(podmínka_vnitřní1)
       else // vztahuje se k if(podmínka_vnější)
          if (podmínka_vnitřní_2)
             ...
          else // vztahuje se k if (podmínka_vnitřní_2) ...
  • Tak jako u cyklů ani zde tento způsob zápisu (bez závorek) nelze v žádném případě doporučit!!!

Příklad vnořeného větvení

public class NestedBranching {
   public static void main(String args[]) {
      int i = Integer.parseInt(args[0]);
      System.out.print(i+" je cislo ");
      if (i % 2 == 0) {
         if (i > 0) {
            System.out.println("sude, kladne");
         } else {
            System.out.println("sude, zaporne nebo 0");
         }
      } else {
         if (i > 0) {
            System.out.println("liche, kladne");
         } else {
            System.out.println("liche, zaporne");
         }
      }
   }
}

Řetězené if - else if - else

  • Časteji rozvíjíme pouze druhou (negativní) větev:

       if (podmínka1) {
          ... // platí podmínka1
       } else if (podmínka2) {
          ...  // platí podmínka2
       } else if (podmínka3) {
          ...  // platí podmínka3
       } else {
          ...  // neplatila žádná
       }
  • Opět je dobré všude psát složené závorky.

Příklad if - else if - else

public class MultiBranchingIf {
   public static void main(String[] args) {
      if (args.length == 1) {
         int i = Integer.parseInt(args[0]);
         if (i == 1)
         System.out.println("jednicka");
         else if (i == 2)
         System.out.println("dvojka");
         else if (i == 3)
         System.out.println("trojka");
         else
         System.out.println("jine cislo");
         } else {
            System.out.println("Pouziti: java MultiBranchingIf <cislo>");
         }
      }
   }

Příkazy break

  • Realizuje "násilné" ukončení průchodu cyklem nebo větvením switch.

  • Syntaxe použití break v cyklu:

    int i = 0;
    for (; i < a.length; i++) {
       if(a[i] == 0) {
          break; // skoci se za konec cyklu
       }
    }
    if (a[i] == 0) {
       System.out.println("Nasli jsme 0 na pozici "+i);
    } else {
       System.out.println("0 v poli neni");
    }
  • Použití u switch jsme již viděli přímo v ukázkách pro switch.

Příkaz continue

  • Používá se v těle cyklu.

  • Způsobí přeskočení zbylé části průchodu tělem cyklu

    for (int i = 0; i < a.length; i++) {
       if (a[i] == 5) continue; // pětku vynecháme
       System.out.println(i);
    }
  • Výše uvedený příklad vypíše čísla 1 , 2 , 3 , 4 , 6 , 7 , 8 , 9 , nevypíše hodnotu 5.

Příklad na break i continue

public class BreakContinue {
   public static void main(String[] args) {
      if (args.length == 2) {
         int limit = Integer.parseInt(args[0]);
         int skip = Integer.parseInt(args[1]);
         for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            if (i == skip)
               continue;
            System.out.print(i+" ");
            if (i == limit)
               break;
         }
         System.out.println("\nKonec cyklu");
      } else {
         System.out.println(
            "Pouziti: java BreakContinue <limit> <vynechej>");
      }
   }
}
Příklad je pouze ilustrativní — v reálu bychom break na ukončení cyklu v tomto případě nepoužili a místo toho bychom limit dali přímo jako horní mez for cyklu.

break a continue s návěštím

  • Umožní ještě jemnější řízení průchodu vnořenými cykly:

    • pomocí návěští můžeme naznačit, který cyklus má být příkazem break přerušen nebo

    • tělo kterého cyklu má být přeskočeno příkazem continue.

public class Label {
   public static void main(String[] args) {
      outer_loop:
      for (int i = 1; i <= 10; i++) {
         for (int j = 1; j <= 10; j++) {
            System.out.print((i*j)+" ");
            if (i*j == 25) break outer_loop;
         }
         System.out.println();
      }
      System.out.println("\nKonec cyklu");
   }
}