Obsah 8. přednáškynetrvalo/vyuka/ppa1/portal/prednasky/...Přednášky KIV/PPA1, A. Netrvalová, 2016 8. přednáška Obsah 8. přednášky: Souborový V/V - pokračování Proudový

Přednášky KIV/PPA1, A. Netrvalová, 2016 8. přednáška

Obsah 8. přednášky:

Souborový V/V - pokračování

Proudový vstup a výstup

Textové vs. binární soubory

Zpracování textových souborů

Příklad použití txt souborů – součin matic

Zpracování binárních souborů*

Rekurze*

Motivační příklad (k souborům) - řešení

Tato tematika je zpracována v

Záznamy přednášek: str. 167 – 194

Strana 2 (celkem 38)

Souborový vstup a výstup

Poznámka

Široké téma – výklad pouze v rozsahu pro použití v 1. ročníku (více předměty OOP, PT, ...)

Práce se soubory – třída File (viz minulá přednáška)

Proudový vstup a výstup

Java: V/V – pojem proud dat (stream)

- vlastnost proudu dat - spojitý tok vpřed

- zpracování proudu stejné, bez ohledu na směr dat vstup (zdroj) / výstup (cíl) a druh fyzického zařízení (konzola, klávesnice, soubor na disku, síť, ...), rozlišení při inicializaci

Program

Output Stream

Soubor

Input Stream


1. Proudový V/V s využitím prostředků OS

- vstup prostřednictvím System.in (klávesnice)

- výstup prostřednictvím System.out (obrazovka)

- přesměrování V/V (již známe) - příkazová řádka

2. Proudový V/V s využitím knihoven Javy

- přesměrování programové

a) Přesměrování vstupu

- prostřednictvím přetížených konstruktorů třídy Scanner stanovením zdroje (klávesnice, soubor)

// klavesnice

Scanner sc = new Scanner(System.in);

// soubor

Scanner sc = new Scanner(new File("vstup.txt"));

java Xyz < vstup.txt přesměrování vstupu

java Xyz > vystup.txt přesměrování výstupu

java Xyz < vstup.txt > vystup.txt vstup i výstup


Příklad: přesměrování vstupu (použit Scanner)

Nadbytečné výpisy vstupu možno odstranit: - metoda přidělující vstup ze souboru (pokud

existuje) nebo z klávesnice a ošetřující výjimky

import java.util.*; import java.io.*;

public class PresmerovaniScanner{ private static Scanner sc;

public static void main(String [] args) throws Exception {

sc = new Scanner(new File("vstup.txt")); // src jinak path

System.out.print("Zadej pocet cisel:"); int pocet = sc.nextInt(); int pole[] = new int[pocet];

System.out.println("Zadavej cisla"); for(int i=0; i<pocet; i++){ pole[i]= sc.nextInt(); }

int suma = 0; for(int i=0; i<pole.length; i++){ suma += pole[i]; } double prumer = (double) suma/pocet; System.out.println("Prumer = " + prumer); } }

Zadej pocet cisel:Zadavej cisla Prumer = 3.0


Metoda nastavZdrojVstupu() zároveň ošetří i

výjimky


public class PresmerovaniScannerVolba {

static final String JMENO = "vstup.txt"; // path

static Scanner sc;

static boolean nastavZdrojVstupu () {

boolean klavesnice = true;

try { File f = new File(JMENO); if (f.exists()){ sc = new Scanner(f); // ze souboru klavesnice = false; } else { sc = new Scanner(System.in); // klavesnice = true; …. z klavesnice uz nastaveno } } catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } return klavesnice; } // pokracovani na dalsim slidu - main()


Poznámka

Čteme-li data ze souboru a neznáme-li jeho velikost, tj. počet dat, je možno použít následujících metod (typu boolean):

- hasNext() - je na vstupu další řetězec?

- hasNextInt() - je na vstupu další celé číslo?

- hasNextDouble() - je na vstupu další reálné číslo?

- hasNextLine() - je na vstupu další řádka?

public static void main(String [] args){

boolean klavesnice = nastavZdrojVstupu(); if(klavesnice){ System.out.print("Zadej pocet cisel:"); } int pocet = sc.nextInt(); int pole[] = new int[pocet]; if(klavesnice){ System.out.println("Zadavej cisla"); } for(int i=0; i<pocet; i++){ pole[i]= sc.nextInt(); } int suma = 0; for(int i=0; i<pole.length; i++){ suma += pole[i]; } double prumer = (double) suma/pocet; System.out.println("Prumer = " + prumer); } }


Příklad: použití metody boolean hasNextInt()

Spočtěte aritmetický průměr čísel uložených v souboru vstup.txt

b) Přesměrování výstupu

- trochu složitější, nepoužijeme známou konstrukci System.out, ale jinou:

předdefinovaný objekt typu PrintStream a již

známou metodu println(), a jelikož je to práce

se souborem, je nutno soubor zavřít metodou close()


public class IlustraceHasNextInt{


Scanner sc = new Scanner(new File("vstup.txt")); // path

int suma =0; int pocet = 0; while (sc.hasNextInt()) { // dokud je na vstupu cele cislo

suma += sc.nextInt(); // nacteni a soucet

pocet++; } double prumer = (double) suma/pocet; System.out.println("Prumer = " + prumer); } } //pro data v souboru: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prumer = 5.5


V aktuálním adresáři vytvořen soubor vystup.txt.

public class PresmerovaniVystupu {

static boolean obrazovka = false; private static Scanner sc;


sc = new Scanner(new File("vstup.txt")); // v src, jinak path

int pocet = sc.nextInt(); int pole[] = new int[pocet]; for(int i=0; i<pocet; i++){ pole[i]= sc.nextInt(); }

int suma = 0; for(int i=0; i<pole.length; i++){ suma += pole[i]; } double prumer = (double) suma/pocet;

PrintStream p; if (obrazovka){ p = System.out; // nastaveni vystupu na obrazovku } else { p = new PrintStream("vystup.txt"); // do souboru v src, path

} p.println("Prumer = " + prumer); p.close(); // uzavreni vystupniho souboru

} }


Textové vs. binární soubory

Textové soubory

„čitelné“, připomínají V/V na konzolu - přípona .txt + jiné - dle specializace (xml, csv) - organizace po řádcích obecně různé délky - ukončení řádky závislé na platformě

Výhody: úprava textovým editorem, srozumitelnost

Nevýhody: pomalejší zpracování a větší délka souboru oproti binárnímu souboru

Binární soubory

četnější (obrázky, hudba, filmy, spread sheet) - vnitřní organizace závisí na daném formátu

(.jpg, .mp3, .avi)

Výhody: paměťově úspornější, rychlejší zpracování

Nevýhody: speciální prohlížeč formátu, nečitelnost

Důležitá poznámka

Dále se omezíme pouze na proudově orientované postupy zpracování souborů.

Java – zpracování souborů

- soubory je nutno otevírat a zavírat - odlišné zpracování txt a binárních souborů - nutnost ošetření výjimek


Zpracování textových souborů

Poznámka – načítání se provádí po bytech, které se

v implicitním kódování (OS) převádějí na Unicode znaky (více v OOP, PT, ZOS)

A. Primitivní způsob

Čtení - třída FileReader

- instance třídy (otevření souboru) – 2 možnosti:

- čtení jednotlivých znaků int read()

- čtení pole znaků int read(char [] pole) – nepoužívat - test konce souboru – návratová hodnota -1

- uzavření souboru close()

- ošetření výjimky IOException

Příklad:

Čtení souboru po znacích a výpis na obrazovku, dokud se neobjeví znak '.'

Poznámka Tento postup je nevhodný pro formátovaný vstup čísel

FileReader fr = new FileReader("cti.txt");

FileReader fr = new FileReader(new File("cti.txt"));

int precteno; while((precteno = fr.read()) != -1){ System.out.print((char)precteno); }


Zápis - třída FileWriter


- zápis jednotlivých znaků void write(int c) - zápis řetězce void write (String s) - nutnost odřádkování - uzavření souboru close() - ošetření výjimky IOException

FileWriter fw = new FileWriter ("zapis.txt");

FileWriter fw = new FileWriter (new File("zapis.txt"));

import java.io.*;

public class CteniSouboruPoZnacich {

public static void main (String [] args){ try { FileReader fr = new FileReader("cti.txt"); // path int nacti; while ((nacti = fr.read()) != '.'){ // '.' --> -1

System.out.print((char) nacti); } System.out.println(); fr.close(); } catch (IOException e){ e.printStackTrace(); System.exit(1); } } }

Ahoj, jak se mas? Ja se mam dobre


Příklad: zápis znaku a řetězce do souboru

B. Řešení vhodné i pro zápis čísel - viz dále

Zavedeme nadstavbu – doplňkové třídy tzv. filtry, v konstruktorech tvoří objekty tříd

bufferování - třídy BufferedReader, BufferedWriter

- urychlení zpracování užitím vyrovnávací paměti

výstupní formátování - print(), format()

import java.io.*;

public class ZapisDoSouboruZnaky {

public static void main (String [] args){ try { FileWriter fw = new FileWriter("zapis.txt"); char znak = 'A'; fw.write(znak); fw.write("hoj,\n"); // win editor – nezobrazi ok String s = "jak se mas?\r\n"; // ok fw.write(s); fw.close(); } catch (IOException e){ e.printStackTrace(); System.exit(1); } } }

Ahoj, jak se mas?


BufferedReader

- umožňuje čtení po řádcích, znaky konce řádků automaticky ořezává

- metoda String readLine() - konec souboru null

- rychlejší zpracování než pomocí Scanner

BufferedWriter

konec řádky dle platformy!

void newLine()

Příklad: čtení souboru celých čísel a zápis do souboru jejich mocnin (pomalejší - Scanner)

public static void main (String [] args){ try { Scanner sc = new Scanner(new File("cisla.txt")); //path PrintWriter pw = new PrintWriter( new BufferedWriter( new FileWriter("mocniny.txt"))); //path

while(sc.hasNextInt()){ int cislo = sc.nextInt(); pw.print(cislo*cislo + " "); } pw.println(); sc.close(); pw.close(); } catch (IOException e){ e.printStackTrace(); // vstup soubor 1 2 3 4 5 6 System.exit(1); }}}

1 4 9 16 25 36


Příklad: totéž, ale rychlejší zpracování (bez Scanneru)

import java.io.*; import java.util.*;

public class CteniAZapisCiselRychle {

public static void main (String [] args){ try { BufferedReader bfr = new BufferedReader( new FileReader("cisla.txt"));//path

PrintWriter pw = new PrintWriter( new BufferedWriter( new FileWriter("mocniny.txt"))); //path String radka; while((radka = bfr.readLine())!= null){ String []cisla = radka.split(" "); // rozdeleni na podretezce

for(int i=0; i<cisla.length;i++){ int cislo = Integer.parseInt(cisla[i]); pw.print(cislo*cislo + " "); } } pw.println(); bfr.close(); pw.close(); } catch (IOException e){ e.printStackTrace(); System.exit(1); } } // vstupni soubor 1 2 3 4 5 6 }

1 4 9 16 25 36


Vzhledem k tomu, že čísla jsou oddělena mezerou, je nutno je získat rozdělením původního řetězce radka na podřetězce – metoda split()

Upozornění: metoda split() funguje pouze při oddělení

jedinou mezerou!

Podřetězce je pak nutno ještě převést (parsování) na čísla metoda Integer.parseInt()

Příklad: totéž, ale pro čísla double, budeme

počítat odmocniny, a navíc vyřešíme chybu ve vstupním souboru, kde je u jednoho z čísel jako desetinný oddělovač čárka (. vs. ,). Uvedena je pouze úprava sekvence kódu. Podrobnější informace (pro zájemce) – viz Záznamy přednášek.

String radka; while((radka = bfr.readLine())!= null){ radka = radka.replace(',', '.'); // uprava String [] cisla = radka.split(" "); for(int i=0; i<cisla.length;i++){ double cislo = Double.parseDouble(cisla[i]); pw.print(Math.sqrt(cislo) + " "); } } // vstupni soubor 1.0 2,0 3.0 4.0 5.0 6.0

1.0 1.4142135623730951 1.7320508075688772 2.0 2.23606797749979 2.449489742783178


Textové soubory – přehled V/V

Příklad použití txt souborů – součin matic

Vygenerujte náhodně dvě celočíselné matice řádu n (řád je zadán z klávesnice) a uložte matice do textových souborů matA.txt a matB.txt.

Z textových souborů přečtěte matici A a matici B, proveďte součin AxB, výsledek - matici C uložte do textového souboru matC.txt. Proveďte rovněž

výpis matic A, B, a C na obrazovku.

txt soubor

ReadLine()

BufferedWriter PrintWriter FileWriter

pw.println()

FileReader BufferedReader

txt soubor


import java.io.*; import java.util.*; public class TextFilesExample { static void writeMatrix(String nazev, int[][] matrix) { System.out.println(nazev); for (int i = 0; i < matrix.length; i++) { for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) { System.out.format("%3d ", matrix[i][j]); } System.out.println(); } } static int [][] soucinMatic(int[][] a, int [][] b){

int [][] c = new int[a.length][b[0].length]; for (int i = 0; i < a.length; i++) {

for (int j = 0; j < b[i].length; j++) { int s=0; for (int k = 0; k < a[i].length ; k++){ s += a[i][k] * b[k][j]; } c[i][j] = s; } } return c; }


static void writeMatrixToFile (String jmeno, int[][] matrix) { try { final String SOUBOR_OUT = "src\\P08priklady\\example\\" + jmeno; /* pouzijeme-li k oddeleni \ (backslash), pak musi byt zdvojene (viz escape sekvence), v retezci s path lze pouzit i / (slash) */

PrintWriter pw = new PrintWriter( new BufferedWriter( new FileWriter(SOUBOR_OUT))); System.out.print(" File writting - please wait ... "); for(int i=0; i<matrix.length; i++) { for(int j=0; j<matrix[i].length; j++){ pw.print(matrix[i][j] + " "); } pw.println(); } System.out.println(" done."); pw.close(); } catch (IOException e) { System.out.println(jmeno +": Write-File Error."); System.exit(1); } }

static int[][] loadRandomMatrix (int n) { int [][] mat = new int[n][n]; Random r = new Random(); for (int i=0; i<mat.length; i++){ for (int j=0; j<mat[i].length; j++){ mat[i][j] = r.nextInt(10); } } return mat; }


static int[][] readMatrixFromFile (String jmeno, int n) {

try {

final String SOUBOR_IN = "src/P08priklady/example/" + jmeno; // priklad pouziti / (slash)

BufferedReader bfr = new BufferedReader( new FileReader(SOUBOR_IN));

int[][] mat = new int[n][n]; System.out.print(" File reading - please wait ...");

String radka; int i=0;

while((radka = bfr.readLine())!= null){ String radkaMat[] = radka.split(" "); for(int j=0; j<radkaMat.length;j++){ mat[i][j] = Integer.parseInt(radkaMat[j]); } i++; }

System.out.println("done."); bfr.close(); return mat; } catch (Exception e) { System.out.println(jmeno + ": Read-file Error."); return null; } }


public static void main(String[] args) { Scanner sc = new Scanner(System.in); System.out.print("Zadej rad matice: "); int n = sc.nextInt(); int [][] matrix = new int[n][n];

matrix = loadRandomMatrix (matrix.length); writeMatrixToFile ("matA.txt", matrix); // zakomentovat matrix = loadRandomMatrix (matrix.length); writeMatrixToFile ("matB.txt", matrix); int [][] a = new int[n][n]; int [][] b = new int[n][n]; if(a = readMatrixFromFile ("matA.txt", n) == null) System.exit(1); // chyba: matA.txt neexistuje

if((b = readMatrixFromFile ("matB.txt", n)) == null) System.exit(1);

writeMatrix("A", a); writeMatrix("B", b); int [][] c = new int[n][n]; c = soucinMatic(a, b);

writeMatrix("C", c); writeMatrixToFile ("matC.txt", c); } }


Pokud by byl zakomentován tmavožlutě označený příkaz (viz výše), nevytvoří se soubor matA.txt a

následně vznikne chyba při pokusu o jeho čtení:

Zpracování binárních souborů*

pro zájemce (doporučeno oboru Informatika)

- načítají se byty, bez konverze - omezíme se pouze na primitivní typy (ne objekty) - data jsou v pořadí big-endian (viz přednáška 11)

Zadej rad matice: 3 File writting - please wait ... done. File writting - please wait ... done. File reading - please wait ... done. File reading - please wait ... done. A 1 7 1 2 8 4 1 8 3 B 2 8 5 1 6 4 1 3 5 C 10 53 38 16 76 62 13 65 52 File writting - please wait ... done.

Zadej rad matice: 3 File writting - please wait ... done. File reading - please wait ... matA.txt: Read-file Error.


Základní třídy

Čtení - FileInputStream

- instance (otevření souboru) – 2 způsoby

- čtení byty int read() - čtení pole bytů int read(byte [] pole) - uzavření souboru close() - ošetření výjimky IOException

Zápis - FileOutputStream


- zápis jednotlivých bytů void write(int b) - uzavření souboru close() - ošetření výjimky IOException

Třídy vlastností – bufferování BufferedInputStream BufferedOutputStream

FileInputStream fis = new FileInputStream("inData.bin"); FileInputStream fis = new FileInputStream ( new File("inData.bin"));

FileOutputStream fos = new FileOutputStream ("outData.bin"); FileOutputStream fos = new FileOutputStream (

new File("outData.bin"));


Důležité třídy

DataInputStream metody

- int readInt() - double readDouble() - test konce – EOFException

DataOutputStream metody

- void writeInt(int i) - void writeDouble (double d)

Práce se soubory (txt, bin) – tabulka

úroveň Txt (char) Bin (byte) abstraktní Reader InputStream fyzická FileReader FileInputStream logická (vlastnosti, filtry)

BufferedReader BufferedInputStream

úroveň Txt (char) Bin (byte) abstraktní Writer OutputStream fyzická FileWriter FileOutputStream logická (vlastnosti, filtry)

BufferedWriter BufferedOutputStream


Příklad – zápis a opětovné načtení binárních dat

import java.io.*;

public class RWData {

public static void main(String [] args) throws IOException {

DataOutputStream dataOut; DataInputStream dataIn; int i =10; double d = 1234.56; boolean b = true; try{ // zapis dat dataOut = new DataOutputStream( new FileOutputStream("outData.bin")); // path } catch (IOException e){ System.out.println("Soubor nelze otevrit!"); return; } try { System.out.println("zapis " + i); dataOut.writeInt(i); System.out.println("zapis " + d); dataOut.writeDouble(d); System.out.println("zapis " + b); dataOut.writeBoolean(b); System.out.println("zapis " + 12.2 * 7.4); dataOut.writeDouble(12.2 * 7.4); } catch(IOException e){ System.out.println("Chyba pri zapisu."); } dataOut.close();

System.out.println(); // nasleduje cteni dat


Rekurze* (znát základ techniky a použití, více v PPA2!)

try { dataIn = new DataInputStream( new FileInputStream("outData.bin")); // path } catch (IOException e){ System.out.println("Soubor nelze otevrit!"); return; } try { i = dataIn.readInt(); System.out.println("cteni " + i); d = dataIn.readDouble(); System.out.println("cteni " + d); b = dataIn.readBoolean(); System.out.println("cteni " + b); d = dataIn.readDouble(); System.out.println("cteni " + d); } catch (IOException e){ System.out.println("Chyba pri cteni."); } dataIn.close(); } }

zapis 10 zapis 1234.56 zapis true zapis 90.28 cteni 10 cteni 1234.56 cteni true cteni 90.28

Rekurzivní metoda

- opakované vnořené volání metody (podprogramu)

- obsahuje podmínku ukončení (zastavení vnořování)

Chyba v rekurzi může způsobit vyčerpání zásobníku, „zacyklení programu“.

https://cs.wikipedia.org/wiki/Rekurzivn%C3%AD_funkce_%28programov%C3%A1n%C3%AD%29

https://cs.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A1sobn%C3%ADk_%28datov%C3%A1_struktura%29


Rozlišujeme rekurzi

- přímou (vnitřní) – metoda volá sama sebe

- nepřímou (vnější) – metoda volá jinou metodu a volaná metoda volá metodu volající

Ilustrační příklad programu s rekurzivní metodou:

Obrácený výpis zadaných číslic

Důležité!

import java.util.*; /** Nacita cislice, dokud neni zadana 0, pak vypise zadane cislice v obracenem poradi (bez 0) */

public class RekurzivniVypis { static private Scanner sc = new Scanner(System.in);

static void obrat() { // rekurzivni metoda

int x = sc.nextInt(); // vstup dat if (x!=0){ // podminka zastaveni !!!

obrat(); // rekurze: volání „sama sebe“ System.out.print(x + " "); // vypis } }

public static void main(String[] args) { obrat(); System.out.println(); } }

1 2 3 4 5 0 5 4 3 2 1

Rekurzivní metodu používáme jen tehdy, vede-li na ni algoritmus, který nelze snadno obejít.

Rekurzi lze často snadno nahradit iteračním přepisem či použitím zásobníku.


Motivační příklad (k dalšímu výkladu)

Šachové věže

Představte si čtvercovou šachovnici o počtu políček N2,

pro N platí, že 0 < N < 13. Na šachovnici je rozestaveno N šachových věží tak, že se žádné dvě z nich navzájem neohrožují (tj. v každém řádku a každém sloupci je právě jedna věž). Vaším úkolem je pro zadané N zjistit, kolika různými způsoby lze věže na šachovnici takto rozmístit.

Další způsoby řešení úlohy:

00, 11, 22, 33, 44, 55, 66, 77

01, 12, 23, 34, 45, 56, 67, 70

....

07, 16, 25, 34, 43, 52, 61, 70

.... 70, 61, 52, 43, 34, 25, 16, 07

Řešení?

N!


static long faktorialRekurzivne(int n) { if (n == 0) // podminka zastaveni

return 1; else return n* faktorialRekurzivne (n-1); // rekurzivni volani

}

Iterační výpočet N!:

Rekurzivní výpočet N!:

Jiné způsoby výpočtu N!:

static long faktorialBezRekurze(int n) { long f = 1; for (int i = 2; i <= n; i++) { f *= i; } return f; }

static double faktorialLogaritmem(int n) { double s = 0; if (n >=0) { for (int i =1; i <= n; i++) { s += Math.log(i); } }

return Math.pow(Math.E,s); } //=================================================

static double StirlinguvVzorec (int n) {

return

Math.sqrt(2*Math.PI*n)*Math.pow(n,n)*Math.exp(-n)); }


Jednou z nejhorších aplikací je rekurzivní algoritmus pro Fibonacciho posloupnost (*ukázka porovnání algoritmů).

Leonardo Fibonacci (okolo 1180? - 1250) - známý jako Leonardo z Pisy,

Leonardo Pisano, Leonardo Bigollo, Leonardo Bonacci, Fibonacci

- středověký italský matematik - rozšíření používání arabských číslic v Evropě

[zdroj: Wiki]

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, ...

F2 = F0 + F1

Použít iterační výpočet (viz dále + přednáška č. 3)

Proč nepoužít předchozí rekurzi? Ukázka*: použití metody „rozděl a panuj“ (Divide and Conquer)

Výpočet pro hodnotu 5:

hodnotu 3 spočítáme 2x, hodnotu 2 spočítáme 3x a na triviální hodnoty (0, 1) dokonce 8x.

Není efektivní!

static int fibRekurze(int n) { // REKURZE if(n==0 || n==1){ return n; } else { return fibRekurze(n-1) + fibRekurze(n-2); } }

!!!NE

http://cs.wikipedia.org/wiki/1180


http://cs.wikipedia.org/wiki/It%C3%A1lie

http://cs.wikipedia.org/wiki/Matematik

http://cs.wikipedia.org/wiki/Arabsk%C3%A9_%C4%8D%C3%ADslice

http://cs.wikipedia.org/wiki/Evropa


Praktický příklad použití rekurze

Hanojské věže - matematický hlavolam

autorem francouzský matematik Édouard Lucas (1883)

François Édouard Anatole Lucas

(4. duben 1842 Amiens - 3. říjen 1891)

- studium Fibonacciho posloupnosti (Lucasovy posl.)

- vzorec udávající hodnotu n-tého členu Fibonacciho posloupnosti.

[zdroj: Wiki]

static long fibIterace(long n){ // ITERACE

if(n==0 || n==1){ return n; } else{ long f0 = 0; long f1 = 1; for(int i=2; i<=n; i++){ long f2 = f0 + f1; f0 = f1; f1 = f2; } return f1; }}

ANO!

http://cs.wikipedia.org/wiki/Hlavolam

http://cs.wikipedia.org/wiki/Francie

http://cs.wikipedia.org/wiki/%C3%89douard_Lucas


http://cs.wikipedia.org/wiki/4._duben


http://cs.wikipedia.org/wiki/Amiens

http://cs.wikipedia.org/wiki/3._%C5%99%C3%ADjen


http://cs.wikipedia.org/wiki/Fibonacciho_posloupnost

http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Lucasova_posloupnost&action=edit&redlink=1


Úkolem - přemístění všech disků umístěných na jedné z věží na jinou věž, prostřednictvím další věže


Poznámka Podmínka zastavení je důležitá, jinak rekurze pokračuje dokud nedojde k chybě „přetečení zásobníku“ (více informací v PPA2).

Vypráví se legenda, že ve Vietnamu stojí chrám, v němž jsou hanojské věže se 64 zlatými kotouči. Mniši (kněží) každý den v poledne za zvuku zvonů slavnostně přemístí jeden kotouč (v jiných verzích probíhá přemisťování nepřetržitě).

V okamžiku, kdy bude přemístěn poslední kotouč, nastane konec světa.

Vyřešení tohoto hlavolamu pro 64 kotoučů však vyžaduje

264

−1=18 446 744 073 709 551 615 tahů,

takže

i kdyby mniši stihli provést jeden tah každou vteřinu (a i kdyby postupovali nejkratším možným způsobem), trvalo by jim vyřešení celého hlavolamu přibližně 600 miliard let.

import java.util.*;

public class HanojskeVeze {

static private Scanner sc = new Scanner(System.in);

public static void presunDisky(int n, char zVeze, char naVez, char presVez) {

if (n==1) // podminka zastaveni !! System.out.println("Presun disk "+n+" z veze "+zVeze+" na " +naVez);

else { presunDisky(n-1, zVeze, presVez, naVez); System.out.println("presun disk "+n+" z "+zVeze+" na " + naVez);

presunDisky(n-1, presVez, naVez, zVeze); } }

public static void main(String[] args) { System.out.print("Zadej pocet disku: "); int n = sc.nextInt(); System.out.println("Presouvani:"); presunDisky(n, 'A', 'B', 'C'); } }

// Cisla disku: 1 az n

// 1 nejmenší disk

Zadej pocet disku: 3 Presouvani: Presun disk 1 z veze A na B presun disk 2 z A na C Presun disk 1 z veze B na C presun disk 3 z A na B Presun disk 1 z veze C na A presun disk 2 z C na B Presun disk 1 z veze A na B


Motivační příklad (k použití souborů)

(předváděný na předchozí přednášce)

Zadání: Výsledky rozsáhlého měření, ve kterém byla zkoumána kvalita přenosu harmonického signálu, jsou zapsány v jednotlivých souborech archivu mereni.zip. Část měření byla ovlivněna

poruchami, takže jen v několika souborech se nachází nezkreslený přijatý signál, který představuje sinusovku. Amplitudy signálu jsou velmi různorodé, stejně jako počet přijatých vzorků, tj. hodnot v souboru. Napište program v Javě, který umožní tato naměřená data uložená v souborech předzpracovat, čímž se rozumí vypsat do souboru relevantni-vysledky.txt jména pouze těch

souborů, které obsahují nezkreslenou sinusovku. Postupujte tak, že program vždy přečte jeden soubor, vykreslí jeho hodnoty v přepočteném měřítku na obrazovku a nechá uživatele vizuálně rozhodnout, zda naměřená data představují sinusovku či nikoliv. Uživatel jednoduchým potvrzením na klávesnici rozhodne o platnosti či neplatnosti dat a současně dá pokyn ke čtení dalšího souboru.

Vstup:

adresář mereni s textovými soubory s naměřenými daty

Výstup:

soubor relevantni-vysledky.txt, zobrazení dat

grafem



package P08priklady.prikladPredzpracovaniDat;

/** Vysledky mereni: v souborech mereni001.txt až merenixyz.txt. */

import java.io.*; import java.util.*; import ppa1.*;

/** * @author besoft (doc. Ing. Josef Kohout, Ph.D.) */

public class PredzpracovanaMereni { private static final int cx = 800; private static final int cy = 600; // TODO: zmenit tak, aby ukazovalo na prislusny vstupni soubor // takto na urovni src

private static final String VYSTUPNI_SOUBOR = "data\\relevantni-vysledky.txt"; private static final String VSTUPNI_ADRESAR = "data\\mereni\\";

/** * precte pole dvojic cisel ze zadaneho souboru * vyhodi vyjimku, pokud soubor neexistuje, ci pri cteni doslo k chybe * @param pathname jmeno souboru * @return pole celych cisel * @throws IOException */ private static double[][] readData(File f) throws IOException { //nejprve zjistit, kolik tam mame radek

FileReader fr = new FileReader(f); BufferedReader r = new BufferedReader(fr);


int n = 0;

while (null != r.readLine()){ n++; }

r.close();

//a ted precist data

fr = new FileReader(f); Scanner sc = new Scanner(fr); sc.useLocale(Locale.US); //desetina tecka

double[][] pole = new double[n][2]; //alokace prostoru

for (int i = 0; i < n; i++) { pole[i][0] = sc.nextDouble(); pole[i][1] = sc.nextDouble(); }

fr.close(); return pole; }

/** * @param pole data * @return minimum v poli */

private static double getMin(double[][] pole, int souradnice) { double min = pole[0][souradnice]; for (int i = 1; i < pole.length; i++) { if (pole[i][souradnice] < min) min = pole[i][souradnice]; } return min; } /** * @param pole data * @return maximum v poli */


private static double getMax(double[][] pole, int souradnice) { double max = pole[0][souradnice]; for (int i = 1; i < pole.length; i++) { if (pole[i][souradnice] > max) max = pole[i][souradnice]; } return max; } /** * @param dt kreslici zarizeni * @param pole pole hodnot k vykresleni */

private static void plotSimpleGraph(DrawingTool dt, int cx, int cy, double[][] pole) { //zjisti zakladni informace o datech double minX = getMin(pole, 0); double maxX = getMax(pole, 0); double minY = getMin(pole, 1); double maxY = getMax(pole, 1); //potrebujeme vykreslit plochu [minX, maxX] x [minY, maxY] do //oblasti [0, cx] x [0, cy] => budeme potrebovat body prevzorkovat

double scaleX = maxX == minX ? 1.0 : cx / ((double)(maxX - minX)); double scaleY = maxY == minY ? 1.0 : cy / ((double)(maxY - minY)); int lastX = (int)(scaleY*(pole[0][0] - minX)); int lastY = cy - (int)(scaleY*(pole[0][1] - minY)); for (int i = 1; i < pole.length; i++) { int x = (int)(scaleX*(pole[i][0] - minX)); int y = cy - (int)(scaleY*(pole[i][1] - minY));

if (x != lastX || y != lastY) { dt.line(lastX, lastY, x, y); lastX = x; lastY = y; } }

//jeste vykreslit, pro jistotu, posledni bod

dt.line(lastX, lastY, lastX, lastY); }


/** * entry point * @param args */

public static void main(String[] args) { //vytvor kreslici plochu

DrawingTool dt = new DrawingTool(cx, cy); Scanner sc = new Scanner(System.in); try { FileWriter wr = new FileWriter(VYSTUPNI_SOUBOR); int cislo = 1; while (true) { String filename = String.format("mereni%03d.txt", cislo); File f = new File(VSTUPNI_ADRESAR + filename); if (!f.exists()) { break; } //zadny dalsi soubor neexistuje System.out.println("Nacitam soubor " + filename + "."); //nacti data

double[][] pole = readData(f); // System.out.println("Zobrazuji '" + filename + "'."); // zobrazujeme data

plotSimpleGraph(dt, cx, cy, pole); System.out.print("Je signal v poradku? [A/N]: "); char c = (char)sc.next().charAt(0); sc.nextLine(); if (c == 'a' || c == 'A') { wr.write(filename + "\n"); } System.out.println(); dt.clear(); cislo++; } wr.close(); System.out.println("Done."); } catch (IOException e) { System.out.println("Chyba pri zapisu vysledku."); } } // soubor } // relevantni-vysledky:

mereni023.txt mereni031.txt mereni052.txt mereni059.txt

Documents

Obsah 8. přednáškynetrvalo/vyuka/ppa1/portal/prednasky/...Přednášky KIV/PPA1, A. Netrvalová, 2016 8. přednáška Obsah 8. přednášky: Souborový V/V - pokračování Proudový