Модуль 1. Основы программирования Урок 9. Функции

Поработаем с массивом
Вспомним пример с массивом из прошлой лекции (поиск максимума):
public static void main(String[] args) {
// Создаем массив
int[] a = {5,3,4,5,5,4}
// Ищем максимум
int max = a[0];
for (int i = 0; i < a.length; i++){
if (a[i] > max){
max = a[i];
}
}
System.out.println(max);
}

А теперь с тремя.
Модифицируем пример для нахождения максимума в трех массивах (например массивы оценок по истории, физике и алгебере):
public static void main(String[] args) {
// Создаем массивы
int[] istoria = new int[] {3,4,4};
int[] fisika = new int[] {4,4,4,5,4};
int[] algebra = new int[] {4,4,2,4,4};
To be continued...

А теперь с тремя.
//ищем максимум массива 1
int max = istoria[0]; for (int i = 0; i < istoria.length; i++){
if (istoria[i] > max){
max = istoria[i];
}
}
System.out.println(max);
To be continued...

А теперь с тремя.
//ищем максимум массива 2
max = fisika[0]; for (int i = 0; i < fisika.length; i++){
if (fisika[i] > max){
max = fisika[i];
}
}
System.out.println(max);
To be continued...

А теперь с тремя.
//ищем максимум массива 3
max = algebra[0];
for (int i = 0; i < algebra.length; i++){
if (algebra[i] > max){
max = algebra[i];
}
}
System.out.println(max);
}
}
Закончили, НО...

Нужно больше массивов!
У любого учащегося гораздо больше предметов чем 3. Поэтому модифицируем нашу программу например на 15 массивов :-/ . А теперь прикинем – если в первом примере у нас было ~10 строк, во втором ~40 строк, то для 15 массивов нам понадобится ~200 строк. Определённо с этим надо что-то делать.
Очевидное решение – вынести в сторонку часто повторяющийся кусок программы и когда он понадобится просто выполнять (вызывать) этот кусок.

Функции
Примерно так появились функции.
Таким образом, часто повторяющийся код выносят отдельно и дают ему имя (надо же как то к нему обратиться) – “объявляют” функцию. Тем более, что функций может быть несколько.
Когда нам нужно воспользоваться функцией – мы ее «вызываем», то есть пишем ее имя и передаваемые ей значения, если нужно.
Кроме того наша функция должна обрабатывать каждый раз, когда мы ее вызываем, разные данные, которые нас интересуют (оценки по истории,физике, алгебре). Так у функции появились входные параметры – то есть мы указываем, какие данные мы передадим функции, чтобы она с ними работала. Параметров у функции может быть несколько.
Может быть, что некоторое значение (но только одно) функция возвращает как результат своей работы. То есть, в объявлении функции надо еще указать тип возвращаемого значения.

Функции
Для определения (объявления) функций используется следующая запись:
тип_данных_которые_метод_вернет ИМЯ_МЕТОДА (данные_передающиеся_методу){
здесь размещаем тот код,
который мы хотим, чтобы выполнялся
при вызове этого метода
}
В нашем случае, давайте назовем код maxArray и передадим ему одну переменную - массив:
int maxArray(int[] ar){
int max=ar[0];
for(int i = 0; i < ar.length; i++){
if(ar[i] > max){
max = ar[i];
}
}
return max;
}

Функции
Обратите внимание, что после выполнения команды return, метод завершает свою работу, причем не важно в каком месте кода произошло выполнение этой команды. Выполнили return - вышли из метода.
В функции может быть несколько операторов return. Например, если в зависимости от условия, надо вернуть разные данные, то return могут расположить внутри конструкции if.

Объявление функции/метода

Функции
Осталось разобраться, в какой части программы можно определять собственные методы. Ответ прост: в любом месте тела класса, то есть, другими словами, внутри фигурных скобок класса:
public class test {
static int maxArray(int[] ar){ // Наш метод maxArray
int max = ar[0];
for(int i = 0; i < ar.length; i++){
if(ar[i] > max){
max = ar[i];
}
}
return max;
} // конец метода maxArray
public static void main(String[] args) {
// Создаем массивы
To be continued...

Функции
int[] istoria = new int[] {3,4,4};
int[] fisika = new int[] {4,4,4,5,4};
int[] algebra = new int[] {4,4,2,4,4};
//находим максимумы
int max=maxArray(istoria);
System.out.println(max);
max=maxArray(fisika);
System.out.println(max);
max=maxArray(algebra);
System.out.println(max);
}
}

Функции
Упражнение 1.9.1
Попробуйте самостоятельно создать метод для заполнения массива. Этот метод должен принимать массив и заполнять его случайными значениями.
Вот код решения этого упражнения:
public class test {
static int maxArray(int[] ar) { // Наш метод нахожд максимума
int max = ar[0];
for (int i = 0; i < ar.length; i++)
if (ar[i] > max)
max = ar[i];
return max;
} // конец метода maxArray
static int[] fillArray(int[] ar) { // Наш метод заполнения массива
for (int i = 0; i < ar.length; i++)
ar[i] = (int) (Math.random() * (5 + 1));
return ar;
} // конец метода fillArray

Функции
public static void main(String[] args) {
// Создаем массивы
int[] istoria = new int[6];
int[] fisika = new int[8];
int[] algebra = new int[10];
// Заполняем массивы
istoria=fillArray(istoria);
fisika=fillArray(fisika);
algebra=fillArray(algebra);
// Печатаем максимумы массивов
System.out.println(maxArray(istoria));
System.out.println(maxArray(fisika));
System.out.println(maxArray(algebra));
}
}

Функции
До этого урока метод main мы воспринимали, как основную программу системы, но сейчас вы знаете, что метод main, это просто метод класса, один из многих, отличается он лишь тем, что с него начинается выполнения программы.
С другой стороны, на каждый метод можно смотреть как на маленькую программу со своим внутренним миром: этот мир начинается с открытия скобки метода и заканчивается, когда скобка закрывается, в нем живут свои локальные переменные, которые существуют только внутри метода и не видны ни от куда больше (из других методов, например).

Параметры функции
Java строго сопоставляет количество определенных параметров, их тип, и очередность в вызове метода с его определением. Иначе говоря, нельзя попросить “сходить в батон и принести магазин”. Если же мы не хотим ничего передавать в метод, то круглые скобки оставляем пустые и в заголовке метода и при вызове метода.
static int getResult(int x, int y, int z) {
return x + y + z;
}

Передача значений в функцию
В Java, если параметры функции примитивного типа (byte, short, int, long, float, double, boolean, char), то они всегда передаются по значению. Все остальные типы данных в Java - это объекты, и они передаются по ссылке. Более подробно отличие этих способов передачи мы рассмотрим в следующей теме.
Здесь же пока скажем только то, что при передаче параметров по значению изменения формальных параметров внутри метода никак не отражаются на фактических параметрах в вызвавшем его методе. При передаче параметра по ссылке противоположная ситуация - все изменения внутри вызываемого метода отражаются на фактическом параметре.

Передача значений в функцию
В Java есть методы, которые могут ничего не возвращать. У этих методов тип void.
static void fillArray(int[] ar, int maxRange){
// Метод fillArray уже с двумя параметрами.
for(int i = 0; i < ar.length; i++){
ar[i] = (int) (Math.random() * (maxRange + 1));
System.out.print("\t" + ar[i]);
}
} // Конец метода fillArray
Функция, которая ничего не возвращает - это аналог понятия “процедура” в Паскале.

Функции
Упражнение 1.9.3
Напишите метод для ввода массива данных, метод принимает длинну массива, а возвращает массив. Заголовок метода:
static int[] readIntArray(int length)
Решение упражнения:
static int[] readIntArray(int length){ // Метод readIntArray
Scaner in = new Scaner(System.in); // Создание объекта Scaner
int[] ar = new int[length]; // Создание массива нужной длинны
for(int i = 0;i < ar.length;i++){// Идем циклом по массиву
ar[i] = in.nextInt(); // Считываем очередное целое число
}
return ar;
} // Конец метода readIntArray

Область видимости переменных
Как вы наверно заметили, внутри каждого метода помимо формальных параметров могут определяться свои переменные, их называют локальными переменными. Они “живут” только внутри метода, где они были объявлены и к ним можно получить доступ извне только через уже известные нам способы получения значений из метода: либо через возвращаемый параметр либо через оператор return.
Более того, в Java область видимости переменной - та область откуда переменной можно пользоваться, декларируется (определяется) блоком. Если вы определили переменную внутри цикла - она видна только внутри цикла, внутри конструкции if - только в ней. Если переменную определить вне любых блоков, но внутри фигурных скобок метода, значит ее область видимости - это весь метод. Переменные, определенные на уровне класса видны всем методам. Общее правило: переменные определенные внутри блока фигурных скобок - видны всем на этом уровне и во всех вложенных блоках.

Область видимости переменных
class Test {
int a; /* a и b глобальные переменные. Их видимость в рамках класса*/
int b;
static void abobaMethod(int a, int b) {
int aboba = a; *aboba и bebra — локальные переменные. Их видимость в рамках метода */
int bebra = b;
}
}

Тезисы
[модификаторы] <тип возвращаемого значения> <название_метода> ([<параметры>]){
<тело метода>
}
Схема написания метода:
Метод в Java — это комплекс выражений, совокупность которых позволяет выполнить определенную операцию. Так, например, при вызове метода System.out.println(), система выполняет ряд команд для выведения сообщения на консоль.
Параметры — это входящие значения, которые передаются в метод.
void — это обозначение того, что метод (функция) не возвращает значение.
Глобальная переменная — переменная, которую можно использовать в рамках класса и даже во вне (при правильном модификаторе)
Локальная переменная — переменная с видимостью в рамках метода. Объявляется внутри метода и
действует до конца метода.

Итоги
Мы познакомились с одним из самых базовых инструментов в программировании - функциями (или в ООП - методами). Мы научились создавать методы класса, вызывать их, передавать им данные и принимать данные от них.
Функции позволяют разбивать задачу на подзадачи. Это очень похоже на то, как человек мыслит. Если необходимо решить какую то проблему, человек не может сразу продумать все в деталях, мы сначала для себя определяем укрупненно подзадачи, а потом уже реализуем каждую. Научившись работать с функциями, мы мыслим не конкретными коснтрукциями языка (переменными, циклами и условиями), а понятиями более высокого уровня, что гораздо ближе к обычной словесной постановке задач. Например, “найти максимум в наборе данных”, “вывести данные на экран”, “ввести данные от пользователя”.
Т.е. функции позволяют не только повторно использовать код, но и проектировать программы на более высоком уровне абстракции. Кроме того, способность вызывать из метода другие методы, позволяет порождать иерархию абстракций программы, а возможность вызывать из метода самого себя (о чем будет рассказано в дальнейшем), позволяет использовать рекурсивный подход, что зачастую упрощает алгоритм.

Задания
1. Класс содержит переменную массив int[]{0, 1, 2, 3 … 10}
Создать метод вывода чисел в обратном порядке. Т.е выводим с 10 до 0.
2. Создание аккаунта. (ИСПОЛЬЗУЙТЕ МЕТОДЫ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ДЕЙСТВИЙ)
1. Создайте возможность войти или зарегистрироваться. Создайте поле логина, пароля и две кнопки (регистрации и авторизации)
2. Создайте возможность ввести логин и пароль. Проверьте логин на пустоту. Проверьте пароль. Он должен содержать как минимум 4 символа.
3. Сохраните логин и пароль.
4. Сделайте вход. На входе надо ввести логин и пароль. Проверьте его с существующими данными.
Если данные верны, сделайте вывод сообщения («Вход выполнен успешно»), иначе («Неправильный логин и пароль.»). Отдельно проверяйте логин и пароль.