1 Huomautus lukijalle

Tämä materiaali on tarkoitettu Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksen Ohjelmoinnin perusteet -kurssille. Materiaali pohjautuu syksyn 2012 ja keväiden 2013, 2012, 2011 ja 2010 kurssimateriaaleihin, joiden sisältöön ovat vaikuttaneet Matti Paksula, Antti Laaksonen, Pekka Mikkola, Juhana Laurinharju, Martin Pärtel, Joel Kaasinen ja Mikael Nousiainen

Lue materiaalia siten, että teet samalla itse kaikki lukemasi esimerkit. Esimerkkeihin kannattaa tehdä pieniä muutoksia ja tarkkailla, miten muutokset vaikuttavat ohjelman toimintaan. Äkkiseltään voisi luulla, että esimerkkien tekeminen myös itse ja niiden muokkaaminen hidastaa opiskelua. Tämä ei kuitenkaan pidä ollenkaan paikkansa. Ohjelmoimaan ei ole vielä tietääksemme kukaan ihminen oppinut lukemalla (tai esim. luentoa kuuntelemalla). Oppiminen perustuu oleellisesti aktiiviseen tekemiseen ja rutiinin kasvattamiseen. Esimerkkien ja erityisesti erilaisten omien kokeilujen tekeminen on parhaita tapoja "sisäistää" luettua tekstiä.

Pyri tekemään tai ainakin yrittämään tehtäviä sitä mukaa kuin luet tekstiä. Jos et osaa heti tehdä jotain tehtävää, älä masennu, sillä saat ohjausta tehtävän tekemiseen pajassa.

Tekstiä ei ole tarkoitettu vain kertaalleen luettavaksi. Joudut varmasti myöhemmin palaamaan jo aiemmin lukemiisi kohtiin tai aiemmin tekemiisi tehtäviin. Tämä teksti ei sisällä kaikkea oleellista ohjelmointiin liittyvää. Itse asiassa ei ole olemassa mitään kirjaa josta löytyisi kaikki oleellinen. Eli joudut joka tapauksessa ohjelmoijan urallasi etsimään tietoa myös omatoimisesti. Kurssin harjoitukset sisältävät jo jonkun verran ohjeita, mistä suunnista ja miten hyödyllistä tietoa on mahdollista löytää.

Muutamiin kohtiin olemme myös liittäneet screencasteja joita katsomalla voi pelkän valmiin koodin lukemisen sijaan seurata miten ohjelma muodostuu.

2 Ohjelma ja lähdekoodi

2.1 Lähdekoodi

Ohjelma muodostuu lähdekoodista. Tietokone suorittaa lähdekoodissa olevia komentoja pääsääntöisesti ylhäältä alaspäin ja vasemmalta oikealle. Lähdekoodi talletetaan tekstimuodossa ja suoritetaan jollakin tavalla.

2.2 Komennot

Varsinaisesti ohjelma muodostuu lähdekoodiin kirjoitetuista komennoista. Tietokone suorittaa eri operaatioita, eli toimintoja, komentojen perusteella. Esimerkiksi merkkijonon, eli tekstin, "Hei maailma"-tulostuksessa tärkein komento on System.out.println.

System.out.println("Hei maailma");

Komento System.out.println tulostaa sille sulkeiden sisällä annetun merkkijonon. Pääte ln on lyhenne sanasta line. Komento siis tulostaa rivin, eli kun annettu merkkijono on tulostettu, tulostaa komento myös rivinvaihdon.

2.3 Kääntäjä ja tulkki

Tietokone ei suoraan ymmärrä käyttämäämme ohjelmointikieltä. Tarvitsemme lähdekoodin ja tietokoneen väliin kääntäjän. Ohjelmoidessamme komentoriviä käyttäen, komento javac Hei.java kääntää Hei.java-tiedoston tavukoodiksi, jota voidaan ajaa java-tulkin avulla. Käännetty ohjelma ajetaan komentoriviltä komennolla java Hei, missä Hei on käännetyn java-lähdekooditiedoston nimi.

Käyttäessämme modernia ohjelmointiympäristöä (tästä myöhemmin lisää), ohjelmointiympäristö hoitaa lähdekoodin kääntämisen. Valitessamme ohjelman suorittamisen, ohjelmointiympäristö kääntää ja suorittaa ohjelman. Ohjelmointiympäristöt kääntävät ohjelmakoodia ohjelmoijan sitä kirjoittaessa, jolloin yksinkertaiset virheet huomataan ennen ohjelman suoritusta.

2.4 Komennon osia

Puolipiste

Puolipisteellä ; erotetaan komennot toisistaan. Kääntäjä ja tulkki ei siis ole kiinnostunut lähdekoodissa olevista riveistä, vaan voimme kirjoittaa koko ohjelman yhdelle riville.

Alla olevassa esimerkissä käytetään komentoa System.out.print, joka on kuten komento System.out.println ilman rivinvaihtoa. System.out.print-komento ei siis tulosta rivinvaihtoa tekstin tulostamisen jälkeen.

Esimerkki puolipisteiden käytöstä

System.out.print("Hei "); System.out.print("maailma");
System.out.print("!");

Hei maailma!

Vaikka kääntäjä ja tulkki eivät tarvitse rivinvaihtoja, on niiden käyttö hyvin tärkeää muita ihmisiä ajatellen. Selkeä lähdekoodin osien erottelu vaatii rivinvaihtojen käyttöä. Tätä ja muita lähdekoodin luettavuuteen liittyviä seikkoja tullaan painottamaan tällä kurssilla.

Komennoille lähdetettävät "tiedot" eli parametrit

Komennon käsittelemä tieto eli komennon parametrit lähetetään komennolle lisäämällä ne komennon nimen perässä olevien sulkujen () sisään. Esimerkiksi System.out.print -komennon parametriksi annetaan teksti hei seuraavasti: System.out.print("hei").

Kommentit

Lähdekoodin kommentit ovat kätevä tapa merkitä asioita itselle ja muille muistiin. Kommentti on mikä tahansa rivi, joka alkaa kahdella vinoviivalla //. Kaikki kommenttimerkkiä seuraava samalla rivillä oleva teksti tulkitaan kommentiksi.

Esimerkki kommenttien käytöstä

// Tulostamme tekstin "Hei maailma"
System.out.print("Hei maailma");

System.out.print(" ja kaikki sen ihmiset."); // Lisäämme samalle riville tekstiä.

// System.out.print("tätä riviä ei suoriteta koska se on kommentoitu ulos");

Esimerkissä alin rivi esittelee erityisen kätevän käyttökohteen kommenteille: kirjoitettua koodia ei tarvitse poistaa jos haluaa tilapäisesti kokeilla jotain.

2.5 Lisää tulostamisesta

Kuten aiemmin huomattiin, tulostamiseen on kaksi komentoa:

• System.out.print tulostaa tekstin ilman loppurivinvaihtoa
• System.out.println tulostaa tekstin ja loppurivinvaihdon

Tulostettavan tekstin osana voi olla erikoismerkkejä. Tärkein näistä on \n, joka vaihtaa riviä. Erikoismerkkejä on muitakin.

System.out.println("Ensimmäinen\nToinen\nKolmas");

Ylläoleva tulostaa suoritettaessa seuraavaa:

Ensimmäinen
Toinen
Kolmas

2.6 Pääohjelmarunko

Ohjelman "Esimerkki" runko on seuraavanlainen.

public class Esimerkki {
    public static void main(String[] args) { 
        // ohjelmakoodi
    }
}

Ohjelma sijaitsee samannimisessä .java-päätteisessä tiedostossa. Ohjelman Esimerkki täytyy siis sijaita tiedostossa, jonka nimi on Esimerkki.java.

Ohjelmaa suoritettaessa suoritetaan alue, joka on rungossamme merkitty kommentilla ohjelmakoodi. Ohjelmoimme ensimmäisellä viikolla vain tälle alueelle. Kun puhumme komennoista, esimerkiksi tulostamisesta, tulee komennot kirjoittaa ohjelmarungon sisälle. Esimerkiksi System.out.print("Tulostettava teksti");

public class Esimerkki {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("Tulostettava teksti");
    }
}

Jatkossa esimerkeissä ei erikseen näytetä pääohjelmarunkoa.

2.7 Tutustuminen ohjelmointiympäristöön

Oskari Opiskelija

Hei Maailma!
(Ja Mualima!)

    *
   ***
  *****
 *******
*********
    *

3 Muuttuja ja sijoitus

3.1 Muuttujat ja tietotyypit

Ohjelmoinnissa eräs keskeinen käsite on muuttuja. Muuttuja kannattaa ajatella lokerona, johon voi tallettaa tietoa. Muuttujaan talletettavalla tiedolla on aina tyyppi. Tyyppejä ovat esimerkiksi teksti eli merkkijono (String), kokonaisluku (int), liukuluku (double) ja totuusarvo (boolean). Muuttujaan asetetaan arvo yhtäsuuruusmerkillä (=).

int kuukausia = 12;

Yllä olevassa asetuslauseessa asetetaan kokonaisluku-tyyppiä (int) olevaan muuttujaan nimeltä kuukausia arvo 12. Asetuslause luetaan "muuttuja kuukausia saa arvon 12".

Muuttujan arvo voidaan yhdistää merkkijonoon +-merkillä seuraavan esimerkin mukaisesti.

String teksti = "sisältää tekstiä";
int kokonaisluku = 123;
double liukuluku = 3.141592653;
boolean onkoTotta = true;

System.out.println("Tekstimuuttujan arvo on " + teksti);
System.out.println("Kokonaislukumuuttujan arvo on " + kokonaisluku);
System.out.println("Liukulukumuuttujan arvo on " + liukuluku);
System.out.println("Totuusarvomuuttujan arvo on " + onkoTotta);

Tulostus:

Tekstimuuttujan arvo on sisältää tekstiä
Kokonaislukumuuttujan arvo on 123
Liukulukumuuttujan arvo on 3.141592653
Totuusarvomuuttujan arvo on true

Muuttuja säilyttää arvonsa kunnes siihen asetetaan toinen arvo. Huomaa että muuttujan tyyppi kirjoitetaan vain kun muuttuja esitellään ohjelmassa ensimmäistä kertaa.

int kokonaisluku = 123;
System.out.println("Kokonaislukumuuttujan arvo on " + kokonaisluku);

kokonaisluku = 42;
System.out.println("Kokonaislukumuuttujan arvo on " + kokonaisluku);

Tulostuu:

Kokonaislukumuuttujan arvo on 123
Kokonaislukumuuttujan arvo on 42

3.2 Muuttujan tyyppi pysyy

Kun muuttujan tyyppi on kertaalleen määritelty, ei se enää muutu. Esimerkiksi merkkijonomuuttuja ei voi muuttua kokonaislukumuuttujaksi, eikä siihen voi asettaa kokonaislukua.

String merkkijono = "tsuppadui!";
merkkijono = 42; // Ei onnistu! :(

Liukulukuun voi asettaa kokonaisluvun, sillä kokonaisluku on myös liukuluku

double liukuluku = 0.42;
liukuluku = 1; // Onnistuu! :)

Kanoja:
3
Pekonia (kg):
5.5
Traktori:
Ei ole!

Tässä vielä tiivistelmä:
3
5.5
Ei ole!

Kanoja:
9000
Pekonia (kg):
0.1
Traktori:
Zetor

Tässä vielä tiivistelmä:
9000
0.1
Zetor

3.3 Sallittu ja kuvaava muuttujan nimi

Muuttujan nimeämistä rajoittavat tietyt ehdot. Vaikka muuttujan nimessä voidaan käyttää ääkkösiä, on parempi olla kayttamatta niita, sillä merkistökoodauksesta saattaa tulla ongelmia.

Muuttujan nimessä ei saa olla tiettyjä erikoismerkkejä, kuten huutomerkkejä (!). Välilyönti ei ole sallittu, sillä se erottaa komentojen osat toisistaan. Välilyönti kannattaa korvata camelCase-tyylillä, jolloin nimi muistuttaneeKamelia. Huom! Muuttujien nimien ensimmäinen kirjain kirjoitetaan aina pienellä:

int camelCaseMuuttuja = 7;

Numeroita voidaan käyttää muuttujan nimessä, kunhan nimi ei ala numerolla. Nimi ei myöskään voi koostua pelkistä numeroista.

int 7muuttuja = 4; // Ei sallittu!
int muuttuja7 = 4; // Sallittu, mutta ei kuvaava muuttujan nimi

Muuttujan nimi ei myöskään saa olla jo entuudestaan käytössä. Tälläisiä nimiä ovat mm. aikaisemmin määritellyt muuttujat ja komennot, kuten System.out.print ja System.out.println.

int camelCase = 2;
int camelCase = 5; // Ei sallittu -- muuttuja camelCase on jo käytössä!

Muuttuja kannattaa nimetä siten, että sen käyttötarkoitus on selvää ilman kommentteja tai miettimistä. Tällä kurssilla muuttujat pitää nimetä kuvaavasti.

Sallittuja muuttujien nimiä

• kuukaudenViimeinenPaiva = 20
• ensimmainenVuosi = 1952
• nimi = "Matti"

Virheellisiä muuttujien nimiä

• kuukauden viimeinen päivä = 20
• 1paiva = 1952
• varo! = 1910
• 1920 = 1

4 Laskentaa

Laskentaoperaatiot ovat varsin suoraviivaisia: +, -, * ja /. Erikoisempana operaationa on %, joka on jakojäännös, eli modulo. Laskentajärjestys on myös varsin suoraviivainen: operaatiot lasketaan vasemmalta oikealle sulut huomioon ottaen. Kuitenkin * ja / laskentaan ennen + ja - operaatioita. Tässä vielä tarkemmin laskujärjestyksestä javassa. Linkin takana oleva materiaali ei ole kuitenkaan aloittelijan kannalta kovin oleellista.

int eka = 2; // kokonaislukutyyppinen muuttuja eka saa arvon 2
int toka = 4; // kokonaislukutyyppinen muuttuja toka saa arvon 4
int summa = eka + toka;  // kokonaislukutyyppinen muuttuja summa saa arvon eka + toka, eli 2 + 4

System.out.println(summa); // tulostetaan muuttujan summa arvo

int laskuSuluilla = (1 + 1) + 3 * (2 + 5);   // 23
int laskuSuluitta = 1 + 1 + 3 * 2 + 5;       // 13

Yllä olevan sulkuesimerkin voi suorittaa myös askeleittain.

int laskuSuluilla = (1 + 1);
laskuSuluilla = laskuSuluilla + 3 * (2 + 5)   // 23

int laskuSuluitta = 1 + 1;
laskuSuluitta = laskuSuluitta + 3 * 2;
laskuSuluitta = laskuSuluitta + 5;      // 13

Laskentaoperaatioita voidaan suorittaa lähes missä tahansa kohdassa ohjelmakoodia.

int eka = 2;
int toka = 4;

System.out.println(eka+toka);
System.out.println(2 + toka - eka - toka);

4.1 Liukuluvut eli desimaaliluvut

Kokonaislukujen jako ja jakojäännös ovat hieman hankalampia. Liukuluku ja kokonaisluku menevät helposti sekaisin. Jos kaikki laskuoperaatiossa olevat muuttujat ovat kokonaislukuja, on tulos myös kokonaisluku.

int tulos = 3 / 2;      // tulos on 1 (kokonaisluku), sillä 3 ja 2 ovat myös kokonaislukuja

int eka = 3:
int toka = 2;
double tulos = eka / toka;      // nytkin tulos on 1, sillä eka ja toka ovat kokonaislukuja

Jakojäännös-operaation (%) avulla saadaan selville jakojäännös. Esimerkiksi laskun 7 % 2 jakojäännös on 1.

int jakojaannos = 7 % 2; // jakojaannos on 1 (kokonaisluku)

Jos jakolaskun jakaja tai jaettava (tai molemmat!) ovat liukulukuja, tulee tulokseksi myös liukuluku

double kunJaettavaOnLiukuluku = 3.0 / 2;  // tulokseksi: 1.5
double kunJakajaOnLiukuluku = 3 / 2.0;    // tulokseksi: 1.5

Kokonaisluku voidaan tarvittaessa muuttaa liukuluvuksi lisäämällä sen eteen tyyppimuunnosoperaatio (double):

int eka = 3;
int toka = 2;

double tulos1 = (double)eka / toka;  // tulokseksi: 1.5

double tulos2 = eka / (double)toka;  // tulokseksi: 1.5

double tulos3 = (double)(eka / toka);  // tulokseksi: 1

Jälkimmäisessä tulos pyöristyy väärin sillä laskuoperaatio kokonaisluvuilla suoritetaan ennen tyyppimuunnosta.

Jos jakolaskun tulos asetetaan kokonaislukutyyppiseen muuttujaan, on tulos automaattisesti kokonaisluku

int tulosKokonaislukuKoskaTyyppiKokonaisluku = 3.0 / 2;  // tulos automaattisesti kokonaisluku: 1

Seuraava esimerkki tulostaa "1.5", sillä jaettavasta tehdään liukuluku kertomalla se liukuluvulla (1.0 * 3 = 3.0) ennen jakolaskua.

int jaettava = 3;
int jakaja = 2;

double tulos = 1.0 * jaettava / jakaja;
System.out.println(tulos); 

Mitä seuraava tulostaa?

int jaettava = 3;
int jakaja = 2;

double tulos = jaettava / jakaja * 1.0;
System.out.println(tulos);

Huomioi, että nimeät muuttujat nyt ja jatkossakin yllä esiteltyjen hyvien käytäntöjen mukaan.

Vuodessa on X sekuntia.

5 Katenointi eli merkkijonojen yhdistäminen

Tarkastellaan vielä lähemmin merkkijonojen yhdistämistä +-merkinnän avulla.

Jos operaatiota + sovelletaan kahden merkkijonon välille, syntyy uusi merkkijono, jossa kaksi merkkijonoa on yhdistetty. Huomaa nokkela välilyönnin käyttö lauseen "muuttujien" osana!

String tervehdys = "Hei ";
String nimi = "Matti";
String hyvästely = ", ja näkemiin!";

String lause = tervehdys + nimi + hyvästely;

System.out.println(lause);

Hei Matti, ja näkemiin!

Jos toinen operaation + kohteista on merkkijono, syntyy uusi merkkijono, jossa esimerkiksi kokonaisluku 2 on muutettu merkkijonoksi "2" ja tähän yhdistetty haluttu merkkijono.

System.out.println("tuossa on kokonaisluku --> " + 2);
System.out.println( 2 + " <-- tuossa on kokonaisluku");

Edellä esitellyt laskusäännöt pätevät täälläkin:

System.out.println("Neljä: " + (2+2));
System.out.println("Mutta! kaksikymmentäkaksi: " + 2 + 2);

Neljä: 4
Mutta! kaksikymmentäkaksi: 22

Edellisiä tietoja yhdistelemällä pystymme tulostamaan muuttujan arvoja ja tekstiä sekaisin:

int x = 10;

System.out.println("muuttujan x arvo on: " + x);

int y = 5;
int z = 6;

System.out.println("y on " + y + " ja z on " + z);

Tämä ohjelma tulostaa tietenkin:

muuttujan x arvo on: 10
y on 5 ja z on 6

5 + 4 = 9

73457 + 12888 = 86345

2 * 8 = 16

277 * 111 = 30747

6 Käyttäjän syötteen lukeminen

Tähän asti ohjelmamme ovat olleet kovin yksipuolisia. Seuraavaksi luemme syötettä käyttäjältä. Käytämme syötteen lukemiseen erityistä Scanner-apuvälinettä.

Lisätään Scanner valmiiseen pääohjelmarunkoomme. Älä hätäile vaikka pääohjelmarunko saattaa näyttää vaikeaselkoiselta, jatkamme koodausta kuten ennenkin, eli kohtaan mikä on merkattu kommentilla ohjelmakoodi.

import java.util.Scanner;

public class OhjelmaRunko {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        // ohjelmakoodi
    }
}

6.1 Merkkijonon lukeminen

Seuraava koodi lukee käyttäjän nimen ja tulostaa tervehdyksen:

System.out.print("Mikä on nimesi? ");
String nimi = lukija.nextLine(); // Luetaan käyttäjältä rivi tekstiä ja asetetaan se muuttujaan nimi

System.out.println("Hei, " + nimi);

Mikä on nimesi? Matti
Hei, Matti

(Seuraavassa on yllä oleva ohjelma pääohjelmarungon kanssa. Ohjelman nimi on Tervehdys. Koska ohjelman nimi on Tervehdys, täytyy sen sijaita tiedostossa Tervehdys.java -- Käyttäessäsi NetBeans-ohjelmointiympäristöä, toimi kuten alussa olleessa ohjeessa ohjeessa tehtiin, mutta muuta ohjelman nimi Heistä (Hei) Tervehdykseksi (Tervehdys)

import java.util.Scanner;

public class Tervehdys {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        System.out.print("Kenelle sanotaan hei: ");
        String nimi = lukija.nextLine(); // Luetaan käyttäjältä rivi tekstiä ja asetetaan sen arvo muuttujaan nimi

        System.out.print("Hei " + nimi);
    }
}

Kun yllä oleva ohjelma ajetaan, pääset kirjoittamaan syötteen. NetBeansin tulostusvälilehti (alhaalla) näyttää ajetun ohjelman jälkeen seuraavalta (käyttäjä syöttää nimen "Matti").

run:
Kenelle sanotaan hei: Matti
Hei Matti
BUILD SUCCESSFUL (total time: 6 seconds)

6.2 Kokonaisluvun lukeminen

Scanner-apuvälineemme ei ole hyvä kokonaislukujen lukemiseen, joten käytämme toista apuvälinettä merkkijonon kokonaisluvuksi muuttamisessa. Komento Integer.parseInt muuttaa sille annetussa tekstimuuttujassa olevan kokonaisluvun kokonaislukumuuttujaksi. Komennolle annetaan tekstimuuttuja sulkuihin, ja se palauttaa kokonaisluvun joka asetetaan kokonaislukumuuttujaan.

Käytännössä kytkemme kaksi komentoa yhteen. Ensin luemme käyttäjältä rivin, jonka annamme heti komennolle Integer.parseInt.

System.out.print("Anna kokonaisluku: ");
int kokonaisluku = Integer.parseInt(lukija.nextLine());

System.out.println("Annoit " + kokonaisluku);

Kysytään seuraavaksi käyttäjältä nimi, ja sen jälkeen ikä. Tällä kertaa esimerkissä on myös ohjelmarunko mukana.

import java.util.Scanner;

public class NimiJaIkaTervehdys {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        System.out.print("Nimesi: ");
        String nimi = lukija.nextLine();   // Luetaan käyttäjältä rivi tekstiä

        System.out.print("Kuinka vanha olet: ");
        int ika = Integer.parseInt(lukija.nextLine()); // luetaan käyttäjältä tekstimuuttuja ja muutetaan se kokonaisluvuksi

        System.out.println("Nimesi on siis: " + nimi + ", ja ikäsi " + ika + ", hauska tutustua.");
    }
}

6.3 Yhteenveto

Käyttäjän kanssa keskustelevan ohjelman runko:

import java.util.Scanner;
public class OhjelmanNimi {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        // koodi tähän
    }
}

Merkkijonon lukeminen:

String merkkijono = lukija.nextLine();

Kokonaisluvun lukeminen:

int kokonaisluku = Integer.parseInt(lukija.nextLine());

Anna ensimmäinen luku: 6
Anna toinen luku: 2

Lukujen summa: 8

Anna ensimmäinen luku: 3
Anna toinen luku: 2

Jakolasku: 3 / 2 = 1.5

Anna ympyrän säde: 20

Ympyrän kehä: 125.66370614359172

Anna ensimmäinen luku: 20
Anna toinen luku: 14

Luvuista suurempi: 20

Kerro nimi: Matti
Kerro ikä: 14

Kerro nimi: Arto
Kerro ikä: 12

Matti ja Arto ovat yhteensä 26 vuotta vanhoja.

import java.util.Scanner;
import nhlstats.NHLStatistics;

public class Paaohjelma {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Scanner lukija = new Scanner(System.in);

        System.out.println("10 parasta pistemiestä");
        NHLStatistics.sortByPoints();
        NHLStatistics.top(10);
    }
}

10 parasta pistemiestä
Henrik Sedin           VAN        43 11 + 38= 49  36
Phil Kessel            TOR        41 24 + 24= 48  10
Claude Giroux          PHI        36 18 + 30= 48  16
Joffrey Lupul          TOR        41 19 + 28= 47  36
Daniel Sedin           VAN        42 18 + 29= 47  32
Steven Stamkos         TBL        40 28 + 17= 45  34
Marian Hossa           CHI        41 17 + 27= 44  14
Evgeni Malkin          PIT        33 16 + 28= 44  30
Jordan Eberle          EDM        41 17 + 26= 43   6
Jason Pominville       BUF        41 14 + 29= 43   8

NHLStatistics.sortByPoints();     // aseta pelaajat pisteiden mukaiseen järjestykseen
NHLStatistics.sortByGoals();      // aseta pelaajat tehtyjen maalien mukaiseen järjestykseen
NHLStatistics.sortByAssists();    // aseta pelaajat syöttöjen mukaiseen järjestykseen
NHLStatistics.sortByPenalties();  // aseta pelaajat jäähyminuuttien mukaiseen järjestykseen

NHLStatistics.searchByPlayer("Jaromir Jagr");   // tulostaa Jaromir Jagr:in tilastot
NHLStatistics.searchByPlayer("Koivu");          // tulostaa Mikko ja Saku Koivun tilastot
NHLStatistics.searchByPlayer("Teemu");          // tulostaa kaikkien Teemujen tilastot

NHLStatistics.teamStatistics("NYR");            // New York Rangersin tilastot

7 Valinta ja totuusarvot

Tähän mennessä tekemämme ohjelmat ovat edenneet suoraviivaisesti käskystä toiseen, toimien jokaisella suorituskerralla samalla tavalla. Jotta ohjelman suoritus voisi haarautua erilaisille suorituspoluille käyttäjän esim. käyttäjän antaman syötteen perusteella, tarvitsemme käyttöömme valintakäskyn.

int luku = 11;

if ( luku > 10 ) {
    System.out.println("Luku oli suurempi kuin 10");
}

Ehto ( luku > 10 ) muuntautuu totuusarvoksi true tai false. Valintakäsky if käsittelee siis lopulta vain ja ainoastaan totuusarvoja. Yllä oleva ehtolause luetaan "jos luku on suurempi kuin 10".

Huomaa, että if -lauseen perään ei tule puolipistettä, sillä lause ei lopu ehto-osan jälkeen.

Ehdon jälkeen avaava aaltosulku { aloittaa lohkon (block), jonka sisältö suoritetaan jos ehto on tosi. Lohko loppuu sulkevaan aaltosulkuun }. Lohko voi olla kuinka pitkä tahansa.

Vertailuoperaattoreita ovat seuraavat:

• >suurempi kuin
• >=suurempi tai yhtäsuuri kuin
• <pienempi kuin
• <= pienempi tai yhtäsuuri kuin
• == yhtäsuuri kuin
• != erisuuri kuin

int luku = 55;

if ( luku != 0 ) {
    System.out.println("Luku oli erisuuri kuin 0");
}

if ( luku >= 1000 ) {
    System.out.println("Luku oli vähintään 1000");  
}

  

Lohkon sisällä voi olla mitä tahansa koodia, myös toinen valintakäsky.

int x = 45;
int luku = 55;

if ( luku > 0 ) {
    System.out.println("Luku on positiivinen");

    if ( luku>x ) {
        System.out.println(" ja suurempi kuin muuttujan x arvo"); 
        System.out.println("muuttujan x arvohan on " + x);
    }
}

Vertailuoperaattoreita voi käyttää myös ehtojen ulkopuolella. Tällöin ehdon totuusarvo asettuu totuusarvomuuttujaan.

int eka = 1;
int toka = 3;

boolean onkoSuurempi = eka > toka;

Yllä olevassa esimerkissä totuusarvomuuttuja onkoSuurempi sisältää nyt totuusarvon false.

Totuusarvomuuttujaa voidaan käyttää ehtolauseessa ehtona.

int eka = 1;
int toka = 3;

boolean onkoPienempi = eka < toka;

if ( onkoPienempi ) {
    System.out.println("1 on pienempi kuin 3!");
}

1 on pienempi kuin 3!

7.1 Koodin sisennys

Huomaa, että if-komennon jälkeisen lohkon, eli {-merkkiä seuraavien rivien komentoja ei kirjoiteta samalle tasolle (eli yhtä "vasemmalle") kuin komentoa if, vaan ne sisennetään hieman oikealle. Sisentäminen tapahtuu tabulaattorimerkillä (q:n vasemmalla puolella oleva näppäin). Kun lohko sulkeutuu, eli tulee }-merkki, sisennys loppuu. }-merkki on samalla tasolla kuin if.

Sisennys on oleellinen seikka ohjelmien ymmärrettävyyden kannalta. Tällä kurssilla ja kaikkialla "oikeassa elämässä" edellytetään, että koodi sisennetään asiallisesti. NetBeans auttaa sisennyksessä. Ohjelman saa sisennettyä helposti painamalla yhtä aikaa shift, alt ja f.

7.2 else

Jos valinnan ehto on epätotta, eli totuusarvo on false, voidaan suorittaa toinen vaihtoehtoinen lohko koodia, tämä käy komennon else avulla.

int luku = 4;

if ( luku > 5 ) {
    System.out.println("Lukusi on suurempi kuin viisi!");
} else {
    System.out.println("Lukusi on viisi tai alle!");
}

Lukusi on viisi tai alle!

Anna luku: 5

Luku on positiivinen.

Anna luku: -2

Luku ei ole positiivinen.

Kuinka vanha olet? 12

Et ole vielä täysi-ikäinen!

Kuinka vanha olet? 32

Olet jo täysi-ikäinen!

Anna luku: 2
Luku 2 on parillinen.

Anna luku: 7
Luku 7 on pariton.

7.3 else if

Jos valittavissa olevia vaihtoehtoja on enemmän kuin kaksi kannattaa käyttää else if-komentoa, joka on kuten else, mutta lisäehdolla. else if tulee if-ehdon jälkeen. else if ehtoja voi olla useita.

int luku = 3;

if ( luku == 1 ) {
    System.out.println("Luku on yksi");
} else if ( luku == 2 ) {
    System.out.println("Lukuna on kaksi");
} else if ( luku == 3 ) {
    System.out.println("Kolme lienee lukuna!");
} else {
    System.out.println("Aika paljon!");
}

Kolme lienee lukuna!

Luetaan ylläoleva esimerkki: 'Jos luku on yksi, tulosta "Luku on yksi", muuten jos luku on kaksi, tulosta "Lukuna on kaksi", muuten jos lukuna on kolme, tulosta "Kolme lienee lukuna". Muulloin, tulosta "Aika paljon!"'.

7.4 Merkkijonojen vertailu

Merkkijonoja, eli tekstejä, ei voi vertailla yhtäsuuri kuin (==) operaatiolla. Merkkijonojen vertailuun käytetään erillistä equals-komentoa, joka liittyy aina verrattavaan merkkijonoon.

String teksti = "kurssi";

if ( teksti.equals("marsipaani") ) {
    System.out.println("Teksti-muuttujassa on teksti marsipaani.");
} else {
    System.out.println("Teksti-muuttujassa ei ole tekstiä marsipaani.");
}

Komento equals liitetään aina siihen verrattavaan tekstimuuttujaan, "tekstimuuttuja piste equals teksti". Tekstimuuttujaa voidaan myös verrata toiseen tekstimuuttujaan.

String teksti = "kurssi";
String toinenTeksti = "pursi";

if ( teksti.equals(toinenTeksti) ) {
    System.out.println("Samat tekstit!");
} else {
    System.out.println("Ei samat tekstit!");
}

Merkkijonoja vertailtaessa on syytä varmistaa että verrattavalla tekstimuuttujalla on arvo. Jos muuttujalla ei ole arvoa, ohjelma tuottaa virheen NullPointerException, joka tarkoittaa ettei muuttujan arvoa ole asetettu tai se on tyhjä (null).

Anna ensimmäinen luku: 5
Anna toinen luku: 3

Suurempi luku: 5

Anna ensimmäinen luku: 5
Anna toinen luku: 8

Suurempi luku: 8

Anna ensimmäinen luku: 5
Anna toinen luku: 5

Luvut ovat yhtä suuret!

Anna pisteet [0-60]: 37

Arvosana: 2

Anna pisteet [0-60]: 51

Arvosana: 5

7.5 Loogiset operaatiot

Valinnan ehto voi olla myös monimutkaisempi, yksittäisten loogisten operaatioiden avulla koostettu ehto. Loogisia operaatioita ovat:

• ehto1 && ehto2 lausekkeen arvo on tosi molemmat ehtoista ovat tosia
• ehto1 || ehto2 lausekkeen arvo on tosi jos jompi kumpi tai molemmat ehdoista tosia
• !ehto lausekkeen arvo on tosi kun ehdon arvo on epätosi

Seuraavassa yhdistetään &&:lla eli ja-operaatiolla kaksi yksittäistä ehtoa, sillä halutaan tarkistaa, onko muuttujassa oleva luku suurempi kuin 4 ja pienempi kuin 11, eli siis välillä 5-10:

System.out.println("Onkohan luku väliltä 5-10: ");
int luku = 7;

if ( luku > 4 && luku < 11 ) {
    System.out.println("On! :)");
} else {
    System.out.println("Ei ollut :(")
}

Onkohan luku väliltä 5-10: 
On! :)

Seuraavassa annetaan ||:n eli tai-operaation avulla kaksi vaihtoehtoa, onko luku pienempi kuin 0 tai suurempi kuin 100. Ehto toteutuu jos luku täyttää jomman kumman ehdon:

System.out.println("Onkohan luku pienempi kuin 0 tai suurempi kuin 100");
int luku = 145;

if ( luku < 0 || luku > 100 ) {
    System.out.println("On! :)");
} else {
    System.out.println("Ei ollut :(")
}

Onkohan luku pienempi kuin 0 tai suurempi kuin 100
On! :)

Seuraavassa käännetään !:n eli negaatio-operaation avulla ehdon arvo päinvastaiseksi:

System.out.println("Eihän merkkijono ole 'maito'");
String merkkijono = "piimä";

if ( !(merkkijono.equals("maito")) ) {  // tosi jos ehto merkkijono.equals("maito") on epätosi
    System.out.println("ei ollut!");
} else {
    System.out.println("oli")
}

ei ollut!

Monimutkaisten ehtojen muodostamisessa tarvitaan usein sulkuja:

int luku = 99;

if ( (luku > 0 && luku < 10) || luku > 100 ) {
    System.out.println("luku oli joko yhden ja yhdeksän väliltä tai yli sata"); 
} else {
    System.out.println("luku oli 0 tai pienempi tai väliltä 10-99");
}

luku oli 0 tai pienempi tai väliltä 10-99

Kuinka vanha olet? 10
OK

Kuinka vanha olet? 55
OK

Kuinka vanha olet? -3
Mahdotonta!

Kuinka vanha olet? 150
Mahdotonta!

Anna tunnus: aleksi
Anna salasana: tappara
Olet kirjautunut järjestelmään

Anna tunnus: elina
Anna salasana: kissa
Olet kirjautunut järjestelmään

Anna tunnus: aleksi
Anna salasana: jokerit
Virheellinen tunnus tai salasana!

Anna vuosi: 2011
Vuosi ei ole karkausvuosi.

Anna vuosi: 2012
Vuosi on karkausvuosi.

Anna vuosi: 1800
Vuosi ei ole karkausvuosi.

Anna vuosi: 2000
Vuosi on karkausvuosi.

8 Toiston alkeet

Valintakomennon avulla saamme ohjelman toimintaan mukaan ehdollisuutta, eli esim. jos käyttäjätunnus ja salasana ovat oikein, päästetään käyttäjä kirjautumaan ohjelmaan ja muuten ei.

Ehdollisuuden lisäksi tarvitsemme toistoa: käyttäjätunnusta ja salasanaa pitää pystyä kysymään uudelleen niin kauan kunnes oikea käyttäjätunnus/salasana-pari on annettu.

Yksinkertaisin toiston muoto on ikuinen toisto. Seuraava ohjelma tulostaa merkkijonoa osaan ohjelmoida! ikuisesti eli "äärettömän monta kertaa":

while ( true ) {
    System.out.println("osaan ohjelmoida!");
}

Komento while( true ) saa sen aikaan, että siihen liittyvää lohkoa, eli {}:lla ympäröityjä komentoja suoritetaan äärettömän monta kertaa.

Ikuinen toisto ei yleensä ole se mitä halutaan. Toisto voidaan keskeyttää esim. komennolla break.

while ( true ) {
    System.out.println("osaan ohjelmoida!");

    System.out.print("jatketaanko (ei lopettaa)? ");
    String komento = lukija.nextLine();
    if ( komento.equals("ei") ) {
        break;
    }
}

System.out.println("kiitos ja kuulemiin.");

Nyt toisto etenee siten että ensin tulostuu osaan ohjelmoida! ja tämän jälkeen ohjelma kysyy käyttäjältä jatketaanko vielä. Jos käyttäjä vastaa ei, suoritetaan komento break jonka ansiosta toisto lopetetaan ja suoritetaan komento joka tulostaa kiitos ja kuulemiin.

osaan ohjelmoida!
jatketaanko (ei lopettaa)? joo
osaan ohjelmoida!
jatketaanko (ei lopettaa)? jawohl
osaan ohjelmoida!
jatketaanko (ei lopettaa)? ei
kiitos ja kuulemiin.

Toiston sisällä voi tehdä erilaisia asioita. Seuraavassa yksinkertainen laskin. Laskin kysyy käyttäjältä komentoa. Komennossa lopetus suoritetaan break ja toisto loppuu. Tämän jälkeen kysytään kahta lukua. Jos komento oli summa lasketaan lukujen summa ja tulostetaan se. Jos komento oli erotus toimitaan vastaavasti. Muussa tapauksessa ilmoitetaan että komento on tuntematon.

System.out.println("tervetuloa käyttämään laskinta");

while ( true ) {    
    System.out.print("anna komento (summa, erotus, lopetus): ");
    String komento = lukija.nextLine();
    if ( komento.equals("lopetus") ) {
        break;
    }

    System.out.print("anna luvut ");
    int eka = Integer.parseInt(lukija.nextLine());
    int toka = Integer.parseInt(lukija.nextLine());

    if ( komento.equals("summa") ) {     
        int summa = eka+toka;
        System.out.println( "lukujen summa " + summa );
    } else if ( komento.equals("erotus") ) {     
        int erotus = eka-toka;
        System.out.println( "lukujen erotus " + erotus );
    } else {     
        System.out.println( "tuntematon komento" );
    } 

}
System.out.println("kiitos ja kuulemiin.");

Screencast joka näyttää miten ohjelma syntyy:

Anna salasana: nauris
Väärin!
Anna salasana: lanttu
Väärin!
Anna salasana: porkkana
Oikein!

Salaisuus on: znvavbfgv grugl!

Anna salasana: nauris
Väärin!

Anna salasana: porkkana
Oikein!

Anna salasana: bataatti
Väärin!

Anna salasana: nauris
Väärin!
Anna salasana: lanttu
Väärin!
Anna salasana: porkkana
Oikein!

Anna salasana: nauris
Väärin!
Anna salasana: lanttu
Väärin!
Anna salasana: porkkana
Oikein!

Salaisuus on: znvavbfgv grugl!

Kuvaaja.lisaaNumero(13.0);

public static void main(String[] args) {
    Scanner lukija = new Scanner(System.in);

    System.out.println("NHL-tilastopalvelu");
    while ( true ) {
        System.out.println("");
        System.out.print("komento (pisteet, maalit, syotot, jaahyt, pelaaja, joukkue, lopeta): ");
        String komento = lukija.nextLine();

        if ( komento.equals("lopeta")) {
            break;
        }

        if ( komento.equals("pisteet")) {
            // tulosta 10 parasta pisteiden tekijää    
        } else if ( komento.equals("maalit")) {
            // tulosta 10 parasta maalintekijää     
        } else if ( komento.equals("syotot")) {
            // tulosta 10 parasta syöttäjää      
        } else if ( komento.equals("jaahyt")) {
            // tulosta 10 eniten jäähyjä saanutta    
        } else if ( komento.equals("pelaaja")) {
            // kysy käyttäjältä kenen tiedot halutaan tulostaa ja tulosta ne     
        } else if ( komento.equals("joukkue")) {
            // kysy käyttäjältä minkä joukkueen tilastot halutaan ja tulosta ne 
            // huom: tulostus tulee tapahtua pisteidentekojärjestyksessä (eli eniten pisteitä tehneet ensin) 
        }
    }
}

NHL-tilastopalvelu

komento (pisteet, maalit, syotot, jaahyt, pelaaja, joukkue): syotot
Henrik Sedin           VAN        43 11 + 38= 49  36
Erik Karlsson          OTT        43  6 + 35= 41  24
Claude Giroux          PHI        36 18 + 30= 48  16
Pavel Datsyuk          DET        41 13 + 30= 43  10
Brian Campbell         FLA        42  3 + 30= 33   4
Daniel Sedin           VAN        42 18 + 29= 47  32
Jason Pominville       BUF        41 14 + 29= 43   8
Nicklas Backstrom      WSH        38 13 + 29= 42  22
Joffrey Lupul          TOR        41 19 + 28= 47  36
Evgeni Malkin          PIT        33 16 + 28= 44  30

komento (pisteet, maalit, syotot, jaahyt, pelaaja, joukkue): pelaaja
kuka pelaaja: Jokinen
Olli Jokinen           CGY        43 12 + 21= 33  32
Jussi Jokinen          CAR        40  4 + 19= 23  30

komento (pisteet, maalit, syotot, jaahyt, pelaaja, joukkue): joukkue
mikä joukkue: DET
Pavel Datsyuk          DET        41 13 + 30= 43  10
Johan Franzen          DET        41 16 + 20= 36  34
Valtteri Filppula      DET        40 14 + 21= 35  10
Henrik Zetterberg      DET        41  8 + 24= 32  14
// lisää pelaajien nimiö

komento (pisteet, maalit, syotot, jaahyt, pelaaja, joukkue): lopeta