2.1 Εντολές Αποφάσεων

“Δύο δρόμους έχει η ζωή”

Μαθησιακοί στόχοι

Σε αυτήν την ενότητα θα μάθουμε:

τις διάφορες εντολές αποφάσεων (if, switch) και τον τριαδικό τελεστή ?

Εισαγωγή

Κατά την επίλυση της 3ης άσκησης του προηγούμενου μαθήματος είδαμε τι θα συνέβαινε αν ο χρήστης έδινε τιμή για την dayIndex εκτός ορίων και διερωτηθήκαμε πώς θα μπορούσαμε να αντιμετωπίσουμε αυτήν την περίπτωση. Η Java, όπως και άλλες γλώσσες προγραμματισμού, διαθέτουν εντολές ελέγχου ροής ή αποφάσεων που μας επιτρέπουν να αλλάξουμε τη ροή ενός προγράμματος ανάλογα με το αν μια συνθήκη είναι αληθής ή ψευδής.

Η Java διαθέτει δυο εντολές αποφάσεων ή ελέγχου ροής: if και switch.

Εντολή `if`

Σύνταξη:

if (συνθήκη) {
   εντολές
} else if (συνθήκη) {
   εντολές
} ... 
} else {
   εντολές
}

Η συνθήκη είναι μια λογική μεταβλητή (boolean) ή μια έκφραση που επιστρέφει λογική τιμή. Τα άγκιστρα μπορούν να παραληφθούν αν ακολουθεί μία μόνο εντολή, δηλ.

if (συνθήκη) 
   εντολή
else if (συνθήκη)
   εντολή
... 
else 
   εντολή

Π.χ.

if (grade > 17) {
  System.out.println("Άριστα");
} else if (grade > 15) { 
  System.out.println("Πολύ καλά");
} else if (grade > 13) {
  System.out.println("Καλά");
} else if (grade >= 10) {
  System.out.println("Μέτρια");
} else {
  System.out.println("Απορριπτέος");
}

Μπορούμε να εμφωλιάσουμε εντολές if:

if ("ν".equals(answer)) {
   if (i >= 0) {
	k += 1;
   } else {
	k -= 1
   }
}

Στο πιο πάνω παράδειγμα βλέπουμε μια εντολή if η οποία περιέχει άλλη μια εντολή if.

Τριαδικός τελεστής

Η εντολή απόφασης

if (συνθήκη) {
   εντολές
} else {
   εντολές
}

μπορεί να γραφεί και ως:

μεταβλητή = (συνθήκη) ? εντολές αν true : εντολές αν false

Ο τελεστής ? ονομάζεται τριαδικός τελεστής.

Π.χ.

String result = (num > 0) ? "θετικός" : "αρνητικός";

Εντολή `switch`

Θα παρουσιάσουμε πρώτα την παραδοσιακή εντολή switch, ώστε να την αναγνωρίζετε όταν τη συναντήσετε σε προγράμματα, αλλά συνίσταται να χρησιμοποιείτε τη νέα switch στα προγράμματά σας, η οποία περιγράφεται στην επόμενη ενότητα.

Σύνταξη:

switch(μεταβλητή) {
  case τιμή: 
    εντολές
    break;
  case τιμή: 
    εντολές
    break;
  ...
  default:
   εντολές
}

Η μεταβλητή μπορεί να είναι είτε αριθμητικού τύπου (char, byte, short, int, Character, Byte, Short, Integer), είτε συμβολοσειρά (String), είτε τύπου enum. enum είναι ένας ειδικός τύπος δεδομένων που επιτρέπει να ορίζουμε ένα καθορισμένο αριθμό σταθερών τιμών και την οποία θα μάθουμε σε επόμενα μαθήματα. Character, Byte, Short, Integer είναι οι αντίστοιχες κλάσεις των πρωτογενών τύπων char, byte, short, int. Θα μιλήσουμε για τις κλάσεις την επόμενη εβδομάδα. Επίσης και η var είναι αποδεκτή.

Παρατηρήστε ότι κάθε περίπτωση (case) χρειάζεται μια εντολή break για να δηλώσει το τέλος της. Αν ξεχάσετε την break τότε η εκτέλεση θα συνεχίσει στην επόμενη περίπτωση (fall through). Θα δούμε ένα παράδειγμα στη συνέχεια.

Παράδειγμα ελέγχου με αλφαριθμητικό:

final String dayOfWeek = "Saturday";
String result = ""; 
switch (dayOfWeek) {
  case "Sunday":                 
    result = "Κυριακή"; 
    break; 
  case "Monday": 
    result = "Δευτέρα"; 
    break; 
  case "Tuesday": 
    result = "Τρίτη"; 
    break; 
  case "Wednesday": 
    result = "Τετάρτη"; 
    break; 
  case "Thursday": 
    result = "Πέμπτη"; 
    break; 
  case "Friday": 
    result = "Παρασκευή"; 
    break; 
  case "Saturday": 
    result = "Σάββατο"; 
    break; 
  default: 
    result = "Error: " + dayOfWeek + 
             " is not a day of the week"; 
    break; 
} 
System.out.println(result);

Έξοδος:

> Σάββατο

Ακόμα ένα παράδειγμα:

Scanner sc = new Scanner(System.in);
String choice = sc.next();
switch (choice) {
  case "one":
	System.out.println(1);
       break;
  case "two":
	System.out.println(2);
       break;  
  default:
	System.out.println(-1);
}

Η Scanner μας επιτρέπει να διαβάζουμε την μονάδα εισόδου (δηλ. το πληκτρολόγιο). Στο πιο πάνω παράδειγμα διαβάζει μια συμβολοσειρά από την είσοδο, την αποθηκεύει στη μεταβλητή choice και αν είναι "one" ή "two" εμφανίζει στην είσοδο 1 ή 2 αλλοιώς -1.

Το πιο πάνω παράδειγμα της εντολής if μπορεί να γραφτεί κι ως εξής (fall through):

switch (grade) {
  case 20:
  case 19:
  case 18:
        System.out.println("Άριστα");
       break;
  case 17:
  case 16:
        System.out.println("Πολύ καλά");
        break;
  case 15:
  case 14:
        System.out.println("Καλά");
        break; 
  case 13:
  case 12:
  case 11:
  case 10:
        System.out.println("Μέτρια");
        break;
  default:
	System.out.println("Απορριπτέος");
}

Η default αν και συνηθίζεται να γράφεται πάντα στο τέλος, αυτό δεν περιορίζεται από τη γλώσσα, έτσι μπορείτε να την ορίσετε σε οποιαδήποτε θέση μέσα στη switch.

Ας δούμε ένα παράδειγμα όπου ο έλεγχος γίνεται με enum:

enum Choice {
  RED_PILL, BLUE_PILL
}
Choice choice = ...;  // Choice.RED_PILL ή Choice.BLUE_PILL
switch (choice) {
  case BLUE_PILL:
     System.out.println("Συνέχισε να κοιμάσαι...");
     break;  
  case RED_PILL:
     System.out.println("Καλωσήρθες στο Matrix!");
     break;
}

Προσέξτε, ότι είναι λάθος:

case Choice.BLUE_PILL:

|  Error:
|  an enum switch case label must be the unqualified name of an enumeration constant

Νέα `switch`

Στην έκδοση 12 της γλώσσας εισήχθηκε μια νέα σύνταξη για τη switch η οποία ήταν στη φάση της προεπισκόπισης (preview) μέχρι και την έκδοση 14 (οπότε και έγινε κανονικό χαρακτηριστικό της γλώσσας) ώστε οι προγραμματιστές να μπορούν να παρέχουν ανατροφοδότηση (feedback) από τη χρήση της και πιθανές βελτιώσεις σε μελλοντικές εκδόσεις της γλώσσας. Για να μπορέσετε να τη χρησιμοποιήσετε θα πρέπει να περάσετε την παράμετρο --enable-preview στο jshell της έκδοσης 12 και 13 όπως φαίνεται ακολούθως (δεν απαιτείται πλέον στην έκδοση 14 ή νεώτερη):

$> jshell --enable-preview
|  Welcome to JShell -- Version 12
|  For an introduction type: /help intro

jshell> 

Η εντολή switch, όπως την περιγράψαμε προηγουμένως, έχει αρκετά μειονεκτήματα. Π.χ. αν ξεχάσουμε μια εντολή break τότε η εκτέλεση του προγράμματος συνεχίζεται και στο επόμενο μπλοκ εντολής όπως είδαμε στο προηγούμενο παράδειγμα με τις βαθμολογίες. Αυτό μπορεί να γίνει εσκεμμένα, αλλά είναι πολύ εύκολο να γίνει και από λάθος το οποίο δε μπορεί να βρει ο μεταγλωττιστής (δηλ. είναι λογικό λάθος).

Η νέα σύνταξη έχει ως εξής:

switch(μεταβλητή) {
  case τιμή -> εντολές;
  case τιμή -> εντολές;
  ...
  default -> εντολές;
}

Ας ξαναγράψουμε ένα από τα προηγούμενα παραδείγματα με τη νέα σύνταξη:

jshell> String dayOfWeek = "Saturday";
dayOfWeek ==> "Saturday"

jshell> String result = "";
result ==> ""
 
jshell> switch (dayOfWeek) {
  case "Sunday" -> result = "Κυριακή"; 
  case "Monday" -> result = "Δευτέρα"; 
  case "Tuesday" -> result = "Τρίτη"; 
  case "Wednesday" -> result = "Τετάρτη"; 
  case "Thursday" -> result = "Πέμπτη"; 
  case "Friday" -> result = "Παρασκευή"; 
  case "Saturday" -> result = "Σάββατο"; 
  default -> result = "Error: " + dayOfWeek + 
             " is not a day of the week"; 
} 
$3 ==> "Σάββατο"

jshell> System.out.println(result);
Σάββατο

Βλέπετε πως δεν απαιτείται η break. Η περίπτωση fall through μπορεί να γραφτεί ως εξής:

jshell> int grade = 17;
grade ==> 17

jshell> switch (grade) {
  case 20, 19, 18 -> System.out.println("Άριστα");
  case 17, 16 -> System.out.println("Πολύ καλά");
  case 15, 14 -> System.out.println("Καλά");
  case 10, 13 -> System.out.println("Μέτρια");
  default -> System.out.println("Απορριπτέος");
}
Πολύ καλά

Η switch δεν είναι πλέον απλά μια εντολή, αλλά έχει μετατραπεί σε έκφραση, δηλ. μπορεί να επιστρέψει κάποια τιμή:

jshell> String result = switch (dayOfWeek) {
  case "Sunday" -> result = "Κυριακή"; 
  case "Monday" -> result = "Δευτέρα"; 
  case "Tuesday" -> result = "Τρίτη"; 
  case "Wednesday" -> result = "Τετάρτη"; 
  case "Thursday" -> result = "Πέμπτη"; 
  case "Friday" -> result = "Παρασκευή"; 
  case "Saturday" -> result = "Σάββατο"; 
  default -> result = "Error: " + dayOfWeek + 
             " is not a day of the week"; 
} 
result ==> "Σάββατο"

Τέλος, μπορούμε να γράψουμε και μπλοκ εντολών μετά το ->, όπως φαίνεται στο παρακάτω παράδειγμα, χρησιμοποιώντας την yield για να επιστρέψουμε την τιμή:

int score = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
    case TUESDAY                -> 7;
    default -> {
      String s = day.toString();
      int result = s.length();
      yield result;
    }
};

Εφαρμογές

Ας επανέλθουμε επομένως στο πώς μπορούμε να βελτιώσουμε το πρόγραμμα της άσκησης 3 του προηγούμενου μαθήματος. Ας δούμε το πρόγραμμά μας μέχρι στιγμής:

jshell> var days="ΚυρΔευΤριΤετΠεμΠαρΣαβ";
days ==> "ΚυρΔευΤριΤετΠεμΠαρΣαβ"

jshell> Scanner sc = new Scanner(System.in);
sc ==> java.util.Scanner[delimiters=\p{javaWhitespace}+] ... \E][infinity string=\Q∞\E]

jshell> int dayIndex = sc.nextInt() 
5
dayIndex ==> 5

jshell> var day = days.substring(dayIndex*3, dayIndex*3+3)
day ==> "Παρ"

jshell> int dayIndex = sc.nextInt() 
9
dayIndex ==> 9

jshell> var day = days.substring(dayIndex*3, dayIndex*3+3)
|  Exception java.lang.StringIndexOutOfBoundsException: Range [27, 30) out of bounds for length 21
|        at Preconditions$1.apply (Preconditions.java:55)
|        at Preconditions$1.apply (Preconditions.java:52)
|        at Preconditions$4.apply (Preconditions.java:213)
|        at Preconditions$4.apply (Preconditions.java:210)
|        at Preconditions.outOfBounds (Preconditions.java:98)
|        at Preconditions.outOfBoundsCheckFromToIndex (Preconditions.java:112)
|        at Preconditions.checkFromToIndex (Preconditions.java:349)
|        at String.checkBoundsBeginEnd (String.java:4589)
|        at String.substring (String.java:2703)
|        at do_it$Aux (#6:1)
|        at (#6:1)

ή σα γραμμές εντολών:

var days="ΚυρΔευΤριΤετΠεμΠαρΣαβ";
Scanner sc = new Scanner(System.in);
int dayIndex = sc.nextInt();
var day = days.substring(dayIndex*3, dayIndex*3+3);
System.out.println(day);

Το πρόβλημα εμφανίζεται στην γραμμή που διαβάζουμε αυτό που έδωσε ο χρήστης. Μετά από αυτήν την γραμμή, επομένως, θα πρέπει να ελέγξουμε κατά πόσο είσοδος του χρήστη είναι μέσα στα επιτρεπτά όρια (0-6), κι αν όχι, να εμφανίσουμε ένα μήνυμα λάθους.

var days="ΚυρΔευΤριΤετΠεμΠαρΣαβ";
Scanner sc = new Scanner(System.in);
int dayIndex = sc.nextInt();
if (dayIndex >= 0 && dayIndex < 7) {
   var day = days.substring(dayIndex*3, dayIndex*3+3);
   System.out.println(day);
} else {
   System.out.println("Δώσατε λάθος αριθμό ημέρας");
}

Αν τρέξετε το πρόγραμμα στο jshell και δώσετε αριθμό ημέρας εκτός ορίων:

dayIndex ==> 8
Δώσατε λάθος αριθμό ημέρας

Ας δούμε την άσκηση 3. Ένα έτος είναι δίσκεκτο αν διαιρείται με το 4 αλλά όχι με το 100 ή διαιρείται με το 400. Πώς μεταφράζεται ο αλγόριθμος αυτός σε κώδικα Java; Μπορείτε να ελέγξετε αν το πρόγραμμά σας είναι σωστό σε κάποιο online site.

jshell> int year = sc.nextInt();
year ==> 2014

jshell> boolean leapYear = (year % 4 == 0) && (year % 100 != 0) || (year % 400 == 0);
leapYear ==> false

jshell> int year = sc.nextInt();
year => 2004

jshell> boolean leapYear = (year % 4 == 0) && (year % 100 != 0) || (year % 400 == 0);
leapYear ==> true

Παρατηρήστε πώς το πρόγραμμα υλοποιεί απευθείας τον αλγόριθμο. Για να είναι ένα έτος δίσεκτο, θα πρέπει να διαιρείται με το 4, άρα το υπόλοιπο της διαίρεσης θα πρέπει να είναι μηδέν (year % 4 == 0), να μην διαιρείται με το 100, άρα το υπόλοιπο της διαίρεσης δεν θα πρέπει να είναι μηδέν (year % 100 != 0) ή να διαιρείται με το 400 (year % 400 == 0). Η έκφραση αυτή είναι μια λογική έκφραση, άρα μπορούμε να την αποθηκεύσουμε σε μια μεταβλητή τύπου boolean.

Ας λύσουμε την άσκηση 1. Αν θυμάστε από το σχολείο για να επιλύσουμε μια δευτεροβάθμια εξίσωση χρειάζεται πρώτα να υπολογίσουμε την διακρίνουσα: Δ=β²-4αγ.

Αν Δ>0 τότε υπάρχουν δυο πραγματικές λύσεις: x₁=(-β-√Δ)/2α, x₂=(-β+√Δ)/2α.
Αν Δ=0 τότε υπάρχει μια πραγματική λύση: x=-β/2α.
Αν Δ<0 τότε δεν υπάρχει πραγματική λύση.

jshell> System.out.print("Δώσε το α: ");
Δώσε το α: 
jshell> Scanner sc = new Scanner(System.in);
sc ==> java.util.Scanner[delimiters=\p{javaWhitespace}+] ... \E][infinity string=\Q∞\E]

jshell> var a = sc.nextInt();
2
a ==> 2

jshell> System.out.print("Δώσε το β: ");
Δώσε το β:

jshell> var b = sc.nextInt();
3
b ==> 3

jshell> System.out.print("Δώσε το γ: ");
Δώσε το γ:

jshell> var c = sc.nextInt();
-2
c ==> -2

jshell> var d = b*b-4*a*c;
d ==> 25

jshell> System.out.println("Η διακρίνουσα είναι: " + d);
Η διακρίνουσα είναι: 25

jshell> if (d > 0) {
   ...>     var x1 = (-b+Math.sqrt(d))/(2*a);
   ...>     var x2 = (-b-Math.sqrt(d))/(2*a);
   ...>     System.out.println("Δυο πραγματικές λύσεις: x1=" + x1 + " x2=" + x2);
   ...> } else if (d == 0) {
   ...>     var x = -b/(2*a);
   ...>     System.out.println("Μια πραγματική λύση: x=" + x);
   ...> } else {
   ...>     System.out.println("Καμία πραγματική λύση");
   ...> }
Δυο πραγματικές λύσεις: x1=0.5 x2=-2.0

Ασκήσεις

Να γράψετε πρόγραμμα που βρίσκει τις λύσεις της δευτεροβάθμιας εξίσωσης. Ο χρήστης δίνει 3 αριθμούς α,β,γ που είναι οι παράμετροι της δευτεροβάθμιας εξίσωσης αx² + βx+ γ = 0. Το πρόγραμμα τυπώνει τις λύσεις της εξίσωσης.
Γράψτε ένα πρόγραμμα που θα διαβάζει 3 αριθμούς και θα επιστρέφει τον μεγαλύτερο από τους 3.
Υπολογίστε αν ένα έτος είναι δίσεκτο. Ένα έτος είναι δίσκεκτο αν διαιρείται με το 4 αλλά όχι με το 100 ή διαιρείται με το 400.

Να γραφτεί ένα πρόγραμμα που να επιστρέφει τα ρέστα μετά την αγορά ενός αντικειμένου. Μια τυπική εκτύπωση του προγράμματος είναι η παρακάτω:

Κόστος αγοράς αντικειμένου:  82.53€
Πλήρωσα                   : 100.00€
Ρέστα:
x 500€
x 200€
x 100€
x 50€
x 20€
x 10€
x 5€
x 2€
x 1€
x 0.50€
x 0.20€
x 0.10€
x 0.05€
x 0.02€
x 0.01€

ή η παρακάτω (στην κρίση του μαθητή τι θέλει να υλοποιήσει):

x 10€
x 5€
x 2€
x 0.20€
x 0.05€
x 0.02€  

Πηγές

Horstmann C., Big Java 5 - Chapter 5 - Decisions
Urma R.-G. & Warburton R. (2019), “New switch Expressions in Java 12”, Java Magazine, May/June 2019.
Urma R.-G. & Warburton R. (2019), “Inside Java 13’s switch Expressions and Reimplemented Socket API”, Java Magazine, October 2019.

2.1 Εντολές Αποφάσεων {#Java}

My books

2.1 Εντολές Αποφάσεων

Μαθησιακοί στόχοι

Εισαγωγή

Εντολή `if`

Τριαδικός τελεστής

Εντολή `switch`

Νέα `switch`

Εφαρμογές

Ασκήσεις

Πηγές

2.1 Εντολές Αποφάσεων

Μαθησιακοί στόχοι

Εισαγωγή

Εντολή if

Τριαδικός τελεστής

Εντολή switch

Νέα switch

Εφαρμογές

Ασκήσεις

Πηγές

Εντολή `if`

Εντολή `switch`

Νέα `switch`