Java: Агрегация данных (Числа)
В программировании есть отдельный класс задач, который не может обойтись без циклов — он называется агрегированием данных.
К таким задачам относятся поиск:
- Максимального значения
- Минимального значения
- Суммы
- Среднего арифметического
Их главная особенность в том, что результат зависит от всего набора данных. Для расчета суммы нужно сложить все числа, для вычисления максимального нужно сравнить все числа.
С этой темой хорошо знакомы все, кто занимаются числами. Например, с такими задачами часто работают бухгалтеры или маркетологи в таблицах наподобие Microsoft Excel или Google Sheets.
Разберем самый простой пример — поиск суммы набора чисел. Реализуем функцию, которая складывает числа в указанном диапазоне, включая границы.
В этом случае диапазоном называется ряд чисел от какого-то начала до определенного конца. Например, диапазон [1, 10]
включает в себя все целые числа от 1 до 10:
App.sumNumbersFromRange(5, 7); // 5 + 6 + 7 = 18
App.sumNumbersFromRange(1, 2); // 1 + 2 = 3
// Диапазон [1, 1] с одинаковым началом и концом – тоже диапазон
// Он включает одно число — саму границу диапазона
App.sumNumbersFromRange(1, 1); // 1
App.sumNumbersFromRange(100, 100); // 100
Для реализации этого кода нам понадобится цикл. Мы выбираем именно цикл, потому что сложение чисел – это итеративный процесс. Он повторяется для каждого числа, а количество итераций зависит от размера диапазона.
Чтобы лучше понять тему, попробуйте ответить на вопросы:
- Каким значением инициализировать счетчик?
- Как он будет изменяться?
- Когда цикл должен остановиться?
А теперь посмотрите код ниже:
public static int sumNumbersFromRange(int start, int finish) {
// Технически можно менять start, но входные аргументы нужно оставлять в исходном значении
// Это сделает код проще для анализа
var i = start;
var sum = 0; // Инициализация суммы
while (i <= finish) { // Двигаемся до конца диапазона
sum = sum + i; // Считаем сумму для каждого числа
i = i + 1; // Переходим к следующему числу в диапазоне
}
// Возвращаем получившийся результат
return sum;
}
Общая структура цикла здесь стандартна:
- Счетчик, который инициализируется начальным значением диапазона
- Сам цикл с условием остановки при достижении конца диапазона
- Изменение счетчика в конце тела цикла
Количество итераций в таком цикле равно finish - start + 1
. Например, нужно 3 итерации, чтобы посчитать диапазон от 5 до 7:
7 - 5 + 1 = 3
Главные отличия от обычной обработки связаны с логикой вычислений результата. В задачах на агрегацию всегда есть какая-то переменная, которая хранит внутри себя результат работы цикла. В коде выше это sum
.
На каждой итерации цикла происходит ее изменение, прибавление следующего числа в диапазоне: sum = sum + i
. Весь процесс выглядит так:
// Для вызова sumNumbersFromRange(2, 5);
var sum = 0;
sum = sum + 2; // 2
sum = sum + 3; // 5
sum = sum + 4; // 9
sum = sum + 5; // 14
// 14 – результат сложения чисел в диапазоне [2, 5]
В математике существует понятие нейтральный элемент операции. Операция с таким элементом не изменяет то значение, над которым проводится операция:
- В сложении любое число плюс ноль дает само число
- При вычитании – то же самое
- Даже у конкатенации есть нейтральный элемент – это пустая строка:
"" + "one"
будет"one"
Задание
Реализуйте метод multiplyNumbersFromRange()
, который перемножает числа в указанном диапазоне включая границы диапазона. Пример вызова:
App.multiplyNumbersFromRange(1, 5); // 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120
App.multiplyNumbersFromRange(2, 3); // 2 * 3 = 6
App.multiplyNumbersFromRange(6, 6); // 6
Команда проекта находится в телеграм-сообществе. Там можно задать любой вопрос и повлиять на проект
Если вы зашли в тупик, то самое время поговорить с нашим асситентом Тота во вкладке "ИИ-помощник":
Тесты устроены таким образом, что они проверяют решение разными способами и на разных данных. Часто решение работает с одними входными данными, но не работает с другими. Чтобы разобраться с этим моментом, изучите вкладку «Тесты» и внимательно посмотрите на вывод ошибок, в котором есть подсказки.
Это нормально 🙆, в программировании одну задачу можно выполнить множеством способов. Если ваш код прошел проверку, то он соответствует условиям задачи. В редких случаях бывает, что решение подогнано под тесты, но это видно сразу.
Создавать обучающие материалы, понятные для всех без исключения, довольно сложно. Мы очень стараемся, но всегда есть что улучшать. Если вы встретили материал, который вам непонятен, опишите проблему в обратной связи нашего сообщества
Ваше упражнение проверяется по этим тестам
import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;
class Test {
public static void main(String[] args) {
assertThat(App.multiplyNumbersFromRange(2, 2)).isEqualTo(2);
assertThat(App.multiplyNumbersFromRange(1, 3)).isEqualTo(6);
assertThat(App.multiplyNumbersFromRange(1, 5)).isEqualTo(120);
assertThat(App.multiplyNumbersFromRange(2, 5)).isEqualTo(120);
assertThat(App.multiplyNumbersFromRange(0, 5)).isEqualTo(0);
assertThat(App.multiplyNumbersFromRange(-4, -2)).isEqualTo(-24);
assertThat(App.multiplyNumbersFromRange(-4, -3)).isEqualTo(12);
}
}
Решение учителя откроется через:
20:00
