Vaka çalışması: adım adım not defteri (GradeBook)

Son hafta yeni bir konu yok. Dönem boyunca öğrendiğin her şeyi tek, gerçekçi bir programda birleştiriyoruz: bir dersin not defteri. Program küçük ama içinde sınıf, kurucu, private alan, dizi alanı, static yardımcı metot, ArrayList, toString, printf, iç içe döngü ve null kontrolü var. Final sınavındaki uzun yazma sorusu tam olarak böyle görünür: “Şu sınıfı yaz, sonra onu kullanan şu sınıfı yaz.”

Strateji: programı bir kerede yazmaya çalışma. Küçük bir parça yaz, main’de dene, çalıştığını gör, sonra büyüt (incremental development).

Adım 0: Problemi parçala

İstek: “Bir dersin öğrencilerini ve notlarını tut. Her öğrencinin ortalamasını ve harf notunu hesapla. Sınıf ortalamasını, en başarılı öğrenciyi ve geçen öğrenci sayısını bul. Bir rapor ve bir harf notu histogramı yazdır.”

İsimler (noun) sınıf ve alan adaylarıdır, fiiller (verb) metot adaylarıdır:

+-------------------------------------+       +----------------------------------------+
|              Student                |       |               GradeBook                |
+-------------------------------------+       +----------------------------------------+
| - created : int  (static)           |       | - courseName : String                  |
| - name : String  (final)            |  0..* | - students : ArrayList<Student>        |
| - scores : int[] (final)            |<------|                                        |
+-------------------------------------+       +----------------------------------------+
| + Student(name : String,            |       | + GradeBook(courseName : String)       |
|           scores : int[])           |       | + addStudent(s : Student) : void       |
| + getName() : String                |       | + classAverage() : double              |
| + setScore(i : int, v : int) : void |       | + topStudent() : Student               |
| + average() : double                |       | + countPassing(limit : double) : int   |
| + highest() : int                   |       | + find(name : String) : Student        |
| + letterFor(avg : double) : String  |       | + printReport() : void                 |
|   (static)                          |       | + printHistogram() : void              |
| + letter() : String                 |       +----------------------------------------+
| + toString() : String               |
+-------------------------------------+

GradeBook bir öğrenci listesine sahip (composition). Ok, GradeBook’un Student’ları kullandığını gösteriyor.

Adım 1: Student sınıfı

class Student {
    private static int created = 0;          // kaç öğrenci oluşturuldu
    private final String name;
    private final int[] scores;

    public Student(String name, int[] scores) {
        this.name = name;
        this.scores = new int[scores.length];            // kendi dizisi
        for (int i = 0; i < scores.length; i++) this.scores[i] = scores[i];
        created++;
    }

    public String getName() { return name; }
    public static int getCreated() { return created; }

    public void setScore(int index, int value) {
        if (index >= 0 && index < scores.length && value >= 0 && value <= 100) {
            scores[index] = value;
        }
    }

    public double average() {
        int sum = 0;
        for (int sc : scores) sum += sc;
        return (double) sum / scores.length;             // int bölme tuzağı yok
    }

    public int highest() {
        int max = scores[0];
        for (int sc : scores) if (sc > max) max = sc;
        return max;
    }

    public static String letterFor(double avg) {        // nesneye ihtiyaç yok
        if (avg >= 90) return "A";
        else if (avg >= 80) return "B";
        else if (avg >= 70) return "C";
        else if (avg >= 60) return "D";
        else return "F";
    }

    public String letter() { return letterFor(average()); }

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("%-6s %6.2f %s", name, average(), letter());
    }
}

Tasarım kararları:

• Alanlar private final. Ad ve not dizisinin referansı bir kez atanır. (final dizinin elemanları yine değişebilir; setScore bunu kontrollü yapıyor.)
• Kurucu diziyi kopyalıyor. this.scores = scores; yazsaydık dışarıdaki dizi ile aynı diziyi paylaşırdık ve dışarıda yapılan her değişiklik öğrencinin notunu değiştirirdi (13. haftadaki getter tuzağının kurucu hali). Buna savunmacı kopya (defensive copy) denir.
• setScore iki şeyi kontrol ediyor: indeksin geçerli olması (yoksa ArrayIndexOutOfBoundsException) ve notun 0..100 arasında olması.
• letterFor static. Harf hesaplamak için bir öğrenci nesnesine gerek yok; sadece bir sayı yeter. letter() ise örnek metodu ve kendi ortalamasını letterFor’a veriyor.
• toString printf biçimiyle. %-6s adı 6 karakterlik alana sola yaslar, %6.2f ortalamayı sağa yaslı ve 2 basamaklı yazar. Rapor böylece hizalı çıkar.

Test et:

Student s = new Student("Deniz", new int[]{70, 85, 90});
System.out.println(s.getName() + " " + s.average() + " " + s.highest() + " " + s.letter());
System.out.println(s);

Deniz 81.66666666666667 90 B
Deniz   81.67 B

new int[]{70, 85, 90} dizi değişkeni açmadan dizi oluşturup doğrudan argüman olarak vermenin yolu.

Adım 2: GradeBook sınıfı

class GradeBook {
    private String courseName;
    private ArrayList<Student> students = new ArrayList<>();

    public GradeBook(String courseName) { this.courseName = courseName; }

    public void addStudent(Student s) { students.add(s); }
    public int size() { return students.size(); }

    public double classAverage() {
        if (students.isEmpty()) return 0.0;
        double total = 0;
        for (Student s : students) total += s.average();
        return total / students.size();
    }

    public Student topStudent() {
        if (students.isEmpty()) return null;
        Student top = students.get(0);
        for (Student s : students) {
            if (s.average() > top.average()) top = s;
        }
        return top;
    }

    public int countPassing(double limit) {
        int count = 0;
        for (Student s : students) if (s.average() >= limit) count++;
        return count;
    }

    public Student find(String name) {
        for (Student s : students) {
            if (s.getName().equals(name)) return s;
        }
        return null;
    }
}

Dikkat: GradeBook hiçbir yerde not dizisine dokunmuyor. Ortalamayı öğrencinin kendisine soruyor (s.average()). Her sınıf kendi verisinden sorumlu; buna kapsülleme demiştik.

Test et:

GradeBook book = new GradeBook("SEN1001");
book.addStudent(new Student("Deniz", new int[]{70, 85, 90}));
book.addStudent(new Student("Ece", new int[]{95, 88, 92}));
book.addStudent(new Student("Can", new int[]{40, 55, 49}));
book.addStudent(new Student("Mert", new int[]{60, 72, 66}));
System.out.println(book.size());
System.out.printf("%.2f%n", book.classAverage());
System.out.println(book.topStudent().getName());
System.out.println(book.countPassing(60));
System.out.println(book.find("Ece").letter() + " " + book.find("Zeynep"));

4
71.83
Ece
3
A null

Bulunamayan Zeynep için find null döndürdü; String birleştirmede null yazısı olarak göründü. book.find("Zeynep").letter() yazsaydın NullPointerException alırdın.

Adım 3: Rapor ve histogram

public void printReport() {
    System.out.println("Course: " + courseName);
    for (Student s : students) System.out.println(s);          // toString otomatik
    System.out.printf("Class average: %.2f%n", classAverage());
    System.out.println("Top: " + topStudent().getName());
}

public void printHistogram() {
    String[] labels = {"A", "B", "C", "D", "F"};
    for (String lab : labels) {                                // dış: harfler
        System.out.print(lab + ": ");
        for (Student s : students) {                           // iç: öğrenciler
            if (s.letter().equals(lab)) System.out.print("*");
        }
        System.out.println();
    }
}

Course: SEN1001
Deniz   81.67 B
Ece     91.67 A
Can     48.00 F
Mert    66.00 D
Class average: 71.83
Top: Ece
A: *
B: *
C: 
D: *
F: *

TUZAK · null dönebilen metodu körlemesine kullanmak. printReport boş bir defterde Course: BOS ve Class average: 0.00 basıp topStudent().getName() satırında NullPointerException ile çöktü. Null dönebilecek bir sonucu önce bir değişkene al ve kontrol et: Student top = topStudent(); if (top != null) System.out.println("Top: " + top.getName());.

Bu programda dönemin hangi konusu nerede?

Bir final sorusunda bu tablonun herhangi bir satırı tek başına sorulabilir. Hepsini birlikte kurabiliyorsan dersin hedefine ulaştın.

Sık yapılan hatalar

Student s = new Student("A", new int[]{50, 60, 80});
System.out.println(s.average() + " " + s.letter());

Student s = new Student("B", new int[]{89, 90, 91});
System.out.println(s.letter() + " " + s.highest());

int[] marks = {10, 20, 30};
Student s = new Student("C", marks);
marks[0] = 100;
System.out.println(s.highest());

GradeBook g = new GradeBook("X");
g.addStudent(new Student("P", new int[]{100}));
g.addStudent(new Student("Q", new int[]{0, 100}));
System.out.println(g.classAverage() + " " + g.countPassing(50));

System.out.println(Student.letterFor(59.99) + Student.letterFor(60)
        + Student.letterFor(89.5) + Student.letterFor(90));

Student s = new Student("D", new int[]{80, 80});
s.setScore(1, 100);
s.setScore(5, 100);
s.setScore(0, -10);
System.out.println(s.average());

GradeBook h = new GradeBook("Y");
h.addStudent(new Student("Ali", new int[]{70}));
h.addStudent(new Student("Ali", new int[]{90}));
System.out.println(h.find("Ali").average());

GradeBook empty = new GradeBook("BOS");
System.out.println(empty.classAverage() + " " + empty.topStudent());