Java — консольные задачи

Приветствую! Здесь вы наверняка найдете, что ищете. Примеры в лаборатории рассчитаны на то, что мы разбираем что-то конкретное.

Текущая статья посвящена консольным задачам на Java — ввод-вывод, массивы, коллекции и типовые алгоритмы.

Поэтому за теорией по текущей теме вам — в энциклопедию. Если ещё не погружались, то маршрут прост:

1. Основы
2. Система и сеть
3. Данные и разметка
4. Код и разработка
5. Языки
6. Искусственный интеллект
7. Проект
8. Инфраструктура и безопасность
9. Спин-офф

Обязательно пройдитесь.

А теперь приступим к нашему предмету.

Навигация по примерам

Из чего состоит решение любой задачи

На контрольной, Stepik, Codeforces и в учебнике программа почти всегда устроена одинаково:

1. Прочитать вход строго по формату из условия.
2. Посчитать ответ — цикл, массив, HashMap, сортировка…
3. Вывести ровно то, что просят — без лишних слов «Ответ:» и без лишнего пробела в конце строки.

Достаточно стандартной библиотеки Java: java.util.Scanner, массивы, ArrayList, HashMap, Arrays.sort. Для очень большого ввода (десятки и сотни тысяч чисел) — BufferedReader вместо Scanner.

Обязательный каркас

Любая учебная программа на Java — это класс с методом main. JVM при запуске ищет именно его.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // ваш код
    }
}

Разбор сигнатуры main — по словам:

Правила файла:

Минимальный Hello World с разбором:

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, Java!");
    }
}

Пример:

Запуск: java Hello
Выход: Hello, Java!

Шаблоны ввода-вывода

Четыре шаблона покрывают большинство школьных и курсовых задач на массивы чисел. Выбор шаблона — первый шаг после прочтения условия: смотрите, как именно оформлен вход.

Scanner или BufferedReader?

Шаблон A — одно число (Scanner)

Формулировка из учебника: «Дано целое число n. Выведите удвоенное значение».

import java.util.Scanner;

public class DoubleNumber {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int n = sc.nextInt();
        System.out.println(n * 2);
        sc.close();
    }
}

Пример:

Вход:  7
Выход: 14

Разбор построчно:

Смысл шаблона: минимальная программа «прочитал → посчитал → вывел». Основа для задач «найти квадрат», «проверить чётность одного числа» и т.д.

Шаблон B — массив из n чисел (две строки входа)

Формулировка: «Первая строка — n. Вторая — n целых чисел. Выведите их сумму».

Пример:

Вход:
5
3 1 4 1 5

Выход:
14

Разбор по шагам:

1. int n = sc.nextInt() — читает 5 с первой строки.
2. long sum = 0 — накопитель суммы. Тип long, а не int: при больших n и больших числах сумма может переполнить int (максимум ≈ 2·10⁹).
3. for (int i = 0; i < n; i++) — цикл ровно n раз. i здесь только счётчик итераций, не индекс массива — мы числа сразу складываем.
4. sum += sc.nextInt() — то же, что sum = sum + sc.nextInt(): прочитали очередное число и добавили к сумме.
5. println(sum) — одна строка ответа.

Почему не массив? Для одной суммы хранить все элементы не обязательно — экономим память. Если дальше нужен доступ к элементам — см. шаблон с int[] a = new int[n].

Шаблон C — все числа в одной строке

Формулировка: «В одной строке через пробел записаны целые числа. Выведите максимум».

Пример:

Вход: 3 1 4 1 5
Выход: 5

Разбор по шагам:

1. sc.nextLine() — читает всю строку целиком, включая пробелы между числами.
2. .trim() — убирает пробелы в начале и конце (если в условии «лишний» пробел).
3. .split("\\s+") — режет строку по одному или нескольким пробельным символам. \\s в Java — «пробел, таб, перевод строки»; + — «один или больше». В regex обратный слэш пишется как \\.
4. parts[0], parts[1], … — массив строк. Число "42" — ещё не int.
5. Integer.parseInt(..) — превращает строку в int. Без этого сравнивать и складывать нельзя.
6. Цикл с i = 1 — первый элемент уже в max; сравниваем остальные.

Когда какой шаблон:

Шаблон D — быстрое чтение (BufferedReader)

Когда нужно: ввод из сотен тысяч чисел; Scanner на таких тестах часто получает Time Limit Exceeded.

Пример: тот же, что у шаблона B — вход 5 и 3 1 4 1 5, выход 14.

Разбор:

Подробнее про оба способа ввода — Основные конструкции языка Java.

Стартовые задачи

Задачи, которые задают на первой лабораторной и на самых простых олимпиадных задачах (уровень «A»). Здесь отрабатываются цикл, условие и работа с остатком от деления.

Сумма двух чисел

Формулировка: «Даны два целых числа в двух строках. Выведите их сумму».

Классическая «первая задача» на любой платформе — Codeforces A, учебник, пробник.

import java.util.Scanner;

public class SumTwoNumbers {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int a = sc.nextInt();
        int b = sc.nextInt();
        System.out.println(a + b);
        sc.close();
    }
}

Пример:

Вход:
10
25

Выход:
35

Разбор:

Частая ошибка: читать одной строкой через split, когда в условии числа строго на разных строках и проверяющая система подаёт их именно так — программа «зависнет», ожидая вторую строку. Если в условии «два числа в одной строке через пробел» — тогда split уместен.

Количество чётных в массиве

Формулировка: «Дано n и массив из n чисел. Сколько элементов чётные?»

Пример:

Вход:
4
2 3 4 6

Выход:
3

Разбор:

Пошагово на примере: 2 — чётное, count=1; 3 — нет; 4 — count=2; 6 — count=3.

Смысл задачи: закрепить цикл for и оператор % — они нужны в FizzBuzz, проверке простоты, задачах на делимость.

Максимум и индекс (нумерация с 1)

Формулировка: «Дано n и n чисел. Выведите максимальный элемент и номер его первого вхождения (нумерация с 1)».

В школьных условиях элементы часто нумеруют с 1, а в Java индексы массива с 0 — это главный источник ошибок.

Пример:

Вход:
4
3 9 1 9

Выход:
9 2

Разбор:

Если нужен последний максимум: замените > на >= — тогда при равенстве позиция сдвинется вправо.

Смысл задачи: шаблон «текущий лучший + его позиция» — основа для поиска минимума, второго максимума, индекса первого/последнего вхождения.

FizzBuzz до n

Формулировка: «Для каждого числа от 1 до n выведите: если делится на 15 — FizzBuzz, на 3 — Fizz, на 5 — Buzz, иначе само число».

Задача на приоритет условий — популярна на собеседованиях и в учебниках.

Пример (n = 15, фрагмент):

1
2
Fizz
4
Buzz
Fizz
7
8
Fizz
Buzz
11
Fizz
13
14
FizzBuzz

Разбор:

Примеры по темам

1. Массивы и списки

1.1. Массив фиксированной длины — вывод в обратном порядке

Формулировка: «Дано n и массив. Выведите элементы в обратном порядке через пробел».

Пример:

Вход:
5
1 2 3 4 5

Выход:
5 4 3 2 1

Разбор:

Смысл: массив в Java имеет фиксированный размер после new int[n]. Размер n обычно известен из условия — типичный формат ввода на экзамене.

1.2. ArrayList — когда длина заранее неизвестна

Формулировка: «Числа идут до конца файла (EOF). Выведите их в обратном порядке».

Пример:

Вход (файл):
3 1 4 1 5

Выход:
5 1 4 1 3

Разбор:

Массив или ArrayList? Если n в условии есть — чаще int[]. Если «читай, пока есть числа» — ArrayList.

1.3. Префиксные суммы — сумма на отрезке [l, r]

Формулировка: «Дан массив. Ответьте на запрос: сумма элементов с индексами от l до r включительно (индексы с 0)».

Идея: один раз построить массив pref, где pref[i] — сумма a[0] + … + a[i−1]. Тогда сумма на [l, r] за O(1): pref[r + 1] - pref[l].

Пример:

Вход:
5
1 2 3 4 5
1 3

Выход:
9

(элементы с индексами 1, 2, 3 — это 2 + 3 + 4 = 9)

Разбор построения pref на [1, 2, 3, 4, 5]:

pref[r+1] - pref[l] = pref[4] - pref[1] = 10 - 1 = 9.

Смысл: без префиксов каждый запрос — цикл O(n). С префиксами — O(1) на запрос после O(n) предобработки. Нужно при многих запросах к одному массиву.

2. Коллекции и частоты

2.1. Подсчёт частот слов (HashMap)

Формулировка: «Даны слова через пробел (до конца строки). Для каждого слова выведите, сколько раз оно встретилось».

Пример:

Вход: Java java Code code code

Выход (порядок строк может отличаться):
java: 2
code: 3

Разбор:

Эквивалент без merge (понятнее новичку):

if (freq.containsKey(word)) {
    freq.put(word, freq.get(word) + 1);
} else {
    freq.put(word, 1);
}

2.2. Сколько различных чисел (HashSet)

Формулировка: «Дано n и n целых. Сколько различных значений?»

Пример:

Вход:
6
1 2 2 3 3 3

Выход:
3

Разбор: Set хранит только уникальные элементы. Повторный add(2) ничего не меняет. size() — количество различных чисел.

HashMap vs HashSet: карта — «ключ → значение» (частота, индекс…). множество — «есть / нет» уникального элемента.

2.3. Есть ли пара с суммой k (Two Sum)

Формулировка: «Даны n, число k и массив. Существуют ли два разных элемента с суммой k? Выведите YES или NO».

Пример:

Вход:
5
9
2 7 1 3 4

Выход:
YES

(пара 2 + 7 = 9)

Разбор логики:

1. Читаем x = 2. В seen пусто. 9 - 2 = 7 не найден. Кладём 2.
2. x = 7. seen содержит 2, а 9 - 7 = 2 — есть → ответ YES.

Смысл: вместо перебора всех пар O(n²) — один проход O(n) с хеш-множеством «что уже видели».

3. Сортировка и поиск

3.1. Сортировка массива по возрастанию

Формулировка: «Дано n и массив. Выведите элементы в отсортированном порядке через пробел».

Пример:

Вход:
5
3 1 4 1 5

Выход:
1 1 3 4 5

Разбор:

Смысл: после сортировки удобно искать медиану, k-й элемент, дубликаты, делать бинарный поиск.

3.2. Бинарный поиск

Формулировка: «Дан массив и число target. Выведите индекс target в отсортированном массиве или −1».

Пример:

Вход:
5
3 1 4 1 5
4

Выход:
3

(после сортировки [1, 1, 3, 4, 5], элемент 4 на индексе 3)

Разбор binarySearch:

Важно: бинарный поиск работает только на отсортированном массиве. Забыть sort — типичная ошибка.

3.3. K-й по величине элемент

Формулировка: «Дано n, k и массив. Выведите k-й максимальный элемент (1 — самый большой)».

Пример:

Вход:
5
2
3 1 4 1 5

Выход:
4

После сортировки [1, 1, 3, 4, 5]: 1-й max = 5 (a[4]), 2-й max = 4 (a[3] = a[n-k]).

4. Строки

4.1. Палиндром

Формулировка: «Дана строка. Является ли она палиндромом (читается одинаково слева направо и справа налево)? Игнорируйте пробелы и регистр».

Пример:

Вход: А роза упала на лапу Азора
Выход: YES

Разбор:

4.2. Подсчёт гласных

Формулировка: «Дана строка. Сколько в ней гласных букв (латиница и кириллица)?»

Пример:

Вход: Hello мир
Выход: 3

(e, o — латиница; и — кириллица)

Разбор: indexOf(c) >= 0 — символ найден в строке-наборе гласных. Альтернатива — Set<Character> с гласными.

4.3. Разворот слов в предложении

Формулировка: «Дана фраза из слов через пробел. Выведите слова в обратном порядке».

Пример:

Вход: Java учат на первом курсе
Выход: курсе первом на учат Java

Разбор:

5. Числа и классика

5.1. НОД — алгоритм Евклида

Формулировка: «Даны два натуральных числа. Найдите их наибольший общий делитель (НОД)».

Пример:

Вход:
48
18

Выход:
6

Разбор цикла:

Ответ: 6. Теория — Евклид и классические алгоритмы.

5.2. Простое ли число

Формулировка: «Дано число n. Простое ли оно (делится только на 1 и на себя)? n ≥ 2».

Пример: 17 → YES, 15 → NO (делится на 3).

Разбор: достаточно проверять делители d от 2 до √n. Если n = a · b и оба фактора больше √n, их произведение уже больше n — противоречие.

5.3. Факториал

Формулировка: «Дано n. Выведите n!».

Пример: 5 → 120.

Осторожно с типами:

6. Интерактивное меню

Полные калькулятор, викторина и работа с файлами — в Простые приложения на Java. Здесь — каркас программы, которая работает, пока пользователь не выберет «выход».

6.1. Меню с switch

Разбор:

Ловушка nextInt + nextLine: после nextInt() в буфере остаётся \n. Следующий nextLine() прочитает пустую строку. В меню надёжнее всё через nextLine() + parseInt.

6.2. Угадай число

Формулировка: «Компьютер загадывает число от 1 до 100. Пользователь угадывает; программа отвечает “больше” / “меньше”».

Разбор:

7. Полезные приёмы

7.1. Вывод массива одной строкой через пробел

На экзамене часто просят: «элементы через пробел, без скобок».

import java.util.Arrays;

int[] a = {3, 1, 4, 1, 5};
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
    if (i > 0) System.out.print(" ");
    System.out.print(a[i]);
}
System.out.println();

Быстрый вариант (для отладки, не всегда для сдачи):

System.out.println(
    Arrays.toString(a).replace("[", "").replace("]", "").replace(", ", " ")
);

Ошибка: System.out.println(a) напечатает [3, 1, 4, 1, 5] со скобками — формат не совпадёт с условием.

7.2. Несколько тестов в одном запуске

Формулировка: «Первая строка — t (число тестов). Для каждого теста — свой формат входа».

Пример:

Вход:
2
3
1 2 3
2
10 20

Выход:
6
30

Разбор: внешний цикл по test — изолированные задачи в одном файле входа. Внутри — тот же шаблон B, что выше.

7.3. Чтение чисел до конца файла (EOF)

import java.util.Scanner;

Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (sc.hasNextInt()) {
    int x = sc.nextInt();
    // обработка x — например, sum += x
}
sc.close();

Когда: в условии нет n, числа идут до EOF (типично при java Main < input.txt).

7.4. Форматированный вывод (printf)

double pi = 3.14159265;
System.out.printf("pi = %.2f%n", pi);   // pi = 3.14
System.out.printf("%05d%n", 42);       // 00042
System.out.printf("%d + %d = %d%n", 2, 3, 5);

Полная таблица — Основные конструкции языка Java.

Дополнительные типовые задачи

Задачи, по которым чаще всего приходят из поиска и с форумов («как на Java…»). У каждой — формулировка, код, вход/выход и разбор по строкам.

8.1. Сумма элементов массива

Запрос: java сумма элементов массива, array sum java.

Формулировка: «Дано n, затем n целых. Выведите сумму всех элементов».

Пример:

Вход:
4
10 20 30 40

Выход:
100

Разбор:

Упрощение без массива: если элементы больше не нужны, достаточно sum += sc.nextInt() в цикле — см. ArraySum выше.

8.2. Среднее арифметическое массива

Запрос: java среднее арифметическое массива, average array java.

Формулировка: «Дано n и n оценок (0–100). Выведите среднее с двумя знаками после запятой».

Пример:

Вход:
3
80 90 100

Выход:
90.00

Разбор:

Связь с учебным проектом «калькулятор средней оценки» — базовая информатика.

8.3. Минимум в массиве

Запрос: java найти минимум в массиве, min element array java.

Формулировка: «Дано n и массив. Выведите минимальный элемент».

Пример:

Вход:
5
3 9 1 9 0

Выход:
0

Разбор: зеркальная логика к максимуму с индексом — первый элемент сразу в min, дальше сравниваем с <.

8.4. Разворот строки

Запрос: java reverse string, перевернуть строку java.

Формулировка: «Дана строка. Выведите её задом наперёд».

Пример:

Вход: Java
Выход: avaJ

Разбор:

Короткий вариант (Java 15+): new StringBuilder(s).reversetoString() — для учебника лучше понимать цикл.

8.5. Сортировка пузырьком (Bubble Sort)

Запрос: bubble sort java, сортировка пузырьком java.

Формулировка: «Дано n и массив. Отсортируйте по возрастанию сортировкой пузырьком и выведите».

Пример:

Вход:
5
5 1 4 2 3

Выход:
1 2 3 4 5

Разбор логики:

Смысл: на практике в Java используют Arrays.sort(a) — см. раздел 3. Пузырёк нужен на контрольных и для понимания O(n²). Теория — Алгоритмы сортировки.

8.6. Линейный поиск

Запрос: linear search java, линейный поиск java.

Формулировка: «Даны n, массив и число x. Выведите индекс первого вхождения x или −1».

Пример:

Вход:
6
3 1 4 1 5 9
4

Выход:
2

Разбор:

8.7. Числа Фибоначчи до n

Запрос: fibonacci java, последовательность фибоначчи java.

Формулировка: «Дано n (n ≥ 1). Выведите первые n чисел Фибоначчи через пробел: 1 1 2 3 5 …».

Пример:

Вход: 7
Выход: 1 1 2 3 5 8 13

Разбор:

Смысл: два переменных хранят «текущее» и «следующее» — итеративный Fibonacci без рекурсии (рекурсия на больших n тормозит и может переполнить стек).

8.8. Количество цифр в числе

Запрос: java количество цифр в числе, count digits java.

Формулировка: «Дано целое неотрицательное число. Сколько в нём цифр?»

Пример:

Вход: 12045
Выход: 5

Разбор:

Альтернатива: String.valueOf(n).length() — короче, но на экзамене часто требуют цикл.

8.9. Удалить дубликаты, сохранив порядок

Запрос: java удалить дубликаты из массива, unique elements preserve order.

Формулировка: «Дано n и массив. Выведите уникальные элементы в порядке первого появления через пробел».

Пример:

Вход:
8
1 2 2 3 1 4 3 5

Выход:
1 2 3 4 5

Разбор:

8.10. Подсчёт слов в строке

Запрос: java подсчитать слова в строке, count words java.

Формулировка: «Дана строка из слов через пробел. Сколько слов?»

Пример:

Вход:   Java учат на первом курсе
Выход: 5

Разбор:

Частые ошибки новичков

int n = sc.nextInt();
String line = sc.nextLine();  // часто "" — съели перевод строки после числа

Что дальше

Сохраняйте каждый пример в отдельный файл, запускайте из IDE (Первая программа на Java) или из терминала. Сверяйте вывод с блоком «Вход / Выход» — так быстрее закрепляется связь между кодом и результатом, и проще сдавать автопроверку на курсах.