05. Статика

Статические методы

Бывают случаи, когда метод не использует ни одного поля класса. В таких случаях его делают статическим. Статический метод - это метод, который можно вызвать без создания экземпляра класса. Такие методы вызываются непосредственно от класса, а не от объекта (его экземпляра).

Например, Math.sqrt() - статический метод, потому что Math – это класс. Он сделан статическим, т. к. не завязан на характеристиках объекта, поэтому он не создаётся.

Можно провести аналогию: обычные методы и поля - это локальные переменные, определённые внутри объекта, а статические поля и методы - глобальные, они определены для самого класса.

Но это накладывает определённые ограничения: статические элементы могут взаимодействовать только со статическими переменными. Статические методы и поля создаются во время компиляции самого класса, а обычные поля - только при создании объекта, т. е. гарантированно позже, во время исполнения кода.

Для примера рассмотрим класс двухмерного вектора. Если мы хотим написать метод, который бы складывал два вектора и возвращал бы их сумму, то нам не нужно привязывать метод к конкретному объекту, а значит, он должен быть статическим.

Чтобы сделать метод статическим, нужно при объявлении метода написать ключевое слово static:

Main.java

package com.company;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Vector2 v1 = new Vector2(1,4); // [1,4]
        Vector2 v2 = new Vector2(-1,1); // [-1,1]
        Vector2 v3 = Vector2.sum(v1,v2); //  [0,5]
    }    
}

Vector2.java

package com.company;

// класс вектора
public class Vector2 {
    // x - координата
    public double x;
    // x - координата
    public double y;
    
    // конструктор
    public Vector2(double x, double y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    // сумма двух векторов
    public static Vector2 sum(Vector2 a, Vector2 b) {
        return new Vector2(a.x + b.x, a.y + b.y);
    }
}

Константы

Вторым методом, который мы разберём, будет метод умножения вектора на константу. Но задача состоит в том, чтобы написать независимый метод: в аргументе мы передаём вектор, который надо умножить, а метод нам возвращает новый вектор, равный исходному, умноженному на константу.

Main.java

    public static void main(String[] args) {
        Vector2 v1 = new Vector2(1,4); // [1,4]
        Vector2 v2 = new Vector2(-1,1); // [-1,1]
        Vector2 v4 = Vector2.modify(v1); // [5,20]
    }
}

Vector2.java

package com.company;

// класс вектора
public class Vector2 {
    // константа
    private static double k = 5;

    // x - координата
    public double x;
    // x - координата
    public double y;

    // конструктор
    public Vector2(double x, double y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    // сумма двух векторов
    public static Vector2 sum(Vector2 a, Vector2 b) {
        return new Vector2(a.x + b.x, a.y + b.y);
    }
    // домножение вектора на константу
    public static Vector2 modify(Vector2 v) {
        return new Vector2(v.x * k, v.y * k);
    }
}

В классическом смысле константы простым добавлением ключевого слова final не создаются, ведь константа должна быть глобальной, а не привязанной к конкретному объекту. Поэтому константы в классическом смысле создаются при помощи комбинации ключевых слов static и final.

Т.е. чтобы сделать коэффициент k из прошлого примера константой, достаточно изменить переписать его объявление следующим образом:

private static final double k = 5;

Запрет на переопределение

Если вы хотите запретить переопределять метод в классах-потомках, вам также нужно использовать ключевое слово final:

public final int f(){
   ...
} 

Метод f() будет доступен отовсюду, но при этом в классах-потоках изменять его реализацию будет запрещено.

Блок статической инициализации

Статический блок инициализации можно назвать статическим конструктором. Ведь конструктор - это метод объекта, а статика подразумевает работу без объектов. Поэтому, чтобы выполнить ряд операций при создании класса, например, вычисление коэффициентов, инициализацию констант и т.д., создан специальный блок статической инициализации. Он выполняется при первом обращении к классу.

Этот блок создаётся достаточно просто: в теле класса нужно написать ключевое слово static, после чего разместить весь код статической инициализации в фигурных скобках:

....
// класс вектора
public class Vector2 {
    // константа
    public static double k;
    // блок статической инициализации
    static {
        k = 5;
    }
    ...

Математика

Поворот вектора $(x,y)$ на угол $a$:

$$x_n=x*\cos(a)+y*\sin(a),~ y_n=y*\cos(a)-x*\sin(a)$$

Длина вектора $(x,y)$ равна

$$\sqrt{x^2+y^2}$$

Нормированный вектор сонаправлен с исходным и при этом его длина равна $1$.

Задание

В качестве задания вам необходимо написать требуемые классы либо решить задачу с их использованием. Система совмещает ваш код со своим и запускает тестирование.

Прочитайте внимательно, что именно нужно отправить в тот или иной тест.

Часть вывода в консоль система выполняет за вас. Вам нужно выводить только то, что требуется в задании.

Ссылка на контест