Programowanie i Java

1. Co robi komputer?

• pisanie i redagowanie dokumentów
• obliczenia w arkuszu kalkulacyjnym
• wyszukiwanie w bazach danych
• przeglądanie zasobów Internetu
• wysyłanie i odbieranie poczty elektronicznej

2. Algorytmy i języki programowania

Wybierz  z cennika procesor, zapisz jego cenę
Wybierz z cennika pamięć RAM, zapisz jej cenę
Wybierz z cennika płytę główną, zapisz jej cenę
Wybierz z cennika kartę graficzną, zapisz jej cenę
Wybierz z cennika dysk twardy, zapisz jego cenę
Wybierz z cennika CDROM lub DVD, zapisz jego  cenę
Wybierz z cennika kartę dźwiękową, zapisz jej cenę
Wybierz obudowę i potrzebne akcesoria, zapisz ich ceny
Zsumuj wszystkie ceny

• użytkownik podaje konkretne ceny, program wylicza ich sumę;
• użytkownik podaje charakterystyki składników, program odszukuje np. w jakiejś internetowej bazie danych ich ceny i sumuje je;
  
• użytkownik podaje kryteria wyboru konfiguracji sprzętowej, program według tych kryteriów dokonuje wyboru konkretnych opcji sprzętowych i sumuje ich ceny.

1. Zapytaj użytkownika o cenę procesora
2. Zapytaj użytkownika o cenę płyty głównej
...
n-1. Zsumuj podane ceny
n.   Podaj użytkownikowi wynik (cenę komputera)

• w jaki sposób ma odbywać się interakcja z użytkownikiem: w jaki sposób pytać go o dane wejściowe i jak pokazywać wynik (dane wyjściowe) ?
• w jaki sposób wykonywać sumowanie: czy przechowywać ceny poszczególnych składników, czy składać je inkrementalnie mając na wyjściu do dyspozycji tylko wynikową, sumaryczną cenę?
• w jaki sposób reagować na błędy danych ?
  

• sprawdzania jakichś warunków i na tej podstawie podejmowania decyzji o wyborze dalszych kroków algorytmu
• iteracyjnego wykonania jakichś fragmentów algorytmu (powtarzania ich wykonania wielokrotnie, zadaną liczbę razy lub dopóki spełnione sa jakieś warunki)

1. Zapytaj użytkownika o cenę procesora
2. Jeżeli podana cena nie jest liczbą,
   powiadom użytkownika o błędzie
   i wróć do kroku 1
3. Zapisz cenę procesora (do ew. późniejszego użycia)
4. Zapytaj użytkownika o cenę płyty głównej
5. Jeżeli podana cena nie jest liczbą,
   powiadom użytkownika o błędzie
   i wróć do kroku 4
6. Zapisz cenę płyty głównej (do ew. późniejszego użycia)
... inne składniki
... inne składniki
n-1. Wylicz sumę cen składników
n.   Pokaż wyniki

czytaj dochód
jeżeli (dochód > 74048) to podatek = 17048.44 + 0.4 * (dochód - 74048)
w przeciwnym razie jeżeli (dochód > 37024) to
   podatek = 6541.24 + 0.3 * (dochód - 37024)
w przeciwnym razie podatek = 0.19 * dochód - 493.32
pisz podatek

jeżeli (warunek) to {
  czynność 1
  czynność 2
}

pobieranieDanych1:
  pisz "Podaj cenę procesora"
  czytaj cenaProcesora
  jeżeli (cenaProcesora nie jest liczbą) to {
     pisz "Wadliwe dane"
     idź do pobieranieDanych1
  }
pobieranieDanych2:
  pisz "Podaj cenę płyty głównej"
  czytaj cenaPłyty
  jeżeli (cenaPłyty nie jest liczbą) to {
     pisz "Wadliwe dane"
     idź do pobieranieDanych2
  }
...

cenaWynikowa = suma cen części

pisz cenaWynikowa  

trzebaPobraćDane = tak
wykonuj dopóki (trzebaPobraćDane) {
  pisz "Podaj cenę procesora"
  czytaj cenaProcesora
  jeżeli (cenaProcesora nie jest liczbą) to pisz "Wadliwe dane"
  w przeciwnym razie trzebaPobraćDane = nie
}  

trzebaPobraćDane = tak
wykonuj dopóki (trzebaPobraćDane) {
  pisz "Podaj cenę płyty głównej"
  czytaj cenaPłyty
  jeżeli (cena
Płyty nie jest liczbą) to pisz "Wadliwe dane"
  w przeciwnym razie trzebaPobraćDane = nie
}  
...
cenaWynikowa = suma cen części
pisz cenaWynikowa

• programy piszemy po to, by rozwiązywać jakieś problemy lub realizować jakieś zadania;
• zanim napiszemy program, który realizuje jakieś zadanie, musimy opracować algorytm postępowania, prowadzącego do realizacji tego zadania;
• algorytm jest  przepisem, zbiorem poleceń wykonywanych na danych, opisem sposobu przekształcenia danych wejściowych w dane wyjściowe;
• program jest zapisem algorytmu oraz danych w konkretnym języku programowania;
• po to by program mógł być wykonany przez komputer jego zapis w konkretnym języku programowania musi być przetłumaczony na język instrukcji rozumianych przez procesor; takiego tłumaczenia dokonują specjalne programy nazywane translatorami, kompilatorami i interpreterami.
  

3. Czym jest Java?

3.1. Uniwersalny język programowania

3.2. Wieloplatformowość i uniwersalność Javy

• graficzne interfejsy użytkownika (GUI),
• dostęp do baz danych,
• działania w sieci,
• aplikacje rozproszone,
• aplikacje WEB,
• oprogramowanie pośredniczące (middleware),
• zaawansowana grafikę, gry i multimedia,
• aplikacje na telefony komórkowe i inne "małe" urządzenia.

• standardową - Java Standard Edition (Java SE) - przeznaczoną głównie do standardowych zastosowań dla komputerów personalnych i serwerów, również połączonych w sieci,
• biznesową - Java Enterprise Edition (Java EE) -  dla tworzenia rozbudowanych i zaawansowanych aplikacji biznesowych, w szczególności dla dużych firm,
• mikro - Java Micro Edition (Java ME) - dla programowania urządzeń elektronicznych, takich jak telefony komórkowe, telewizja, procesory w samochodach czy urządzeniach gospodarstwa domowego.

4. Wprowadzenie do obiektowości

class ElDev {
  width, height; <-- atrybuty: szerokość, wysokość, stan
  isOn;
================= Interfejs komunikatów
  method on()
   isOn = true; <--- usługa on (włącz), inaczej: metoda o nazwie on

  method off()
   isOn = false; <--- usługa off (wyłacz),inaczej: metoda o nazwie on
}

a.on();  // komunikat: obiekcie a włącz się
b.on();  // obiekcie b włącz się
a.off(); // obiekcie a wyłącz się

class Komputer extends ElDev {
    method run(Program p)
       if (isOn()) wykonanie_programu_p;
}

Komputer a, b, c;
Program x, y, z;
...
a.on(); a.run(x); ... a.off();

5. Aplikacja powitalna

import javax.swing.*;

public class JavaWelcome {

  public static void main(String[] args) {
    JFrame frame = new JFrame("Powitanie");                              // 1
    String htmlText = "<html><FONT SIZE=+3>" +                           // 2
                      "Witaj<font color=red><b> Javo!</b></font><br>" +
                      "<font color=blue>... A witaj!</font></html>";
    
    Icon icon = new ImageIcon("java_logo.png");                          // 3
    JLabel label = new JLabel(htmlText, icon, JLabel.CENTER);            // 4
    frame.add(label);                                                    // 5
    frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);                // 6
    frame.pack();                                                        // 7 
    frame.setLocationRelativeTo(null);                                   // 8 
    frame.setVisible(true);                                              // 9 

  }

}

1. Tworzymy okno frame - obiekt klasy JFrame - z tytułem "Powitanie"
2. Tworzymy napis htmlText - obiekt klasy String. - który będzie pokazany w oknie; tekst jest formatowany (wielkość i kolor pisma) za pomocą znaczników HTML.
3. Pobieramy obrazek z pliku java_logo.png; będziemy do niego mieli dostęp za pomocą zmiennej icon.
4. Tworzymy etykietę label (klasa JLabel), w której będzie umieszczony obrazek i wycentrowany tekst.
5. Do okna dodajemy etykietę.
6. Dla okna frame ustalamy, że domyślnie jego zamknięcie ma spowodować zakończenie działania aplikacji.
7. Pakujemy okno, tzn. prosimy o takie ustalenie jego rozmiarów, aby były ono optymalne dla pokazania umieszczonej w nim etykiety.
8. Ustalamy położenie okna: wycentrowane w obszarze pulpitu.
9. Pokazujemy okno.

6. Instalacja Javy, pierwszy program i kilka elementów składni

1. Program źródłowy może być zapisany w wielu plikach z rozszerzeniem .java; w każdym pliku musi występować pełna definicja jednej lub kilku klas,
2. Nazwa pliku powinna być dokładnie (a więc uwzględniając wielkie i małe litery) taka sama jak nazwa publicznej  klasy zdefiniowanej w tym pliku (czyli klasy ze specyfikatorem public; co to jest klasa publiczna - dowiemy się później). W  pliku źródłowym może wystąpić tylko jedna klasa publiczna.
3. Uruchamiając maszynę wirtualną (polecenie java) podajemy jako argument nazwę klasy, w której jest zdefiniowana metoda main. Nie podajemy rozszerzenia pliku (".class") czyli: java Test a nie java Test.class

public class Test {

   public static void main( String[] args ) {
      System.out.println( "Dzień dobry!");
   } 

}

1. Słowa kluczowe języka (mające specjalne znaczenie i zarezerwowane, czyli takie, których nie można używać poza ich kontekstem np. dla nazywania zmiennych klas czy metod)  zostały pokazane na niebiesko.
   
2. Na razie nie przejmujemy się dziwnymi słowami (public, void itp.). Dowiemy się o nich z następnych wykładów.
   
3. Program w Javie zawsze składa się z definicji klas. Tu mamy zdefiniowaną jedną klasę o nazwie Test. Do definiowania klas służy słowo kluczowe class. Po nim podajemy nazwę klasy (tu nazywa się Test ale można nazwać ją inaczej). Samą definicję klasy podajemy w następujących potem nawiasach klamrowych. Nawiasy te zaznaczono na czerwono.
4. W klasie Test została zdefiniowana metoda o nazwie  main (czyli coś bardzo podobnego do pojęcia funkcji lub procedury, znanego w innych językach).
5. Kod metody zapisujemy w nawiasach klamrowych (zielone).
   
6. Wykonanie programu zacznie się właśnie od metody main, ale musi ona mieć dokładnie taki nagłówek jak podano (public static void main(String[] args)), z tym wyjątkiem, że słowo args możemy zastąpić innym (jest to nazwa zmiennej).
7. Jak widać, metoda main ma parametr o nazwie args. Oznacza on tablicę łańcuchów znakowych (obiektów typu String) - która zawiera argumenty przekazane przy uruchomieniu programu (np. podane w wierszu poleceń sesji znakowej). W naszym programie nie korzystamy z tych argumentów.
   
8. W metodzie main wywołujemy metodę println (już dla nas przygotowaną i znajdującą się w "bibliotece" standardowych klas języka; zatem użyjemy tej własnej nazwy metody, a nie jakiejś dowolnej).  Metoda println wyprowadza przekazany jej argument na konsolę. Wywołanie metody stanowi wyrażenie. Kończąc je średnikiem przekształciliśmy je w instrukcję programu "do wykonania".  W Javie średniki obowiązkowo kończą instrukcje.
9. Na razie nie przejmujemy się tym po co i dlaczego trzeba pisać System.out.println. Dowiemy się tego później.
10. Argument podany w wywołaniu metody println - to literał łańcuchowy (napis podany literalnie). 
11. Zapisany program musimy skompilować: javac Test.java (lub środkami IDE)
12. W rezultacie otrzymamy plik Test.class
13. Uruchamiamy program ( w IDE lub  pisząc: java Test). Program wyprowadzi na konsolę napis "Dzień dobry!"
    

• teksty umieszczone w jednym wierszu programu po znakach // (komentarze jednowierszowe; cały tekst po znakach // do końca wiersza traktowany jest jako komentarz)
• teksty umieszczone pomiędzy znakami /* i */ (teksty te mogą obejmować kilka wierszy)
• teksty umieszczone pomiędzy znakami /** i */ (komentarze dokumentacyjne, które są przetwarzane przez oprogramowanie tworzące dokumentację, np. javadoc; mogą obejmować kilka wierszy),

/**
 Klasa TestComm pokazuje
 użycie komentarzy
 (to jest komentarz dokumentacyjny)
*/

public class TestComm {

  /*
     to jest komentarz
     wielowierszowy
  */

  /* to też jest
     komentarz */

  // a to komentarz jednowierszowy

   public static void main( String[] args ) {
      // i tu też komentarz
      System.out.println( "Zob. komentarze" );   // i tu też
   }

}

System.out.println( "Dzień dobry!";

public class TestRTE {

   static String napis;

   public static void main( String[] args ) {
      System.out.println( napis.length()  );
   }

public class TestBad {

   public static void main( String[] args ) {
      System.out.println("2 + 2 = " + (2 - 2) );
   }

}

• tworzenia poprawnych algorytmów
• starannego ich zapisu w języku programowania
• pieczołowitego testowania gotowego programu, przy różnych danych wejściowych i oceny czy wyniki podawane przez program są poprawne
  

7. Praca z Eclipse

• uruchomić Eclipse,
• wybrać Workspace,
• utworzyć nowy projekt ("Java project"),
• w danym projekcie utworzyć nową klasę ("Java class").

8. Podsumowanie

• co to jest program?
• do czego służą programy?
• w jaki sposób programy reprezentowane są w komputerze i jak są wykonywane?
• do czego służą assemblery i dlaczego się pojawiły?
• czym różnią się języki "wysokiego poziomu" od assemblerów? 
• na czym polega programowanie?
• co to jest algorytm?
• w jaki sposób możemy zapisywać i obrazować algorytmy?
• jak budować schematy blokowe?
• co to jest pseudo-kod i do czego służy?
• jak zapisywać algorytmy w pseudo-kodzie?
• jakie są rodzaje języków programowania?
• na czym polega kompilacja programu?
• na czym polega interpretacja programu?
• jak wygląda proces programowania - od sformułowania problemu do rozwiązania po uzyskanie działającego programu?