Think Java 2.kiadás.

ennek a könyvnek az a célja, hogy megtanítson gondolkodni, mint egy számítógépes tudós.Ez a gondolkodásmód egyesíti a matematika, a mérnöki és a természettudomány legjobb tulajdonságait.A matematikusokhoz hasonlóan a számítógépes tudósok is formális nyelveket használnak az ötletek—konkrétan a számítások-jelölésére.A mérnökökhöz hasonlóan ők is terveznek dolgokat, az alkatrészeket rendszerekbe szerelik össze, és értékelik az alternatívák közötti kompromisszumokat.És mint a tudósok, megfigyelik a komplex rendszerek viselkedését, hipotéziseket alkotnak, és tesztelik az előrejelzéseket.

egy fontos készség egy számítógépes tudós probléma solving.It magában foglalja a problémák megfogalmazásának képességét, kreatívan gondolkodni a megoldásokról, és egyértelműen kifejezni a megoldásokat accurately.As kiderült, hogy a számítógépek programozásának tanulási folyamata kiváló lehetőség a problémamegoldó készségek fejlesztésére.Egy szinten, akkor a tanulás írni Java programok, hasznos készség önmagában.De egy másik szinten, akkor használja a programozás, mint azt, hogy egy end.As ha tovább megyünk, a vége világosabbá válik.

1.1 mi az a számítógép?

amikor az emberek meghallják a számítógép szót, gyakran egy asztalra vagy egy laptopra gondolnak.Nem meglepő, hogy a” számítógép ” keresése a Google képeken (https://images.google.com/) megjeleníti az ilyen típusú gépek sorait.Általánosabb értelemben azonban a számítógép bármilyen típusú eszköz lehet, amely adatokat tárol és dolgoz fel.

Dictionary.com a számítógépet úgy definiálja, mint “programozható elektronikus eszközt, amely az adatok fogadására, az előírt matematikai és logikai műveletek nagy sebességgel történő végrehajtására és ezen műveletek eredményeinek megjelenítésére szolgál.A nagygépek, asztali és laptop számítógépek, táblagépek és okostelefonok a különböző típusú számítógépek.”

minden számítógéptípusnak megvan a maga egyedi kialakítása, de belsőleg mindegyik azonos típusú hardverrel rendelkezik.A két legfontosabb hardverkomponens az egyszerű számításokat végző processzorok (vagy CPU-k), valamint a memória (vagy RAM), amely ideiglenesen tárolja az információkat.Az 1.1. ábra azt mutatja, hogy ezek az összetevők hogyan néznek ki.

ábra 1.1: példa processzor és memória hardver.

a felhasználók általában az érintőképernyőket, a billentyűzeteket és a monitorokat látják és használják, de a processzorok és a memória hajtja végre a tényleges számítást.Manapság meglehetősen szabványos, még egy okostelefon számára is, hogy legalább nyolc processzor és négy gigabájt (négy milliárd cellás) memória legyen.

1.2 Mi A Programozás?

a program utasítások sorozata, amely meghatározza, hogyan kell elvégezni a számítást a számítógépes hardveren.A számítás lehet valami matematikai, például egy egyenletrendszer megoldása vagy egy polinom gyökereinek megtalálása.Ez lehet szimbolikus számítás is, például szöveg keresése és cseréje egy dokumentumban, vagy (furcsa módon) EGY program összeállítása.

a részletek a különböző nyelveken másképp néznek ki, de néhány alapvető utasítás szinte minden nyelven megjelenik:

bemenet: Adatok beolvasása a billentyűzetről, fájlból, érzékelőből vagy más eszközről. kimenet: adatok megjelenítése a képernyőn, vagy Adatok küldése fájlba vagy más eszközre. matematika: végezze el az alapvető matematikai műveleteket, mint például az összeadás és az Osztás. döntés: ellenőrizze bizonyos feltételeket, és hajtsa végre a megfelelő kódot. ismétlés: Végezzen el egy műveletet többször, általában némi variációval.

Hiszed vagy sem, nagyjából ennyi.Minden program, amit valaha is használt, nem számít, milyen bonyolult, alkotja a kis utasításokat, hogy néz ki, mint these.So gondolhat a programozásra, mint egy nagy, összetett feladat kisebb és kisebb részfeladatokra történő lebontásának folyamatára.A folyamat addig folytatódik, amíg az alfeladatok elég egyszerűek ahhoz, hogy a hardver által biztosított elektronikus áramkörökkel elvégezhetők legyenek.

1.3 A Hello World Program

hagyományosan az első programot, amelyet új programozási nyelv tanulásakor ír, “Hello World” programnak hívják.Csak annyit tesz, hogy kiadja a Hello szavakat, világ! ahhoz, hogy a screen.In Java, így néz ki:

amikor ez a program fut, a következőket jeleníti meg:

Helló, világ!

vegye figyelembe, hogy a kimenet nem tartalmazza az idézőjeleket.

a Java programok osztály-és metódusdefiníciókból, a metódusok pedig utasításokból állnak.Az utasítás egy kódsor, amely alapvető műveletet hajt végre.A Hello World programban ez a sor egy nyomtatási utasítás, amely üzenetet jelenít meg a felhasználónak:

rendszer.kifelé.println (“Helló, világ!”);

System.out.println megjeleníti az eredményeket a képernyőn; a név println jelentése “print line”.Zavaró módon a nyomtatás jelentheti mind a “megjelenítést a képernyőn”, mind a “küldést a nyomtatóra”.ebben a könyvben megpróbáljuk azt mondani, hogy “megjelenítés”, amikor a képernyőre történő kimenetet értjük.A legtöbb utasításhoz hasonlóan a print utasítás pontosvesszővel végződik (;).

a Java “nagybetűs”, ami azt jelenti, hogy a nagy-és kisbetűk nem azonosak.A Hello World programban a System – nek nagybetűvel kell kezdődnie; a system és a SYSTEM nem fog működni.

a módszer egy megnevezett utasítássorozat.Ez a program meghatározza az egyik módszer neve main:

nyilvános statikus Void main (String args)

a main neve és formátuma különleges: amikor a program fut, a main első utasításával kezdődik, és az utolsó utasítás befejezésekor fejeződik be.Később olyan programokat fog látni, amelyek egynél több módszert határoznak meg.

ez a program meghatároz egy Hello nevű osztályt.Átmenetileg, egy osztály módszerek gyűjteménye; erről később lesz még mondanivalónk.Az osztálynak bármilyen nevet megadhat, de szokásos nagybetűvel kezdeni.Az osztály nevének meg kell egyeznie annak a fájlnak a nevével, amelyben van, tehát ennek az osztálynak egy Hello nevű fájlban kell lennie.java.

a Java göndör zárójeleket ({ és }) használ a dolgok csoportosításához together.In Helló.java, a legkülső zárójelek tartalmazzák az osztálydefiníciót,a belső zárójelek pedig a módszerdefiníciót.

a két perjével kezdődő sor (//) egy megjegyzés, amely egy kis angol szöveg, amely elmagyarázza a kódot.Amikor a Java látja //, figyelmen kívül hagy mindent onnan a sor végéig.A megjegyzések nem befolyásolják a program végrehajtását, de megkönnyítik a többi programozó (és a jövőbeli éned) számára, hogy megértsék, mit akartál csinálni.

1.4 Java programok összeállítása

a programozási nyelv, amelyet ebben a könyvben megtanul, a Java, amely egy magas szintű nyelv.Más magas szintű nyelvek, amelyekről hallottál, a Python, A C és a C++, A PHP, A Ruby és a JavaScript.

futtatásuk előtt a magas szintű nyelvű programokat le kell fordítani egy alacsony szintű nyelvre, más néven “gépi nyelvre”.Ez a fordítás némi időt vesz igénybe, ami a magas szintű nyelvek kis hátránya.De a magas szintű nyelveknek két fő előnye van:

• sokkal könnyebb programozni egy magas szintű nyelven.A programok írása kevesebb időt vesz igénybe, rövidebbek és könnyebben olvashatók, és nagyobb valószínűséggel helyesek.
• a magas szintű nyelvek hordozhatóak, ami azt jelenti, hogy különböző típusú számítógépeken futtathatók, kevés módosítással vagy anélkül.Az alacsony szintű programok csak egyfajta számítógépen futhatnak.

kétféle program fordít magas szintű nyelveket alacsony szintű nyelvekre: tolmácsok és compilers.An az interpreter elolvassa a magas szintű programot, és végrehajtja azt, ami azt jelenti, hogy azt teszi, amit a program says.It feldolgozza a programot egy kicsit egy időben, felváltva olvasás sorok és teljesítő számítások.Az 1.2.ábra a tolmács szerkezetét mutatja.

1.2. ábra: az értelmezett nyelvek végrehajtása.

ezzel szemben a fordító elolvassa a teljes programot, és teljesen lefordítja, mielőtt a program elindul.A magas szintű programot forráskódnak hívják.A lefordított programot objektumkódnak vagy végrehajthatónak nevezik.A program összeállítása után többször is végrehajthatja a forrás további fordítása nélkül code.As ennek eredményeként a lefordított programok gyakran gyorsabban futnak, mint az értelmezett programok.

vegye figyelembe, hogy a tárgykód, mint alacsony szintű nyelv, Nem hordozható.Nem lehet futtatni egy futtatható összeállított egy Windows laptop egy Android telefon, mert example.To futtasson egy programot különböző típusú gépeken, többször kell összeállítani times.It nehéz lehet olyan forráskódot írni, amely különböző típusú gépeken fordít és fut megfelelően.

a probléma megoldása érdekében a Java-t lefordítják és értelmezik.Ahelyett, hogy a forráskódot közvetlenül végrehajthatóvá fordítaná, a Java fordító kódot generál egy virtuális gép számára.Ez a” képzeletbeli ” gép rendelkezik az asztali számítógépek, laptopok, táblagépek, telefonok stb.A Java bájtkódnak nevezett nyelv objektumkódnak tűnik, és könnyen és gyorsan értelmezhető.

ennek eredményeként lehetséges egy Java program összeállítása az egyik gépen, a bájtkód átvitele egy másik gépre, és a bájtkód futtatása a másik gépen.Az 1.3. ábra a fejlesztési folyamat lépéseit mutatja be.A Java fordító egy nevű program javac.It fordítja .java fájlokat .osztályfájlok, amelyek tárolják a kapott bájtkódot.A Java tolmács egy másik Java nevű program, amely a “Java Virtual Machine” (JVM) rövidítése.

1.3. ábra: A Java program összeállítása és futtatása.

a programozó forráskódot ír a Hello fájlba.java és javac-ot használ a fordításhoz.Ha nincs hiba, a fordító elmenti a bájtkódot a fájlba Hello.class.To futtassa a programot, a programozó java-t használ a bájtkód értelmezéséhez.A program eredménye ezután megjelenik a képernyőn.

bár bonyolultnak tűnhet, ezek a lépések a legtöbb fejlesztési környezetben automatizáltak.Általában csak egy gombot kell megnyomnia, vagy egyetlen parancsot kell beírnia a program fordításához és értelmezéséhez.Másrészt fontos tudni, hogy milyen lépések történnek a háttérben, így ha valami rosszul megy, kitalálhatja, mi az.

1.5 két üzenet megjelenítése

a main módszerben annyi állítást helyezhet el, amennyit csak akar.Például egynél több kimeneti sor megjelenítéséhez:

amint ez a példa is mutatja, megjegyzéseket tehet egy sor végére, valamint a sorokra.

az idézőjelben megjelenő kifejezéseket karakterláncoknak nevezzük, mert a memóriában összefűzött karaktersorozatot tartalmaznak.A karakterek lehetnek betűk, számok, írásjelek, szimbólumok, szóközök, fülek stb.

System.out.println hozzáfűz egy speciális karaktert, az úgynevezett új sort, amely a következő sor elejére lép.Ha nem szeretne új sort a végén, használhatja a print helyett println:

ebben a példában az első utasítás nem ad hozzá új sort, így a kimenet egyetlen sorban jelenik meg:

Viszlát, kegyetlen világ

vegye figyelembe, hogy az első karakterlánc végén van egy szóköz, amely közvetlenül a kegyetlen szó előtt jelenik meg a kimeneten.

1.6 forráskód formázása

a Java forráskódban néhány szóköz szükséges.Például legalább egy szóközre van szüksége a szavak között, tehát ez a program nem legális:

publicclassGoodbye{ publicstaticvoidmain (String args) { rendszer.kifelé.nyomtatás (“Viszlát”); rendszer.kifelé.println (“kegyetlen világ”); }}

de a legtöbb más szóköz opcionális.Például ez a program legális:

az új sorok nem kötelezőek, too.So írhatnánk ezt:

még mindig működik, de a program egyre nehezebb olvasni.Az újsorok és a szóközök fontosak a Program vizuális megszervezéséhez, megkönnyítve a program megértését és a hibák megtalálását, amikor azok előfordulnak.

sok szerkesztő automatikusan formázza a forráskódot következetes behúzással és sortörésekkel.Például a DrJava – ban (lásd az A. 1 függeléket) behúzhatja a kódot az összes szöveg kiválasztásával (Ctrl+A), majd nyomja meg a Tab billentyűt.

a sok szoftverfejlesztést végző szervezetek általában szigorú irányelvekkel rendelkeznek a forráskód formázására vonatkozóan.Például a Google közzéteszi Java kódolási szabványait a nyílt forráskódú projektekben való használatra: https://google.github.io/styleguide/javaguide.html.

valószínűleg most nem fogja megérteni ezeket az irányelveket, mert azok olyan nyelvi jellemzőkre vonatkoznak, amelyeket még nem látott.De érdemes rendszeresen hivatkozni rájuk, amikor elolvassa ezt a könyvet.

1.7 escape szekvenciák használata

lehetséges több kimeneti sor megjelenítése egyetlen kódsorral.Csak meg kell mondania a Java-nak, hogy hová tegye a sortöréseket:

a kimenet két sor, mindegyik új sor karakterrel végződik:

Helló!Hogyan vagy?

minden \n egy menekülési sorozat, vagy a forráskód két karaktere, amelyek egyetlen karaktert képviselnek.(A backslash lehetővé teszi, hogy elkerülje a karakterláncot, hogy speciális karaktereket írjon.) Figyeljük meg, hogy nincs szóköz \n és How között.Ha hozzáad egy szóközt, akkor a második sor elején szóköz lesz.

\n	újsor
\t	tab
\"	dupla idézet
\	backslash

1.1. táblázat: közös menekülési szekvenciák

a Java összesen nyolc menekülési szekvenciát tartalmaz, a négy leggyakrabban használt szekvenciát pedig az 1.1 táblázat tartalmazza.Például, hogy idézőjeleket írjon a húrok belsejébe, vissza kell kerülnie őket egy perjellel:

rendszer.kifelé.println (“azt mondta \” Hello!”nekem.”);

az eredmény a következő:

azt mondta: “Hello!”nekem.

1.8 Mi A Számítástechnika?

ez a könyv szándékosan kihagyja a Java nyelv néhány részletét (például a többi menekülési szekvenciát), mert fő célunk az, hogy megtanítsuk, hogyan kell gondolkodni, mint egy számítógépes tudós.A számítás megértése sokkal értékesebb, mint a kódírás megtanulása.

Ha többet szeretne megtudni magáról a Java-ról, az Oracle hivatalos oktatóanyagokat tart fenn a weboldalán (https://thinkjava.org/tutorial).A” nyelv alapjai “oktatóanyag, amely a” Java nyelv tanulása ” alatt található, jó kiindulópont.

a programok írásának egyik legérdekesebb aspektusa annak eldöntése, hogyan lehet megoldani egy adott problémát, különösen akkor, ha több megoldás létezik.Például számos módja van a számok listájának rendezésére, és mindegyik útnak megvan a maga advantages.In annak meghatározása érdekében, hogy melyik út a legjobb egy adott helyzethez, szükségünk van a megoldások formális leírására és elemzésére szolgáló technikákra.

az algoritmus olyan lépések sorozata, amelyek meghatározzák a probléma megoldását.Egyes algoritmusok gyorsabbak, mint mások, mások pedig kevesebb helyet használnak a számítógép memóriájában.A számítástechnika az algoritmusok tudománya, beleértve azok felfedezését és analysis.As megtanulsz algoritmusokat fejleszteni olyan problémákra, amelyeket még nem oldottál meg, megtanulsz úgy gondolkodni, mint egy számítógépes tudós.

az algoritmusok tervezése és a kód írása nehéz és hibára hajlamos.Történelmi okokból a programozási hibákat hibáknak nevezzük, és a nyomon követésük és kijavításuk folyamatát nevezzük debugging.As megtanulod hibakeresni a programokat, új problémamegoldó készségeket fejlesztesz ki.Kreatívan kell gondolkodnia, amikor váratlan hibák történnek.

bár frusztráló lehet, A hibakeresés intellektuálisan gazdag, kihívást jelentő és érdekes része a számítógépnek science.In bizonyos szempontból a hibakeresés olyan, mint a nyomozói munka.Ön szembesül nyomokat, és meg kell következtetni a folyamatok és események vezettek az eredményeket látsz.A programok javításának és teljesítményük javításának gondolkodása néha új algoritmusok felfedezéséhez is vezet.

1.9 hibakeresési programok

érdemes ezt a könyvet számítógép előtt elolvasni, így kipróbálhatja a példákat menet közben.Számos példát közvetlenül a DrJava interakciós ablaktáblájában futtathat (lásd az A. 2 függeléket).De ha a kódot egy forrásfájlba helyezi, könnyebb lesz kipróbálni a variációkat.

amikor új funkcióval kísérletezik, meg kell próbálnia hibákat is elkövetni.Például a Hello World programban mi történik, ha kihagyja az egyik idézőjelet?Mi van, ha mindkettőt kihagyod?Mi van, ha a println betűt rosszul írja?Az ilyen típusú kísérletek segítenek emlékezni arra, amit olvas.Segítenek a hibakeresésben is, mert megtudhatja, mi a hibaüzenet mean.It jobb most és szándékosan hibázni, mint később és véletlenül.

a hibakeresés olyan, mint egy kísérleti tudomány: ha van egy ötlete arról, hogy mi a baj, módosítja a programot, és újra megpróbálja.Ha a hipotézise helyes volt, akkor megjósolhatja a módosítás eredményét, és egy lépéssel közelebb kerül egy munkaprogramhoz.Ha a hipotézise téves volt, ki kell találnia egy újat.

a programozásnak és a hibakeresésnek kéz a kézben kell járnia.Ne csak írjon egy csomó kódot, majd végezzen próba-hiba hibakeresést, amíg az összes nem működik.Ehelyett kezdje EGY programmal, amely csinál valamit, és végezzen apró módosításokat, hibakeresés közben, amíg a program meg nem teszi, amit akar.Így mindig lesz egy működő programod, és a hibák elkülönítése könnyebb lesz.

ennek az elvnek a nagyszerű példája a Linux operációs rendszer, amely több millió sort tartalmaz code.It indult, mint egy egyszerű program Linus Torvalds használt felfedezni az Intel 80386 chip.Larry Greenfield szerint a Linux Users ‘Guide – ban” Linus egyik korábbi projektje egy olyan program volt, amely az AAAA és a BBBB nyomtatása között vált.Ez később Linuxra fejlődött.”

végül a programozás néha erős érzelmeket vált ki.Ha nehéz hibával küzd, dühösnek, elkeseredettnek vagy zavarban lehet.Ne feledje, hogy nem vagy egyedül, és gyakorlatilag minden programozó hasonló tapasztalatokkal rendelkezik.Ne habozzon kapcsolatba lépni egy barátjával és kérdéseket feltenni!

1.10 szókincs

a könyv egészében megpróbáljuk meghatározni az egyes kifejezéseket, amikor először használjuk it.At az egyes fejezetek végén megjelenési sorrendben szerepeltetjük az új kifejezéseket és meghatározásaikat.Ha egy kis időt töltesz ennek a szókincsnek a megtanulásával, könnyebb lesz a következő fejezetek olvasása.

problémamegoldás: a probléma megfogalmazásának, a megoldás megtalálásának és a megoldás kifejezésének folyamata. hardver: a számítógép elektronikus és mechanikus alkatrészei, például CPU-k, RAM és merevlemezek. processzor: Egy számítógépes chip, amely egyszerű utasításokat hajt végre, mint például az aritmetika és a logika. memória: olyan áramkörök, amelyek addig tárolják az adatokat, amíg a számítógép be van kapcsolva.Nem tévesztendő össze az olyan állandó tárolóeszközökkel, mint a merevlemezek és a flash. program: utasítások sorozata, amely meghatározza, hogyan kell feladatokat végrehajtani a számítógépen.Más néven “szoftver”. programozás: a problémamegoldás alkalmazása végrehajtható számítógépes programok létrehozására. utasítás: EGY program része, amely meghatározza az algoritmus egy lépését. nyomtatási utasítás: olyan utasítás, amely a kimenet megjelenítését eredményezi a képernyőn. módszer: Az állítások megnevezett sorozata. osztály: egyelőre a kapcsolódó módszerek gyűjteménye.(Később látni fogja, hogy sokkal több van benne.) megjegyzés: a program olyan része, amely információkat tartalmaz a programról, de nincs hatása a program futtatásakor. magas szintű nyelv: olyan programozási nyelv, amelyet úgy terveztek, hogy az emberek könnyen olvashassanak és írhassanak. alacsony szintű nyelv: olyan programozási nyelv, amelyet úgy terveztek, hogy a számítógép könnyen futhasson.Más néven “gépi nyelv”. hordozható: EGY program képes egynél több számítógépen futtatni. interpret: EGY program futtatása magas szintű nyelven úgy, hogy egyszerre egy sort fordít, és azonnal végrehajtja a megfelelő utasításokat. fordítás: lefordítani egy programot egy magas szintű nyelven egy alacsony szintű nyelvre, egyszerre, a későbbi végrehajtás előkészítéseként. forráskód: EGY program egy magas szintű nyelven, mielőtt lefordítják. tárgykód: a fordító kimenete a program lefordítása után. végrehajtható: az objektumkód másik neve, amely készen áll az adott hardveren történő futtatásra. virtuális gép: egy valódi gép emulációja. A JVM lehetővé teszi a számítógép számára a Java programok futtatását. bájtkód: a Java programokhoz használt speciális objektumkód.A bájtkód hasonló az objektumkódhoz, de hordozható, mint egy magas szintű nyelv. karakterlánc: karaktersorozat; a szöveg elsődleges adattípusa. újsor: egy speciális karakter, amely a szövegsor végét jelzi.Más néven “sor vége”, “sor vége”(EOL) vagy “sortörés”. escape sequence: olyan kódsorozat, amely egy karakterláncban használt speciális karaktert képvisel. algoritmus: eljárás vagy képlet egy probléma megoldására, számítógéppel vagy anélkül. Számítástechnika: A számítás és alkalmazásainak tudományos és gyakorlati megközelítése. hiba: hiba egy programban. hibakeresés: a hibák megtalálásának és eltávolításának folyamata.

1.11 gyakorlatok

minden fejezet végén olyan gyakorlatokat tartalmazunk, amelyeket a megtanult dolgokkal végezhet.Javasoljuk, hogy legalább próbáljon meg minden problémát.Nem lehet megtanulni programozni csak olvasva róla; gyakorolni kell.

a Java programok lefordítása és futtatása előtt le kell töltenie és telepítenie kell néhány eszközt.Sok jó lehetőség van, de javasoljuk a DrJava-t, amely egy “integrált fejlesztői környezet” (IDE), amely jól alkalmazható kezdőknek.

a fejezet kódja a ThinkJavaCode2 ch01 könyvtárában található.Látod az oldalt ?? a tároló letöltésével kapcsolatos utasítások.Mielőtt elkezdené a gyakorlatokat, javasoljuk, hogy fordítsa le és futtassa a példákat.