Основы программирования с Java

Тимур Машнин, 2022

Эта книга предназначена для всех, кто хочет изучить основы программирования с использованием языка Java. Эта книга даст понимание основных элементов программирования на Java и абстракции данных с использованием объектно-ориентированного подхода. С этой книгой Вы научитесь писать программы с использованием переменных, массивов, управляющих операторов, циклов, рекурсии, абстракции данных и объектов в интегрированной среде разработки. Вы изучите основы языка программирования Java, познакомитесь с его синтаксисом, типами данных, объектами и классами и многим другим.

Простой IO

Когда мы обсуждали аппаратную часть компьютера, мы говорили, что компьютеры взаимодействуют с пользователями через устройства ввода и вывода.

Большинство языков программирования высокого уровня обеспечивают стандартные методы ввода и вывода программ для получения информации от пользователей и вывода результатов пользователям для просмотра.

В Java, стандартные методы для вывода текста в консоль являются System.out.println и System.out.print.

System представляет собой класс Java.

Вы видели println в программе HelloWorld.

Разница между print и println в том, что println будет переводить на новую строку после печати, в то время как print останется на той же строке.

Технически, println и print являются методами класса PrintStream.

Обратите внимание, что они разделены точкой или оператором точка.

Я вернусь к этому, когда будем обсуждать классы, объекты и методы позже.

Есть аналогичные стандартные методы для ввода на основе класса Scanner, но он немного неуклюжий, поэтому здесь создан свой пользовательский класс ввода-вывода I/O с именем IO в качестве оболочки, который будет сочетать как ввод, так и вывод и, надеюсь, предоставляет более простой в использовании интерфейс ввода / вывода для вас.

Методы обертки очень часто используются в Java.

Они в основном предоставляют альтернативный интерфейс на основе существующих методов, чтобы удовлетворить определенной цели.

В этом случае, новый класс I/O, можно надеяться, будет легче в изучении для начинающих программистов.

Я вернусь к классу Scanner, когда мы будем обсуждать файловый ввод/вывод.

Методами вывода являются IO.outputln и IO.output.

Вы видели их обоих в программе CourseGrade.

Разница между ними состоит в том, что IO.outputln будет перемещаться на новую строку, в то время как IO.output останется на той же строке.

Два метода output и outputln берут строку символов в качестве параметра и выводят ее в консоль.

В случае println, finalGrade, который имеет double тип, будет преобразован в символьную строку, и знак плюс, который вы видите здесь является оператором конкатенации, который соединяет две строки в единую строку символов.

Методы ввода — это IO.inputInteger для целых чисел и IO.inputDouble для double.

Вы видели IO.inputDouble, когда программа просила пользователя ввести examScore, labScore и hwScore.

Аналогичным образом, IO.inputInteger может быть использован для ввода целых.

Для того чтобы использовать класс IO, есть еще одна вещь, которую вы должны будете сделать.

Вам нужно импортировать пакет comp102x, который предоставлен в виде библиотеки.

В частности, необходимо будет включить выражение «import comp102x.IO;» в начало программы.

Где import является зарезервированным словом Java.

Вы увидите много примеров по использованию import и этих методов ввода-вывода далее.

Я хочу сказать немного больше о пользовательском интерфейсе для ввода, особенно для чисел и текста, что часто бывает необходимо во многих приложениях.

Например, когда вы идете в супермаркет, представьте, как долго вы будете рассчитываться, если кассир должен вводить каждый элемент, который вы приобрели, с помощью клавиатуры.

Обратите внимание, что не только цены должны быть введены, магазину необходимо также вести учет всех деталей для каждой транзакции, то есть, должно быть введено название каждого элемента и т.д.

Так что, компьютеры не очень хороши в чтении рукописных или даже печатных слов или в понимании человеческой речи, по крайней мере пока, хотя технология улучшается, но мы все еще довольно далеко от систем, которые могли бы обеспечить скорость и точность для многих приложений.

Альтернативные интерфейсы ввода необходимы.

Клавиатура является наиболее часто используемым устройством ввода. Однако существуют альтернативные технологии, такие как штрих-коды.

Я уверен, что каждый из вас часто сталкивался со штрих-кодами в повседневной жизни.

Например, в супермаркетах, библиотеках и на почте.

В последнее время появляются и новые технологии для распознавания голоса.

Например, Siri, который iPhone использует для голосового ввода, Google поиск, и у многих из вас, вероятно, есть опыт разговоров с компьютером, когда вы делали телефонные звонки.

В последнее время радиочастотная технология идентификации RFID позволяет отслеживать продукты через беспроводные бесконтактные средства.

Некоторые супермаркеты экспериментируют с радиометками RFID, которые позволяют продавцу осуществлять проверку, не вынимая каждый товар из вашей корзины.

Я покажу вам пример манипулирования со штрих-кодом в программе.

Штрих-код является машиночитаемым представлением данных в виде изображения.

Я буду говорить об одномерных штрихкодах.

2D штрих-коды, такие как QR-коды, также набирают популярность.

В основном, линейный штрих-код представляет данные путем изменения ширины и промежутка между набором параллельных линий.

Здесь показаны некоторые примеры штрих-кодов.

Штрих-технологии были разработаны в 1960-х годах и получили коммерческий успех, так как они широко используются в автоматизированных кассовых системах, таких как те, что используются в супермаркетах.

Я хочу отметить, что в следующем примере, мы используем абстракцию данных для работы со штрих-кодом.

То есть, нам нужно только знать, что штрих-код представляет собой число в виде серии цифр и считыватель штрих-кода будет способен декодировать штрих-код и ввести число в компьютер.

Как это на самом деле сделано или реализовано — не важно для пользователя.

Можно рассматривать его таким же образом, как номера на клавиатуре.

Эта программа здесь показывает, что простая арифметика может быть применена к числовым значениям, представленным с использованием штрих-кодов.

Программа начинается с импорта класса IO из пакета comp102x.

В дополнение к выполнению операций ввода/вывода от стандартных устройств ввода и вывода, класс IO может также принимать входные и выходные данные как штрих-код.

Этот пример, иллюстрирующий, что, когда используется компьютер, тогда не важно, получены ли входные данные от пользователя через клавиатуру или с помощью штрих-кода.

Подробное представление не важно до тех пор, пока для программы обеспечены методы декодирования информации.

Как и прежде, программа получает имя класса, в данном случае BarcodeDemo, и метод main как главную точку входа в программу.

Первая часть тела программы принимает два штрих-кода в качестве входных данных с помощью метода inputBarcode от класса IO.

Чуть позже вы увидите в демо программе, что вместо ввода числа с помощью клавиатуры, пользователю будет предложено выбрать изображение штрих-кода, которое представляет некоторое число из существующего файла.

Числа затем будут расшифрованы и присвоены переменным value1 и value2.

Это похоже на использование inputInteger или inputDouble, если входные данные должны были быть введены с консоли.

Цифры, введенные с клавиатуры, по-прежнему должны быть декодированы перед присвоением в соответствующие переменные.

Обратите внимание, что здесь мы используем тип long, потому что штрих-коды могут представлять очень большие числа, которые могут быть вне диапазона типа int.

После того, как штриховые коды декодируются в виде чисел, они могут быть использованы так же, как если они были созданы с помощью других средств.

Два IO.outputln объявления здесь выводят значения, представленные двумя штрих-кодами.

Значения можно обрабатывать так же, как числа, представленные в других примитивных типах в Java, и арифметические операции, такие как сложение и умножение, могут быть применены к этим числам.

В этом случае, результаты операций будут присвоены переменным addResult и multResult с примитивным целочисленным типом данных long снова, потому что штрих-коды могут представлять очень большие числа.

И результаты арифметических операций распечатываются для просмотра.

Кроме того, результаты могут также быть выведены в виде штрих-кода, используя метод outputBarcode для класса IO.

В этом случае штрих-код будет создан для значения addResult и сохранится в выходном файле.