Занятие 1

Знакомство с оболочкой Eclipse

Назначение, особенности и преимущества Eclipse

Eclipse — это расширяемая IDE (интегрированная среда разработки). IDE — удобно организованный набор инструментов, необходимых для работы над программным проектом.

Eclipse — универсальная платформа, которая может использоваться для разработки приложений на любом языке программирования (например, можно использовать язык Python после установки подключения Pydev (http://sourceforge.net/projects/pydev/), но изначально «родным» для Eclipse является Java (на которой, кстати, сам Eclipse и написан).

Наиболее важными особенностями Eclipse являются:

1. Кроссплатформенность. Eclipse выполняется на всех распространенных платформах: Windows, Linux и MacOS X. Еще важнее то, что его функции одинаковы на каждой из этих платформ.
2. Универсальность и расширяемость. В Eclipse реализована возможность использова­ния различных инструментов, разработанных сторонними программистами.
3. Открытость и бесплатность. Eclipse является OpenSource-проектом (т.е. его исходные коды доступны любому желающему и кто угодно может присоединиться к разработке этого инструмента). Eclipse имеет активное сообщество, постоянно работающее над улучшением программы и расширением ее возможностей.

Установка Eclipse (+ видеоролик)

Установка Eclipse заключается в простой распаковке дистрибутива, обычно представляющего собой архив. Желательно распаковать Eclipse в соответствующую директорию на диске C: (под Windows).

Рабочая среда Eclipse (+ видеоролик)

Первое, что вы видите при запуске Eclipse – диалоговое окно, позволяющее выбрать место, где будет располагаться рабочее пространство. Рабочее пространство – каталог, в ко­тором будет сохраняться ваша работа.

После выбора рабочего пространства, на экране появится начальная страница, с предложениями посмотреть учебники, примеры и т.д. Выберите Workbench и вы перейдете в окно рабочей среды (Workbench), в котором и будет проходить ваша дальнейшая работа.

Основными составляющими рабочей среды являются представления (views), редакторы (editors) и проекции или перспективы (perspectives).

Представление – это небольшой раздел внутри рабочей среды, который служит для навигации по некоторой категории объектов (такой, как ресурсы или пакеты), открытия редакторов, отображения свойств активных редакторов. Например, представление Navigator показывает проекты и другие ресурсы, а представление Bookmarks отображает все закладки в Workbench вместе с именами файлов, с которыми эти закладки связаны. На рисунке изображен правый верхний угол рабочей среды с активным представление Outline.

Все измене­ния, сде­ланные в представлениях, немедлен­но сохраняют­ся.

Другой тип визуальных компонентов Workbench – редакторы, которые используются для просмотра и редактирования некоторого ресурса (например, программного кода). При выборе ресурса появляется подходящий редактор. Например, откройте любой текстовый документ (с расширением .txt) командой File --> Open File... и вы увидите встроенный редактор простого неформатируемого текста. Если что-либо набрать в этом редакторе, на его вкладке, где написано название файла, появится звездочка. Она означает, что редактор содержит не сохраненные изменения. Они сохранятся, если нажать Ctrl + S или выбрать команду File --> Save.

Существует множество полезных представлений, которые добавляются в окно рабочей среды командой Window --> Show View. Однако вместо того, чтобы добавлять их по одному, удобнее бывает переключать проекцию (perspective). Проекция (или перспектива) – это набор представлений и редакторов, специально подобранный для выполнения некоторой задачи. После запуска в Eclipse открывается перспектива Java, настроенная собственно на написание программы. Для отладки программы часто используется проекция Debug. Переключить проекцию можно командой Window --> Open Perspective. На­звание текущей проекции отображается в правом верхнем углу рабочей среды (см. рисунок).

Первая программа на Java

Прежде чем приступить к программированию, необходимо создать проект, в кото­ром Eclipse будет хранить все ресурсы, относящиеся к вашей программе.

Для создания проекта выполните команду File --> New --> Project. В появившемся окне выберите Java Project и нажмите «Далее». Укажите имя своего проекта. Обратите внимание, что в директории, указанной вами как рабочее пространство, будет создана папка с именем вашего проекта (если, конечно, не изменить настройки в этом окне, чего для первого раза мы делать не будем). Нажмите кнопку «Готово».

Теперь в представлении PackageExplorer в левой части рабочей среды присутствует ваш проект. В любой момент его можно удалить, щелкнув по его названию правой кнопкой мыши и выбрав Delete. После этого Eclipse спросит, уничтожить ли заодно папку с файлами проекта (при необходимости можно и уничтожить).

Если вы не удалили проект, к нему можно добавить файлы и папки с помощью команд контекстного меню New --> File и New --> Folder соответственно. Если проект большой, то ему необходима структура вложенных папок. Но в случае Java-проекта все несколько иначе. Дело в том, что фрагменты Java-программы сгруппированы в пакеты, а для каждого пакета создается отдельная папка. Пакет создается командой New --> Package. Для пакета тоже надо придумать имя. В результате в папке проекта будет создана новая папка с этим именем. Можете проверить.

Просматривать ресурсы проекта может быть удобнее с помощью представления Navigator. Откройте его командой Window --> Show View. Вы увидите, что кроме директо­рий проекта и пакета Eclipse создал два вспомогательных файла .classpath и .project. Они лег­ко откроются в редакторе, но особого интереса для нас они сейчас не представляют.

Программа на Java всегда состоит из одного или нескольких классов. Создать класс можно командой New --> Class в контекстном меню представления Navigator (или Package Explorer, не имеет значения). При создании класса необходимо выбрать пакет, к которому он будет относиться (выберите только что созданный вами пакет) и придумать ему имя. Имена классов принято начинать с прописной буквы. Если не соблюсти это правило хорошего тона, Eclipse выдаст предупреждение, но ничего страшного не произойдет.

Для наших целей полезно поставить галочку в разделе «Какие методы вы хотите со­здать в своем классе?» напротив опции public static void main(String[] args). В результате в теле класса будет сгенерирован метод (функция) main(). Java требует, чтобы хотя бы в одном из классов программы существовал метод с таким заголовком. Именно он и будет выполнен при старте программы.

В результате наших действий в папке пакета будет создан файл с именем нашего класса и расширением .java. Eclipse откроет редактор кода, в котором отобразится содержимое этого файла. Оно будет примерно следующим (имена пакета и класса, конечно, могут отличаться):

package mainPack; public class MyClass { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub } }

Команды, составляющие тело функции, можно написать вместо автоматически сгене­рированного комментария // TODO Auto-generated method stub. Мы напишем только одну команду, которая будет выводить на экран классическую строку «Hello, world!»:

System.out.println("Hello, world!");

Осталось программу запустить. Для этого выполним команду Run --> Run и получим диалоговое окно с нетривиальными настройками запуска. В левой части этого окна надо вы­брать Java Application (приложение Java). Немного подумав, Eclipse найдет наш класс, содер­жащий метод main() и предложит начать запуск программы именно с него (в правой части окна на вкладке Main должны появиться названия нашего проекта и нашего класса). Помимо этого вниманию программиста предлагается еще несколько закладок. Например, на второй из них – Arguments – предлагается ввести параметры командной строки (если программа рас­считана на вызов из командной строки с параметрами). Для нашей простой программы ниче­го дополнительно указывать не нужно. Просто нажмите кнопку Run.

В результате работы программы осуществляется вывод данных в так называемую консоль. В операционной системе MS DOS консолью служил весь экран монитора. Eclipse же открывает нам представление Console, в котором (если все сделано правильно) и отобразится строка "Hello, world!" - результат вывода нашей программы.

Теперь для повторного запуска программы (например, если мы решили внести в нее ка­кие-то изменения или надо показать преподавателю), можно пойти более легким путем - выполнить команду Run --> Run Last Launched (еще раз запустить предыдущее приложение) или просто нажать Ctrl + F11.

Основы синтаксиса языка Java

Определения

Литерал — константа некоторого типа, не имеющая имени, а указанная собственно записью, например: 0, 145, 'a', "Hello, world!".

Оператор — наименьшая автономная часть языка программирования (также называемая инструкцией или командой) способная выполняться самостоятельно и несущая самостоятельный смысл. Примером может служить оператор вывода на экран или оператор цикла. Программа обычно представляет собой последовательность операторов (команд, инструкций).

Операция — действие над одной или более (чаще всего двумя) величинами — операндами, приводящее к появлению новой величины — результата операции. Операция, как правило, не имеет смысла вне контекста какого-либо оператора. Например, бессмысленно писать 3+4 как самостоятельную команду, поскольку вычисленный результат операции тут же будет потерян. Но команда x = 3+4; (использование результата операции в операторе присваивания) или System.out.println(3+4); (передача результата в метод в качестве параметра) вполне оправдана.

Операнд — величина, участвующая в операции.

Метод (функция) — часть программы, имеющая собственное имя. Это имя можно использовать в программе как команду (такая команда называется вызовом метода). При вызове метода выполняются команды, из которых он состоит. Метод аналогично операции может возвращать значение-результат.

Выражение – это последовательность операций и вызовов методов, выполняемых в определенном порядке (по приоритету операций, с учётом скобок), дающая при вычислении некоторое значение.

Переменная – именованная область памяти ЭВМ, в которой программа может хранить данные определенного типа (называемые значением переменной) и обращаться к этим данным, используя имя переменной.

Понятия программы и алгоритма (повторение)

Внимание! На данном этапе обучения вы уже должны владеть знаниями по этой теме. Если их нет, а материалы для повторения непонятны или недостаточны, вы с заданиями не справитесь! Необходимо срочно обратиться к литературе по данной теме.

Литература по теме:

1. Школьный учебник информатики.

Основные конструкции алгоритма (повторение)

Внимание! На данном этапе обучения вы уже должны владеть знаниями по этой теме. Если их нет, а материалы для повторения непонятны или недостаточны, вы с заданиями не справитесь! Необходимо срочно обратиться к литературе по данной теме.

Литература по теме:

1. Школьный учебник информатики.

Основы основ синтаксиса Java

1. Язык Java различает прописные и строчные буквы. Это означает, что имена всех функций и ключевые слова следует записывать в точности так, как они значатся в примерах и справочниках.
2. Каждая команда (оператор) в языке Java должна заканчиваться точкой с запятой.
3. Программа на Java состоит из одного или нескольких классов. Абсолютно вся функциональная часть программы (т.е. то, что она делает) должна быть помещена в методы тех или иных классов. (Класс и метод, как понятия объектно-ориентированного программирования, будут рассматриваться в третьем занятии. Там же будет рассмотрен синтаксис классов. В первых упражнениях используйте классы, которые по умолчанию генерирует Eclipse.)
4. Классы группируются в пакеты.
5. Хотя бы в одном из классов должен существовать метод main(), в точности такой, как в рассмотренном нами примере. (На первых порах разбираться или пытаться запомнить правильное написание этого метода необязательно – Eclipse все сгенерирует сам, если поста­вить нужную галочку.) Именно этот метод и будет выполняться первым.

В простейшем случае про­грамма может состоять из одного (или даже ни одного) пакета, одного класса внутри пакета и единственного мето­да main() внутри класса. Команды программы будут записываться между строчкой

public static void main(String[] args) {

и закрывающей фигурной скобкой }, обозначающей окончание тела метода. Этого подхода и следует придерживаться при выполнении простейших упражнений.

Комментарии

Комментарии — это поясняющие надписи, которые используют программисты для улучшения понятности кода. При компиляции программы комментарии игнорируются, поэтому в них может быть написано все, что угодно. Главное показать, что данная надпись является коммен­тарием и ее не надо пытаться трактовать как команды программы. В Java это делается одним из следующих образов:

1. Ставятся две косые черты //. С этого момента и до конца строки можно писать все, что угодно — Java будет считать это комментарием.
2. В начале комментария ставятся символы /*, а в конце — */. В этом случае комментарий может занимать какое угодно количество строк.
3. Особо выделяются комментарии для документирования, которые помещаются меж­ду маркерами /** и */. Об их использовании будет рассказано позже.

Правила записи литералов

Целые числа (целочисленные литералы) в Java можно записывать обычным образом в де­сятичной форме: 12345, +4, -11.

Действительные литералы записываются в десятичной системе счисления, целая часть отделяется от дробной точкой.

Одиночные символы записываются в апострофах, например, 'a', 'D', '@'.

Строки символов записываются в кавычках. Открывающая и закрывающая ка­вычка должны находиться в одной строке программного кода.

Логические литералы — это true (истина) и false (ложь).

Идентификаторы

Идентификатор — это имя, которое дается некоторому объекту программы: переменной, классу, методу и т.п.

При программировании постоянно возникает необходимость придумывать идентификаторы для именования объектов.

Идентификатор может состоять из букв, цифр, знака подчеркивания _ и знака доллара $ (последний использовать не рекомендуется, Java пользуется им для своих нужд). Идентификатор не может начинаться с цифры. В качестве идентификаторов не могут использоваться ключе­вые слова Java (а также литералы true, false и null).

Как было отмечено выше, язык Java различает простые и строчные буквы. Это значит, что myAge, myage и MyAge – имена совершенно разных объектов. Будьте внимательны: ошибка в регистре — весьма распространенный случай!

Типы данных

Для хранения целых чисел в Java чаще всего используется тип int.

Для действительных чисел подходит тип double.

Для хранения одиночных символов используется тип char. Java считает его разновидностью целочисленных типов (поскольку каждый символ задается своим кодом в кодировке Unicode), так что к char применимы все операции с целыми числами.

Логические величины (принимающие истинное либо ложное значение) представлены типом boolean.

Объявление переменных

В языке Java (как и во многих других языках) переменную требуется описать перед ее использованием. Описать переменную – значит дать ей имя и определить ее тип.

При объявлении переменной сначала указывается тип (которым может быть один из простых типов, имя класса или интерфейса), затем идентификатор – имя переменной. Если переменную нужно проинициализировать (присвоить начальное значение), начальное значение указывается после имени через знак равенства. Через запятую можно объявить еще несколько переменных того же самого типа.

Примеры объявления переменных:

int x; // Объявление целочисленной переменной x double a, b; // Объявление двух вещественных переменных a и b char letter = 'Z'; // Объявление символьной переменной letter, инициализация начальным значением 'Z' boolean b1 = true, b2, b3 = false; // Объявление трех логических переменных, первая из них будет иметь значение true, последняя — false

Ocновные операции языка

Переменные и литералы могут участвовать в операциях (из которых, в свою очередь могут строиться сложные выражения). Рассмотрим простейшие операции языка Java.

Математические операции

Операция	Использование	Описание
+	op1 + op2	Складывает op1 и op2
-	op1 - op2	Вычитает op1 из op2
*	op1 * op2	Умножает op1 на op2
/	op1 / op2	Делит op1 на op2
%	op1 % op2	Вычисляет остаток от деления op1 на op2

Операции сравнения, результатом является значение логического типа: true (истина) или false (ложь)

Операция	Использование	Возвращает истину(true), если
>	op1 > op2	op1 больше чем op2
>=	op1 >= op2	op1 больше или равен op2
<	op1 < op2	op1 меньше op2
<=	op1 <= op2	op1 меньше или равно op2
==	op1 == op2	op1 и op2 равны
!=	op1 != op2	op1 и op2 не равны

Логические операции

Операция	Использование	Возвращает истину(true), если
&&	op1 && op2	op1 и op2 оба истины (конъюнкция)
||	op1 || op2	один из op1 или op2 истинен (дизъюкция)
!	!op	op — ложь (отрицание)
^	op1 ^ op2	op1 и op2 различны (исключающее или)

Операции && и || отличаются тем, что не обязательно вычисляют значение второго операнда. Например, && вычисляет значение первого операнда и, если оно ложно, сразу возвращает false, а || возвращает true сразу, если видит, что первый операнд – истина. В Java есть аналогичные по действию операции & и |, они вычисляют значения обоих операндов, прежде чем произвести над ними операцию.

Оператор присваивания

После того, как переменная описана, с ней можно работать в программе. В частности, ей можно присвоить значение соответствующего типа. Тогда в дальнейшем при использова­нии этой переменной в каком-либо выражении вместо нее будет автоматически подставлять­ся это текущее значение.

Значение связывается с переменной с помощью оператора присваивания. В языке Java он записывается простым знаком равенства:

переменная = выражение;

Слева от оператора присваивания всегда указывается переменная. Выражение справа должно соответствовать переменной по типу. Оно может представлять собой просто литерал (например, число или символ):

x = 7; // переменной x присваивается значение 7 letter = 'Q'; // переменной letter присваивается значение 'Q'

В общем случае выражение — это то, что может быть вычислено (например, результат математической операции или результат, возвращаемый некоторым методом):

a = 7.5 + 2.4; // переменной a присваивается 9.9 как результат вычислений

В выражении наряду с литералами могут участвовать другие переменные. Вместо них подставляется их текущее значение. В результате выполнения команды:

b = a + 1;

переменная b примет значение 10.9.

Итак, оператор присваивания действует следующим образом. Сначала вычисляется зна­чение выражения в правой части, а затем полученный результат присваивается переменной, указанной в левой части. Возможна даже следующая ситуация:

x = x + 4;

Эта команда увеличивает текущее значение целочисленной переменной x на 4.

А следующие команды записаны неправильно и работать не будут:

5 = x + 7; // слева должна стоять переменная x + 3 = 14; // слева должна стоять просто одна переменная x = 4.5; // переменная x может принимать только целочисленные значения

Eclipse попытается указать на ошибку в этих строчках еще до выполнения программы, расставив предупреждающие знаки на полях редактора кода. Вы можете посмотреть, как он это делает.

Практически для каждой бинарной операции существует своя разновид­ность оператора присваивания. Например, для операции сложения + существует унарный оператор присваивания +=, который увеличивает значение операнда на заданную величину:

x += 8; // то же самое, что x = x + 8 (x увеличивается на 8)

Аналогично для других операций: операторы *=, -=, /=, %=, &= ^= и т.д:

x *= 3; // то же самое, что x = x * 3 (x увеличивается в 3 раза) b1 ^= b2; // то же самое, что b1 = b1 ^ b2

Операторы инкремента и декремента

Операторы инкремента и декремента ++ и –– увеличивают и уменьшают на единицу значение операнда. Гораздо удобнее использовать команду x++; вместо команды x = x+1;

Условный оператор if

Простейшая форма записи условного оператора имеет вид:

if (условие) команда

Условие в скобках представляет собой логическое выражение, т.е. может быть истин­ным или ложным. Если условие окажется истинным, команда будет выполнена, в противном случае ничего не произойдет. Например:

if (x < 17) x = 17; // если значение переменной x меньше 17, x присвоить 17

Если же необходимо, чтобы в случае, когда условие ложно, была выполнена какая-то другая команда, используют расширенную форму оператора if:

if (условие) команда1 else команда2

В примере, рассмотренном выше, мы можем захотеть присвоить переменной x значе­ние 5, если условие x < 17 не выполняется (зачем оно нам, другой вопрос).

if (x < 17) x = 17; else x = 5;

Составные команды

Несколько команд языка Java можно объединить в одну составную команду, используя фигурные скобки {}. Например, можно записать:

{ a = 12; letter = 'D'; }

Составные команды можно использовать везде, где и обычные. Например, в операторе if, если при выполнении условия надо выполнить несколько действий:

if (x < 17) { x = 17; letter = 'S'; } else { x = 5; }

Конструкция из фигурных скобок называется также блоком команд, а фигурные скобки — границами блока.

Заметим, что используемая в примере форма записи (когда границы блока размещают­ся на отдельных строках, а содержимое блока записывается с отступом от его границ), не обязательна. Это просто правило стиля, позволяющее сделать программы более понятными и не запутаться в фигурных скобках, которые в программе на Java приходится использовать довольно часто.

Оператор цикла while

Цикл while имеет следующую форму:

while (условие) команда

Если условие в скобках (представляющее собой логическое выражение типа boolean) истинно, будет выполнена команда — тело цикла (это может быть простая команда или по­следовательность команд в фигурных скобках), после чего программа снова вернется к вы­полнению этого оператора и будет повторять это до тех пор, пока условие не окажется ложным.

Следовательно, чтобы программа не вошла в бесконечный цикл и не зависла, в теле цикла должна предусматриваться возможность выхода, то есть, например, команды в теле цикла должны как-то влиять на переменные, входящие в условие.

К примеру, следующий фрагмент программы выводит четные числа от 2 до 10:

int x = 2; while (x <= 10){ System.out.println(x); x += 2; }

Оператор цикла for

Цикл for обычно используется, когда известно заранее сколько раз должно повториться выполнение команды (или последовательности команд). Он имеет следующую форму:

for (команда инициализации; условие; команда перехода) тело_цикла

Перед началом цикла выполняется команда инициализации. Затем проверяется условие перехода (представляющее собой логическое выражение). Если это условие истинно, выпол­няется команда (или блок команд в фигурных скобках), составляющая тело цикла. Затем вы­полняется команда перехода и все начинается заново. Команда перехода обычно изменяет переменную, влияющую на истинность условия, а команда инициализации представляет собой описание этой переменной.

Обычно цикл for используется в следующем виде:

for (int i = 1; i <= 10; i++) тело_цикла;

В этом примере тело_цикла выполнится ровно 10 раз. При этом на каждой итерации будет доступна переменная i (она называется переменной цикла), последовательно пробегаю­щая значения от 1 до 10. Следующий фрагмент программы выводит четные числа от 2 до 10 (аналогично примеру цикла while):

for (int i = 1; i <= 5; i++) System.out.println(i*2);

Операторы break и continue

Когда тело цикла (for или while) состоит из нескольких команд, может возникнуть ситуация, что на очередной итерации выполнять их все нет необходимости. В этом случае полезными оказываются операторы break и continue.

Оператор break прекращает выполнение текущего цикла, независиом от того, выполняется ли условие его окончания.

Оператор continue прекращает выполнение текущей итерации цикла. То есть, если в теле цикла встречается этот оператор, то остальные, следующие за ним команды пропускаются и начинается новая итерация (повторение) цикла.

---

Заключение

Несмотря на то, что материал первого занятия достаточно обширный, он не должен вызвать затруднений у студентов, уже знакомых хотя бы с одним языком программирования, поскольку конструкции во всех языках одни и те же и необходимо лишь освоить правила их записи (синтаксис). Если же знакомство с другими языкми программирования состоялось слабое, необходима усиленная домашняя работа над пособием и решение дополнительных задач. Наилучшим вариантом в этом случае будет прочтение до начала следующего занятия рекомендуемых глав из предложенной литературы.

Дополнительная литература

1. Вязовик Н.А. Программирование на Java. (главы 1 — 4, 7, 10)

2. Хабибуллин И.Ш. Самоучитель Java 2. (глава 1)

Обратите особенное внимание на типы данных Java и правила приведения типов, затронутые в данном пособии недостаточно подробно. Профессиональный программист всегда должен контролировать в своих программах возможность выхода значения переменной за допустимый для ее типа диапазон. Ошибки, связанные с приведением типов, одни из самых распространенных и труднообнаруживаемых. Главы 4 и 7 первой книги настоятельно рекомендуются к прочтению всем студентам, претендующим на отличную оценку.