10/11/2007

Software pentru Retele de Telecomunicatii (SwRTc)

Laborator 1

Introducere in programarea Java. Dezvoltarea si modificarea programelor. Scrierea functiilor membru (metodelor)

1.1. Descrierea laboratorului

In aceasta lucrare de laborator vor fi acoperite urmatoarele probleme:

- Dezvoltarea unui program Java. Studiu de caz: programul Salut.java

- Automatizarea dezvoltarii prin utilizarea unui fisier script

- Depanarea programelor Java (creare erori, urmarirea efectului, interpretarea mesajelor)

- Generarea automata a documentatiei. Obtinerea documentatiei API

- Analiza, conceperea si modificarea programelor Java

- Analiza unui program. Adaugarea interactivitatii. Utilizarea tablourilor

- Studiu de caz: calculul unui polinom. Adaugarea interactivitatii. Delegarea functionala.

- Instalarea kitului de dezvoltare Java, configurarea variabilelor de mediu PATH si CLASSPATH

- Teme de casa si teme suplimentare.

- Anexa. Accesul la consola standard de intrare. Delegarea functionala

1.2. Dezvoltarea unui program Java. Studiu de caz: programul Salut.java

1.2.1. Conceperea si editarea programului Salut.java

Conceperea (proiectarea) programului inseamna cel putin scrierea pe hartie a codului sau a unui pseudocod (schita a programului scrisa in limbaj natural), dar poate include si aplicarea unor instrumente (diagrame, limbaje de modelare cum ar fi UML) si metodologii mai complicate.

O cale de a incepe conceperea programelor simple este de a crea un asa numit pseudocod, adica o descriere intr-un limbaj apropiat de cel natural a ceea ce trebuie sa faca programul. De exemplu:

clasa care ilustreaza elementele esentiale ale unui program Java, contine:

metoda principala (punctul de intrare in program), care:

afiseaza pe ecran textul “Buna ziua”

Urmatorul pas poate fi transformarea pseudocodului in comentarii.

/** Clasa care ilustreaza elementele esentiale ale unui program Java.

* Trebuie sa fie publica pentru ca are metoda principala.

/** Metoda principala (punct de intrare in program).

* Este prima metoda executata de JVM (Java Virtual Machine).

* Primeste ca parametri argumentele din lina de comanda.

* Nu returneaza nici o valoare. Trebuie sa fie ‘public static’

// Corpul metodei afiseaza textul "Buna ziua" pe ecran

In continuare, se pot utiliza pasi succesivi in care se adauga codul Java, pornind de la nivelul cel mai inalt (urmand o strategie top-down – de la nivel inalt la nivel jos – prin detaliere):

- declaratia clasei:

public class Salut {

- adaugarea declaratiilor metodelor (in cazul nostru metoda main()) si atributelor (nu este cazul):

public static void main(String[] args) {

// Corpul metodei afiseaza textul "Buna ziua" pe ecran

}

- si a corpurilor metodelor (in cazul nostru metoda main()):

System.out.println("Buna ziua"); // Afisarea unui text pe ecran

Codul final este urmatorul:

/** Clasa care ilustreaza elementele esentiale ale unui program Java.

* Trebuie sa fie publica pentru ca are metoda principala.

public class Salut {

/** Metoda principala (punct de intrare in program).

* Este prima metoda executata de JVM (Java Virtual Machine).

* Primeste ca parametri argumentele din lina de comanda.

* Nu returneaza nici o valoare. Trebuie sa fie ‘public static’

public static void main(String[] args) {

System.out.println("Buna ziua"); // Afisarea unui text pe ecran

}

Daca inlaturam comentariile, codul ramas este urmatorul:

public class Salut {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("Buna ziua");

}

In laborator:

1. Deschideti editorul Notepad (sau alt editor de text simplu) si editati sau copiati cele 5 linii de cod ale clasei Salut (fara comentarii).

2. Salvati acest text (codul sursa al clasei Salut) intr-un fisier cu numele Salut.java intr-un director cu numele SwRTc2007\NumarulGrupeiSiSeria (de exemplu: SwRTc2007\421E).

Observatie: La salvarea unui fisier cu extensia .java in Notepad trebuie avut grija sa se selecteze "All files" in loc de "*.txt", altfel fisierul va avea extensia .java.txt.

1.2.2. Compilarea programului Salut.java

In sistemul de programare Java codurile sursa sunt compilate (translatate) de la limbajul de programare Java la coduri executabile de procesorul software Java (JVM = Java Virtual Machine), numite coduri de octeti (bytecodes), pentru ca apoi codurile de octeti sa fie interpretate (executate de interpretorul Java, care este parte din JVM, si care ofera coduri executabile sistemului de operare).

Daca se presupune utilizarea compilatorului Java din linia de comanda (consola de intrare), atunci trebuie executata urmatoarea comanda, in directorul in care se afla fisierul Salut.java:

directorcurent> javac Salut.java

In urma acestei comenzi, compilatorul Java va crea genera codul de octeti corespunzator intr-un fisier cu numele Salut.class, in directorul in care se afla si fisierul Salut.java.

In laborator:

1. Compilati codul sursa al clasei Salut in directorul curent (SwRTc 2007\NumarulGrupeiSiSeria).

1.2.3. Lansarea programului Salut.java

Pentru executia programului, acesta trebuie lansat in interpretor, folosind comanda:

directorcurent> java Salut

Rezultatul va fi aparitia mesajului Buna ziua! pe ecranul monitorului.

In final, pe ecran poate fi urmatoarea secventa de informatii:

directorcurent> javac Salut.java

directorcurent> java Salut

Buna ziua!

directorcurent>

In laborator:

1. Lansati programul rezultat din clasa Salut (al carui cod de octeti se afla in fisierul Salut.class) in directorul curent.

1.2.4. Automatizarea dezvoltarii prin utilizarea unui fisier script

O simplificare a lansarii in executie a programului este crearea unui fisier script cu extensia .bat (in acelasi directorul cu sursa java), numit de exemplu Run_Salut.bat, cu urmatorul continut:

javac Salut.java

java Salut

pause

si lansarea lui in executie. Pe ecran se va obtine:

directorcurent> Run_Salut.bat

directorcurent> javac Salut.java

directorcurent> java Salut

Buna ziua!

directorcurent> pause

Press any key to continue...

Optional, in laborator:

1. Creati fisierul script Run_Salut.bat cu continutul de mai sus in directorul curent.

2. Executati scriptul in Windows Explorer, prin dublu click pe numele fisierului.

1.2.5. Depanarea programului Salut.java

Daca in urma compilarii sau executiei apar erori, ele trebuie corectate (urmarind si indicatiile din mesajele de eroare), revenind la etapa conceperii si editarii.

In laborator:

Produceti urmatoarele modificari in codul sursa (varianta de 5 linii, fara comentarii), urmariti efectele lor (in special eventualele rapoarte de eroare la executie sau compilare), si faceti interpretari ale acestora (aceste rapoarte de eroare si interpretari vor forma prima parte a temei de casa!).

Dupa fiecare modificare codul va fi recompilat (iar in caz de succes executat din nou).

Inaintea unei noi modificari va fi mai intai restabilit programul initial.

Raspunsurile la urmatoarele intrebari vor usura interpretarea rezultatelor :

- Ce se afiseaza pe ecran?

- Ce fel de problema apare (eroare de compilare, exceptie in timpul executiei, niciuna)?

- Care este cauza probabila?

- Cat de sugestiv este mesajul care apare?

- Ce concluzii se pot trage?

I. Se va elimina prima acolada (din linia 1)

Exemplu de rezolvare: La compilare, pe ecran se afiseaza:

Salut.java:1: '{' expected

public class Salut

1 error

Problema: eroare de compilare. Cauza: compilatorul sesizeaza inexistenta acoladei deschise dupa numele clasei, acolada care marcheaza inceputul corpului clasei. Mesajul e destul de sugestiv incat sa ne permita corectarea rapida a erorii. Concluzii: …

II. Se va elimina acolada din linia 2

Exemplu de rezolvare: La compilare, pe ecran se afiseaza:

Salut.java:2: ';' expected

public static void main(String[] args)

Salut.java:5: 'class' or 'interface' expected

}

Salut.java:6: 'class' or 'interface' expected

3 errors

Problema: eroare de compilare. Cauza: compilatorul sesizeaza inexistenta acoladei deschise dupa numele metodei main, acolada care marcheaza inceputul corpului metodei. Prima parte a mesajului este utila pentru a corecta eroarea, dar restul mesajului poate produce confuzie in primul moment. Dupa corectarea erorii din linia doi, “erorile” 2 si 3 “dispar”. Concluzii: Apare un fenomen de “propagare a erorilor”, lipsa acoladei respective putand avea mai multe interpretari.

III. Se va elimina simbolul punct si virgula (;) din linia 3

IV. Se vor elimina parantezele drepte, [], din linia 2

V. Se va elimina cuvantul cheie void (din linia 2)

VI. Se va elimina cuvantul cheie static (din linia 2)

Exemplu de rezolvare: Dupa compilare, in momentul executiei, pe ecran se afiseaza:

Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodError: main

Problema: situatie exceptionala (java.lang.NoSuchMethodError) in timpul executiei. Cauza: Masina Virtuala Java (JVM), cea care sta in spatele interpretorului java sesizeaza inexistenta unei metode Java cu semnatura completa: public static void main(String[] args) Mesajul produce confuzie in primul moment, deoarece da impresia ca metoda nu exista, si nu sugereaza cauza situatiei exceptionale. Concluzii: Este strict necesara declararea metodei main() ca fiind de tip static. Este recomandabila retinerea simptomelor acestei situatii exceptionale!

VII. Se vor inlocui ghilimelele cu apostroafe in linia 3

VIII. Se va inlocui numele clasei System cu system in linia 3

IX. Se va inlocui numele clasei Salut cu salut in linia 1

X. Se va inlocui args din linia 2 cu cuvantul argumente

1.2.6. Generarea automata a documentatiei

O facilitate suplimentara, importanta, oferita de kitul de dezvoltare Java este generatorul de documentatie Java. Delimitatorii /** si */ sunt folositi pentru a arata ca textul trebuie tratat ca un comentariu de catre compilator, dar de asemenea ca textul este parte din documentatia clasei care poate fi generata folosind utilitarul javadoc.

Pentru generarea documentatiei unui program, se foloseste comanda:

directorcurent> javadoc <NumeClasa>.java

De exemplu, daca generam documentatia pentru programul Salut:

/** Clasa care ilustreaza elementele esentiale ale unui program Java.

* Trebuie sa fie publica pentru ca are metoda principala.

public class Salut {

/** Metoda principala (punct de intrare in program).

* Este prima metoda executata de JVM (Java Virtual Machine).

* Primeste ca parametri argumentele din lina de comanda.

* Nu returneaza nici o valoare. Trebuie sa fie ‘public static’

public static void main(String[] args) {

System.out.println("Buna ziua"); // Afisarea unui text pe ecran

}

cu comanda javadoc:

directorcurent>javadoc Salut.java

Loading source file Salut.java...

Constructing Javadoc information...

Standard Doclet version 1.5.0_07

Building tree for all the packages and classes...

Generating Salut.html...

Generating package-frame.html...

Generating package-summary.html...

Generating package-tree.html...

Generating constant-values.html...

Building index for all the packages and classes...

...

sunt create pagini Web care arata astfel:

Acesta este si formatul sub care pot fi gasite documentatiile claselor de biblioteca Java.

Documentatia Java (Java SE 5.0 Documentation), poate fi accesata online la adresa http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/index.html.

Specificatia API (documentatia claselor bibliotecii standard) poate fi accesata online la adresa http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/api/index.html.

Daca se selecteaza pachetul java.lang in subfereastra din stanga sus si apoi in subfereastra din stanga jos, se obtine urmatorul continut:

Daca se selecteaza clasa String in subfereastra din stanga jos, se obtine urmatorul continut:

Daca se navigheaza prin clasa String in subfereastra din dreapta jos, se gasesc documentatiile campurilor (atributelor), constructorilor si metodelor:

Documentatia Java poate fi descarcata sub forma unei arhive .zip din sectiunea J2SE 5.0 Documentation de la adresa http://java.sun.com/javase/downloads/index_jdk5.jsp. Din sectiunea J2SE 5.0 JDK Source Code poate fi descarcat si vizualizat si codul sursa al tuturor claselor Java.

Documentatia va fi plasata in directorul C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_12\docs.

Pe langa documentatia de baza, se poate accesa online tutorialul Java oferit de Sun, aflat la adresa http://java.sun.com/docs/books/tutorial/java/TOC.html.

Acesta si exemplele lui pot fi descarcate sub forma de arhive .zip (tutorial.zipb, etc.) de la adresa http://java.sun.com/docs/books/tutorial/information/download.html.

Alte referinte Web interesante:

Bruce Eckel, Thinking in Java, 3^rd ed. Rev. 4.0, http://www.faqs.org/docs/think_java/TIJ3_c.htm

- PDF: http://www.planetpdf.com/codecuts/pdfs/eckel/TIJ3.zip (beta),

- HTML and source code: http://www.mindviewinc.com/downloads/TIJ-3rd-edition4.0.zip)

Kevin Taylor, Java Progr. Tutorial, http://java.about.com/od/beginningjava/a/beginjavatutor.htm

1.3. Analiza, conceperea si modificarea programelor Java

1.3.1. Analiza unui program simplu

Urmatorul program, SalutUtilizator0.java, il saluta pe utilizator folosind ca nume al utilizatorului un argument pasat programului de la lansare.

public class SalutUtilizator0 {
public static void main(String[] args) {
String modSalut = "Salut "; // variabila locala metodei (functiei)

// Obtinerea numelui utilizatorului
String nume = args[0]; // utilizarea unui argument

    // Salutul
      System.out.println(modSalut + nume + "!");    // concatenare
    }
}

In laborator:

1. Creati fisierul sursa SalutUtilizator0.java cu continutul de mai sus in directorul curent.

2. Executati urmatoarele comenzi in consola, in directorul curent:

> javac SalutUtilizator0.java

> java SalutUtilizator0 <numele studentului care executa programul>

folosind un nume simplu, care sa nu includa spatii (exemplu: Xulescu).

3. Executati comenzile de la pct. 2 cu un nume care sa includa spatii (exemplu: Xulescu Ygrec). Ce observati?

4. Executati comenzile de la pct. 2 cu un nume care sa includa spatii dar care sa fie incadrat de ghilimele (exemplu: "Xulescu Ygrec"). Ce se schimba?

In laborator:

1. Analizati codul clasei SalutUtilizator0.

2. Care sunt elementele de noutate fata de codul clasei Salut?

Variabilele locale sunt acele variabile declarate in interiorul blocurilor de cod (cuprinse intre acolade), sunt create in momentul declararii lor si sunt accesibile din locul declararii si pana la sfarsitul blocului de cod in care au fost declarate (pentru variabilele referinta in momentul declararii este creata doar referinta, obiectul referit fiind creat dinamic cu new).

Concatenarea sirurilor de caractere modSalut si nume este realizata cu ajutorul operatorului "+".

1.3.2. Modificarea programului anterior prin adaugarea interactivitatii

Fereastra de dialog este cel mai simplu si elegant mod de obtinere a unei intrari de la utilizator atunci cand este nevoie. Metodei showInputDialog() i se ofera ca parametru mesajul catre utilizator, iar metoda returneaza intrarea de la utilizator ca sir de caractere (obiect String).

Pentru a obtine de la utilizator o valoare de tip sir de caractere (String) se foloseste sintaxa:

// Obtinerea numelui utilizatorului folosind fereasta de dialog

String nume = JOptionPane.showInputDialog("Introduceti-va numele:");

Pentru a se afisa un mesaj catre utilizator se foloseste sintaxa:

// Afisarea unui mesaj catre utilizator folosind fereasta de dialog

JOptionPane.showMessageDialog(null, "Bun venit in lumea Java, Xulescu!");

Ambele situatii impun importul clasei JOptionPane din pachetul de clase de biblioteca grafice javax.swing, sau a intregului pachet de clase de biblioteca javax.swing.

Pentru a se importa clasa JOptionPane din pachetul de clase javax.swing se foloseste sintaxa:

// Importul unei clase se declara inaintea declaratiei clasei

import javax.swing.JOptionPane;

Pentru a se importa pachetul de clase javax.swing se foloseste sintaxa:

// Importul unui pachet de clase se declara inaintea declaratiei clasei

import javax.swing.*;

Urmatorul program, SalutUtilizator1.java, il saluta pe utilizator cu numele pe care il obtine interactiv direct de la acesta. Programul are un mod de salut diferit de cel al programului anterior.

import javax.swing.*; // Importul unui pachet/biblioteca de clase grafice

public class SalutUtilizator1 {
public static void main(String[] args) {
String modSalut = "Bun venit in lumea Java, ";

// Obtinerea numelui utilizatorului
String nume = JOptionPane.showInputDialog("Introduceti-va numele: ");

    // Salutul
      String text = modSalut + nume + "!";
      JOptionPane.showMessageDialog(null, text);
    }
}

In laborator:

1. Creati fisierul sursa SalutUtilizator1.java cu continutul de mai sus in directorul curent.

2. Compilati si executati programul in consola, in directorul curent.

Ca alternativa la utilizarea ferestrelor de dialog se poate utiliza perechea de console standard, tastatura si ecranul in mod text (vezi in anexa sunt programele SalutUtilizator2.java, si SalutUtilizator2.java care folosesc varianta cu clasa Scanner din pachetul java.util, si varianta cu clasele BufferedReader si InputStreamReader din pachetul java.io).

1.3.3. Utilizarea tablourilor in Java

Un tablou Java este o structura care contine mai multe valori de acelasi tip, numite elemente. Lungimea unui tablou este fixa, stabilita in momentul crearii tabloului (cu operatorul new).

Urmatorul program, SumaArgumenteIntregi.java, calculeaza suma valorilor pasate ca argumente la lansarea programului.

public class SumaArgumenteIntregi {
    public static void main(String[] args) {
      System.out.println("Au fost primite " + args.length + " argumente");

      if (args.length > 0) {
        int suma = 0;
        for (int index = 0; index < args.length; index++) {
          suma = suma + Integer.parseInt(args[index]);
        }
       System.out.println("Suma valorilor primite este " + suma);
      }
      else {
        System.out.println("Utilizare tipica:");
        System.out.println("\t java SumaArgumenteIntregi 12 31 133 -10");
      }
    }
}

In laborator:

1. Analizati codul clasei SumaArgumenteIntregi.

2. Ce instructiuni recunoasteti si ce rol au ele? Ce elemente din program va sunt necunoscute?

Pentru a obtine numarul de elemente ale unui tablou se foloseste:

// Obtinerea dimensiunii tabloului de argumente pasate de utilizator

int numarArgumentePasateDeUtilizator = args.length;

Pentru a converti o valoare de la String la int se foloseste sintaxa:

// Conversia unei valori de la tip int la tip String

int numarStudenti = Integer.parseInt("25");

In laborator:

1. Creati fisierul sursa SumaArgumenteIntregi.java cu continutul de mai sus in directorul curent.

2. Compilati si executati programul in consola, in directorul curent, fara sa ii oferiti argumente.

3. Executati apoi programul oferindu-i 3 argumente intregi.

4. Executati apoi programul oferindu-i un singur argument ‘a’. Ce observati?

1.4. Studiu de caz mai complex: program de calcul al unui polinom

1.4.1. Specificatia initiala (varianta cu valori prestabilite)

Se doreste scrierea unui program Java numit Polinom0, care:

- sa creeze un polinom cu grad prestabilit (4) si coeficienti de valori prestabilite (1, 2, 3, 2, 1),

- sa afiseze polinomul,

- sa calculeze valoarea polinomului pentru o anumita valoare prestabilita a necunoscutei (2), si

- sa afiseze aceasta valoare.

Un posibil pseudocod al programului este urmatorul:

public class Polinom0 {

public static void main(String[] args) {

// Declararea si initializarea variabilei intregi,

// care contine gradul polinomului, N=4

// Crearea tabloului coeficientilor (de dimensiune N+1), numit C,

// folosind valorile prestabilite : 1, 2, 3, 2, 1

// Afisarea polinomului P(X)

// - mai intai termenul liber Co

// - apoi termenii Ci*X^i, unde i=1,N

// Declararea si initializarea variabilei intregi numita necunoscuta,

// care contine valoarea necunoscutei, X=2

// Afisarea valorii necunoscutei (X)

// Declararea si initializarea variabilei intregi numita P,

// care contine valoarea polinomului, P(X)

// Calculul polinomului P(X) = suma(Ci * X^i), unde i=0,N

// - calculul valorii X^i, unde i=1,N

// - actualizarea valorii polinomului

// Afisarea valorii polinomului P(X)

}

Pentru simplitate, la inceput sa ne ocupam doar de prima sectiune a programului, in care se creeaza polinomul (prin gradul si coeficientii sai) si se afiseaza rezultatul:

public class Polinom0 {

public static void main(String[] args) {

// Declararea si initializarea variabilei intregi,

// care contine gradul polinomului, N=4

// Crearea tabloului coeficientilor (de dimensiune N+1), numit C,

// folosind valorile prestabilite : 1, 2, 3, 2, 1

// Afisarea polinomului P(X)

// - mai intai termenul liber Co

// - apoi termenii Ci*X^i, unde i=1,N

// Cod ce urmeaza a fi scris ulterior

}

In laborator:

1. Creati fisierul sursa Polinom0.java cu continutul de mai sus (adica inclusiv comentariile!!!) in directorul curent.

2. Adaugati sub fiecare grup de comentarii codul necesar (Acest cod este parte a temei de casa!):

- inspirandu-va din exemplul anterior (SumaArgumenteIntregi pentru lucrul cu tabloul) si

- folosind indicatiile care urmeaza.

Formatul afisarii coeficientilor polinomului in laborator este la libera alegere a studentilor.

3. Compilati si executati programul in consola, in directorul curent. Corectati eventualele erori.

Tema suplimentara de dificultate sporita:

Studentii care doresc pot incerca sa scrie codul pentru afisarea polinomului in formatul:

P(X) = 1 + 2*X^1 + 3*X^2 + 2*X^3 + 1*X^4

ca parte suplimentara a temei de casa (pentru un bonus).

Indicatii:

- pentru a se crea un tablou cu valorile 1, 2, 3, 4, 3, 2, 1 se foloseste sintaxa simplificata:

// Crearea unui tablou de 7 valori intregi, varianta simplificata

int[] tab = { 1, 2, 3, 4, 3, 2, 1 };

- acelasi efect se obtine folosind sintaxa complexa pentru crearea unui tablou:

// Crearea unui tablou de 7 valori intregi, varianta complexa

int[] tab = new int[7]; // declararea variabilei si alocarea memoriei

tab[0]= 1; // popularea tabloului

tab[1]= 2; // popularea tabloului

tab[2]= 3; // popularea tabloului

tab[3]= 4; // popularea tabloului

tab[4]= 3; // popularea tabloului

tab[5]= 2; // popularea tabloului

tab[6]= 1; // popularea tabloului

Acum ca prima parte a codului este functional sa ne ocupam si de ultima parte a programului, in care se obtine necunoscuta, se calculeaza valoarea polinomului si se afiseaza rezultatul:

public class Polinom0 {

public static void main(String[] args) {

// Cod ce a fost scris anterior

// Declararea si initializarea variabilei intregi numita necunoscuta,

// care contine valoarea necunoscutei, X=2

// Afisarea valorii necunoscutei (X)

// Declararea si initializarea variabilei intregi numita P,

// care contine valoarea polinomului, P(X)

// Calculul polinomului P(X) = suma(Ci * X^i), unde i=0,N

// - calculul valorii X^i, unde i=1,N

// - actualizarea valorii polinomului

// Afisarea valorii polinomului P(X)

}

In laborator:

1. Continuati scrierea codului clasei Polinom0, adaugand sub fiecare grup de comentarii de mai sus codul necesar, si folosind indicatiile care urmeaza. Acest cod este parte a temei de casa!

2. Compilati si executati programul in consola, in directorul curent. Corectati eventualele erori.

Indicatii:

- pentru a calcula X^i (in variabila xLaI) se poate folosi functia matematica pow() din biblioteca matematica Math aflata in pachetul de clase java.lang (pachet care contine si String si System si nu necesita importul),

- metoda pow() primeste doua argumente (primul este valoarea de ridicat la putere iar al doilea este puterea) si care returneaza o valoare de tip double,

- de aceea este necesara conversia explicita (cast) a valorii returnate la tipul int.

int xLaI;

for (int i=0; i<=N; i++) {

// - calculul valorii X^i, unde i=1,N

xLaI = (int) Math.pow(X, i);

}

Se observa ca in aceasta forma, la fiecare executie programul va genera aceleasi iesiri.

1.4.2. Modificarea programului anterior prin adaugarea interactivitatii

Pornind de la programul Polinom0 sa se scrie un program numit Polinom1, care:

- sa creeze un polinom cu grad si coeficienti avand valorile obtinute de la utilizator,

- sa afiseze polinomul,

- sa calculeze valoarea polinomului pentru o valoare a necunoscutei specificata de utilizator, si

- sa afiseze aceasta valoare.

Programul Polinom1 reprezinta o generalizare a programului anterior (versiune mai flexibila), deoarece gradul polinomului, valorile coeficientilor si necunoscutei sunt obtinute de la utilizator. In aceasta forma, la fiecare executie programul poate genera alte iesiri, in functie de valorile de intrare.

In pseudocodul care urmeaza comentariile scrise intensificat (bold) reprezinta elementele de noutate fata de programul anterior.

import javax.swing.JOptionPane;

public class Polinom1 {

public static void main(String[] args) {

// Declararea variabilei intregi N gradul polinomului

// Obtinerea gradului polinomului de la utilizator, conversie String-int

// Declararea si crearea tabloului coeficientilor, C

// Obtinerea de la utilizator a coeficientilor Ci, unde i=0,N

// Afisarea polinomului P(X)

// - mai intai termenul liber Co

// - apoi termenii Ci*X^i, unde i=1,N

// Declararea variabilei intregi X

// Obtinerea valorii necunoscutei de la utilizator, conversie String-int

// Afisarea valorii necunoscutei (X)

// Declararea si initializarea variabilei intregi numita polinom,

// care contine valoarea polinomului, P(X)

// Calculul polinomului P(X) = suma(Ci * X^i), unde i=0,N

// - calculul valorii X^i, unde i=1,N

// - actualizarea valorii polinomului

// Afisarea valorii polinomului P(X)

}

In laborator:

1. Creati fisierul sursa Polinom1.java cu continutul de mai sus (adica inclusiv comentariile!!!) in directorul curent.

2. Adaugati sub fiecare grup de comentarii codul necesar (Acest cod este parte a temei de casa!):

- copiind codul aflat sub comentariile scrise neintensificat din exemplul anterior (Polinom0),

- inspirandu-va din exemplele anterioare (SalutUtilizator0 pentru interactivitatea bazata pe ferestre de dialog), si

- folosind indicatiile care urmeaza.

3. Compilati si executati programul in consola, in directorul curent. Corectati eventualele erori.

Indicatii:

- combinand doua sintaxe deja cunoscute se poate scrie:

int N = Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog(

"Introduceti gradul polinomului"));

- pentru a popula (atribui valori initiale) un tablou de intregi se poate folosi o instructiune for.

1.4.3. Varianta cu delegare functionala

Pornind de la programul Polinom1 sa se scrie codul unei clase Java numita Polinom2, a carei structura interna contine:

- o metoda (declarata public static) numita obtineGrad(), care

- obtine de la utilizator valoarea gradului polinomului, si

- o returneaza ca intreg de tip int,

- o metoda (declarata public static) numita stabilesteCoeficienti(), care

- primeste un parametru intreg de tip int, numit N, reprezentand gradului polinomului,

- creeaza un nou tablou al coeficientilor (cu N+1 elemente),

- obtine de la utilizator valori pentru coeficientii polinomului si

- populeaza cu ei tabloul nou creat, apoi

- returneaza taboul de tip int[] creat,

- o metoda (declarata public static) numita obtineNecunoscuta(), care

- obtine de la utilizator valoarea necunoscutei, si

- o returneaza ca intreg de tip int,

- o metoda (declarata public static) numita afisarePolinom(), care

- primeste un parametru intreg de tip int, numit N, reprezentand gradului polinomului,

si un parametru de tip int[], numit C, reprezentand coeficientii polinomului, si

- afiseaza polinomul corespunzator valorilor primite,

- o metoda (declarata public static) numita valoarePolinom(), care

- primeste un parametru intreg de tip int, numit N, reprezentand gradului polinomului,

un parametru de tip int[], numit C, reprezentand coeficientii polinomului,

si un parametru intreg de tip int, numit X, reprezentand necunoscuta,

- calculeaza valoarea polinomului corespunzatoare valorilor primite si

- o returneaza ca intreg de tip int,

- o metoda principala, de test, care:

- deleaga catre metoda obtineGrad() obtinerea valorii gradului polinomului,

- deleaga catre metoda stabilesteCoeficienti() stabilirea valorilor coeficientilor,

- deleaga catre metoda afisarePolinom() afisarea polinomului,

- deleaga catre metoda obtineNecunoscuta() obtinerea valorii necunoscutei,

- afiseaza valoarea necunoscutei,

- deleaga catre metoda valoarePolinom() calculul valorii polinomului,

- afiseaza valoarea polinomului.

In pseudocodul din codul care urmeaza comentariile scrise intensificat (bold) reprezinta elementele de noutate fata de programul anterior.

import javax.swing.JOptionPane;

public class Polinom2 {

// Metoda care obtine de la utilizator gradul polinomului

public static int obtineGrad() {

// Obtinerea de la utilizator a gradului polinomului

int N = Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog(

"Introduceti gradul polinomului"));

// Returnarea valorii gradului polinomului

return N;

}

// Metoda care obtine de la utilizator coeficientii polinomului

public static int[] stabilesteCoeficienti(int N) {

// Declararea si crearea tabloului coeficientilor, numit C

// Obtinerea de la utilizator a coeficientilor Ci, unde i=0,N

// Returnarea tabloului coeficientilor

}

// Metoda care afiseaza polinomul P(X)

public static void afisarePolinom(int N, int[] C) {

// Afisarea polinomului P(X)

// - mai intai termenul liber Co

// - apoi termenii Ci*X^i, unde i=1,N

}

// Metoda care obtine de la utilizator valoarea necunoscutei

public static int obtineNecunoscuta() {

// Obtinerea de la utilizator a valorii necunoscutei

// Returnarea valorii necunoscutei

}

// Metoda care calculeaza valoarea polinomului pt o valoare a necunoscutei

public static int valoarePolinom(int N, int[] C, int X) {

// Declararea si initializarea variabilei intregi numita P

// Calculul polinomului P(X) = suma(Ci * X^i), unde i=0,N

// - calculul valorii X^i, unde i=1,N

// - actualizarea valorii polinomului

// Returnarea valorii polinomului

}

// Metoda principala. Utilizata pentru testarea celorlalte metode.

public static void main(String[] args) {

// Apelul metodei care obtine de la utilizator gradul polinomului

int N = obtineGrad();

// Apelul metodei care obtine de la utilizator coeficientii polinomului

// Apelul metodei care afiseaza polinomul

// Apelul metodei care obtine o valoare a necunoscutei

// Afisarea valorii necunoscutei

// Apelul metodei care calculeaza polinomul pentru necunoscuta data

// Afisarea valorii polinomului

System.exit(0); // Inchiderea interfetei grafice

}

In laborator, in limita timpului disponibil, sau acasa:

1. Creati fisierul sursa Polinom2.java cu continutul de mai sus (adica inclusiv comentariile!!!).

2. Adaugati sub fiecare grup de comentarii codul necesar (Acest cod este parte a temei de casa!):

- copiind codul aflat sub comentariile scrise neintensificat din exemplul anterior (Polinom1), si

- inspirandu-va din exemplul dat (metoda obtineGrad()).

3. Compilati si executati programul in consola, in directorul curent. Corectati eventualele erori.

Tema suplimentara de dificultate sporita:

Studentii care doresc pot incerca sa scrie codul necesar executiei repetate a programului, astfel incat sa poata calcula valoarea polinomului pentru mai multe valori succesive ale necunoscutei.

1.5. Instalarea si configurarea platformei de dezvoltare Java SE vers. 5

1.5.1. Instalarea platformei de dezvoltare Java SE (Second Edition)

Pentru obtinerea platformei de dezvoltare Java JDK 5.0 (incluzand kitul de dezvoltare Java - JDK) trebuie accesata pagina site-ului Sun http://java.sun.com/javase/downloads/index_jdk5.jsp

- cautata JDK 5.0 Update 12 care contine Java SE Development Kit (JDK)

- click pe >>Download

- selectat OAccept License Agreement

- click pe v Windows Offline Installation, Multi-language (jdk-1_5_0_12-windows-i586-p.exe)

Instalarea kitului de dezvoltare Java sub Windows este in general simpla (vezi si http://java.sun.com/j2se/1.5.0/install.html pentru Linux si Windows). Dupa lansarea in executie a kitului se pot accepta toate optiunile implicite pe care le ofera kitul. Directorul de baza al instalarii va fi C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_12.

1.5.2. Configurarea variabilelor de mediu PATH si CLASSPATH

Procedura incepe cu selectarea Start -> Control Panel -> System -> Advanced -> Environment Variables -> System Variables (nu User Variables).

1. Pentru a se putea executa programele care compun kitul de dezvoltare Java, trebuie adaugata la variabila de mediu PATH calea catre directorul \bin al kitului Java (in care se gasesc executabilele care formeaza kitul Java), folosind comanda -> Edit:

- se va adauga calea C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_12\bin.

2. Pentru a fi vizibile clasele de biblioteca standard Java, precum si clasele din directorul curent folosit pentru dezvoltarea programelor, trebuie creata o noua variabila de mediu CLASSPATH, folosind comanda -> New:

- acestei variabile i se da valoarea C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_12\lib;.; (unde \lib este directorul bibliotecii, iar punctul este calea catre directorul curent, necesara executiei programelor create de noi).

1.6. Teme pentru acasa (inclusive teme suplimentare)

Tema de casa pentru data viitoare:

I. Interpretarea rezultatelor obtinute prin modificarea programului Salut.java (pag 4).

II. Codurile sursa ale programelor Polinom0, Polinom1 si Polinom2 completate (pag 11-16).

Tema suplimentara pentru data viitoare (pentru bonus):

I. Codul pentru afisarea polinomului in format dat (pag 12).

II. Codul pentru executia repetata a calculului polnomului (pag 16).

Anexa

1. Accesul la consola standard de intrare

Ca alternativa la utilizarea ferestrelor de dialog se poate utiliza perechea de console standard, tastatura (de intrare) si ecranul in mod text (de iesire).

Programul SalutUtilizator2.java foloseste varianta cu clasa Scanner din pachetul java.util. Varianta este disponibila de la versiunea Java 5 (JDK 1.5.0).

import java.util.*; // Importul pachetului/bibliotecii de clase utilitare

public class SalutUtilizator2 {
    public static void main(String[] args) {
      String modSalut = "Bun venit in programarea orientata spre obiecte, ";

      Scanner sc = new Scanner(System.in);

    System.out.print("Introduceti-va numele: ");
      String nume = sc.nextLine();

      System.out.println(modSalut + nume + "!");
    }
}

Programul SalutUtilizator2.java foloseste varianta cu clasele BufferedReader si InputStreamReader din pachetul java.io. Varianta este cea utilizata inca de la prima versiune Java, dar este mai complicata decat cea bazata pe clasa Scanner.

import java.io.*;   // Importul pachetului de clase de intrare-iesire (IO)

public class SalutUtilizator3 {
   public static void main(String[] args) throws IOException {
     String modSalut = "Bun venit in programarea Java, ";

     BufferedReader b =new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

     System.out.print("Introduceti-va numele: ");
     String nume = b.readLine();

     System.out.println(modSalut + nume + "!");
   }
}

In acest caz, citirea consolei standard de intrare se face prin intermediul unui flux de intrare pentru caractere (in Java, caracterele sunt codate UNICODE pe 2 octeti), BufferedReader, conectat la fluxul standard de intrare (System.in, care ofera datele de la tastatura sub forma de octeti simpli) prin intermediul unui flux de intrare care face conversia octet-caracter (InputStreamReader).

2. Delegarea functionala

Metodele sunt cazul cel mai simplu si mai des intalnit de delegare a functionalitatii. Separarea codului in functii (metode) serveste gestiunii mai simple a codului, modularizarii codului la nivel de secventa de instructiuni, reutilizarii codului la nivel de functie.

In general functia principala main() deleaga anumite sarcini catre alte functii, acestea la randul lor catre altele, s.a.m.d.