Γλώσσες Προγραμματισμού

Transcript

1 Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του υποέργου 2 με τίτλο «Ανάπτυξη έντυπου εκπαιδευτικού υλικού για τα νέα Προγράμματα Σπουδών» της Πράξης «Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο» η οποία έχει ενταχθεί στο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Εκπαίδευση και Διά Βίου Μάθηση» (ΕΠΕΔΒΜ) του ΕΣΠΑ ( ), Άξονας Προτεραιότητας 7: «Ενίσχυση της Διά Βίου Εκπαίδευσης Ενηλίκων στις 8 Περιφέρειες Σύγκλισης» με κωδικό MIS και η οποία συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους, μέσω του Προγράμματος Δημοσίων Επενδύσεων (ΠΔΕ) του Υ.ΠΑΙ.Θ. Γλώσσες Προγραμματισμού Σημείωση Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιμέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειμένων σύμφωνα με τη Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστημονική αρτιότητα και πληρότητα των συγγραμμάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδη μα ϊ κοί υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.

2 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας Πρόγραμμα Σπουδών ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Θεματική Ενότητα ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΕΙΣ ΣΕ ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ Τόμος Β Γλώσσες Προγραμματισμού Συγγραφή ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΜΑΥΡΟΜΜΑΤΗΣ Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πειραιώς ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΣΑΚΚΟΠΟΥΛΟΣ Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών Κριτική Ανάγνωση ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΒΕΡΥΚΙΟΣ Αναπληρωτής Καθηγητής Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Ακαδημαϊκός Υπεύθυνος για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού του Π.Σ. ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΒΕΡΥΚΙΟΣ Αναπληρωτής Καθηγητής Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Συντονιστής για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού της Θ.Ε. ΜΙΧΑΗΛ ΒΑΣΙΛΑΚΟΠΟΥΛΟΣ Αναπληρωτής Καθηγητής Πανεπιστημίου Θεσσαλίας Ειδικός στη Μεθοδολογία της Ανοικτής και εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης ΑΔΑΜΑΝΤΙΑ ΣΠΑΝΑΚΑ Γλωσσική Επιμέλεια ΚΑΤΕΡΙΝΑ ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ Τεχνική Επιμέλεια Καλλιτεχνική Επιμέλεια Σελιδοποίηση opusmagnum ISBN: Κωδικός Έκδοσης: ΠΛΣ 50/Β Copyright 2015 για την Ελλάδα και όλο τον κόσμο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Πάροδος Αριστοτέλους 18, Περιβόλα Πατρών Τηλ.: , Φαξ: To παρόν έργο πνευματικής ιδιοκτησίας προστατεύεται κατά τις διατάξεις του Ελληνικού Νόμου (Ν. 2121/1993 όπως έχει τροποποιηθεί και ισχύει σήμερα) και τις διεθνείς συμβάσεις περί πνευματικής ιδιοκτησίας. Απαγορεύεται απολύτως η άνευ γραπτής αδείας του εκδότη, κατά οποιονδήποτε τρόπο ή μέσο, αντιγραφή, φωτοανατύπωση και εν γένει αναπαραγωγή, εκμίσθωση ή δανεισμός, μετάφραση, διασκευή, αναμετάδοση στο κοινό σε οποιαδήποτε μορφή (ηλεκτρονική, μηχανική κ.λπ.) και η εν γένει εκμετάλλευση του συνόλου ή μέρους του έργου.

3 Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας Πρόγραμμα Σπουδών ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Θεματική Ενότητα ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΕΙΣ ΣΕ ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ Τόμος Β Γλώσσες Προγραμματισμού ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΜΑΥΡΟΜΜΑΤΗΣ Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πειραιώς ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΣΑΚΚΟΠΟΥΛΟΣ Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών ΠΑΤΡΑ 2015

4 Βιογραφικά Ο Γεώργιος Μαυρομμάτης είναι μέλος του επιστημονικού προσωπικού στο Εθνικό Κέντρο Δημόσιας Διοίκησης και Αυτοδιοίκησης. Είναι κάτοχος πτυχίου Μαθηματικών (1984) του Πανεπιστημίου Αθηνών και διδακτορικού διπλώματος (2002) του Τμήματος Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Πειραιώς. Στα επιστημονικά του ενδιαφέροντα περιλαμβάνονται οι αλγόριθμοι και οι γλώσσες προγραμματισμού, η τεχνολογία λογισμικού, η εκπαιδευτική τεχνολογία, η ανάκτηση πληροφορίας, η ηλεκτρονική διακυβέρνηση και η επιχειρησιακή έρευνα. O Ευάγγελος Σακκόπουλος είναι διδάκτορας Μηχανικός Η/Υ και Πληροφορικός της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Είναι διδάσκων (ΣΕΠ) του ΕΑΠ στο Πρόγραμμα Σπουδών «Μεταπτυχιακή Εξειδίκευση στα Πληροφοριακά Συστήματα». Επίσης, έχει διδάξει μαθήματα Αντικειμενοστρεφούς Προγραμματισμού, Πληροφοριακών Συστημάτων και Τεχνολογιών Διαδικτύου από το 2007 σε τμήματα Πληροφορικής των Πανεπιστημίων Πατρών, Πελοποννήσου και Στερεάς Ελλάδας. Tα ερευνητικά του ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν τον προγραμματισμό, τις υπηρεσίες διαδικτύου και τη διαλειτουργικότητα (web services), τα πληροφοριακά συστήματα για φορητές συσκευές (smartphones, tablets), τη μηχανική ιστού (web engineering) κ.ά. Έχει περισσότερες από 60 δημοσιεύσεις σε διεθνή περιοδικά και συνέδρια με κρίση.

5 Περιεχόμενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Εισαγωγή στον προγραμματισμό και την Java Γ. Μαυρομμάτης Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Γιατί Java; Γλώσσες προγραμματισμού Εισαγωγή και γενικά χαρακτηριστικά Από τον πηγαίο κώδικα στη γλώσσα μηχανής Μεταγλωττιστές Εισαγωγή στην Java Εκδόσεις και εγκατάσταση Η Εικονική Μηχανή της Java Μεταγλωττίζουμε και εκτελούμε ένα πρόγραμμα Java...47 Σύνοψη...56 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...57 Ευρετήριο Όρων...58 Γλωσσάρι...60 Βιβλιογραφία...62 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...63 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...64 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...65 Κατάλογος εικόνων...74 Κατάλογος πινάκων...74

6 8 ΓΛΩΣΣΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Tα βασικά χαρακτηριστικά της γλώσσας Java Γ. Μαυρομμάτης Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Οι βιβλιοθήκες της Java Τα δομικά στοιχεία της γλώσσας Java Τύποι δεδομένων Απλοί τύποι δεδομένων Ο τύπος δεδομένων String Εντολές ελέγχου ροής προγράμματος Εντολές επανάληψης Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Ευρετήριο Όρων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων Κατάλογος εικόνων Κατάλογος πινάκων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Εισαγωγή στις κλάσεις και στα αντικείμενα Γ. Μαυρομμάτης Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Από τον κώδικα σπαγγέτι στα αντικείμενα Οι κλάσεις στην Java...142

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Έλεγχος πρόσβασης: μια πρώτη προσέγγιση Μέθοδοι Υπερφόρτωση μεθόδου Προσπέλαση και μεταλλαγή Μεταβλητές και διαχείριση μνήμης από την Java Κατασκευαστές Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Ευρετήριο Όρων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων Κατάλογος εικόνων Κατάλογος πινάκων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Oι πίνακες και η αναδρομή στην Java Γ. Μαυρομμάτης Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Πίνακες μιας διάστασης Παραδείγματα προγραμματισμού με πίνακες Πολυδιάστατοι πίνακες Παράμετροι γραμμής εντολών Τι είναι αναδρομή Εφαρμογές αναδρομής...230

8 10 ΓΛΩΣΣΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ Αναδρομική δυαδική αναζήτηση Ο αναδρομικός αλγόριθμος ταξινόμησης Quicksort Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Ευρετήριο Όρων Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Aσκήσεις Aυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων Κατάλογος εικόνων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Περισσότερα για τις κλάσεις και τα αντικείμενα Ευ. Σακκόπουλος Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Έλεγχος πρόσβασης σε μέλη και κλάσεις Εμβέλεια Χρήση της this Ενθυλάκωση δεδομένων Εξαιρέσεις Εισαγωγή στις εξαιρέσεις Βασική διαχείριση εξαίρεσης Προηγμένη διαχείριση εξαιρέσεων Διαχείριση μνήμης Garbage collection Ο σωρός και η ανάθεση αντικειμένων Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της συλλογής σκουπιδιών...295

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 11 Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Ευρετήριο Όρων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Aσκήσεις Aυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων Κατάλογος εικόνων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Κληρονομικότητα Ευ. Σακκόπουλος Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Επεκτείνοντας υπάρχουσες κλάσεις Υπερκλάσεις και υποκλάσεις και ιεραρχία κλάσεων Μέλη και κατασκευαστές υποκλάσεων Χρήση της super Υπερκάλυψη και απόκρυψη μεθόδων και μελών Η δεσμευμένη λέξη final Η κλάση Object και το αντικείμενο Class Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Ευρετήριο Όρων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...344

10 12 ΓΛΩΣΣΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ Απαντήσεις σε Aσκήσεις Aυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων Κατάλογος εικόνων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Αυτοαναφορικές δομές δεδομένων και αναδρομή Ευ. Σακκόπουλος Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Αναδρομή (Recursion) Διασυνδεδεμένες δομές δεδομένων και αναδρομική διασύνδεση Στοίβες και ουρές Δομή δεδομένων στοίβα Δομή δεδομένων ουρά Συλλογές: Δυναμικοί πίνακες και διασυνδεδεμένες λίστες Δυναμικός πίνακας και συνδεδεμένη λίστα Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Ευρετήριο Όρων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Aσκήσεις Aυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων Κατάλογος εικόνων...385

11 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Πολυμορφισμός, αφηρημένες κλάσεις και διεπαφές Ευ. Σακκόπουλος Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Πολυμορφισμός Λειτουργία και παραδείγματα πολυμορφισμού Αφηρημένες κλάσεις και μέθοδοι Διεπαφές Εμφωλευμένες κλάσεις Τοπικές και ανώνυμες κλάσεις Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Ευρετήριο Όρων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Aσκήσεις Aυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 Εισαγωγή στις ροές και στα αρχεία Ευ. Σακκόπουλος Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Ροές εισόδου και εξόδου (Ι/Ο streams) Ροές χαρακτήρων και ροές byte Λειτουργία των ροών Συνδυάζοντας ροές δεδομένων...420

12 14 ΓΛΩΣΣΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ Ανάγνωση συμβολοσειρών και κειμένου Σειριακός μετασχηματισμός αντικειμένων (Serialization) Ονόματα αρχείων και φάκελοι Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Ευρετήριο Όρων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Aσκήσεις Aυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων Κατάλογος εικόνων ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι Ανάπτυξη εφαρμογών Java με IDE (BlueJ και Eclipse) Ευ. Σακκόπουλος Σκοπός Εισαγωγή στο BlueJ Project Δημιουργία νέου project Άνοιγμα project Περιγραφή λειτουργίας project Αντιγραφή project Μεταγλώττιση project Κλάσεις Δημιουργία κλάσης Διαγραφή κλάσης...445

13 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Μετονομασία κλάσης Μεταγλώττιση κλάσης Τροποποίηση κλάσης Διάταξη κλάσεων και συσχετίσεις Συγγραφή πηγαίου κώδικα Εκτέλεση Εκσφαλμάτωση Τοποθέτηση σημείων διακοπής Βηματική εκτέλεση Επιθεώρηση μεταβλητών Εισαγωγή στο Eclipse Project Δημιουργία νέου project Άνοιγμα project Ιδιότητες project Εξαγωγή jar από project Μεταγλώττιση project Κλάσεις Δημιουργία κλάσης Διαγραφή κλάσης Μετονομασία κλάσης Τροποποίηση κλάσης Μεταγλώττιση κλάσης Εκτέλεση Εκσφαλμάτωση Τοποθέτηση σημείων διακοπής...464

14 16 ΓΛΩΣΣΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ Βηματική εκτέλεση Επιθεώρηση μεταβλητών Κατάλογος εικόνων ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ IΙ Χρήση της τεκμηρίωσης Java API Ευ. Σακκόπουλος Σκοπός Εισαγωγή Τεκμηρίωση Java API εγκατεστημένο σε τοπικό υπολογιστή Επισκόπηση τεκμηρίωσης Java API Παράδειγμα τεκμηρίωσης της κλάσης ArrayList<E> Κατάλογος εικόνων...478