جلسه 1 آشنایی با زبان جاوا

مقدمه و تاریخچه جاوا

• تیتر: جاوا چیست و چرا اهمیت دارد؟


• تاریخچه مختصر جاوا (پیدایش، اهداف اولیه).


• ویژگی‌های کلیدی جاوا: شیءگرایی، مستقل از پلتفرم (Write Once, Run Anywhere)، امنیت، کارایی.


• کاربردهای جاوا: توسعه وب (سمت سرور)، اپلیکیشن‌های موبایل (اندروید)، نرم‌افزارهای دسکتاپ، بازی‌ها، سیستم‌های بزرگ سازمانی.


• مثال: مقایسه جاوا با زبان‌های دیگر (مثل C++ یا Python) از نظر سینتکس، فلسفه و کاربرد.


• نکات کلیدی:


• JVM (Java Virtual Machine) و نقش آن در استقلال از پلتفرم.


• JDK (Java Development Kit) و JRE (Java Runtime Environment).

بخش ۲: نصب و راه‌اندازی محیط توسعه

• تیتر: آماده‌سازی محیط برنامه‌نویسی جاوا


• نصب JDK.


• معرفی IDEهای محبوب (مانند IntelliJ IDEA, Eclipse, VS Code) و نحوه نصب یکی از آن‌ها.


• نوشتن اولین برنامه جاوا (“Hello, World!”).


• مثال:

                                            content_copy                        java
    public class HelloWorld {

        public static void main(String[] args) {

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

        }

    }

• تمرین پایان فصل:

1. JDK را نصب کنید و از نصب صحیح آن اطمینان حاصل کنید.


2. یک IDE انتخاب کرده و نصب کنید.


3. برنامه “Hello, World!” را با نام خودتان اجرا کنید (مثلاً “Hello, [Your Name]!”).

بخش ۳: مبانی زبان جاوا

• تیتر: ساختار اولیه برنامه‌ها و انواع داده‌ها


• قواعد نام‌گذاری (کلاس‌ها، متغیرها، متدها).


• انواع داده‌های اولیه (Primitive Data Types): int, float, double, boolean, char, byte, short, long.


• متغیرها (Variables) و ثابت‌ها (Constants).


• عملگرها (Operators): حسابی، رابطه‌ای، منطقی، انتساب.


• ساختارهای کنترلی جریان (Control Flow Statements):


• شرطی: if, else if, else, switch.


• تکرار: for, while, do-while.


• مثال:

                                            content_copy                        java
    public class BasicJava {

        public static void main(String[] args) {

            int age = 25;

            double salary = 50000.50;

            boolean isStudent = true;



            if (age >= 18 && salary > 30000) {

                System.out.println("Eligible for loan.");

            } else {

                System.out.println("Not eligible.");

            }



            for (int i = 0; i < 5; i++) {

                System.out.println("Count: " + i);

            }

        }

    }

• تمرین پایان فصل:

1. برنامه‌ای بنویسید که دو عدد را از ورودی گرفته و حاصل جمع، تفریق، ضرب و تقسیم آن‌ها را نمایش دهد.


2. برنامه‌ای بنویسید که یک عدد را به عنوان ورودی گرفته و تشخیص دهد زوج است یا فرد.


3. با استفاده از حلقه for، اعداد ۱ تا ۱۰ را به همراه مربعشان نمایش دهید.

بخش ۴: برنامه‌نویسی شیءگرا در جاوا (مفاهیم پایه)

• تیتر: کلاس‌ها، اشیاء و ویژگی‌های اصلی OOP


• مفهوم کلاس (Class) و شیء (Object).


• تعریف کلاس: فیلدها (Fields) و متدها (Methods).


• ایجاد شیء از روی کلاس (Instantiation).


• سازنده‌ها (Constructors): نقش و انواع آن.


• کلمه کلیدی this.


• مفاهیم کپسوله‌سازی (Encapsulation): public, private, protected.


• Getter و Setter ها.


• مثال:

                                            content_copy                        java
    class Dog {

        String name;

        String breed;



        // Constructor

        public Dog(String name, String breed) {

            this.name = name;

            this.breed = breed;

        }



        // Method

        public void bark() {

            System.out.println(name + " says Woof!");

        }



        public String getName() {

            return name;

        }

    }



    public class OOPBasics {

        public static void main(String[] args) {

            Dog myDog = new Dog("Buddy", "Golden Retriever");

            myDog.bark();

            System.out.println("My dog's name is: " + myDog.getName());

        }

    }

• تمرین پایان فصل:

1. کلاسی به نام Book با فیلدهای title (String)، author (String) و pages (int) تعریف کنید. یک سازنده برای مقداردهی اولیه این فیلدها بنویسید.


2. متدهایی برای نمایش اطلاعات کتاب (displayInfo) و دریافت تعداد صفحات (getPages) اضافه کنید.


3. در متد main، یک شیء از کلاس Book ساخته و اطلاعات آن را نمایش دهید.

بخش ۵: مفاهیم پیشرفته‌تر OOP

• تیتر: وراثت، پلی‌مورفیسم و انتزاع


• وراثت (Inheritance): کلمه کلیدی extends. کلاس والد (Superclass) و کلاس فرزند (Subclass).


• super keyword.


• پلی‌مورفیسم (Polymorphism): Overloading و Overriding متدها.


• کلاس‌های انتزاعی (Abstract Classes) و متدهای انتزاعی (Abstract Methods).


• واسط‌ها (Interfaces): تعریف و پیاده‌سازی.


• مثال:

                                            content_copy                        java
    // Superclass

    class Animal {

        public void makeSound() {

            System.out.println("The animal makes a sound");

        }

    }



    // Subclass

    class Cat extends Animal {

        @Override

        public void makeSound() {

            System.out.println("The cat meows");

        }

    }



    public class PolymorphismDemo {

        public static void main(String[] args) {

            Animal myAnimal = new Animal();

            Animal myCat = new Cat(); // Polymorphism



            myAnimal.makeSound(); // Output: The animal makes a sound

            myCat.makeSound();    // Output: The cat meows

        }

    }

• تمرین پایان فصل:

1. یک کلاس انتزاعی به نام Shape با یک متد انتزاعی calculateArea() تعریف کنید.


2. دو کلاس Circle و Rectangle بسازید که از Shape ارث‌بری کنند و متد calculateArea() را برای هر کدام پیاده‌سازی کنید.


3. در متد main، نمونه‌هایی از Circle و Rectangle ساخته و مساحت آن‌ها را محاسبه و نمایش دهید.

بخش ۶: مجموعه‌ها (Collections) و استثناها (Exceptions)

• تیتر: کار با داده‌های ساختاریافته و مدیریت خطا


• مجموعه‌های جاوا (Java Collections Framework):


• List (مثل ArrayList, LinkedList).


• Set (مثل HashSet, TreeSet).


• Map (مثل HashMap, TreeMap).


• مدیریت استثناها (Exception Handling):


• try, catch, finally.


• استثناهای Checkable و Uncheckable.


• کلمه کلیدی throw.


• مثال:

                                            content_copy                        java
    import java.util.ArrayList;

    import java.util.List;



    public class CollectionsAndExceptions {

        public static void main(String[] args) {

            List<String> names = new ArrayList<>();

            names.add("Alice");

            names.add("Bob");



            try {

                System.out.println("Second name: " + names.get(1));

                System.out.println("Fourth name: " + names.get(3)); // This will cause an IndexOutOfBoundsException

            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {

                System.err.println("Error: Index out of bounds. " + e.getMessage());

            } finally {

                System.out.println("List processing finished.");

            }

        }

    }

• تمرین پایان فصل:

1. یک ArrayList از اعداد صحیح بسازید و ۱۰ عدد تصادفی را به آن اضافه کنید. سپس مجموع اعداد موجود در لیست را محاسبه و نمایش دهید.


2. برنامه‌ای بنویسید که سعی کند یک عدد را بر صفر تقسیم کند و با استفاده از try-catch، خطای ArithmeticException را مدیریت کند.

بخش ۷: مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی فایل (File I/O)

• تیتر: خواندن و نوشتن اطلاعات در فایل‌ها


• مفاهیم اولیه کار با فایل‌ها در جاوا.


• کلاس‌های File, FileReader, FileWriter, BufferedReader, BufferedWriter.


• خواندن اطلاعات از یک فایل متنی.


• نوشتن اطلاعات در یک فایل متنی.


• مثال:

                                            content_copy                        java
    import java.io.BufferedReader;

    import java.io.FileReader;

    import java.io.FileWriter;

    import java.io.IOException;

    import java.io.PrintWriter;



    public class FileIOExample {

        public static void main(String[] args) {

            // Writing to a file

            try (PrintWriter writer = new PrintWriter(new FileWriter("output.txt"))) {

                writer.println("This is the first line.");

                writer.println("This is the second line.");

            } catch (IOException e) {

                System.err.println("Error writing to file: " + e.getMessage());

            }



            // Reading from a file

            try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("output.txt"))) {

                String line;

                System.out.println("Reading from output.txt:");

                while ((line = reader.readLine()) != null) {

                    System.out.println(line);

                }

            } catch (IOException e) {

                System.err.println("Error reading from file: " + e.getMessage());

            }

        }

    }

• تمرین پایان فصل:

1. برنامه‌ای بنویسید که لیستی از نام دانشجوها را از یک فایل متنی (students.txt) بخواند و آن‌ها را به ترتیب الفبا مرتب کرده و در فایل دیگری (sorted_students.txt) ذخیره کند.

خلاصه نکات کلیدی دوره:

• جاوا یک زبان شیءگرا، مستقل از پلتفرم و قدرتمند است.


• JVM نقش حیاتی در اجرای کدهای جاوا دارد.


• ساختارهای کنترلی (if, for, while) و انواع داده‌ها اساس برنامه‌نویسی هستند.


• مفاهیم OOP (کلاس، شیء، کپسوله‌سازی، وراثت، پلی‌مورفیسم) برای نوشتن کدهای ماژولار و قابل نگهداری ضروری‌اند.


• Collections Framework ابزارهای کارآمدی برای مدیریت مجموعه‌ای از داده‌ها فراهم می‌کند.


• مدیریت استثناها برای نوشتن برنامه‌های پایدار و مقاوم در برابر خطا الزامی است.


• توانایی کار با فایل‌ها برای ذخیره و بازیابی داده‌ها کاربرد فراوانی دارد.