Moduł I – Wprowadzenie do programowania i języka Java (3 godz.)
Kurs Java – Zespół Szkół w Sokołowie Małopolskim

Moduł 1 — Szczegółowa lekcja Java

1. Czym jest program komputerowy

💻 Program komputerowy to zestaw poleceń, które komputer wykonuje, aby rozwiązać jakiś problem lub wykonać zadanie. Te polecenia zapisane są w specjalnym języku, zwanym językiem programowania. Program mówi komputerowi, co ma zrobić, w jakiej kolejności i jakie dane mają być użyte.

Każdy program składa się z trzech głównych części:

• dane wejściowe – to informacje, które podajemy programowi, np. liczby, teksty lub obrazy.
• przetwarzanie – to operacje, które program wykonuje na danych, aby coś z nimi zrobić, np. dodać liczby, posortować teksty.
• dane wyjściowe – to wyniki, które program pokazuje po wykonaniu swojego zadania, np. wynik dodawania liczb, posortowany tekst lub wykres.

Programowanie to proces, w którym tworzymy instrukcje, czyli algorytmy, które prowadzą komputer do rozwiązania konkretnego problemu. Algorytm to zestaw logicznych kroków, które trzeba wykonać, aby dojść do celu.

Przykład 1: Program dodający dwie liczby w języku Java

Poniżej znajduje się przykładowy program, który dodaje dwie liczby w języku Java:

public class Dodawanie {
    public static void main(String[] args) {
        int liczba1 = 5;
        int liczba2 = 3;
        int wynik = liczba1 + liczba2;
        System.out.println("Wynik dodawania: " + wynik);
    }
}

Program ten dodaje dwie liczby i wyświetla wynik na ekranie. Można go uruchomić w środowisku Java.

Przykład 2: Program dodający dwie liczby w języku JavaScript

A oto przykład tego samego zadania, ale napisanego w języku JavaScript, który działa w przeglądarce:

function dodajLiczby(liczba1, liczba2) {
    let wynik = liczba1 + liczba2;
    alert("Wynik dodawania: " + wynik);
}

// Przykładowe wywołanie funkcji
dodajLiczby(5, 3);

Ten kod działa w przeglądarkach internetowych. Funkcja dodaje dwie liczby i wyświetla wynik w oknie alertu.

2. Podstawy programowania i myślenie algorytmiczne

🧠 Programowanie to przede wszystkim sposób myślenia. Programista rozwiązuje problemy poprzez podział ich na mniejsze kroki.

• Algorytm – uporządkowany zestaw kroków prowadzących do rozwiązania problemu.
• Instrukcja – pojedyncza komenda wykonywana przez komputer.
• Logika programu – sposób podejmowania decyzji w programie.

W Java ważne jest logiczne podejście do problemów oraz umiejętność ich rozbijania na mniejsze elementy.

Przykład 1: Algorytm porównujący dwie liczby w języku Java

Poniżej znajduje się przykład programu, który porównuje dwie liczby i decyduje, która jest większa. Algorytm ten wymaga podjęcia decyzji na podstawie porównania dwóch wartości.

public class PorownanieLiczb {
    public static void main(String[] args) {
        int liczba1 = 7;
        int liczba2 = 5;
        
        if (liczba1 > liczba2) {
            System.out.println("Liczba 1 jest większa.");
        } else if (liczba1 < liczba2) {
            System.out.println("Liczba 2 jest większa.");
        } else {
            System.out.println("Liczby są równe.");
        }
    }
}

W tym przykładzie wykorzystano instrukcję warunkową if, aby porównać dwie liczby i wyświetlić odpowiedni wynik w zależności od porównania.

Przykład 2: Algorytm porównujący dwie liczby w języku JavaScript

A oto podobny przykład w języku JavaScript, który porównuje dwie liczby. Zasada działania jest ta sama, ale kod jest wykonywany bezpośrednio w przeglądarkach internetowych.

function porownajLiczby(liczba1, liczba2) {
    if (liczba1 > liczba2) {
        alert("Liczba 1 jest większa.");
    } else if (liczba1 < liczba2) {
        alert("Liczba 2 jest większa.");
    } else {
        alert("Liczby są równe.");
    }
}

// Przykładowe wywołanie funkcji
porownajLiczby(7, 5);

Ten program w JavaScript porównuje dwie liczby i wyświetla wynik za pomocą okna alert(). Zasada działania jest identyczna jak w wersji Java.

3. Wprowadzenie do języka Java

☕ Java to jeden z najpopularniejszych języków programowania, używany do tworzenia aplikacji webowych, desktopowych oraz mobilnych (Android).

• Java jest językiem obiektowym.
• Programy Java działają dzięki JVM (Java Virtual Machine).
• Kod Java jest najpierw kompilowany, a następnie uruchamiany przez maszynę wirtualną.

Dzięki JVM programy Java mogą działać na różnych systemach operacyjnych bez konieczności ich przepisywania.

Przykład 1: Prosty program w języku Java

Poniżej znajduje się przykład bardzo prostego programu w języku Java, który wypisuje tekst "Witaj, świecie!" na ekranie.

public class WitajSwiecie {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Witaj, świecie!");
    }
}

Jest to najprostszy program w Javie, który wykorzystuje metodę System.out.println() do wyświetlania tekstu na ekranie. Program ten uruchamia się na maszynie wirtualnej Java (JVM), co umożliwia jego działanie na różnych systemach operacyjnych.

Przykład 2: Program w Java z użyciem zmiennych

Poniżej przykład programu w języku Java, który przechowuje dwie liczby, dodaje je do siebie i wypisuje wynik.

public class DodajLiczby {
    public static void main(String[] args) {
        int liczba1 = 10;
        int liczba2 = 20;
        int wynik = liczba1 + liczba2;
        
        System.out.println("Wynik dodawania: " + wynik);
    }
}

W tym przykładzie program tworzy dwie zmienne typu całkowitego (int), dodaje je i wyświetla wynik. Program pokazuje, jak wykorzystać zmienne i operacje arytmetyczne w Javie.

4. Pierwszy program w Java

Każdy program w Java zaczyna się od klasy oraz metody main, która jest punktem startowym aplikacji.

Przykład prostego programu Java:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Witaj w świecie Java!");
    }
}

Ten program wyświetla komunikat w konsoli. Jest to pierwszy krok w nauce tworzenia aplikacji w Java.

💡 Wskazówki dla początkujących:
- Każdy program Java musi zawierać metodę main.
- Kod zapisujemy w klasach.
- Java wymaga ścisłej składni (duże i małe litery mają znaczenie).
- Każda instrukcja kończy się średnikiem ;.
- Warto ćwiczyć pisząc i uruchamiając proste programy.

5. Środowisko pracy i uruchamianie programu

🛠 Do pracy z Java potrzebne jest środowisko programistyczne oraz JDK (Java Development Kit). To zestaw narzędzi, który pozwala na tworzenie i uruchamianie programów w Javie.

• JDK – Jest to zestaw narzędzi niezbędnych do tworzenia programów w języku Java. Zawiera kompilator, bibliotekę standardową oraz narzędzia do uruchamiania programów. JDK umożliwia napisanie programu, kompilację i jego uruchomienie na komputerze.
• IDE – Zintegrowane środowisko programistyczne. To specjalny program, który ułatwia pisanie i testowanie kodu. IDE oferuje funkcje takie jak autouzupełnianie kodu, debugowanie, podpowiedzi o błędach, czy możliwość uruchamiania programów. Popularne IDE dla Javy to np. IntelliJ IDEA, Eclipse czy NetBeans.
• Kompilacja – Proces, w którym kod źródłowy (napisany przez programistę) jest zamieniany na kod wykonywalny. Kompilator sprawdza składnię programu i, jeśli nie ma błędów, generuje plik wykonywalny, który może być uruchomiony przez maszynę wirtualną Java (JVM).
• Uruchamianie – Po skompilowaniu kodu, program jest uruchamiany przez JVM (Java Virtual Machine). JVM to maszyna wirtualna, która pozwala na wykonanie programu na różnych systemach operacyjnych, bez konieczności przepisywania kodu. Dzięki JVM, programy napisane w Javie działają na różnych urządzeniach (Windows, Linux, Mac).

Proces tworzenia programu w Javie jest prosty, ale składa się z kilku etapów:

• Napisanie kodu – Tworzysz kod źródłowy w edytorze tekstu lub IDE, który zawiera instrukcje, które komputer ma wykonać.
• Kompilacja – Kod jest zamieniany na język zrozumiały dla maszyny przez kompilator JDK.
• Uruchomienie – Po skompilowaniu kod jest uruchamiany przez JVM i wykonuje zaplanowane działania.
• Analiza wyników – Na tym etapie sprawdzasz, czy program działa poprawnie, czy nie występują błędy i jakie są wyniki jego działania.

Ćwiczenia praktyczne:

• Napisz program wyświetlający swoje imię i nazwisko. To najprostszy sposób, aby zacząć programować w Javie. W tym zadaniu nauczysz się, jak wyświetlać tekst w konsoli.
• Zmień komunikat w programie na dowolny tekst. Ćwiczenie to pomoże Ci zrozumieć, jak działa tekst w Javie i jak łatwo można go modyfikować.
• Spróbuj uruchomić program i sprawdzić jego działanie. W tym ćwiczeniu dowiesz się, jak uruchomić program po napisaniu go w IDE oraz jak sprawdzić, czy działa zgodnie z oczekiwaniami.
• Przeanalizuj strukturę klasy i metody main. W tym zadaniu poznasz podstawową strukturę każdego programu w Javie. Dowiesz się, co to jest klasa, jak wygląda struktura programu i jak działa metoda main, która jest punktem startowym programu.

Po ukończeniu tej lekcji uczestnicy będą rozumieć, czym jest program komputerowy, jak działa Java oraz będą potrafili stworzyć i uruchomić swój pierwszy program.