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Chap 2建立Java應用程式

• 2-1 如何建立Java應用程式 • 2-2 建立Java應用程式 • 2-3 Java程式架構與基本輸出 • 2-4 Eclipse IDE的專案管理與使用 • 2-5 Java程式碼的寫作風格

2-1 如何建立Java應用程式

• 2-1-1 如何撰寫程式碼 • 2-1-2 程式設計的基礎 • 2-1-3 演算法

2-1-1 如何撰寫程式碼-說明

• 撰寫程式碼執行程式設計（Programming）很困難嗎？事實上，如果你可以一步一步詳細列出活動流程、導引問路人到達目的地、走迷宮或如何開車到你家，就表示你一定可以撰寫程式碼。不過，請注意！因為電腦一點都不聰明，也不會舉一反三，所以，我們需要告訴電腦詳細的步驟和資訊，不能只有模稜兩可的內容。

2-1-1 如何撰寫程式碼-範例

• 例如：開車從高速公路北上到台北巿大安森林公園，其步驟如下所示： – Step 1：中山高速公路向北開。 – Step 2：下圓山交流道（建國高架橋）。 – Step 3：下建國高架橋（仁愛路）。 – Step 4：直行建國南路，在紅綠燈右轉仁愛路。 – Step 5：左轉新生南路。

• 上述步驟告訴我們人類的話，這些資訊已經足以開車到達目的地。

2-1-1 如何撰寫程式碼-程式邏輯

• 如果將前述步驟告訴電腦，電腦一定不知道如何開車到達目的地，因為它還需要更多的資訊，如下所示： – 從哪裡開始開車，中山高速公路需向北開幾公里。 – 如何分辨圓山交流道，需要如何從交流道下來？ – 在建國高架橋開幾公里可以到達仁愛路出口，如何下去。 – 直行建國南路幾公里可以看到紅綠燈。 – 開多少公里可以看到新生南路，如何左轉？接著需要如何開？如

何停車？ • 換句話說，撰寫程式碼需要告訴電腦非常詳細的步驟，如

同教導小孩作一件他從沒有作過的事。因為程式設計就是在解決問題，你需要將解決問題的詳細步驟一一寫下來，然後將它轉換成Java程式碼。

2-1-2 程式設計的基礎-說明

• 程式設計是將需要解決的問題轉換成程式碼，程式碼不只能夠在電腦上正確的執行，而且可以驗證程式執行的正確性。基本上，程式設計的主要過程可以分成五個階段，如下圖所示：

2-1-2 程式設計的基礎-需求

需求 • 程式設計的需求（Requirements）是在了解問題本身，以便確切獲得程式需要輸入的資料和其預期產生的結果，如下圖所示：

2-1-2 程式設計的基礎-設計

設計 • 在了解程式設計（Design）的需求後，我們就可以開始找尋解決問題的方法和策略，簡單的說，設計階段是在找出解決問題的步驟，如下圖所示：

2-1-2 程式設計的基礎-分析

分析 • 在解決需求時只有一種解決方法嗎？例如：如果有100個變數，我們可以宣告100個變數儲存資料，或是使用第6章的陣列（一種資料結構）來儲存。分析（Analysis）階段是將所有可能解決問題的演算法都寫下來，然後分析比較哪一種方法比較好，選擇最好的演算法來撰寫程式碼。

2-1-2 程式設計的基礎-撰寫程式碼

撰寫程式碼 • 現在我們就可以開始使用程式語言撰寫程式碼（Coding），以本書為例是使用Java語言。

• 在實際撰寫程式時，可能發現另一種方法比較好，因為設計歸設計，有時在實際撰寫程式時才會發現其優劣，如果是一個良好的設計方法，就算改成其他方法也不會太困難。

2-1-2 程式設計的基礎-驗證

驗證 • 驗證（Verification）是證明程式執行的結果符合需求的輸出資料，在這個階段可以再細分成三個子階段，如下所示： – 證明：執行程式時需要證明它的執行結果是正確的，程式符合所有輸入資料的組合，程式規格也都符合演算法的需求。

– 測試：程式需要測試各種可能情況、條件和輸入資料，以測試程式執行無誤。如果有錯誤產生，就需要除錯來解決問題。

– 除錯：如果程式無法輸出正確結果，除錯是在找出錯誤的地方。我們不但需要找出錯誤，還需要決定找出更正錯誤的方法。

2-1-3 演算法-定義

• 在上一節設計階段寫出的解決問題步驟、策略或方法就是「演算法」（Algorithms），其基本定義如下：

• 演算法是完成目標工作的一組指令，這組指令的步驟是有限的。除此之外，演算法還必須滿足一些條件，如下所示： – 輸入（Input）：沒有或數個外界的輸入資料。 – 輸出（Output）：至少有一個輸出結果。 – 明確性（Definiteness）：每一個指令步驟都十分明確，沒有模稜

兩可。 – 有限性（Finiteness）：這組指令一定會結束。 – 有效性（Effectiveness）：每一個步驟都可行，可以追蹤其結果。

2-1-3 演算法-描述方式1

• 一般語言文字：直接使用文字描述來說明執行的步驟。 • 虛擬碼（Pseudo Code）：一種趨近程式語言的描述方法，

它並沒有固定語法，每一列約可轉換成一列程式碼，如下所示： /* 計算1加到10 */ Let counter = 1 Let total = 0 while counter <= 10 total = total + counter Add 1 to counter Output the total /* 顯示結果 */

2-1-3 演算法-描述方式2

• 流程圖（Flow Chart）：使用結構化的圖表描述執行過程，以各種不同形狀的圖形表示不同的操作，使用箭頭直線標示執行方向。例如：上述虛擬碼的流程圖，如右圖所示：

2-2 建立Java應用程式

• 2-2-1 建立第一個Java程式 • 2-2-2 使用Eclipse IDE建立第二個Java程式 • 2-2-3 使用書附光碟的範例專案

2-2-1 建立第一個Java程式-說明

• 首先，我們使用記事本編輯程式碼，然後在Windows作業系統的「命令提示字元」視窗編譯和執行Java應用程式，其基本步驟如下所示： – Step 1：使用記事本或程式編輯工具建立Java原始程式碼檔案，副檔名為.java。

– Step 2：使用檔名javac.exe的Java編譯程式，將原始程式檔案編譯成Bytecode位元組碼的類別檔案，副檔名為.class。

– Step 3：使用JVM直譯程式java.exe執行類別檔案，也就是執行Java程式。

2-2-1 建立第一個Java程式-步驟一

步驟一：編輯Java程式碼 • 請執行「開始>所有程式>附屬應用程式>記事本」指令啟動記事本，然後就可以輸入Java程式碼，如下所示： 01: /* Java程式: Ch2_2_1.java */ 02: public class Ch2_2_1 { 03: // 主程式 04: public static void main(String[] args) { 05: // 顯示訊息 06: System.out.println("我的第一個Java程式"); 07: } 08: }

2-2-1 建立第一個Java程式-步驟二

步驟二：編譯Java程式 • 在建立和儲存Java程式檔案Ch2_2_1.java後，請執行「開始>所有程式>附屬應用程式>命令提示字元」指令啟動「命令提示字元」視窗，如下圖所示：編譯的類別檔

2-2-1 建立第一個Java程式-步驟三

步驟三：執行Java程式 • 當Java程式檔案編譯成Ch2_2_1.class類別檔案後，我們就可以執行Java程式（請注意！執行時不需要加上.class副檔名），如下所示：

2-2-2 使用Eclipse IDE建立第二個Java程式

• Eclipse IDE是使用工作空間（Workspace）管理眾多專案（類似Visual Studio方案），簡單的說，工作空間是一個Windows資料夾，其內容是各種專案和設定檔，以Java語言來說，就是Java專案。 – 步驟一：開啟或建立工作空間 – 步驟二：新增Java專案 – 步驟三：新增Java類別檔 – 步驟四：撰寫Java程式碼 – 步驟五：編譯和執行Java程式

2-2-3 使用書附光碟的範例專案

• 使用Eclipse IDE直接開啟書附光碟的工作空間可能有問題，請使用匯入方式使用書附光碟的範例專案，即參考第2-2-2節的步驟一建立工作空間後，我們有兩種方式來使用範例專案，如下所示： – 請參考第2-4-2節，將書附光碟的專案匯入工作空間，而不是直接切換至書附光碟的工作空間。

– 在工作空間建立新專案後，參考第2-4-2節在專案匯入Java程式檔案，Android專案還需要匯入其他資源檔案。

2-3 Java程式架構與基本輸出-類別檔

• Java程式檔是副檔名為.java的純文字檔，內含同名Java類別宣告，即類別檔，例如：Ch2_2_1.java的類別宣告是Ch2_2_1，如下所示： 01: /* Java程式: Ch2_2_1.java */ 02: public class Ch2_2_1 { 03: // 主程式 04: public static void main(String[] args) { 05: // 顯示訊息 06: System.out.println("我的第一個Java程式"); 07: } 08: }

2-3 Java程式架構與基本輸出-說明1

• 程式註解：第1列是程式註解，詳細的註解說明請參閱第2-5-3節，如下所示： 01: /* Java程式: Ch2_2_1.java */


• 類別宣告：在第2~8列是與檔案名稱Ch2_2_1相同的類別宣告，如下所示： 02: public class Ch2_2_1 { 03: // 主程式 04: public static void main(String[] args) { 05: // 顯示訊息 06: System.out.println("我的第一個Java程式"); 07: } 08: }


• 主程式：第4~7列的main()方法（即其他程式語言的程序或函數）是Java程式的主程式，這是Java應用程式執行時的進入點，也就是說執行Java程式就是從此方法的第1行程式碼開始，如下所示： 04: public static void main(String[] args) { 05: // 顯示訊息 06: System.out.println("我的第一個Java程式"); 07: }

2-3 Java程式架構與基本輸出-輸出

主控台的基本輸出：println()和print()方法 • 主控台應用程式是在命令提示字元輸入和輸出文字內容，我們可以使用System.out物件的print()或println()方法將文字輸出至主控台（Console），Eclipse IDE是下方【Console】標籤。

• 在之後的幾個章節，我們將使用println()和print()兩個方法來輸出執行結果，如下所示： System.out.println("我的第一個Java應用程式");

• 如果不換行就是使用print()方法，如下所示： System.out.print("我的第一個Java應用程式");

2-4 Eclipse IDE的專案管理與使用

• 2-4-1 切換工作空間 • 2-4-2 Eclipse IDE的專案管理 • 2-4-3 Eclipse IDE的基本使用

2-4-1 切換工作空間

• Eclipse IDE的工作空間可以新增專案，但不能開啟其他非此工作空間的專案，不過，我們可以將目前的工作空間切換成其他工作空間。例如：切換至第3章的工作空間，如下圖所示：

在【Workspace】欄選擇「C:\JavaEx\Ch03」資料夾的工作空間，按【OK】鈕，就會重新啟動Eclipse IDE進入此工

作空間

2-4-2 Eclipse IDE的專案管理-1

匯入現存的專案 • Eclipse IDE可以在工作空間匯入其他工作空間的Java專案。例如：開啟第2章的工作空間後，匯入第3章工作空間名為Ch3_2_2的Java專案，如右圖所示：


在專案匯入Java程式檔案

• 對於存在的Java程式檔案，我們也可以在開啟的專案匯入Java檔案，例如：新增Ch2_4專案，然後匯入第2-2-1節建立名為Ch2_2_1.java的Java檔案，如右圖所示：


刪除Java專案 • 刪除專案，請在「Package Explorer」套件總管視窗的專

案名稱上，執行右鍵快顯功能表的【Delete】指令，例如：匯入的Ch3_2_2專案，可以看到「Delete Resource」刪除資源對話方塊。勾選【Delete project contents on disk】，按【OK】鈕刪除專案，如下圖所示：


開啟與關閉專案 • 在「Package Explorer」套件總管視窗的專案，可以執行右鍵快顯功能表的【Close Project】指令將它關閉，如此，就不能展開專案的資料夾，開啟專案請執行【Open Project】指令，表示可以展開專案的資料夾和編輯專案的程式檔案。

2-4-3 Eclipse IDE的基本使用-1

觀點（Perspectives） • 觀點在Eclipse IDE是一個虛擬容器，其內容是一組編輯器和視窗的集合，如下圖所示：


程式碼編輯器 • Eclipse IDE會自動依檔案類型開啟最適當的編輯器，例如：Java程式碼檔案是開啟文字內容的程式碼編輯器，這是一個比Windows【記事本】功能更強大的程式碼編輯視窗，如下圖所示：


更改顯示成中文字型 • 請執行「Window>Preferences」指令，可以看到

「Preferences」對話方塊，在左邊展開【General】下的【Appearance】，選【Colors and Fonts】，如下圖所示：


顯示程式碼前的行列號 • 在程式碼編輯器最前面的直行上，執行右鍵快顯功能表的【Show Line Numbers】指令可以顯示程式碼前的行列號，如下圖所示：


自動程式碼完成 • Eclipse IDE的程式碼編輯器

支援自動程式碼完成，只需輸入名稱後，輸入「.」符號，就可以顯示相關類別、物件、方法和屬性清單。例如：輸入System，再輸入「.」，就會顯示建議清單，只需按二下，即可輸入所需的程式碼，如右圖所示：


顯示程式碼的錯誤和建議 • 在Eclipse IDE編輯視窗輸入程式

碼時，如果有錯誤，就會在輸入錯誤的程式碼或關鍵字之下顯示紅色鋸齒線來表示有錯誤，而且在此行之前有紅色小圓形的X符號，表示此行程式碼有錯誤；警告是黃色。

• 我們可以將游標移至錯誤的鋸齒線上，可以看到浮動視窗顯示建議的解決方法，以此例是不認得System變數，如右圖所示：

2-5 Java程式碼的寫作風格

• 2-5-1 程式敘述 • 2-5-2 程式區塊 • 2-5-3 程式註解 • 2-5-4 太長的程式碼 • 2-5-5 程式碼縮排

2-5-1 程式敘述-範例

• Java程式是由程式敘述（Statements）組成，一列程式敘述如同英文的一個句子，內含多個運算式、運算子或Java關鍵字（詳見第3章的說明）。一些Java程式敘述的範例，如下所示： int total = 1234; rate = 0.05; interest = total * rate; System.out.println("我的第一個Java程式");

2-5-1 程式敘述-「;」

• Java的「;」符號代表程式敘述的結束，這是告訴編譯程式已經到達程式敘述的最後。換句話說，我們可以使用「;」符號在同一列程式碼撰寫多個程式敘述，如下所示： total = 1234; rate = 0.05; interest = total * rate;

• 程式碼在同一列Java程式碼列擁有3個程式敘述。

2-5-2 程式區塊

• 程式區塊（Block）是由多個程式敘述組成，它是使用「{」和「}」符號包圍，如下所示： public static void main(String[] args) { System.out.println("我的第一個Java程式"); }

• main()方法的程式碼部分是一個程式區塊，在第4和5章說明的流程控制敘述和方法都擁有程式區塊。

2-5-3 程式註解

• 程式註解是程式的重要部分，因為良好的註解文字不但能夠了解程式的目的，並且在程式維護上，也可以提供更多的資訊。

• Java語言的程式註解是以「//」符號開始的列，或放在程式列後的文字內容，如下所示： // 顯示訊息 System.out.println("第一個Java程式"); // 顯示訊息

• 如果註解文字需要跨過多行，我們可以使用「/*」和「*/」符號標示註解文字，如下所示： /* Java程式: Ch2_2_1.java */

2-5-4 太長的程式碼

• 在Java程式中如果同一列的程式碼太長，基於程式編排的需求，我們可以將它分成兩列來編排。因為Java語言屬於自由格式的程式語言，並不需要使用任何符號，直接分成兩列即可，如下所示： System.out.println ("我的第一個Java應用程式");

2-5-5 程式碼縮排

• 在撰寫程式時記得使用縮排編排程式碼，適當的縮排程式碼，可以讓程式更加容易閱讀，並且反應出程式碼的邏輯和迴圈架構。例如：迴圈區塊的程式碼縮幾格編排，如下所示： for ( i = 0; i <= 10; i++ ) { System.out.println(i); total = total + i; }

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