Программирование

First Semester (autumn)

Лабораторные работы

Lab Work #1

Write a mathematical expression processing program using Java programming language (expressions are different for different task variants). Program should satisfy these requirements:

  1. It should be packaged into executable jar archive.
  2. Expression should be processed in coordination with mathematical equation rules (operations order etc.).
  3. Program must use math functions from Java standard library (java.lang.math package).
  4. Program should use standard output to display expression processing result.

Program demonstration should be performed using helios server.

Report should include these sections:

  1. Lab work task.
  2. Program source code.
  3. Program output.
  4. Conclusions.

Control questions:

  1. Java programming language. Key features of Java programming language.
  2. Development kit. JDK & JRE.
  3. Primitive data types in Java.
  4. Using variables. Declaration. Initializing. Assignment.
  5. Condition and loop statements.
  6. Using operations and expresssions. Operation priority.
  7. Math functions provided by Java standard library, java.lang.Mathclass.
  8. Formatted output of numbers.

Lab Work #2

Write your own pokemon classes based on Pokemon class for all given pokemons. Each pokemon kind should hae one or two types and standard base stats: HP, attack, defense,
special attack, special defense and speed.

Pokemon classes should be inherited according to pokemon evolution chains.

Write your own Move classes based on PhysicalMove, SpecialMove and StatusMove classes for all give moves. Each move should have standard type, power and accuracy and implement standard move effects. Assign moves to pokemons according to given task. Pokemon level should be set to minimal one required to learn all given moves.

Use the simulation class Battle to create two pokemon teams (each pokemon should have a name) and start the battle.

Base classes, battle simulator and utility classes are packed in jar archive. Documentation in javadoc format is in the zip file.

All information about pokemon and move stats, evolution chains and so on you can find on http://pokemondb.net, http://veekun.com/dex/pokemon
 

Comments

Task goal: Learn basic OOP principles using simple example and use them in your program.

TO DO:

  1. Read documentation, pay special attention to Pokemon and Move classes. Later on working on lab continue to read documentation several times.
  2. Download Pokemon.jar. You need to use it to compile and run your program. Don't unpack it. You should learn how to use third-party jar-files together with your program.
  3. Write minimal working program and run it.
    Battle b = new Battle();
    Pokemon p1 = new Pokemon("Alien", 1);
    Pokemon p2 = new Pokemon("Predator", 1);
    b.addAlly(p1);
    b.addFoe(p2);
    b.go();
    
  4. Create one of pokémon class according to your individual task. The class should inherit from base Pokemon class. You should set pokémon types and base stats in the constructor. Add your new pokémon to the team and start the battle.
  5. Create one of move class
Please enter your variant number to meet your pokemons.
Report document must include:
  1. Laboratory work task descriprion.
  2. UML class diagram for program.
  3. Program source code.
  4. Program output during different use cases.
  5. Conclusions.

Questions to laboratory work:

  1. Object-oriented programming. Basic terms: objects, imheritance, polymorphism, encapsulation.
  2. Class definition. Classes and objects in Java language.
  3. Class members. Access modifiers.
  4. Object creation and initialization. Method calls.
  5. Scope of variables.
  6. final and static modifiers.
  7. Packages. import statement

Лабораторная работа #3

Please enter your variant number to get your object model description.

Программа должна удовлетворять следующим требованиям:

  1. Доработанная модель должна соответствовать принципам SOLID.
  2. Программа должна содержать как минимум два интерфейса и один абстрактный класс (номенклатура должна быть согласована с преподавателем).
  3. В разработанных классах должны быть переопределены методы equals(), toString() и hashCode().
  4. Программа должна содержать как минимум один перечисляемый тип (enum).

Порядок выполнения работы:

  1. Доработать объектную модель приложения.
  2. Перерисовать диаграмму классов в соответствии с внесёнными в модель изменениями.
  3. Согласовать с преподавателем изменения, внесённые в модель.
  4. Модифицировать программу в соответствии с внесёнными в модель изменениями.

Отчёт по работе должен содержать:

  1. Текст задания.
  2. Диаграмма классов объектной модели.
  3. Исходный код программы.
  4. Результат работы программы.
  5. Выводы по работе.

Вопросы к защите лабораторной работы:

  1. Принципы объектно-ориентированного программирования SOLID и STUPID.
  2. Класс Object. Реализация его методов по умолчанию.
  3. Особенности реализации наследования в Java. Простое и множественное наследование.
  4. Понятие абстрактного класса. Модификатор abstract.
  5. Понятие интерфейса. Реализация интерфейсов в Java, методы по умолчанию. Отличия от абстрактных классов.
  6. Перечисляемый тип данных (enum) в Java. Особенности реализации и использования.
  7. Методы и поля с модификаторами static и final.
  8. Перегрузка и переопределение методов. Коварианты возвращаемых типов данных.
  9. Элементы функционального программирования в синтаксисе Java. Функциональные интерфейсы, лямбда-выражения. Ссылки на методы.

Лабораторная работа #4

Доработать программу из лабораторной работы #3, обновив реализацию объектной модели в соответствии с новой версией описания предметной области.

Please enter your variant number to get your object model description.

Программа должна удовлетворять следующим требованиям:

  1. В программе должны быть реализованы 2 собственных класса исключений (checked и unchecked), а также обработка исключений этих классов.
  2. В программу необходимо добавить использование локальных, анонимных и вложенных классов (static и non-static).

Порядок выполнения работы:

  1. Доработать объектную модель приложения.
  2. Перерисовать диаграмму классов в соответствии с внесёнными в модель изменениями.
  3. Согласовать с преподавателем изменения, внесённые в модель.
  4. Модифицировать программу в соответствии с внесёнными в модель изменениями.

Отчёт по работе должен содержать:

  1. Текст задания.
  2. Диаграмма классов объектной модели.
  3. Исходный код программы.
  4. Результат работы программы.
  5. Выводы по работе.

Вопросы к защите лабораторной работы:

  1. Обработка исключительных ситуаций, три типа исключений.
  2. Вложенные, локальные и анонимные классы.
  3. Механизм рефлексии (reflection) в Java. Класс Class.

2-й семестр (весна)

Лабораторная работа #5

Please enter your variant number to get your task text.

Отчёт по работе должен содержать:

  1. Текст задания.
  2. Диаграмма классов разработанной программы.
  3. Исходный код программы.
  4. Выводы по работе.

Вопросы к защите лабораторной работы:

  1. Коллекции. Сортировка элементов коллекции. Интерфейсы java.util.Comparable и java.util.Comparator.
  2. Категории коллекций - списки, множества. Интерфейс java.util.Map и его реализации.
  3. Параметризованные типы. Создание параметризуемых классов. Wildcard-параметры.
  4. Классы-оболочки. Назначение, область применения, преимущества и недостатки. Автоупаковка и автораспаковка.
  5. Потоки ввода-вывода в Java. Байтовые и символьные потоки. "Цепочки" потоков (Stream Chains).
  6. Работа с файлами в Java. Класс java.io.File.
  7. Пакет java.nio - назначение, основные классы и интерфейсы.
  8. Утилита javadoc. Особенности автоматического документирования кода в Java.

Лабораторная работа #6

Please enter your variant number to get your task text.

Отчёт по работе должен содержать:

  1. Текст задания.
  2. Диаграмма классов разработанной программы (как клиентского, так и серверного приложения).
  3. Исходный код программы.
  4. Выводы по работе.

Вопросы к защите лабораторной работы:

  1. Сетевое взаимодействие - клиент-серверная архитектура, основные протоколы, их сходства и отличия.
  2. Протокол TCP. Классы Socket и ServerSocket.
  3. Протокол UDP. Классы DatagramSocket и DatagramPacket.
  4. Отличия блокирующего и неблокирующего ввода-вывода, их преимущества и недостатки. Работа с сетевыми каналами.
  5. Классы SocketChannel и DatagramChannel.
  6. Передача данных по сети. Сериализация объектов.
  7. Интерфейс Serializable. Объектный граф, сериализация и десериализация полей и методов.
  8. Java Stream API. Создание конвейеров. Промежуточные и терминальные операции.
  9. Шаблоны проектирования: Decorator, Iterator, Factory method, Command, Flyweight, Interpreter, Singleton, Strategy, Adapter, Facade, Proxy.

Лабораторная работа #7

Please enter your variant number to get your task text.

Порядок выполнения работы:

  1. В качестве базы данных использовать PostgreSQL.
  2. Для подключения к БД на кафедральном сервере использовать хост pg, имя базы данных - studs, имя пользователя/пароль совпадают с таковыми для подключения к серверу.

Отчёт по работе должен содержать:

  1. Текст задания.
  2. Диаграмма классов разработанной программы.
  3. Исходный код программы.
  4. Выводы по работе.

Вопросы к защите лабораторной работы:

  1. Многопоточность. Класс Thread, интерфейс Runnable. Модификатор synchronized.
  2. Методы wait(), notify() класса Object, интерфейсы Lock и Condition.
  3. Классы-сихронизаторы из пакета java.util.concurrent.
  4. Модификатор volatile. Атомарные типы данных и операции.
  5. Коллекции из пакета java.util.concurrent.
  6. Интерфейсы Executor, ExecutorService, Callable, Future
  7. Пулы потоков
  8. JDBC. Порядок взаимодействия с базой данных. Класс DriverManager. Интерфейс Connection
  9. Интерфейсы Statement, PreparedStatement, ResultSet, RowSet
  10. Шаблоны проектирования.

Лабораторная работа #8

Please enter your variant number to get your task text.

Доработать программу из лабораторной работы №7 следующим образом:

Заменить консольный клиент на клиент с графическим интерфейсом пользователя(GUI). 
В функционал клиента должно входить:

  1. Окно с авторизацией/регистрацией.
  2. Отображение текущего пользователя.
  3. Таблица, отображающая все объекты из коллекции
    1. Каждое поле объекта - отдельная колонка таблицы.
    2. Строки таблицы можно фильтровать/сортировать по значениям любой из колонок. Сортировку и фильтрацию значений столбцов реализовать с помощью Streams API.
  4. Поддержка всех команд из предыдущих лабораторных работ.
  5. Область, визуализирующую объекты коллекции
    1. Объекты должны быть нарисованы с помощью графических примитивов с использованием Graphics, Canvas или аналогичных средств графической библиотеки.
    2. При визуализации использовать данные о координатах и размерах объекта.
    3. Объекты от разных пользователей должны быть нарисованы разными цветами.
    4. При нажатии на объект должна выводиться информация об этом объекте.
    5. При добавлении/удалении/изменении объекта, он должен автоматически появиться/исчезнуть/измениться  на области как владельца, так и всех других клиентов. 
    6. При отрисовке объекта должна воспроизводиться согласованная с преподавателем анимация.
  6. Возможность редактирования отдельных полей любого из объектов (принадлежащего пользователю). Переход к редактированию объекта возможен из таблицы с общим списком объектов и из области с визуализацией объекта.
  7. Возможность удаления выбранного объекта (даже если команды remove ранее не было).

Перед непосредственной разработкой приложения необходимо согласовать прототип интерфейса с преподавателем. Прототип интерфейса должен быть создан с помощью средства для построения прототипов интерфейсов(mockplus, draw.io, etc.)

Вопросы к защите лабораторной работы:

  1. Компоненты пользовательского интерфейса. Иерархия компонентов.
  2. Базовые классы ComponentContainerJComponent.
  3. Менеджеры компоновки.
  4. Модель обработки событий. Класс-слушатель и класс-событие.
  5. Технология JavaFX. Особенности архитектуры, отличия от AWT / Swing.
  6. Интернационализация. Локализация. Хранение локализованных ресурсов.
  7. Форматирование локализованных числовых данных, текста, даты и времени. Классы NumberFormatDateFormatMessageFormatChoiceFormat.