Programming

Программирование

• Lecture notes (1 semester)
• Lecture notes (2 semester) in pdf format:  1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8
• Lecture videos (2 semester - 2022):  1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8
• Practical task for the first lab classes
• Textbook (2010 -- JDK6 + Swing)
• Textbook (2015 -- JDK8)
• Textbook (2019 -- JDK11)
• Lab tasks (below)
• Sample exam questions (2 семестр)
•    Grade sheet (Google):
  • years 2022-23 (spring)
  • years 2022-23 (fall)

Lectures for self-learning (2 semester)

• Concurrency, (video 1, video 2, video 3)
• JDBC  (video 1, video 2, video 3)
• Service Providers (video)
• Safe Password Storage (video)
• Design Patterns (video 1, video 2, video 3, video 4)
• Graphical User Interface (video 1, video 2, video 3, video 4, video 5, video 6)
• Localization (video)
• Reflection (video)
• Date/Time API (video)

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.

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

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 #3-4

В соответствии с выданным вариантом на основе предложенного текстового отрывка из литературного произведения создать объектную модель реального или воображаемого мира, описываемого данным текстом. Должны быть выделены основные персонажи и предметы со свойственным им состоянием и поведением. На основе модели написать программу на языке Java. 

Этапы выполнения работы:

1. Получить вариант
2. Нарисовать UML-диаграмму, представляющую классы и интерфейсы объектной модели и их взаимосвязи;
3. Придумать сценарий, содержащий действия персонажей, аналогичные приведенным в исходном тексте;
4. Согласовать диаграмму классов и сценарий с преподавателем;
5. Написать программу на языке Java, реализующую разработанные объектную модель и сценарий взаимодействия и изменения состояния объектов. При запуске программа должна проигрывать сценарий и выводить в стандартный вывод текст, отражающий изменение состояния объектов, приблизительно напоминающий исходный текст полученного отрывка. 
6. Продемонстрировать выполнение программы на сервере helios.
7. Ответить на контрольные вопросы и выполнить дополнительное задание.

Текст, выводящийся в результате выполнения программы не обязан дословно повторять текст, полученный в исходном задании. Также не обязательно реализовывать грамматическое согласование форм и падежей слов выводимого текста. 

Стоит отметить, что цель разработки объектной модели состоит не в выводе текста, а в эмуляции объектов предметной области, а именно их состояния (поля) и поведения (методы). Методы в разработанных классах должны изменять состояние объектов, а выводимый текст должен являться побочным эффектом, отражающим эти изменения.

Требования к объектной модели, сценарию и программе:

1. В модели должны быть представлены основные персонажи и предметы, описанные в исходном тексте. Они должны иметь необходимые атрибуты и характеристики (состояние) и уметь выполнять свойственные им действия (поведение), а также должны образовывать корректную иерархию наследования классов.
2. Объектная модель должна реализовывать основные принципе ООП - инкапсуляцию, наследование и полиморфизм. Модель должна соответствовать принципам SOLID, быть расширяемой без глобального изменения структуры модели. 
3. Сценарий должен быть вариативным, то есть при изменении начальных характеристик персонажей, предметов или окружающей среды, их действия могут изменяться и отклоняться от базового сценария, приведенного в исходном тексте. Кроме того, сценарий должен поддерживать элементы случайности (при генерации персонажей, при задании исходного состояния, при выполнении методов).
4. Объектная модель должна содержать как минимум один корректно использованный элемент каждого типа из списка:
   •   абстрактный класс как минимум с одним абстрактным методом;
   •   интерфейс;
   •   перечисление (enum);
   •   запись (record);
   •   массив или ArrayList для хранения однотипных объектов;
   •   проверяемое исключение.
5. В созданных классах основных персонажей и предметов должны быть корректно переопределены методы equals(), hashCode() и toString(). Для классов-исключений необходимо переопределить метод getMessage().
6. Созданные в программе классы-исключения должны быть использованы и обработаны. Кроме того, должно быть использовано и обработано хотя бы одно unchecked исключение (можно свое, можно из стандартной библиотеки).
7. При необходимости можно добавить внутренние, локальные и анонимные классы.

Содержание отчёта по работе:

1. Текст задания.
2. Диаграмма классов объектной модели.
3. Исходный код программы (можно в виде ссылки на репозиторий).
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. Простое и множественное наследование. Особенности реализации наследования в Java.
4. Понятие абстрактного класса. Модификатор abstract.
5. Понятие интерфейса. Реализация интерфейсов в Java. Отличие интерфейсов от абстрактных классов.
6. Модификаторы default, static и private для методов интерфейса.
7. Перечисляемый тип данных (enum) в Java. Особенности реализации и использования.
8. Тип запись (record) в Java. Особенности использования.
9. Методы и поля с модификаторами static и final.
10. Перегрузка и переопределение методов.
11. Обработка исключительных ситуаций, три типа исключений.
12. Стандартный массив и динамический массив (ArrayList). Основные различия. 
13. Вложенные, локальные и анонимные классы.

2-й семестр (весна)

Лабораторная работа #5

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

Лабораторная работа #7

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

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 Component, Container, JComponent.
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 NumberFormat, DateFormat, MessageFormat, ChoiceFormat.