การติดตั้งซอฟต์แวร์ JLab + JDK

การลงมือฝึกและปฏิบัติจริงเท่านั้นจึงจะนำไปสู่ความสำเร็จในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ให้ได้ผล แต่เพื่อให้มือใหม่เขียนโปรแกรมได้สะดวก จำต้องอาศัยเครื่องมือช่วย เพื่อให้เส้นทางการฝึกปฏิบัติเป็นไปอย่างราบรื่นไม่ติดขัด ในปัจจุบันมีซอฟต์แวร์ช่วยเราเขียนโปรแกรมมากมาย แต่ส่วนใหญ่เป็นของนักเขียนโปรแกรมมืออาชีพ มีคุณสมบัติมากมาย มากเสียจนใช้งานลำบาก สื่อการสอนนี้ใช้ซอฟต์แวร์ช่วยพัฒนาโปรแกรมที่ชื่อว่า JLab มีคุณสมบัติเพียงพอสำหรับมือใหม่  ขอให้ดูขั้นตอนการติดตั้งในบทที่ 0 นี้

เมื่อติดตั้งเสร็จก็เริ่มเรียนเขียนโปรแกรมได้เลย

ขั้นตอนการพัฒนาโปรแกรม

เมื่อพร้อมเรียนเขียนโปรแกรม ก็เริ่มกันเลย บทนี้เริ่มด้วยการเร่งให้ผู้อ่านติดตั้งซอฟต์แวร์ช่วยพัฒนาโปรแกรมตั้งแต่ตอนนี้ แล้วเริ่มพิมพ์โปรแกรมเข้าเครื่อง พร้อมสั่งทำงานเลย อย่ากังวลว่าแต่ละบรรทัดที่พิมพ์นั้นมีความหมายอย่างไร จะเรียนเขียนโปรแกรม ก็ต้องฝึกพิมพ์ฝึกเขียนในทางปฏิบัติจริงเพื่อให้คุ้นเคย จากนั้นจึงทำความเข้าใจคร่าว ๆ เกี่ยวกับองค์ประกอบของโปรแกรมที่ประกอบด้วยคลาส คลาสประกอบด้วยเมท็อด และเมท็อดประกอบด้วยคำสั่ง ในช่วงแรกนี้เราจะเขียนแบบง่ายสุด ๆ คือหนึ่งโปรแกรมมีหนึ่งคลาส หนึ่งคลาสมีหนึ่งเมท็อด (แต่ภายในเมท็อดนี้ควรมีหลายคำสั่ง) เขียนโปรแกรมแล้วก็สั่งทำงานทันที ถ้าเขียนผิด ก็ต้องฝึกทักษะตีความข้อผิดพลาด และแก้ไขข้อผิดพลาดนั้น นอกจากนี้บทนี้ยังนำเสนอธรรมเนียมในการเขียนโปรแกรมที่ควรปฏิบัติตามเพื่อให้ได้โปรแกรมที่ทั้งสวยและอ่านง่าย

การประมวลผลจำนวน

คอมพิวเตอร์ชอบคำนวณ ซอฟต์แวร์ทั้งหลายที่เราใช้เล่นเกม ดูหนัง ฟังเพลง ค้นข้อมูล แชต เขียนบล็อก ทำรายงาน หรืออื่น ๆ ล้วนแล้วแต่ใช้การคำนวณเป็นพื้นฐานสำคัญในขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมเหล่านี้ จึงขอเริ่มนำเสนอการเขียนโปรแกรมด้วยเรื่องการบวกลบคูณหารจำนวนเต็มและจำนวนจริง การสร้างและการใช้งานตัวแปรเพื่อเก็บข้อมูลชั่วคราวระหว่างการประมวลผล วิธีการอ่านข้อมูลทางแป้นพิมพ์จากผู้ใช้ การเรียกใช้คลังคำสั่งคำนวณฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่ใช้บ่อย ๆ และปิดท้ายด้วยการทดสอบโปรแกรมและการแก้จุดบกพร่องของโปรแกรม

การทำงานแบบวงวน

คอมพิวเตอร์จำได้มาก คำนวณได้รวดเร็ว และไม่บ่นเมื่อสั่งให้ทำงานซ้ำๆ การทำซ้ำทำได้ง่าย ด้วยการเขียนคำสั่งซ้ำ หรือใช้วงวนซึ่งทำกลุ่มคำสั่งในวงวนซ้ำ ๆ บทนี้นำเสนอคำสั่งสร้างวงวน ในบางงานอาจใช้วงวนที่หมุนทำกลุ่มคำสั่งแบบไม่รู้จบ แต่บางงานก็อาจต้องการเพิ่มเงื่อนไขภายใน ให้ทดสอบว่า เมื่อใดจะกระโดดออกจากวงวน เพื่อทำคำสั่งอื่นต่อ ด้วยคำสั่งวงวนและคำสั่งทดสอบการออกจากวงวน ทำให้สามารถเขียนโปรแกรมเพื่อแก้ไขปัญหาที่สลับซับซ้อนขึ้น จึงขอเสริมด้วยการนำเสนอเครื่องมือที่ช่วยร่าง ช่วยออกแบบ และช่วยบรรยายขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมเพื่อสื่อสารแนวคิดให้นักเขียนโปรแกรมด้วยกัน เข้าใจการทำงานของโปรแกรมได้ดีขึ้น

การทำงานแบบเลือก

การโปรแกรมให้เครื่องคอมพิวเตอร์รู้จักเลือกปฏิบัติ ทำอะไรบางอย่างขึ้นกับเงื่อนไขที่กำหนดไว้ ทำให้ได้โปรแกรมที่ “ฉลาด” บทนี้ว่าด้วยคำสั่ง if และ if-else เพื่อทดสอบเงื่อนไขที่เขียนในรูปของนิพจน์ตรรกะซึ่งให้ผลเป็นค่าจริงหรือเท็จ คำสั่งอาจจะอยู่ในรูปของการให้ทำเมื่อเงื่อนไขเป็นจริงเท่านั้น หรือในรูปของการให้เลือกทำแบบจริงทำอย่างเท็จทำอีกอย่าง นิพจน์ตรรกะบรรยายเงื่อนไขที่ได้จากการเปรียบเทียบข้อมูล ผสมกับการเชื่อมด้วยตัวดำเนินการตรรกะ “และ” “หรือ” “ไม่” เพื่อบรรยายเงื่อนไขให้สื่อความหมาย การผสมการทำงานแบบวงวน ที่ภายในมีการเลือกปฏิบัติและการคำนวณ ส่งผลให้เขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่แก้ไขปัญหาได้หลากหลายขึ้น

การประมวลผลข้อความ

คอมพิวเตอร์ชอบคำนวณ ชอบประมวลผลจำนวน แต่มนุษย์เราเข้าใจข้อความ ภาพ และเสียง ได้ดีกว่าจำนวน บทนี้นำเสนอการเขียนโปรแกรมเพื่อประมวลผลข้อความ จาวามีประเภทข้อมูลชื่อ String ที่ใช้ในการเก็บอักขระ ตัวอักษร ตัวเลข และเครื่องหมายของภาษาต่างๆ ที่ใช้สื่อสารกันในโลก นักเขียนโปรแกรมจาวาจึงต้องเข้าใจลักษณะ ความสามารถ และข้อจำกัดต่าง ๆ ของสตริง (หรือที่เรียกกันว่าสายอักขระ) นอกจากนี้จะนำเสนอคำสั่งวงวนเพิ่มเติมเพื่อให้เขียนวงวนได้สั้นกะทัดรัด รวมทั้งนำเสนอการอ่านเขียนแฟ้มข้อมูลที่เป็นข้อความ เพราะเป็นแหล่งที่มาของข้อความเพื่อการประมวลผล พร้อมทั้งการประยุกต์บริการต่าง ๆ ของสตริงในการประมวลผลข้อความ

โปรแกรมย่อย

การแยกโปรแกรมที่ใหญ่ออกเป็นส่วนย่อย ๆ เป็นหลักการพื้นฐานในการพัฒนาโปรแกรมที่ ลดความซับซ้อนและซ้ำซ้อน ให้ได้โปรแกรมที่จัดการ ปรับเปลี่ยน และบำรุงรักษาได้ง่าย โดยทั่วไปเราแบ่งโปรแกรมออกเป็นหลาย ๆ เมท็อด แต่ละเมท็อดมีชื่อที่สื่อความหมายตามหน้าที่ที่เมท็อดนั้นทำ เพื่อให้ผู้อื่นเรียกใช้ได้สะดวก และได้ใช้แล้วใช้อีก บทนี้นำเสนอองค์ประกอบ การเรียกใช้ และหลักการเขียนเมท็อดที่ดี ปิดท้ายด้วยการเขียนเมท็อดแบบเรียกซ้ำซึ่งเหมาะกับขั้นตอนการทำงานที่มีลักษณะของการแบ่งปัญหาใหญ่ออกเป็นปัญหาย่อย เพื่อหาคำตอบย่อยๆ ที่สามารถนำมารวมเป็นคำตอบของปัญหาใหญ่ได้

แถวลำดับ

เมื่อต้องประมวลผลข้อมูลที่เก็บในหน่วยความจำเป็นจำนวนมาก การใช้ตัวแปรหนึ่งตัวเก็บข้อมูลหนึ่งตัวคงไม่สะดวกแน่ แถวลำดับหรือเรียกว่าอาเรย์ คือโครงสร้างการจัดเก็บกลุ่มข้อมูลเป็นแถว ๆ แต่ละแถวมีชื่อกำกับ สามารถเข้าใช้ข้อมูลเหล่านี้ได้ด้วยเลขลำดับของข้อมูลในแถว ทำให้การประมวลผลข้อมูลในอาเรย์กระทำได้ง่าย อีกทั้งเหมาะกับการใช้วงวนเป็นกลไกหลักในการควบคุมการทำงาน ทำให้เขียนโปรแกรมได้กะทัดรัดและสวย บทนี้นำเสนอการสร้าง การใช้งาน และการเขียนเมท็อดที่จัดการเกี่ยวกับอาเรย์ ตลอดจนตัวอย่างการใช้งานอาเรย์ เช่น การค้นข้อมูล การเรียงลำดับข้อมูล การวาดกราฟเส้นจากข้อมูลอนุกรมเวลา การประมวลผลเมทริกซ์ การประ¬มวลผลรูปภาพ เป็นต้น

คลาสและอ็อบเจกต์

จากโปรแกรมที่เคยเขียนกันมาซึ่งมุ่งเน้นขั้นตอนการทำงานของคำสั่งต่าง ๆ เพื่อแก้ไขปัญหาที่ต้องการ มาสู่แนวคิดการออกแบบเชิงวัตถุ ที่เน้นการออกแบบประเภทข้อมูลให้ตรงกับสภาพงานที่ต้องการประมวลผล โดยนิยามประเภทข้อมูลด้วยองค์ประกอบที่เป็นข้อมูลย่อย กับบริการที่มีให้เพื่อกระทำกับข้อมูลเหล่านั้น เราเรียกลักษณะของข้อมูลประเภทใหม่นี้ว่า คลาส และเรียกตัวข้อมูลที่ผลิตได้ว่า อ็อบเจกต์ เช่น บัญชี พนักงาน สินค้า เป็นต้น ซึ่งเปรียบเสมือนวัตถุสิ่งของที่เราผลิตมาเพื่อประมวลผลภายในโปรแกรม บทนี้นำเสนอองค์ประกอบของคลาส การสร้าง และการใช้งาน โดยยกตัวอย่างเพื่อให้เห็นอย่างเป็นรูปธรรมว่า จะเขียนคลาส และใช้งานอ็อบเจกต์อย่างไร