Introduction au codage en Java

Bienvenue dans le premier article d'une série en dix parties sur l'introduction au codage en Java. Si c'est la première fois que vous codez, vous êtes au bon endroit. Commençons !

Arrière-plan Java

Java est un langage de programmation qui est apparu sur la scène en 1995 d'une société appelée Sun Microsystems maintenant connue sous le nom d'Oracle Corporation. En termes de fonctionnalités, Java est un langage de programmation de haut niveau qui est à la fois orienté objet et fortement typé. Nous aborderons ces deux concepts plus tard.

Si Java avait un titre de gloire, ce serait probablement sa portabilité. Tout le code est compilé en bytecode et exécuté sur la machine virtuelle Java ou JVM. Cela permet à un développeur d'écrire du code sur presque toutes les plates-formes et de le transférer entre les plates-formes.

Mais revenons en arrière ! Vous êtes probablement ici parce que vous voulez connaître les bases de Java. Plutôt que de vous enliser dans une foule de théories, vous préférez probablement mettre la main sur quelques exemples. Dans ces didacticiels, je commencerai chaque section en visitant certains des concepts que je pense que vous devrez connaître.

Avec la théorie à l'écart, nous aborderons quelques exemples. Si cette série ne vous suffit pas, voici quelques ressources supplémentaires :

• Hello World en Java
• Inverser une chaîne en Java
• La différence entre public et privé en Java

Bien sûr, nous ne pouvons rien faire de tout cela si nous ne commençons jamais, alors mettons-nous au travail.

Les bases de la logique

Avant de pouvoir entrer dans la programmation, nous devons avoir une idée du fonctionnement d'un ordinateur à bas niveau. Pour ce faire, nous devrons couvrir les concepts suivants :les processeurs informatiques et les portes logiques.

Processeur informatique

Au centre de chaque ordinateur se trouve un processeur qui gère toute la réflexion du système. Cependant, les processeurs ne pensent pas comme vous ou moi. Ils fonctionnent en prenant des commandes et en calculant leurs résultats.

À un niveau élevé, les commandes se présentent sous la forme de calculs mathématiques, mais c'est en fait plus intéressant que cela. Lorsque nous envoyons une commande au processeur, cela modifie en fait la façon dont l'électricité circule dans ses circuits.

Nous pouvons considérer le processeur comme une série de fils et de commutateurs qui dirigent le flux de courant à travers un circuit. À chaque jonction, un interrupteur peut être ouvert, ce qui permet au courant de passer de l'entrée de la jonction à la sortie. De même, un interrupteur peut bloquer le flux de courant lorsqu'il est fermé.

En logique, nous utilisons un type spécial de commutateur appelé transistor. Par souci de portée, nous n'entrerons pas dans le détail de leur fonctionnement, mais nous vous invitons à explorer un peu plus le sujet avant de terminer ici.

Portes logiques

Maintenant, pour rendre ces transistors utiles, nous les combinons généralement pour former une porte logique. Une porte logique est une configuration de transistors caractérisée par une table de vérité. En d'autres termes, nous pouvons décrire une porte logique par la façon dont elle répond à toutes les entrées possibles. Nous résumons ensuite nos conclusions dans une table de vérité.

Pour plus de simplicité, nous nous référons généralement à une entrée comme ON ou 1 lorsqu'il y a du courant dessus. Sinon, nous nous référons à cette entrée comme OFF ou 0.

Nous pouvons ensuite utiliser ces connaissances pour donner un sens à quelques-unes des portes logiques de base :AND, OR, NAND et NOR. Ces portes contrôlent le flux d'électricité dans un circuit en ne produisant du courant sur la sortie que dans des conditions particulières. Par exemple, une porte ET ne s'ouvre que si toutes ses entrées sont alimentées en courant. En d'autres termes, toutes les entrées sont ON ou 1.

L'opposé de la porte ET est la porte NAND qui ne produit du courant sur la sortie que si aucune des entrées n'a de courant sur elles. En d'autres termes, toutes les entrées doivent être OFF ou 0. Dans la section suivante, nous verrons ce que cela signifie pour les développeurs.

Une introduction au binaire

Avec une logique de base sous notre ceinture, nous pouvons maintenant monter d'un niveau d'abstraction. En particulier, nous couvrirons les systèmes de numération et les bits.

Systèmes de numération

Les zéros et les uns utilisés pour décrire les interactions avec les portes logiques sont les mêmes unités qu'un ordinateur utilise en programmation. Ces unités sont décrites à l'aide d'un système de numération appelé binaire. Le binaire est un système de numération en base 2 où les deux valeurs possibles sont 0 et 1.

En revanche, les humains ont décidé d'utiliser un système de numération en base 10 (les valeurs possibles sont de 0 à 9). La beauté du binaire est que nous pouvons commencer à représenter des nombres en fonction du flux d'électrons dans un circuit. Malheureusement, les portes logiques ci-dessus n'ont qu'une seule sortie. Imaginez ce que nous pourrions faire si nous avions plus de sorties.

A titre d'exemple, disons que nous avons un circuit qui a quatre sorties. Si chaque sortie peut avoir une valeur de zéro ou un, combien de combinaisons de sorties possibles peut-il y avoir ?

Eh bien, chaque sortie peut avoir l'une des deux valeurs, nous multiplions donc le nombre de combinaisons pour chaque sortie (2 x 2 x 2 x 2). Au total, nous pouvons avoir 16 combinaisons qui peuvent nous donner une plage décimale de 0 à 15. Ainsi, peu importe ce que fait ce circuit, nous pouvons commencer à enregistrer les résultats sous forme de nombres décimaux.

Bits et octets

Dans l'exemple ci-dessus, notre circuit avait quatre sorties binaires qui nous indiquent le bit décompte du circuit. En d'autres termes, notre circuit était de 4 bits.

Si nous connaissons le nombre de bits d'un système, le calcul de la plage totale de valeurs est en fait assez simple :augmentez de deux le nombre de bits. Par exemple, un système 16 bits aurait une plage totale de valeurs de 2 ¹⁶ soit 65 536 valeurs possibles.

Si traiter avec le binaire n'était pas assez déroutant, nous pouvons en fait mettre des bits en groupes de huit que nous appelons octets. En d'autres termes, un système 16 bits peut également être appelé système 2 octets. À partir de là, 1 024 octets correspondent à un kilo-octet, 1 024 kilo-octets à un mégaoctet, etc.

Gardez ces concepts à l'esprit lorsque vous commencez à jouer avec les nombres Java.

Introduction au codage en Java

Peut-être que la meilleure façon de commencer à apprendre est de commencer à bricoler avec des nombres en Java. Malheureusement, la majorité des outils Java ne fournissent pas de fonctionnalités pour cela car Java est compilé et non interprété. En d'autres termes, Java a une disposition spécifique qui doit être suivie avant de pouvoir commencer les tests. Cela peut être assez fastidieux pour les nouveaux apprenants, nous prévoyons donc de passer en revue chaque élément par étapes.

Pour l'instant, je recommande de télécharger DrJava car il fournit une solution de contournement pratique. Cette solution de contournement s'appelle le volet des interactions et nous permet de commencer à jouer avec des extraits de code.

Une fois DrJava téléchargé, utilisons le volet des interactions pour commencer à faire des calculs de base. Voici quelques exemples de combinaisons que nous pourrions essayer :

5 + 7
5 + 7.0
3 - 4
3 - 4.0
1 / 2
1 / 2.0
6 * 6
6 * 6.0
4 % 5
4 % 5.0

Si vous avez aimé ces exemples, je vous recommande de consulter le Java Number Exploration Lab. Bien que l'article s'adresse à d'autres enseignants, vous constaterez peut-être que le contenu convient bien aux débutants comme vous.

Toutes nos félicitations! Nous venons de terminer notre premier tutoriel Java. Restez à l'écoute et nous discuterons de ce qui se passe exactement avec les résultats.