תכנות מונחה עצמים סביבת Java

Size: px

Start display at page:

Download "תכנות מונחה עצמים סביבת Java"

Cuthbert Cobb
6 years ago
Views:

1 תכנות מונחה עצמים C#, סביבת Java היחידה פותחה ע"י צוות מדעי המחשב - המרכז להוראת המדעים אנו מודים לפרופ` כתריאל בארי וגב` עופרה ברנדס שעמדו בראש הצוות שפיתח את היחידה מטרות היחידה חשיפת התלמידים הלומדים מדעי המחשב באופן מוגבר, לגישה המודרנית בתחום עיצוב תוכנה ותכנות: "תכנות מונחה עצמים". הקניית ידע מקיף בתכנות בגישה החדשה: הכרת העקרונות והמנגנונים העיקריים: מחלקות, העמסה, הגדרה מחדש, המרות. פיתוח יכולת החשיבה המופשטת בעזרת הרעיונות המתקדמים של הגישה: ירושה, פולימורפיזם וממשקים. שפת היישום המשמשת את היחידה היא ג`אווה.(Java) אולם כיוון שרוב ההבדלים בין Java ל- #C הם תחביריים, ומכיוון שב אפשר ללמוד Web Services בכל שפות ה-.NET כל האמור לגבי Java נאמר גם עבור #C. דרישות קדם היחידה מהווה קורס המשך לתוכנית יסודות 1-2 והיחידה "עיצוב תוכנה". מבחינת התכנים היא ממשיכה את התכנים הנלמדים ביחידות אלו ומסתמכת עליהם. הקורס מניח ידיעה מליאה של נושאי היסוד: כתיבה אלגוריתמית, פיתוח פתרונות מובנים, הכרת מבני בקרה ושליטה, לולאות ופתרון בעיות מורכבות כמיון וחיפוש, הכרת נושא טיפוסי נתונים מופשטים והמושגים: הסתרת מידע, הכמסה, עבודה עם ממשקים ושימוש חוזר בקוד. אוכלוסיית יעד הקורס מהווה חלופה אפשרית עבור תלמידים המבקשים ללמוד את היחידה החמישית במסגרת לימוד מדעי המחשב לבגרות בהיקף מוגבר )לפחות יח"ל(. סביבת העבודה ב- Java

2 סביבת העבודה שנבחרה לצורך לימוד היחידה היא.JCreator הסביבה היא חלונאית ומיישמת רבים מהתפקודים המוכרים לתלמידים מעבודתם במחשב. הסביבה משמשת כעורך ומכילה מהדר )קומפיילר( ואת כל ספריית קבצי ה- API הקיימת בג`אווה. בסביבת העבודה ניתן גם להריץ את התוכניות. סביבת העבודה וכל הקבצים והתוכנות הנלוים אליה ונדרשים לצורך עבודה תקינה, נלוים ליחידה ומותקנים אוטומטית מתקליטור הנלווה אליה. סביבת העבודה ב- #C סביבת העבודה היא סביבת.NET בכל פעם שמופיע בתוכנית הלימודים ההתייחסות לתחביר Java או לסביבת העבודה,JCreator יש להמיר לפקודה המתאימה )אם יש צורך( ב- #C או לסביבת.NET ביבליוגרפיה הספרות העוסקת בתכנות מונחה עצמים רבה ורחבה, הן במישור התיאורטי שלה והן בלימוד שפת ג`אווה עצמה. כמו כן רבים האתרים המציגים את התחום ומציעים שפע תרגול והתנסות. אנו מפנים למספר אתרים ומקורות מצומצם ביותר. ספר בעברית קריא מאד, המציג גישה דומה לנושא, הוא הספר הבא )למרות הכותרת, ניתן בהחלט לקרוא אותו ללא ידע מוקדם ב- C (: תכנות מונחה עצמים בשפת JAVA למתכנתי שפת C הוצאת ביה"ס לטכנולוגיה של האו"פ, המרכז לטכנולוגיה חינוכית, ומה"ט. Johes. #C )2002(,Bradly,.L סדנת לימוד, הוצאת הוד עמי )עברית, 2 עמודים( אלבהארי בן, דרייטון פיטר, בראד מריל, )2002( יסודות שפת #C, הוצאת אופוס )עברית 202 עמודים( אתר החברה המפתחת של ג`אווה, חברת SUN מציע תרגול וסקירת נושאים ומתעדכן באופן שוטף. מומלץ מאד: אתר החברה המפתחת של #C, חברת Microsoft מציע תרגול וסקירת נושאים ומתעדכן באופן שוטף. מומלץ מאד: במרבית האוניברסיטאות וחלק מהמכללות בארץ קיים קורס מבוא לתכנות מונחה עצמים בג`אווה ולו אתר מלווה כולל תרגול. ההבדלים בין Java ל- #C שוליים ולהלן מאמר המתמצת את ההבדלים בינהם: Reges, Stuart, (2003) Can C# Replace Java in CS1 and CS2? University of Arizona, Computer Science Department site,

3 פרקי היחידה וחלוקת השעות המומלצת מספר הפרק 1 שם הפרק כל העולם כולו עצמים עיוני מעשי סך-הכול עוברים לג`אווה על המחלקה, העצמים ומה שביניהם פענוח צפונות ה-() main ירושה ופולימורפיזם 10 6 ממשקים שפות תכנות: משפות מכונה ועד ג`אווה פרוייקט סיכום או תרגול והעמקה או - הפרק: מחלקות מופשטות )נכלל במדריך למורה( סך הכול:

4 פרק 1: כל העולם כולו עצמים פרק מבוא. משרד החינוך הצגת מושגי היסוד והעקרונות של גישת "התכנות מונחה העצמים". מתן דגש על מגוון רחב של דוגמאות המקשרות את הגישה לחיי היום-יום של התלמידים, ולידע קודם מלימוד מדעי-המחשב. "תכנות מונחה עצמים" Prgramming,Object Oriented צורת החשיבה. מהו עצם.object ולצורך מה. איברי עצם תכונות (attributes) כמתארות מצב, ושיטות (methods) כמתארות יכולת פעולה תהליך הפיתוח של תוכנית מונחית עצמים )הדגמה וסקירה(. תקשורת בין עצמים: פנייה לתכונות ושיטות. מחלקה :class כתבנית מופשטת המגדירה טיפוס, והמחלקה כמשמשת ליצירת מופעים.(constructor) השיטה הבונה.(instances) ירושה דרך ליצירת יחסי סיווג. עקרון בתכנות מונחה עצמים. פולימורפיזם - בקצרה. רעיונות כלליים המוכרים לתלמיד ועומדים בבסיס הגישה: הסתרת מידע, הכמסה, עבודה עם ממשקים, שימוש חוזר בקוד..8 פרק 2: עוברים לג`אווה פרק מעבר קצר האמור להקנות לתלמיד את היכולת לתכנת בשפת ג`אווה ברמה מקבילה כמעט ליכולת התכנותית שהיתה לו בשפה הפרוצדורלית שלמד בעבר. לימוד כללי הכתיבה )המוסכמות( בשפת ג`אווה. לימוד מבני הבקרה ושליטה בזרימת תוכנית של שפת ג`אווה. הכרת סביבת העבודה JCreator, והתנסות בה. דקדוק, תחביר ומוסכמות: נקודה-פסיק, סימון בלוק פקודות, הערות, הזחה,)Indent( מילים שמורות ראשונות. מוסכמות כתיבה ראשונות בג`אווה )שם מחלקה, שמות משמעותיים(. שיטות: סימון-הנקודה notation),(dot פקודות הדפסה פשוטות:.System.out.println(),System.out.print()

5 טיפוסי נתונים בסיסיים:.int, double, char, boolean הצהרת משתנים והצבת ערכים במשתנים. המרה בין טיפוסים בסיסיים.(casting) קבועים final ומוסכמות כתיבה. שליטה בזרימת התוכנית: תנאי,(if-else) לולאת,for לולאת,while לולאת,do-while פקודת.switch סימן השיוויון == לעומת סימן ההצבה =. סביבת העבודה :JCreator התקנה, יצירת פרוייקט: פתיחה וסגירה, כתיבת תוכנית, הידור והרצה, העתקות וצירופים של קבצים וספריות. תרגול..8 פרק 3: על המחלקה, העצמים ומה שביניהם חזרה על המושגים היסודיים שנלמדו בפרק המבוא, תוך מימושם בשפת ג`אווה. שימוש ראשוני במושגי המחלקה, העצם והתקשורת בין עצמים. כתיבת תוכניות ראשונות ומחלקות ראשונות. המחלקה: הגדרה ויצירה. כותרת, מוסכמות בכתיבת שמות, הרשאות גישה )באופן כללי(. תכונות: אפיון, הגדרה ואתחול. שיטות: חתימה, העברת פרמטרים, ערכי החזרה. יצירת עצמים ממחלקה השיטה הבונה,(constructor) קונסטרקטור ברירת המחדל, שימוש בפקודה.new הפניות משתנים מכילים עצמים על ידי הפניות,(references) העברת עצמים כפרמטרים. שימוש בעצמים קיימים, תקשורת בין עצמים, שימוש בסימון-הנקודה. עצמים מורכבים. העמסת שיטות,(overloading) שיטה-בונה-מעתיקה constructor).(copy עבודה עם ממשקים. הכרה ותרגול של שימוש ב- API.Java.8.9 פרק 4: פענוח צפונות ה-() main סקירת נושאים תחביריים מתקדמים )מערכים, מחרוזות ואיברי מחלקה(. העמקה בנושא הרשאות גישה. (Javadoc) הכרת מנגנון התיעוד של ג`אווה

6 מערכים חד-מימדיים, המערך כעצם בעל תכונות ושיטות, יצירה ואתחול מיוחדותו של העצם מערך, חריגה מגבולות מערך, מערך של עצמים. מערכים דו-מימדיים ומערכים לא ריבועיים )בקצרה(. המחלקה String מחרוזת כעצם. שיטות וממשק המחלקה, אופרטור השרשור. השיטה tostring() כדרך להדפסת אובייקטים. יבוא מחלקות: השימוש בפקודה.import איברי מחלקה. תכונות ושיטות סטטיות מחלקות שירות..(static) הגדרה ופנייה אל איברי מחלקה. הרשאות גישה specifiers) :(access פומבי public ופרטי.private מימוש רעיונות הסתרת המידע והכימוס. הפרדה בין ממשק למימוש. מנגנון ה- Javadoc, כמאפשר את רעיון העבודה עם ממשקים והסתרת המידע. שימוש ,inheritance ופולימורפיזם - פרק : ירושה ופולימורפיזם הכרת שני עקרונות יסוד בתכנות מונחה עצמים: ירושה.polymorphism ירושה מייצגת חלוקה היררכית טבעית-אנושית: תהליך של מיון וסיווג היררכי. יצוג היחס "סוג של" (a.(is ירושה בג`אווה inheritance) (single התוספת extends בכותרת המחלקה, מחלקת-על.protected הרשאת הגישה מוגן,(sub class) ותת-מחלקה (super class) ירושה מה עובר? שיטות בונות, השימוש ב- super לגבי שיטה רגילה ולגבי קונסטרקטור. הגדרה מחדש של שיטות.overriding ירושה מהמחלקה הראשונה.Object ירושה כתומכת ברעיון הסתרת מידע, שימוש חוזר בקוד, ועבודה עם ממשקים. מעט על תכנון מונחה עצמים תוך שימוש ברעיון הירושה. פולימורפיזם רב צורניות: היתרון, העוצמה של הרעיון והשימוש בו. זימון פולימורפי של שיטות, המרה למעלה,(upcasting) המרה למטה.(downcasting) 01.האופרטור הפולימורפיזם. instanceof הקיים בג`אווה, תוך הדגשת צמצום השימוש בו לטובת רעיון 11. מחלקות עוטפות הדרך להפוך טיפוסים בסיסיים לאובייקטים.

7 פרק 6: ממשקים משרד החינוך הכרת מנגנון הממשקים (interfaces) בג`אווה. הבנת המנגנון כמאפשר שימוש מתקדם בעקרון הפולימורפיזם. ממשק כמגדיר התנהגות ומייצג את היחס "מתפקד כ-". )לעומת "סוג של" בירושה(. ממשק אינו מחלקה: הוא מגדיר טיפוס אך אינו משמש כתבנית ליצירת עצמים. הממשק כמגדיר חוזה. כל מחלקה המעוניינת לממש את הממשק חייבת לממש את כל המפורט בחוזה. חובות וזכויות המחלקות המממשות. הממשק בג`אווה: תוספת ה- implements לכותרת מחלקה המממשת את הממשק. ירושה בין ממשקים. מימוש מרובה של ממשקים. ממשקים בשירות הפולימורפיזם..3.6 פרק 7: שפות תכנות: משפות מכונה ועד ג`אווה פרק סיכום )או מבוא( שמטרתו: הצגת הרקע ההסטורי והמחקרי להתפתחות של גישת התכנות מונחית העצמים. הבנת הסדר הכרונולוגי של פיתוח שפות תכנות. הבנת הרציונל והמטרות שעמדו בפני מפתחי שפות תכנות. הפרק הינו פרק העשרה בלבד. סקירה הסטורית של פיתוח שפות תכנות: שפות מכונה, סף, שפות עיליות שונות. גישה תכנותית חדשה: תכנות מונחה עצמים. מערכת היא אוסף של מודולים המתקשרים ביניהם. ג`אווה כשפה: ההתפתחות, המאפיינים: חסינות, אי תלות בפלטפורמה עליה רצה התוכנית, ניידות. ספריית המחלקות הסטנדרטית API.Java יישומים (Applications) ויישומונים.(Applets).3 פרק הרחבה אפשרי: מחלקות מופשטות הכרת המנגנון של מחלקות מופשטות classes) (abstract בג`אווה.

8 הבנת המנגנון כמאפשר שימוש מתקדם והרחבה של עקרון הפולימורפיזם. הגדרת הצורך בהגדרת מחלקות מופשטות: המחלקה המופשטת כמגדירה רעיון שאינו ניתן למימוש וליצירת עצמים בשלב נתון. המחלקה המופשטת בג`אווה: כותרת המחלקה. מימושים חלקיים. הגדרת שיטות מופשטות. שיטות בונות. המחלקה המופשטת כמגדירה חוזה. כל מחלקה המעוניינת לממש את המחלקה חייבת לממש את כל המפורט בחוזה. חובות וזכויות המחלקות המממשות. הגדרה מחדש במחלקות היורשות. מחלקות מופשטות בשירות הפולימורפיזם..3

פיזיקה של נהיגה מדריך למורה

פיזיקה מערכות טכנולוגיות פיזיקה של נהיגה מדריך למורה כל הזכויות שמורות למורן הוצאה לאור אין לצלם או לשכפל מהספר 1 על תוכנית הלימודים פיזיקה של מערכות טכנולוגיות מבוא ההיבט הטכנולוגי של כל נושא פיזיקלי.