本书采用基础优先的方法,并且以问题驱动的方式教授程序设计的概念和技术。
基础优先的方法是指在学习对象和类之前,首先介绍基本程序设计的概念和技术。经验证明,学习基本逻辑以及循环和逐步求精这样的基本程序设计技术,对于初学编程的人员是非常重要的。像循环、方法和数组这样的基本概念和技术都是程序设计的基础,它们为学生进一步学习面向对象程序设计、GUI、数据库和Web程序设计做好准备。
问题驱动意味着将重点放在问题的解决而不是语法上。我们通过使用一些有趣的问题使得程序设计的介绍也变得更加有趣。前些章的主线放在问题的解决上,介绍正确的语法和库以支持编写解决问题的程序。为了支持以问题驱动的方式来教授程序设计,本书提供了大量不同难度的问题来激发学生的兴趣。为了吸引各个专业的学生来学习,这些问题涉及了很多应用领域,例如,数学、科学、商业、金融、游戏、动画以及多媒体。
两个版本
本书有两个版本:完全版(包括第1~37章)和基础版(包括第1~20章)。完全版包括程序设计基础、面向对象程序设计、GUI程序设计、算法和数据结构、并发、网络、国际化、高级GUI、数据库和Web程序设计。设计这个版本是为了培养专家级Java程序员。基础版可用于程序设计的第一门课程(通常称为CS1)。
本版新增内容
与第7版相比,本版主要的改动如下:
·对各个细节都进行了全面修订,以增强其清晰性、表述、内容、例子和练习题。
·例子和练习题都是为了激发学生对程序设计的兴趣,其中五分之一的问题都是新的。
·在前一版中,控制台输入是在第2章的末尾介绍的。新版本在第2章之初就介绍控制台输入,这样,学生就可以更早地开始编写可交互的程序。
·许多程序都增加了手动跟踪框,这样有助于初学者读程序和跟踪程序。
·一维数组和多维数组分别在两章中介绍,这样可以给教师提供一定的灵活性,便于教师确定是否随后介绍多维数组。
·将九宫格问题的实例学习移到了本书配套网站(www.cs.armstrong.edu/liang/intro8e或www.pearson highered.com/liang)上。本书中给出的是有利于教学的简单版本的九宫格问题。
·为Java GUI程序设计所做的API设计是一个如何应用面向对象准则的非常好的例子。使用具体的、可视化的例子,学生可以学得更好。因此,基本GUI现在放在抽象类和接口的介绍之前,当然,教师还是可以选择在GUI之前介绍抽象类和接口。
·异常处理是在抽象类和接口之前介绍的,因此,学生可以更早地编写健壮的程序。当然,教师也可以选择在后面教授异常处理。
·前一版的第12章“面向对象设计和模式”被替换成将设计指南和模式分成几章,这样,就可以在合适的上下文中介绍这些主题。
·关于排序的一章刚好放在关于算法效率的一章之后,这样,学生可以立即将算法效率应用在排序算法上。
·全新的第44章介绍Java 2D。
·关于数据结构的内容扩展为关于AVL树、splay树、2-4树、B树、红黑树以及散列的几章,所以本书也可以作为数据结构课程的完整教材。
学习策略
. 程序设计课程与其他课程有很大的区别。在程序设计课程中,学生要从例子中学习、从实践中学习、从错误中学习,需要花费大量的时间来编写程序、调试程序并修改错误。
对于刚接触程序设计的新手来说,学习Java与学习其他高级程序设计语言一样。学习程序设计的基本目的就是培养描述实际问题的程序化解决方案的关键技能,并通过条件语句、循环、方法和数组将方案转变成程序。
一旦掌握了使用循环、方法和数组编写程序的基本技能,就可以开始学习如何使用面向对象的方法开发大型程序和GUI程序。
一旦知道了如何编程并理解了面向对象程序设计的概念,那么,学习Java就变成了学习Java API。Java API为程序员搭建了使用Java开发应用程序的框架。必须使用API中的类和接口,并遵循它们的惯例和规则来创建应用程序。学习Java API最好的办法是模仿例子并进行练习。
教学特点
本书采用下列要素组织素材:
·学习目标:列出学生学习本章应该掌握的内容,有助于他们学完各章后判断自己是否达到了目标。
·引言:由一个典型的问题开始,讨论本章所能学到的内容。
·问题:以容易理解的方式仔细地挑选和描述问题,教授问题解决方案和程序设计概念。本书使用多个小的、简单的、令人兴奋的例子来演示重要的概念。
·本章小结:回顾学生应该理解和记住的重要主题,有助于巩固本章所学的关键概念。
·复习题:按节组织,帮助学生评估学习状况。
·编程练习题:按节组织,给学生提供独立应用所学技能的机会。练习题的难度分为容易(没有星号)、适度(*)、难(**)和非常难(***)四个级别。学习程序设计的窍门就是实践、实践、再实践。所以,本书提供了大量的编程练习题。
·LiveLab:课程评估和管理系统。学生可以在线提交程序,系统会自动地给程序/多选题打分,并给出一个快速的反馈。教师可以自己定制程序设计练习题和测验题,并使用这个系统预建练习题和测验题。
·注意、提示和警告:贯穿全书,对程序开发的重要方面提供有价值的建议和深刻的认识。
注意 提供主题的附加信息,巩固重要概念。
提示 讲解好的程序设计风格和经验。
警告 帮助学生避开程序设计错误的误区。
设计指南 提供设计程序的指南。
灵活的章节顺序
本书提供灵活的章节顺序,使学生可以或早或晚地了解GUI、异常处理、递归、泛型和Java集合架构。下页图显示了各章之间的相关性。
本书的组织
所有的章节分为五部分,构成Java程序设计、数据结构和算法、数据库和Web程序设计的全面介绍。前面的章节介绍了程序设计的基本概念,并且通过简单的例子和练习题指导学生;后续的章节逐步详细地介绍Java程序设计,最后是开发复杂的Java应用程序。
第一部分程序设计基础(第1~7章)
第一部分是基石,让你开始Java之旅。你将开始了解Java(第1章),还将学习像基本数据类型、变量、常量、赋值、表达式以及运算符这样的基本程序设计技术(第2章),控制语句(第3~4章),方法(第5章),数组(第6~7章)。在第6章之后,可以跳到第20章去学习如何编写递归的方法来解决本质递归的问题。
第二部分面向对象程序设计(第8~11、13~14和19章)
这一部分介绍面向对象程序设计。Java是一种面向对象程序设计语言,它使用抽象、封装、继承和多态来提供开发软件的灵活性、模块化和复用性。你将学习如何使用对象和类进行程序设计(第8~10章)、类的继承(第11章)、多态(第11章)、异常处理(第13章)、抽象类(第14章)以及接口(第14章)。处理字符串将在第9章和文本I/O一起介绍。二进制I/O将在第19章介绍。
第三部分GUI程序设计(第12、15~18、32~36和44章)
这一部分在第12、15~18章中介绍基本的Java GUI程序设计,在第32~36、44章中介绍高级的Java GUI程序设计。主要的主题包括GUI基础(第12章)、绘制图形(第15章)、事件驱动程序设计(第16章)、创建图形用户界面(第17章)以及编写applet(第18章)。你将学习Java GUI程序设计的基础架构,并且使用来自基本GUI章节的GUI组件来开发应用程序和applet。高级GUI章节深入地介绍Java GUI程序设计。你将在第32章学习JavaBeans以及如何开发自定制事件和源组件,在第33章回顾和讨论新的容器、布局管理器以及边框,在第34章学习如何创建带菜单、弹出式菜单、工具栏、对话框和内部框架的GUI,在第35和36章使用MVC方法开发组件并讨论高级Swing组件JSpinner、JList、JComboBox、JTable和JTree。第44章介绍Java 2D。
第四部分算法和数据结构(第20~28、45~48章)
这一部分介绍经典数据结构课程中的主要内容。第20章介绍递归来编写解决本质递归问题的方法。第21章介绍泛型来提高软件的复用性。第22章介绍Java集合框架,它为数据结构定义了一套有用的API。第23章介绍算法效率的度量以便给应用程序选择合适的算法。第24章介绍经典的排序算法。第25~26章和第45~47章介绍如何实现列表、队列、优先队列、二分查找树、AVL树、splay树、2-4树、B树以及红黑树的经典数据结构。第27和28章介绍图像应用程序。第48章介绍散列。
第五部分高级Java程序设计(第29~31、37~43章)
这一部分是高级Java程序设计。第29章用多线程使程序具有更好的响应和交互。第30章介绍如何编写程序使得Internet上的不同主机能够相互通信。第31章介绍利用国际化支持来开发国际客户的项目。第37章介绍使用Java来开发数据库项目,第38章介绍高级Java数据库程序设计,而第39和40章介绍如何使用Java servlet和JSP创建来自Web服务器的动态内容。第41章介绍使用Java Server Faces进行快速Web应用程序开发。第42章介绍Web服务。第43章介绍远程方法调用。
Java开发工具
可以使用Windows记事本(NotePad)或写字板(WordPad)这样的文本编辑器创建Java程序,然后从命令窗口编译、运行这个程序。也可以使用Java开发工具,例如,TextPad、NetBeans或者Eclipse。这些工具支持快速开发Java应用程序的集成开发环境(IDE)。编辑、编译、构建、运行和调试程序都集成在一个图形用户界面中。有效地使用这些工具可以极大地提高编写程序的效率。TextPad是一个基本的集成开发环境工具。NetBeans和Eclipse更加复杂,如果遵照指南,可以很容易地使用这些工具。关于TextPad、NetBeans和Eclipse的使用指南,参见本书配套网站上的补充材料。
LiveLab
本书有一个配套的基于Web的课程评估和管理系统。这个系统有以下三个主要组件:
·自动打分系统:它可以自动给书中的程序或教师自己创建的程序打分。
·测验题的创建/提交/打分系统:它可以让教师创建/修改学生所用的测验题,并且进行自动打分。
·跟踪分数、考勤等:它可以让学生跟踪分数,同时教师也可以看到所有学生的成绩以及跟踪他们的考勤。
自动打分系统的主要特征如下:
·允许学生编译、运行和提交练习题。(系统检查他们的程序是否能正常运行—学生可以在到期日之前继续运行和重新提交程序。)
·允许教师评阅提交的作业;用教师的测试用例来运行程序;更正程序;提交反馈给学生。
·允许教师创建/修改自定制的练习题,创建公共的和秘密的测试用例,布置练习题,为整个班级或个人设置到期日。
·可以将所有的练习题布置给学生。除此之外,LiveLab还提供了书中没有的附加练习题。
·允许教师排序和过滤所有的练习题,并且检查成绩(依时间框、学生或练习题)。
·允许教师从系统中删除学生。
·允许学生和教师跟踪练习题的分数。
测试题系统的主要特征如下:
·允许教师创建/修改来自试题库或文本文件的测验题,或者创建在线的全新测试题。
·允许教师给全班学生或某个学生布置测验题,设置到期日和测试时间限制。
·允许学生和教师查看已提交的测验题。
·允许学生和教师跟踪测验成绩。
学生资源
学生资源可以从本书的配套网站得到,具体包括:
·复习题的答案。
·偶数号编程练习题的解答。
·本书例子的源代码。
·交互式的自测题(依章节组织)。
·LiveLab。
·资源链接。
·勘误表。
补充材料
本书的正文讲解基本主题。补充材料是正文的延伸,介绍读者可能感兴趣的附加主题。本书配套网站上可以访问的补充材料如下表所示。
教师资源
教师资源可以从本书的配套网站下载。这些资源包括:
·带源代码和运行程序的PowerPoint教学幻灯片。
·教师解答手册。
·计算机化测试题产生器。
·使用多选题和简答题的样本测验,编写和跟踪程序,并且纠正程序设计的错误。
·LiveLab。
·勘误表。
此外,教学幻灯片和教师解答手册也可从华章网站(www.hzbook.com)下载。
致谢
感谢阿姆斯特朗亚特兰大州立大学给我机会讲授我所写的内容,并支持我将所教的内容写出来。教学是继续改进本书的灵感之源,感谢提出批评、建议、纠错报告和赞扬的教师和学生。
由于有了对本版和以前版本的富有见解的评审,本书得到很大的改进。感谢以下评审人员:Elizabeth Adams (James Madison University), Syed Ahmed (North Georgia College and State University), Omar Aldawud (Illinois Institute of Technology), Yang Ang (University of Wollongong, Australia), Kevin Bierre (Rochester Institute of Technology), David Champion (DeVry Institute), James Chegwidden (Tarrant County College), Anup Dargar (University of North Dakota), Charles Dierbach (Towson University), Frank Ducrest (University of Louisiana at Lafayette), Erica Eddy (University of Wisconsin at Parkside), Deena Engel (New Youk University), Henry A Etlinger (Rochester Institute of Technology), James Ten Eyck (Marist College), Olac Fuentes (University of Texas at El Paso), Harold Grossman (Clemson University), Barbara Guillot (Louisiana State University), Ron Hofman (Red River College, Canada), Stephen Hughes (Roanoke College), Vladan Jovanovic (Georgia Southern University), Edwin Kay (Lehigh University), Larry King (University of Texas at Dallas), Nana Kofi (Langara College, Canada), George Koutsogiannakis (Illinois Institute of Technology), Roger Kraft (Purdue University at Calumet), Hong Lin (DeVry Institute), Dan Lipsa (Armstrong Atlantic State University), James Madison (Rensselaer Polytechnic Institute), Frank Malinowski (Darton College), Tim Margush (University of Akron), Debbie Masada (Sun Microsystems), Blayne Mayfield (Oklahoma State University), John McGrath (J.P. McGrath Consulting), Shyamal Mitra (University of Texas at Austin), Michel Mitri (James Madison University), Kenrick Mock (University of Alaska Anchorage), Jun Ni (University of Iowa), Benjamin Nystuen (University of Colorado at Colorado Springs), Maureen Opkins (CA State University, Long Beach), Gavin Osborne (University of Saskatchewan), Kevin Parker (Idaho State University), Dale Parson (Kutztown University), Mark Pendergast (Florida Gulf Coast University), Richard Povinelli (Marquette University), Roger Priebe (University of Texas at Austin), Mary Ann Pumphrey (De Anza Junior College), Pat Roth (Southern Polytechnic State University), Ronald F. Taylor (Wright State University), Carolyn Schauble (Colorado State University), David Scuse (University of Manitoba), Ashraf Shirani (San Jose State University), Daniel Spiegel (Kutztown University), Amr Sabry (Indiana University), Lixin Tao (Pace University), Russ Tront (Simon Fraser University), Deborah Trytten (University of Oklahoma), Kent Vidrine (Georage Washington University), Bahram Zartoshty (California State University at Northridge)。
能够与Pearson出版社一起工作,我感到非常愉快和荣幸。感谢Tracy Dunkelberger和她的同事Marcia Horton、Margaret Waples、Erin Davis、Michael Hirsh、Matt Goldstein、Jake Warde、Melinda Haggerty、Allison Michael、Scott Disanno、Irwin Zucker,感谢他们组织、开展和积极促进本项目,同时感谢Robert Lentz的编辑工作。
一如既往,感谢我妻子Samantha的爱、支持和鼓励。
Y. Daniel Liang
y.daniel.liang@gmail.com
www.cs.armstrong.edu/liang
www.pearsonhighered.com/liang