Programmation Orientée Objet. Introduction à Java. Frédéric Mallet.

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1 Introduction à Java Frédéric Mallet F. Mallet -POO 1

2 Volume Horaire Programmation Orientée Objet Organisation du cours 12*1h30 de cours 12*1h30 de TD machine Evaluation Contrôle 1 (mi-parcours) : 35% Contrôle 2 (fin du semestre) : 35% 2 Notes de TP : 30% F. Mallet -POO 2

3 Bibliographie et webographie «Programmer en Java», C. Delannoy, Eyrolles 2012 «Pensez en java», B. Eckel, Tutoriel Oracle, API Java Standard Edition 7, «Informatique Industrielle et Java», F. Mallet et F. Boéri, Dunod F. Mallet -POO 3

4 Plan du cours Les bases Polymorphisme: héritage et interfaces Exceptions Collections Généricité Interface graphique (Swing) Entrées-sorties Compléments sur le langage F. Mallet -POO 4

5 Objectifs Programmation Orientée Objet Les bases Définir la programmation orientée objet Historique Avantages Notions essentielles Environnement de développement F. Mallet -POO 5

6 Discret Programmation Orientée Objet Algorithme Succession d actions (impératif) Déterministe Les mêmes entrées produisent les mêmes sorties Stochastique Finitude Terminaison après un nombre fini de pas Semi-algorithme: ne termine pas nécessairement Universel Données initiales dans un ensemble potentiellement infini F. Mallet - POO 6

7 La programmation impérative Programmation concevoir un algorithmeet réaliser un programmepour une exécution automatique Algorithme Impératif: succession d ordres Pour calculer le maximum, je parcours les éléments un à un et je les compare à l élément supposé maximum Déclaratif max(t) = { m t T, t m F. Mallet - POO 7

8 Exemple de la factorielle Impératif Itératif long factorielle(int n) { long res = 1; for(int i = 2; i<n; i++) { res = res * i; return res; Récursif long factorielle(int n) { if(n==0) return 1; return n*factorielle(n-1); Déclaratif Fonctionnel / Applicatif (factorielle (n) (fac n 1)) (fac (n acc) ((zero? n) acc) (fac (- n 1) (* n acc)) Logique factoriel(0,1):-!. factoriel(n,t):- N1 is N-1, factoriel(n1,t1), T is T1*N F. Mallet - POO 8

9 La Programmation Orientée-Objet La POO guide la conception par Un ensemble de concepts abstraction, modularité, encapsulation, polymorphisme Des langages et des outils qui supportent ces concepts Classification vs. prototype Héritage (multiple) Typage : fort/faible, explicite/inféré Ses forces (supposées) Reflète plus finement les objets du monde réel Du code (plus) facile à maintenir Plus stable : un changement s applique à un sous-système facile à identifié et isolédu reste du système F. Mallet - POO 9

10 Système de gestion d un lycée Objets Personne Etudiant, enseignant, principal, secrétaire Diplôme Année, matière, parcours Bulletin Notes Coefficients Fonctions Calculer la moyenne Calculer les taux d encadrement Calculer le nombre de redoublants Calculer le taux de réussite au baccalauréat F. Mallet - POO 10

11 Historique Simula : Dahl et Nygaard Smalltalk 72 : A. Kay C : Stroustrup Eiffel 85 : B. Meyer Java : J. Gosling/Sun Ruby 95 : Y. "Matz" Matsumoto C# 2000 : Microsoft Turing Award2001 à Dahl et Nygaard 'for theirrolein the invention of OOP, the mostwidelyused programmingmodel today' F. Mallet - POO 11

12 Objectifs Programmation Orientée Objet Les bases Définir la programmation orientée objet Notions essentielles Type, Classe/Objet, instanciation Variable, Référence Champ/attribut, méthode Environnement de développement F. Mallet -POO 12

13 Typesde données (1/2) Les objets Java représentent Les objets du système modélisé Une personne (nom, prénom, date de naissance ) Des formes géométriques (triangle, cercle, ) Des portes logiques (et, ou, inverseur, mux, ) Des bases de données et fichiers (images, texte, son, vidéo ) F. Mallet - POO 13

14 Types de données (2/2) Réalise un Type Abstrait de données (algorithmique) Le type encode les données Domaine de valeurs (fini) Opérations autorisées (arithmétiques, booléennes ) On distingue Types primitifs(caractères, entiers, réels, booléens) Types composés Image = ensemble de pixels de couleur Couleur = Rouge + Vert + Bleu F. Mallet - POO 14

15 On distingue Programmation Orientée Objet Variable Les variables informatiques Nom: identifiant unique (dans l espace de nommage) Type: détermine le domaine des valeurs possibles Valeur: peut varier à chaque pas de l exécution du programme Ex: x = 2 ou x*x == 9 Des variables mathématiques Nom Type Remplace un ensemble (possiblement vide) de valeurs Aucun aspect itératif Ex: Trouver xdans Z tel que x 2 = F. Mallet - POO 15

16 Valeurs numériques Chiffres numériques : BInary digit = BIT Signaux électriques encodés = valeurs logiques Binaire: 2 valeurs logiques (0 et 1) Ensembles finis: encodés sur plusieurs BITs 1 octet = 8 bits (2 8 = 256 valeurs logiques) 1 mot = 32 bits (2 32 valeurs logiques) Ensembles infinis? Entiers naturels, nombres réels, F. Mallet - POO 16

17 Type primitif boolean Domaine de valeurs: vrai ou faux {true, false Opérations autorisées Affectation = Comparaison ==,!= Opérations booléennes &&,,! Exemples boolean estvisible = true; if (estvisible) F. Mallet - POO 17

18 Type primitif char Domaine de valeurs: Unicode 16 bits Code ASCII (7 bits: 128 caractères) Code ANSI (8 bits, ISO-latin-1, ISO ) Opérations autorisées Affectation = Comparaison ==,!= Exemples char c = 'c'; // code ASCII 99 c = '\u00e9'; // code unicode 00e9 => é F. Mallet - POO 18

19 Nombres entiers relatifs Z Domaine de valeurs 8 bits byte [-128,127] 16 bits short [-32768, 32767] 32 bits int [-2 31, ] 64 bits long [-2 63, ] 0l Opérations autorisées Affectation = Comparaison ==,!= Opérations arithmétiques +, -, *, /, % (int, long) Opérations binaires &,, ~, <<, >> (int, long) Division entière: 23 = 3 * / quotient de la division entière 23/7 3 % reste de la division entière 23%7 2 & et binaire (différent du et logique) 23& / 0 Erreur! F. Mallet - POO 19

20 Nombres approchés R Domaine de valeurs 32 bits float?? 12.5f 64 bits double?? -12.5, 1e-23 Opérations autorisées Affectation = Comparaison ==,!= Opérations arithmétiques +, -, *, / Opérations binaires &,, ~, <<, >> Particularités Division approchée: 23.0 / F. Mallet - POO 20

21 Nombres approchés IEEE 754 Codage sur 32 bits => 2 32 valeurs Complément à 2 (int) [-2 31, ] Virgule flottante (float) [-2 128, ] Signe Exposant Mantisse Nombre représenté S E=]0,255[ M (-1) S x2 E-127 x(1,m) 2 S 0 >0 (-1) S x2-126 x(0,m) >0 NaN Not a Number! F. Mallet - POO 21

22 Variable Case de la mémoire Nom (identifiant): cercle, nom2, _1, Type : primitif ou composé Valeur : dans le domaine défini par le type Change au cours du programme (#constante) Déclaration int premiere; Initialisation premiere = 12; Utilisation premiere = premiere + 1; Obligatoire: initialisation avant utilisation! F. Mallet - POO 22

23 Affectation= Pour donner/forcer une valeur à une variable <variable> = <expression>; Asymétrique L expression est évaluée puis la variable est affectée à (prend comme valeur) la valeur calculée Exemples premiere = / 5 * 5; premiere = premiere * 2 + 1; premiere = Math.max(12, premiere); F. Mallet - POO 23

24 Affectations combinées += Incrémente une variable <variable> += <expression>; Attention Surchargée pour tous les types numériques byte, short, int, long, float, double Différent d une addition byte b = 127; b = b + b; b += b +(int, int): int byte.+(int) Variantes -=, *=, /=, <<=, >>=, &=, = b++, ++b F. Mallet - POO 24

25 Classe= Type composé Types primitifs normalisés par le langage boolean, char, byte, short, int, long, float, double Composition => champs/propriétés(nom + type) Couleur : rouge (8 bits) + vert (8 bits) + bleu (8 bits) Image : ensemble de points de couleur Nom : séquence/chaîne de caractères Date :? Compromis espace mémoire/temps de calcul Couleur : RGB vs. YUV Nombre complexe: c = re+ i.im ou c = z.e i.θ F. Mallet - POO 25

26 Classe: encodage Couleur class CouleurRGB { byte rouge; byte vert; byte bleu; Complexe class ComplexeCartesien { double reelle; double imaginaire; class CouleurYUV { byte luminance; byte chrominancerouge; byte chrominancebleue; class ComplexePolaire { double module; double argument; F. Mallet - POO 26

27 Objet= instance d une classe Type valeurs variables Classe objets références Complexe c1; // référence c1 = new Complexe(1, -1); Complexe c2; // référence c2 = new Complexe(2, 0); c1 c F. Mallet - POO 27

28 Méthode= opération sur les objets Norme d un complexe class ComplexeCartesien { double re; double im; class ComplexePolaire { double module; double argument; double norme () { return re*re+im*im; double norme() { return module*module; double argument () { return Math.atan2(im, re); double argument() { return argument; F. Mallet - POO 28

29 Notation pointée Pour accéder aux membres d un objet Membre = champs + méthodes Exemple Complexe c1 = new Complexe(); c1.reelledésigne le champ reellede c1 c1.norme() désigne la méthode norme de c F. Mallet - POO 29

30 Méthodes et paramètres Données supplémentaires Le calcul de la norme nécessite seulement la valeur de reelle et de imaginaire Certaines méthodes nécessitent des paramètres Signature int addition(int x, int y); Corps int addition(int x, int y) { return x + y ; F. Mallet - POO 30

31 Classe Moyenne class Moyenne { // bloc de déclaration de classe /** Somme des notes obtenues */ int notes = 0 ; /** Nombre de notes obtenues */ int nombredenotes = 0 ; /** Ajoute une note à la moyenne note nouvelle note obtenue */ void ajoutenote (int note) { notes += note; nombredenotes += 1; moyenne des notes */ double calculmoyenne() { return ((double)notes) / nombredenotes ; F. Mallet - POO 31

32 Classe String Classe qui représente une séquence de caractères Classe spéciale (utilisation très fréquente) Pas besoin d utiliser new pour créer des instances String str = "Un exemple!"; Les objets sont immutables (on ne peut pas les modifier) L expression "rou"+"ge" fait intervenir 3 objets différents Concaténation int x = 20, y = 40; "Je place " + x + " euros." "Je place 20 euros." x + y + " euros sont placés." "60 euros sont placés." "Je place " + x + y "Je place 2040" F. Mallet - POO 32

33 Vocabulaire F. Mallet - POO 33

34 Objectifs Programmation Orientée Objet Les bases Définir la programmation orientée objet Notions essentielles Environnement de développement Java Development Kit (JDK) Compilation, interprétation, machine virtuelle Méthode main F. Mallet -POO 34

35 Compilateur L ordinateur (son processeur) ne comprend pas le code Java (code source) Un interpréteurinterprète directement le code source (langage interprété) Le compilateur traduit (compile) le code source Vers du code binaire natif (langage compilé) Spécifique à un processeur donné Spécifique au système d exploitation utilisé Vers un langage neutre (ex: bytecode) Ce langage neutre est alors interprété par la machine virtuelle java (Java Virtual Machine -JVM) F. Mallet - POO 35

36 Processus de compilation en Java Fichier source Test.java Compilation (JDK) javac Test.java interprétation bytecode Test.class java Test Write once, Run everywhere API JRE OS Processeur JRE 7.0 Windows, Mac, Linux Intel, AMD, ARM F. Mallet - POO 36

37 Méthode main java Test Test.java: Moyenne e = new Moyenne(); e.ajouternote(8); e.ajouternote(18); e.ajouternote(12); Moyenne.java: class Moyenne { int notes = 0 ; int nombredenotes = 0 ; void ajoutenote (int note) { notes += note; nombredenotes += 1; double m = e.calculmoyenne(); double calculmoyenne() { return ((double)notes) / nombredenotes ; F. Mallet - POO 37

38 Méthode main java Test Test.java: Moyenne.java: class Test { class Moyenne { int notes = 0 ; static public void main(string[] args) int { nombredenotes = 0 ; Moyenne e = new Moyenne(); void ajoutenote (int note) { e.ajouternote(8); notes += note; e.ajouternote(18); nombredenotes += 1; e.ajouternote(12); double m = e.calculmoyenne(); System.out.println("Moyenne="+m); double calculmoyenne() { return ((double)notes) / nombredenotes ; F. Mallet - POO 38

39 Méthode main java Test Test.java: class Test { static public void main(string[] args) { Moyenne e = new Moyenne(); e.ajouternote(8); e.ajouternote(18); e.ajouternote(12); double m = e.calculmoyenne(); System.out.println("Moyenne="+m); > dir 214 Moyenne.java 229 Test.java > javac Test.java > dir 411 Moyenne.class 214 Moyenne.java 744 Test.class 229 Test.java > java Test Moyenne= F. Mallet - POO 39

40 Processus de compilation en Java Fichier source Test.java Compilation (JDK) javac Test.java interprétation bytecode Test.class appletviewer Test Write once, Run everywhere API JRE Navigateur JRE 7.0 Mozilla, IE, Opera OS Processeur F. Mallet - POO 40

41 appletviewertest.html Test.java: public class Test extends Applet { public void paint(graphics g) { Moyenne e = new Moyenne(); e.ajouternote(8); e.ajouternote(18); e.ajouternote(12); Moyenne.java: class Moyenne { int notes = 0 ; int nombredenotes = 0 ; void ajoutenote (int note) { notes += note; nombredenotes += 1; double m = e.calculmoyenne(); g.drawstring("moyenne="+m, 10, 10); double calculmoyenne() { return ((double)notes) / nombredenotes ; F. Mallet - POO 41

42 appletviewertest.html Test.java: public class Test extends Applet { public void paint(graphics g) { Moyenne e = new Moyenne(); Test.html: <object width="200" height="100"> <param name="code" value="test.class"> </object> e.ajouternote(8); e.ajouternote(18); e.ajouternote(12); double m = e.calculmoyenne(); g.drawstring("moyenne="+m, 10, 10); F. Mallet - POO 42

43 appletviewertest.html Test.java: public class Test extends Applet { public void paint(graphics g) { Moyenne e = new Moyenne(); Test.html: <object width="200" height="100"> <param name="code" value="test.class"> </object> e.ajouternote(8); e.ajouternote(18); e.ajouternote(12); double m = e.calculmoyenne(); > javac Test.java > dir 411 Moyenne.class 214 Moyenne.java 702 Test.class g.drawstring("moyenne="+m, 10, 10); 92 Test.html 271 Test.java > appletviewer Test.html F. Mallet - POO 43