Giáo trình Lập trình Java Toàn diện Phiên bản thứ 10 của Y. Daniel Liang

Hướng dẫn chi tiết giới thiệu lập trình Java phiên bản thứ 10. Tài liệu PDF cung cấp kiến thức nền tảng và nâng cao, phù hợp cho người mới bắt đầu và lập trình

• Tác giả: Y. Daniel Liang
• Trường học: Armstrong Atlantic State University
• Chuyên ngành: Lập trình Java
• Đề tài: Giới thiệu lập trình Java phiên bản toàn diện ấn bản thứ mười
• Loại tài liệu: Sách giáo trình
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Upper Saddle River

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo trình Java Lập trình Toàn diện Bản 10

Giáo trình Java Lập trình Toàn diện Bản 10 là cuốn sách giáo khoa hàng đầu về ngôn ngữ lập trình Java, được biên soạn bởi tác giả Y. Daniel Liang. Cuốn sách thuộc nhà xuất bản Pearson Education, phát hành năm 2015 với ISBN 978-0-13-376131-3. Đây là phiên bản thứ mười, được cập nhật toàn diện dựa trên phản hồi từ hàng nghìn độc giả và giảng viên trên toàn thế giới. Nội dung sách bao gồm kiến thức từ cơ bản đến nâng cao, phù hợp cho sinh viên đại học và người tự học lập trình Java. Sách trình bày rõ ràng về kiến trúc máy tính, cách bộ nhớ hoạt động, vai trò của CPU và các thiết bị lưu trữ. Mỗi chương đều có ví dụ minh họa cụ thể và bài tập thực hành phong phú. Phiên bản này cũng hướng dẫn sử dụng môi trường phát triển tích hợp Eclipse để viết, biên dịch và chạy chương trình Java một cách hiệu quả.

1.1. Thông tin xuất bản và tác giả

Giáo trình Java Lập trình Toàn diện Bản 10 được viết bởi Giáo sư Y. Daniel Liang từ Đại học Armstrong Atlantic. Sách do Pearson Education xuất bản, một trong những nhà xuất bản giáo dục uy tín nhất thế giới. Phiên bản năm 2015 đánh dấu sự cải tiến đáng kể về cách trình bày và nội dung. Cuốn sách được bảo vệ bởi bản quyền, yêu cầu sự cho phép trước khi sao chép hoặc phát hành dưới bất kỳ hình thức nào. Nhiều thiết kế và nhãn hiệu trong sách là tài sản trí tuệ của các nhà sản xuất, được ghi nhận đầy đủ theo quy định.

1.2. Cấu trúc nội dung sách

Sách được tổ chức theo từng chương, mỗi chương tập trung vào một chủ đề cụ thể trong lập trình Java. Phần mở đầu giới thiệu về máy tính, chương trình và ngôn ngữ Java. Nội dung sau đó đi sâu vào cú pháp Java, cấu trúc điều khiển, lập trình hướng đối tượng, xử lý ngoại lệ, lập trình giao diện đồ họa và nhiều chủ đề khác. Mỗi phần lý thuyết đều đi kèm với ví dụ code minh họa rõ ràng. Cuối mỗi chương có phần tóm tắt, câu hỏi ôn tập và bài tập thực hành giúp củng cố kiến thức hiệu quả cho người học.

II. Phân tích kiến thức cơ bản trong Giáo trình Java Bản 10

Giáo trình Java Lập trình Toàn diện Bản 10 phân tích chi tiết kiến trúc hoạt động của máy tính hiện đại. Sách giải thích cách chương trình và dữ liệu được nạp vào bộ nhớ trước khi CPU thực thi. Mỗi byte trong bộ nhớ có một địa chỉ duy nhất, cho phép truy cập dữ liệu theo thứ tự bất kỳ - đó là lý do bộ nhớ được gọi là RAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên). Máy tính cá nhân ngày nay thường có ít nhất 4GB RAM, phổ biến là 6 đến 8GB. Bộ nhớ xây dựng trên chip bán dẫn silic chứa hàng triệu transistor. So với chip CPU, chip bộ nhớ đơn giản hơn, chậm hơn nhưng rẻ hơn. Sách cũng nhấn mạnh rằng bộ nhớ RAM là dạng lưu trữ không ổn định. Dữ liệu sẽ mất khi tắt máy. Do đó, các thiết bị lưu trữ như ổ cứng và SSD đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ dữ liệu lâu dài.

2.1. Vai trò của CPU và bộ nhớ

CPU đóng vai trò là bộ não của máy tính, thực thi mọi lệnh của chương trình. Trước khi thực thi, chương trình phải được nạp từ thiết bị lưu trữ vào bộ nhớ RAM. Mỗi byte trong bộ nhớ có địa chỉ riêng biệt, tạo điều kiện cho việc lưu và truy xuất dữ liệu nhanh chóng. Sách giải thích rằng nội dung ban đầu của byte bộ nhớ có thể vô nghĩa với chương trình. Khi dữ liệu mới được ghi vào, nội dung cũ sẽ bị ghi đè và mất vĩnh viễn. Điều này rất quan trọng trong việc hiểu cách quản lý tài nguyên bộ nhớ khi lập trình Java.

2.2. Thiết bị lưu trữ dữ liệu

Bộ nhớ RAM là volatile, nghĩa là mọi thông tin sẽ bị mất khi nguồn điện bị ngắt. Thiết bị lưu trữ như ổ cứng HDD và ổ SSD giải quyết vấn đề này bằng cách lưu trữ dữ liệu lâu dài. Sách giới thiệu cách thức hoạt động của các thiết bị này và vai trò của chúng trong hệ thống máy tính. Ưu tiên tốc độ truy xuất của SSD so với HDD cũng được đề cập. Người học cần hiểu rõ sự khác biệt giữa bộ nhớ tạm thời và lưu trữ vĩnh viễn để viết chương trình Java hiệu quả.

III. Phương pháp học lập trình Java hiệu quả từ giáo trình

Giáo trình Java Lập trình Toàn diện Bản 10 cung cấp phương pháp học tập có hệ thống và hiệu quả. Sách khuyến khích người học bắt đầu với việc cài đặt và sử dụng IDE Eclipse. Quy trình tạo dự án mới rất đơn giản: chọn File, New, Java Project, nhập tên dự án và nhấn Finish. Tiếp theo, tạo class Java bằng cách chọn File, New, Class, đặt tên và tích chọn tùy chọn public static void main. Sau khi viết code, nhấn chuột phải vào class và chọn Run as Java Application để chạy chương trình. Kết quả hiển thị trong cửa sổ Console. Sách nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thực hành thường xuyên. Mỗi ví dụ trong sách đều có thể chạy trực tiếp trên Eclipse, giúp người học hiểu rõ lý thuyết qua trải nghiệm thực tế. Cách tiếp cận từ đơn giản đến phức tạp giúp xây dựng nền tảng vững chắc.

3.1. Thiết lập môi trường phát triển Eclipse

Eclipse là môi trường phát triển tích hợp miễn phí, được Giáo trình Java Bản 10 sử dụng làm công cụ chính. Việc cài đặt Eclipse khá đơn giản, chỉ cần tải về từ trang chủ và giải nén. Khi tạo dự án mới, người dùng cần đảm bảo tùy chọn Use project folder as root for sources and class files được chọn. Điều này giúp file .class nằm cùng thư mục với file .java,便于 truy cập. Giao diện Eclipse gồm nhiều pane: Edit pane để viết code, Output pane hiển thị kết quả chạy chương trình. Eclipse hỗ trợ tự động hoàn thành code và kiểm tra lỗi thời gian thực.

3.2. Quy trình viết và chạy chương trình Java

Quy trình phát triển chương trình Java trong sách được trình bày rõ ràng qua các bước cụ thể. Đầu tiên, tạo dự án Java mới trong Eclipse. Thứ hai, tạo class Java với phương thức main. Thứ ba, viết code nguồn trong file .java. Thứ tư, biên dịch và chạy chương trình bằng cách nhấp chuột phải vào class. Mọi lỗi cú pháp sẽ được Eclipse thông báo ngay lập tức. Kết quả chương trình hiển thị trong Console pane. Cách tiếp cận từng bước này giúp người mới bắt đầu không cảm thấy choáng ngợp khi học lập trình Java lần đầu.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của Giáo trình Java Bản 10

Giáo trình Java Lập trình Toàn diện Bản 10 là tài liệu học tập không thể thiếu cho bất kỳ ai muốn nắm vững ngôn ngữ lập trình Java. Cuốn sách cung cấp kiến thức toàn diện từ lý thuyết máy tính cơ bản đến kỹ năng lập trình thực tế. Nội dung được cập nhật liên tục qua mười phiên bản, chứng minh giá trị và sự tin cậy của tài liệu. Sinh viên sử dụng giáo trình này sẽ có nền tảng vững chắc để phát triển ứng dụng desktop, web và di động. Kiến thức về quản lý bộ nhớ, kiến trúc CPU và thiết bị lưu trữ giúp hiểu sâu hơn về cách phần mềm hoạt động. Giáo trình cũng mở ra cơ hội nghề nghiệp trong lĩnh vực phát triển phần mềm, phân tích hệ thống và quản trị cơ sở dữ liệu. Với phương pháp học tập có hệ thống qua IDE Eclipse, người học có thể tiến bộ nhanh chóng và đạt được mục tiêu nghề nghiệp trong ngành công nghệ thông tin.

4.1. Ứng dụng trong đào tạo đại học

Giáo trình Java Lập trình Toàn diện Bản 10 được sử dụng rộng rãi trong các trường đại học trên toàn thế giới. Nội dung sách phù hợp với chương trình đào tạo ngành Khoa học Máy tính và Công nghệ Thông tin. Giảng viên có thể sử dụng sách làm tài liệu chính cho các môn Lập trình cơ bản, Lập trình hướng đối tượng và Thiết kế phần mềm. Hệ thống bài tập phong phú giúp đánh giá năng lực sinh viên hiệu quả. Nhiều trường đại học tại Việt Nam cũng đã đưa giáo trình này vào chương trình giảng dạy chính thức.

4.2. Giá trị cho người tự học và nghề nghiệp

Người tự học lập trình Java có thể sử dụng Giáo trình Bản 10 mà không cần kiến thức nền tảng. Sách bắt đầu từ những khái niệm đơn giản nhất, dần dần nâng cao độ phức tạp. Sau khi hoàn thành, người học đủ khả năng tham gia các dự án phát triển phần mềm thực tế. Chứng chỉ Java từ Oracle có thể đạt được sau khi nắm vững kiến thức từ giáo trình. Cơ hội nghề nghiệp bao gồm lập trình viên Java, kỹ sư phần mềm và nhà phát triển ứng dụng Android. Mức lương hấp dẫn trong ngành công nghệ thông tin là động lực lớn cho người học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

INTRODUCTION TO JAVA ® PROGRAMMING COMPREHENSIVE VERSION Tenth Edition Y. Daniel Liang Armstrong Atlantic State University Boston Columbus Indianapolis New York San Francisco Upper Saddle River Amsterdam Cape Town Dubai London Madrid Milan Munich Paris Montreal Toronto Delhi Mexico City Sao Paulo Sydney Hong Kong Seoul Singapore Taipei Tokyo To Samantha, Michael, and Michelle Editorial Director, ECS: Marcia Horton Cover Designer: Marta Samsel Executive Editor: Tracy Johnson (Dunkelberger) Permissions Supervisor: Michael Joyce Editorial Assistant: Jenah Blitz-Stoehr Permissions Administrator: Jenell Forschler Director of Marketing: Christy Lesko Director, Image Asset Services: Annie Atherton Marketing Manager: Yez Alayan Manager, Visual Research: Karen Sanatar Marketing Assistant: Jon Bryant Image Permission Coordinator: Director of Program Management: Erin Gregg Cover Art: © Blend Images—PBNJ Productions/Getty Program Management-Team Lead: Scott Disanno Images Program Manager: Carole Snyder Media Project Manager: Renata Butera Project Management-Team Lead: Laura Burgess Full-Service Project Management: Haseen Khan, Project Manager: Robert Engelhardt Laserwords Pvt Ltd Procurement Specialist: Linda Sager Credits and acknowledgments borrowed from other sources and reproduced, with permission, in this textbook appear on the appropriate page within text. Microsoft® and Windows® are registered trademarks of the Microsoft Corporation in the U. and other countries.

Screen shots and icons reprinted with permission from the Microsoft Corporation. This book is not sponsored or endorsed by or affiliated with the Microsoft Corporation. Copyright © 2015, 2013, 2011 Pearson Education, Inc., publishing as Prentice Hall, 1 Lake Street, Upper Saddle River, New Jersey, 07458. All rights reserved.

Printed in the United States of America. This publication is protected by Copyright, and permission should be obtained from the publisher prior to any prohibited reproduction, storage in a retrieval system, or transmission in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or likewise. To obtain permission(s) to use material from this work, please submit a written request to Pearson Education, Inc., Permissions Department, One Lake Street, Upper Saddle River, New Jersey 07458, or you may fax your request to 201-236-3290. Many of the designations by manufacturers and sellers to distinguish their products are claimed as trademarks.

Where those designations appear in this book, and the publisher was aware of a trademark claim, the designations have been printed in initial caps or all caps. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data available upon request. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ISBN 10: 0-13-376131-2 ISBN 13: 978-0-13-376131-3 PREFACE Dear Reader, Many of you have provided feedback on earlier editions of this book, and your comments and suggestions have greatly improved the book. This edition has been substantially enhanced in presentation, organization, examples, exercises, and supplements.

The new edition: ■ Replaces Swing with JavaFX. JavaFX is a new framework for developing Java GUI pro- what is new? grams. JavaFX greatly simplifies GUI programming and is easier to learn than Swing. ■ Introduces exception handling, abstract classes, and interfaces before GUI programming to enable the GUI chapters to be skipped completely if the instructor chooses not to cover GUI.

■ Covers introductions to objects and strings earlier in Chapter 4 to enable students to use objects and strings to develop interesting programs early. ■ Includes many new interesting examples and exercises to stimulate student interests. More than 100 additional programming exercises are provided to instructors only on the Com- panion Website. Please visit www.com/liang for a complete list of new features as well as correlations to the previous edition.

The book is fundamentals first by introducing basic programming concepts and techniques fundamentals-first before designing custom classes. The fundamental concepts and techniques of selection statements, loops, methods, and arrays are the foundation for programming. Building this strong foundation prepares students to learn object-oriented programming and advanced Java programming. This book teaches programming in a problem-driven way that focuses on problem solv- problem-driven ing rather than syntax.

We make introductory programming interesting by using thought- provoking problems in a broad context. The central thread of early chapters is on problem solving. Appropriate syntax and library are introduced to enable readers to write programs for solving the problems. To support the teaching of programming in a problem-driven way, the book provides a wide variety of problems at various levels of difficulty to motivate students.

To appeal to students in all majors, the problems cover many application areas, including math, science, business, financial, gaming, animation, and multimedia. The book seamlessly integrates programming, data structures, and algorithms into one text. data structures It employs a practical approach to teach data structures. We first introduce how to use various data structures to develop efficient algorithms, and then show how to implement these data structures.

Through implementation, students gain a deep understanding on the efficiency of data structures and on how and when to use certain data structures. Finally we design and implement custom data structures for trees and graphs. The book is widely used in the introductory programming, data structures, and algorithms courses in the universities around the world. This comprehensive version covers fundamentals comprehensive version of programming, object-oriented programming, GUI programming, data structures, algorithms, concurrency, networking, database, and Web programming.

It is designed to prepare students to become proficient Java programmers. A brief version (Introduction to Java Programming, brief version Brief Version, Tenth Edition) is available for a first course on programming, commonly known AP Computer Science as CS1. The brief version contains the first 18 chapters of the comprehensive version. The first 13 chapters are appropriate for preparing the AP Computer Science exam.

The best way to teach programming is by example, and the only way to learn program- examples and exercises ming is by doing. Basic concepts are explained by example and a large number of exercises iii iv Preface with various levels of difficulty are provided for students to practice. For our programming courses, we assign programming exercises after each lecture. Our goal is to produce a text that teaches problem solving and programming in a broad context using a wide variety of interesting examples.

If you have any comments on and sug- gestions for improving the book, please email me.edu/liang www.com/liang ACM/IEEE Curricular 2013 and ABET Course Assessment The new ACM/IEEE Computer Science Curricular 2013 defines the Body of Knowledge organized into 18 Knowledge Areas. To help instructors design the courses based on this book, we provide sample syllabi to identify the Knowledge Areas and Knowledge Units. The sample syllabi are for a three semester course sequence and serve as an example for institutional cus- tomization. The sample syllabi are available to instructors at www.

Many of our users are from the ABET-accredited programs. A key component of the ABET accreditation is to identify the weakness through continuous course assessment against the course outcomes. We provide sample course outcomes for the courses and sample exams for measuring course outcomes on the instructor Website accessible from www. What’s New in This Edition? This edition is completely revised in every detail to enhance clarity, presentation, content, examples, and exercises.

The major improvements are as follows: ■ Updated to Java 8. ■ Since Swing is replaced by JavaFX, all GUI examples and exercises are revised using JavaFX. ■ Lambda expressions are used to simplify coding in JavaFX and threads. ■ More than 100 additional programming exercises with solutions are provided to the instructor on the Companion Website.

These exercises are not printed in the text. ■ Math methods are introduced earlier in Chapter 4 to enable students to write code using math functions. ■ Strings are introduced earlier in Chapter 4 to enable students to use objects and strings to develop interesting programs early. ■ The GUI chapters are moved to after abstract classes and interfaces so that these chapters can be easily skipped if the instructor chooses not to cover GUI.

■ Chapters 4, 14, 15, and 16 are brand new chapters. ■ Chapters 28 and 29 have been substantially revised with simpler implementations for min- imum spanning trees and shortest paths. Preface v Pedagogical Features The book uses the following elements to help students get the most from the material: ■ The Objectives at the beginning of each chapter list what students should learn from the chapter. This will help them determine whether they have met the objectives after completing the chapter.

■ The Introduction opens the discussion with representative problems to give the reader an overview of what to expect from the chapter. ■ Key Points highlight the important concepts covered in each section. ■ Check Points provide review questions to help students track their progress as they read through the chapter and evaluate their learning. ■ Problems and Case Studies, carefully chosen and presented in an easy-to-follow style, teach problem solving and programming concepts.

The book uses many small, simple, and stimulating examples to demonstrate important ideas. ■ The Chapter Summary reviews the important subjects that students should under- stand and remember. It helps them reinforce the key concepts they have learned in the chapter. ■ Quizzes are accessible online, grouped by sections, for students to do self-test on pro- gramming concepts and techniques.

■ Programming Exercises are grouped by sections to provide students with opportunities to apply the new skills they have learned on their own. The level of difficulty is rated as easy (no asterisk), moderate (*), hard (**), or challenging (***). The trick of learning programming is practice, practice, and practice. To that end, the book provides a great many exercises.

Additionally, more than 100 programming exercises with solutions are provided to the instructors on the Companion Website. These exercises are not printed in the text. ■ Notes, Tips, Cautions, and Design Guides are inserted throughout the text to offer valu- able advice and insight on important aspects of program development. Note Provides additional information on the subject and reinforces important concepts.

Tip Teaches good programming style and practice. Caution Helps students steer away from the pitfalls of programming errors. Design Guide Provides guidelines for designing programs. Flexible Chapter Orderings The book is designed to provide flexible chapter orderings to enable GUI, exception handling, recursion, generics, and the Java Collections Framework to be covered earlier or later.

The diagram on the next page shows the chapter dependencies. vi Preface Part I: Fundamentals of Part II: Object-Oriented Part III: GUI Programming Part IV: Data Structures and Part V: Advanced Java Programming Programming Algorithms Ch 16 Programming Chapter 1 Introduction to Chapter 9 Objects and Classes Chapter 14 JavaFX Basics Ch 7 Chapter 18 Recursion Chapter 30 Multithreading and Computers, Programs, and Parallel Programming Java Chapter 10 Thinking in Objects Chapter 15 Event-Driven Ch 13 Chapter 19 Generics Programming and Chapter 31 Networking Chapter 2 Elementary Animations Chapter 11 Inheritance and Chapter 20 Lists, Stacks, Queues, Programming Polymorphism and Priority Queues Chapter 32 Java Database Chapter 16 JavaFX Controls Programming Chapter 3 Selections and Multimedia Chapter 12 Exception Chapter 21 Sets and Maps Handling and Text I/O Chapter 33 JavaServer Faces Chapter 4 Mathematical Chapter 34 Advanced GUI Chapter 22 Developping Functions, Characters, Chapter 13 Abstract Classes Programming Efficient Algorithms and Strings and Interfaces Chapter 35 Advanced Database Programming Chapter 23 Sorting Chapter 5 Loops Chapter 17 Binary I/O Chapter 24 Implementing Lists, Chapter 36 Internationalization Chapter 6 Methods Stacks, Queues, and Priority Queues Chapter 7 Single-Dimensional Chapter 37 Servlets Arrays Chapter 25 Binary Search Trees Note: Chapters 1–18 are in the Chapter 38 JavaServer Pages Chapter 8 Multidimensional Chapter 26 AVL Trees brief version of this book. Arrays Note: Chapters 1–33 are in the Chapter 27 Hashing Chapter 39 Web Services comprehensive version. Note: Chapters 34–42 are bonus Chapter 28 Graphs and chapters available from the Applications Companion Website.

Chapter 29 Weighted Graphs and Applications Chapter 40 2-4 Trees and B- Trees Chapter 41 Red-Black Trees Ch 9 Chapter 42 Testing Using JUnit Preface vii Organization of the Book The chapters can be grouped into five parts that, taken together, form a comprehensive introduc- tion to Java programming, data structures and algorithms, and database and Web programming.