Úvod

Táto dokumentácia je podporným materiálom na vyučovanie úvodu do programovania v Jave s podporou skupiny tried grafického robota. Obsahuje úplný opis všetkých tried a metód vrátane príkladov použitia. (Materiál môže byť priebežne aktualizovaný, preto odporúčame sledovať tieto stránky.) Novšie verzie robota (máme na mysli fungujúcu skupinu tried) budú publikované na stránkach autora (buď samostatne, alebo v rámci generátora projektov pre BlueJ, ktorý spomíname neskôr).

Skupina tried robota má uľahčiť vstup do problematiky programovania. Programovanie je široká oblasť. Vstup do tejto problematiky s použitím „čistého“ jazyka Java považujeme za náročný, preto vznikla táto podporná skupina tried. Aby bol tento nástroj použiteľný, bolo nevyhnutné vypracovanie kompletnej dokumentácie, ktorú ponúkame na týchto stránkach.

Grafický robot je skonštruovaný vo svete s dvoma plátnami, na ktoré môže kresliť. Jeho funkcionalitu zabezpečuje najmä hlavná trieda Robot. Okrem nej jestvuje vo svete robota vyše tucet ďalších tried, ktoré podporujú fungovanie robotov, sveta, oboch plátien a ďalších prvkov, akými sú napríklad obrázky, zvuky, farby, zoznamy, udalosti, súbory a podobne…

Niektoré triedy sú takpovediac „zapuzdrovacie“ – zapuzdrujú a rozširujú funkcionalitu pôvodných tried Javy (projekt robota vnútorne importuje asi 70 tried Javy – z nich vystupujú na povrch len niektoré). Zapuzdrovacie triedy vznikli prirodzeným vývojom – na zjednodušenie používania robota. Vhodne doĺňajú jeho funkcionalitu a rozširujú jeho možnosti.

Programovanie robota

Nasledovný príklad ukazuje ako naprogramovať robota tak, aby nakreslil trojuholník (rovnostranný):

for (int i = 0; i < 3; ++i)
{
	dopredu(50.0);
	doprava(120.0);
}

Výsledok kreslenia trojuholníka

Príklad trikrát zopakuje dvojicu príkazov na pohyb robota o 50 bodov dopredu a otočenie o 120° doprava. Tým dostaneme trojuholník. (Na zamyslenie: prečo sa otáčame o 120°? Keď príklad chceme prepracovať tak, aby sa ním dal nakresliť ľubovoľný pravidelný n-uholník, musíme poznať odpoveď na túto otázku… Predtým, než sa pozriete na riešenie, skúste porozmýšľať…)

Príklad sme prepracovali tak, aby kreslil ľubovoľný pravidelný n-uholník so želanou dĺžkou strany. Zaviedli sme dve pomocné premenné, ktorých hodnoty stačí zmeniť:

int početUhlov = 3;
double dĺžkaStrany = 50.0;

for (int i = 0; i < početUhlov; ++i)
{
	dopredu(dĺžkaStrany);
	doprava(360.0 / početUhlov);
}

Všetky príklady v rámci tejto dokumentácie je nutné umiestniť do triedy. Vhodná je napríklad nasledovná schéma:

(Poznámka: rovnakú schému generuje aj šablóna „Hlavná trieda aplikácie“ v slovenskom preklade softvéru BlueJ a tak isto aj generátor projektov od autora skupiny tried Robot, ktorý nájdete na jeho stránkach. Spomínaný generátor projektov uľahčuje študentom vytvorenie nového projektu BlueJ a následný import skupiny tried Robot do projektu, ktorý by inak museli vykonávať ručne.)

public class «názov triedy» extends Robot
{
	public «názov triedy»()
	{
		«sem vložte kód príkladu»
	}

	public static void main(String[] args)
	{
		new «názov triedy»();
	}
}

Za «názov triedy» treba doplniť vhodný názov  – mal by vystihovať podstatu (toho, čo trieda robí). Na miesto «sem vložte kód príkladu» treba vložiť príklad… Vyššie uvedený príklad s kreslením trojuholníka vyzerá v schéme triedy takto:

public class Trojuholník extends Robot
{
	public Trojuholník()
	{
        for (int i = 0; i < 3; ++i)
		{
			dopredu(50.0);
			doprava(120.0);
		}
    }

	public static void main(String[] args)
	{
		new Trojuholník();
	}
}

Metódy a konštruktory

Funkčné prvky tried môžeme rozdeliť do dvoch základných kategórií:

• metódy
• a konštruktory.

Metódy sa starajú o fungovanie objektu počas jeho bytia, konštruktory spolupracujú pri vytváraní nového objektu. Konštruktor je vlastne špeciálnou odrodou metódy, ktorá nesmie mať určený žiadny návratový typ a musí sa volať rovnako ako trieda. Podľa toho ich ľahko rozlíšime. Nasledovný príklad definuje jednoduchú triedu Šípka s konštruktorom a metódou:

public class Šípka extends Robot
{
	public Šípka()
	{
		definujVlastnýTvar();
	}

	private void definujVlastnýTvar()
	{
		vlastnýTvar(new VlastnýTvar()
		{
			public void kresli(Robot r)
			{
				doprava(15);
				dopredu(20);
				doprava(150);
				dopredu(20);
				// …
			}
		});
	}
}

Okrem tohto rozdelenia, môžeme metódy rozdeliť do ďalších kategórií podľa účelu. Z programátorského fyzického hľadiska (z pohľadu jazyka Java) medzi nimi rozdiel nie je, ale z programátorského logického^[1] hľadiska (z pohľadu programátora) ten rozdiel (prinajmenšom pre každého skúsenejšieho programátora) vidno. Jasne sa rysujú najmä dva druhy metód – takzvané „gettery“ a „settery“, čo je nepreložiteľný názov vyplývajúci z účelu metód. Getter (z anglického „get“ – vziať) číta hodnotu vlastnosti a setter (z anglického „set“ – nastaviť) ju, naopak, zapisuje. Jednou z hlavných myšlienok objektovo orientovaného programovania vždy bolo mať súkromné vlastnosti a verejné metódy, ktoré s nimi pracujú. Z toho sa vyvinuli gettery a settery, ktoré síce nenašli pevné zakotvenie priamo v jazyku Java, ale programátori ich odlišujú od „klasických“ metód. Našiel sa aj zaužívaný spôsob vyjadrenia tejto skutočnosti v programe – najjednoduchší možný – v názve metódy. Gettery začínajú anglickým „get“ a settery „set“… Takto by vyzeral jednoduchý príklad triedy Osoba s vlastnosťou vek a príslušným getterom a setterom:

[1] – termín „logický“ je v počítačovej terminológii často používaný ako opak „fyzického“; logický môže znamenať všeobecný, nekonkrétny, patriaci do istej množiny, vytvorený pre isté potreby… naopak fyzický znamená kokrétny, pevný, daný…

public class Osoba
{
	private int vek;

	public int getVek()
	{
		return vek;
	}

	public void setVek(int vek)
	{
		if (vek < 0) throw new IllegalArgumentException("Vek nesmie byť záporný");
		this.vek = vek;
	}
}

V slovenskom názve anglické slovká get a set nevyzerajú príliš dobre, preto sme sa rozhodli ich v rámci projektu grafického robota zamlčať. Namiesto toho používame v rámci dokumentácie ikonu  na getter a  na setter. Funkčnosť metód sa tým, samozrejme, nemení, ibaže bez explicitného uvedenia „get“ a „set“ v názve ich nie je možné na prvý pohľad (podľa názvu) rozoznať, preto sa snažíme to kompenzovať aspoň v dokumentácii pomocou ikon. Jestvujú vlastnosti, ktoré nemajú žiadny setter. Z toho vyplýva, že sú určené len na čítanie. Výskyt opačného typu vlastností (len na zápis) je v praxi veľmi zriedkavá (keďže). Obvykle by každá vlastnosť mala mať možnosť čítania hodnoty. V robotovi sa vlastnosti určené len na zápis nevyskytujú. Trieda Robot a všetky triedy tohto balíčka majú definované veľké množstvo takzvaných  aliasov. Aliasy sú presne tým, čo slovo „alias“ vyjadruje – prezývkami. Potreba ich vzniku vyplynula z častých (mnohokrát zbytočných) omylov začínajúcich programátorov pri používaní robota. Tie súviseli s nejednoznačnosťou slovenského jazyka, v ktorom jestvuje množstvo synoným (dopredu, vpred, dozadu, vzad a podobne). Časom bolo jasné, že na všetko nebude možné vytvoriť alias, preto po dosiahnutí istej úrovne nasýtenia už ďalšie aliasy nevznikali. Avšak tie, ktoré boli definované dovtedy, už v robotovi zostali. Alias vo väčšine prípadov iba volá originálnu metódu (resp. kopíruje správanie originálnej triedy, keďže aliasom môže byť i celá trieda). Z technického pohľadu to mierne zvyšuje režijné náklady na činnosť programu, preto skúsenejším programátorom odporúčame používať vždy originálne metódy, nie aliasy. Tak isto, čo sa týka aliasov tried, originálne triedy sú podrobnejšie testované, preto opäť odporúčame používať tie.

História

Skupina tried grafického robota je do značnej miery inšpirovaná filozofiou programovacieho jazyka Logo a jeho pokračovateľov… Logo je programovací jazyk používaný vo výučbe. Keďže originál jazyka je určený pre anglicky hovoriace deti a študentov, vzniká po svete množstvo jazykových mutácií. Spomeňme dve najdôležitejšie v slovenskom jazyku: Comenius Logo a úspešného pokračovateľa Imagine. Vo svete Loga ide o programovanie kresliacej korytnačky, takže učiaci sa môže hneď vidieť výsledky svojej snahy. Z toho je odvodený termín „korytnačia grafika“. Svet grafického robota sa snaží tieto princípy poskytnúť pre začínajúcich (i pokročilých) programujúcich v programovacom jazyku Java. Pozrime sa na stručnú históriu vývoja grafického robota…

Začalo sa to vývojom triedy Korytnačka niekedy v auguste roku 2010. Prvé verzie triedy Korytnačka (približne po verziu 4.0) boli významnou mierou inšpirované triedou Turtle autora Alfreda Herma (Odkaz: Alfred Hermes, Turtle class, 6a, 14.12.2003, English), ktorá je súčasťou balíka BlueJ. Boli jej rozšírením a dá sa povedať, že s ňou boli spätne kompatibilné.

Ďalšie verzie sa od pôvodnej idey značne odchýlili, preto nebola deklarovaná spätná kompatibilita s pôvodnou triedou Turtle, ani prvými verziami korytnačky. Takže môžeme povedať, že približne od verzie 4.0, ktorá vznikala niekedy koncom zimného semestra akademického roka 2010/2011, začal vývoj samostatnej triedy Korytnačka, ktorá už nebola postavená na jadre pôvodnej triedy Turtle.

Na stránkach univerzity v Princetone (Zdroj: http://www.cs.princeton.edu/introcs/stdlib/) sme našli sústavu knižníc pre študentov. Z nich nás zaujala najmä trieda Draw, ktorou bola inšpirovaná nová séria korytnačiek (beta verzia nového radu bola vyvíjaná pod pracovným názvom Želva a bola už postavená na triedach s príponou 2D – napr. Graphics2D…). Postupne pribúdali nové a nové zahniezdené triedy a do stavu s funkčnou lúkou, oblohou, súbormi, udalosťami, zjednodušeným časovačom a tak ďalej, sa trieda postupne prepracovávala od verzie 5.0 vyššie.

Priebežne prechádzala výraznými úpravami, nie všetky čiastkové verzie boli publikované. Od verzie 6.9 boli k dispozícii aliasy všetkých metód a vlastností aj bez diakritiky. Táto verzia však nikdy neopustila súkromie prostredia svojho vzniku. Priniesla množstvo novej funkcionality, ďalšie nové zahniezdené triedy, metódy, zavrhla niektoré staršie koncepty, iné ponechala… Tým sa spätná kompatibilita opäť výrazne porušila.

Verzia korytnačky 7.0 už „neuniesla“ svoje meno a na jej báze vznikol nový projekt. Keďže študenti (neznalí histórie Loga) mali veľa otázok ohľadom pomenovania a fungovania takto pomenovanej triedy (Korytnačka – ako to, že kreslí – učíte nás, že názvy majú byť výstižné…) a i samotná postupne sa rozrastajúca korytnačka sa od pôvodného konceptu pridŕžajúceho sa Logovskej jednoduchosti značne odchýlila, rozhodli sme, že zmena názvu a založenie nového projektu novému konceptu iba prospeje.

Testovanie prvej beta verzie triedy Robot 0.6 sa začalo koncom augusta 2011 – rok po začatí vývoja pôvodnej korytnačky. Koncom septembra, po rozsiahlych úpravách a revíziách, prekročila verzia číslo 0.8 (pričom sme sa rozhodli, že verzia 1.0 bude priradená až prvej úplnej (v 0.8 stále chýbala definícia jednej triedy) a riadne otestovanej verzii triedy Robot).

Ďalšia odporúčaná študijná literatúra

Študijná literatúra v anglickom jazyku

(Poznámka: dokumentácia síce zatiaľ neprešla jazykovou korektúrou, avšak jednou z našich priorít je používanie spisovného jazyka. Pri tejto príležitosti si dovoľujeme upozorniť našich súčasníkov na najčastejšie omyly pri používaní spisovného jazyka: užívateľ/používateľ; slučka/cyklus (ak ide o proces, tak určite cyklus, slučka je „výrobok“ (napr. pasca), nie „proces“); klávesa/kláves (mužský rod); snímok/snímka (ženský rod); doporučovať/odporúčať (poslať doporučene môžeme zásielku na pošte, ale nie niečo niekomu radiť); jedná sa o/ide o („jednať sa“ znamená v slovenčine „dohovárať sa o cene”); nieje/nie je; veľa krát veľakrát, vo všeobecnosti: n krát, n-tý krát, n-krát, n-týkrát, teda: dva krát dvakrát, desiaty krát, desiatykrát…)