Les instructions if, while et for sont les structures de contrôle fondamentales de Java. Ce cours s'articule autour de programmes courts qui utilisent ces structures pour effectuer d'importantes tâches de calcul. Les exemples incluent le tri, le calcul de la racine carrée, la factorisation et la simulation d'un processus aléatoire. Le cours se termine par un exemple détaillé illustrant le processus de débogage d'un programme.

Le calcul d'une grande séquence de valeurs du même type est extrêmement courant. Ce cours décrit la structure de données de tableau intégrée à Java qui prend en charge de telles applications, avec plusieurs exemples, dont le mélange d'un jeu de cartes, le test du collecteur de coupons pour le hasard et les marches aléatoires dans une grille.

Pour interagir avec nos programmes, nous avons besoin de mécanismes pour obtenir des informations du monde extérieur et pour présenter des informations au monde extérieur. Ce cours décrit plusieurs de ces mécanismes : pour le texte, les dessins et l'animation. Parmi les exemples détaillés, citons les dessins fractals qui modélisent des phénomènes naturels et l'animation d'une balle qui rebondit dans la fenêtre d'affichage.

La programmation modulaire est l'art et la science de diviser un programme en morceaux qui peuvent être développés individuellement. Cet exposé présente les fonctions (méthodes Java), un mécanisme fondamental qui permet la programmation modulaire. Des exemples motivants incluent des fonctions pour la distribution gaussienne classique et une application qui crée de la musique numérique.

Une fonction récursive est une fonction qui s'appelle elle-même. Cet exposé présente le concept en traitant en détail la fonction règle et des exemples classiques (apparentés), notamment le puzzle des Tours de Hanoï, l'arbre H et des modèles simples du monde réel basés sur la récursivité. Nous montrons un piège courant dans l'utilisation de la récursion, et un moyen simple de l'éviter, qui introduit un paradigme de programmation différent (apparenté) connu sous le nom de programmation dynamique.

Lorsque vous développez un programme, vous devez être conscient de ses besoins en ressources. Dans cet exposé, nous décrivons une approche scientifique de la compréhension des performances, dans laquelle nous développons des modèles mathématiques décrivant la durée d'exécution de nos programmes et effectuons ensuite des tests empiriques pour les valider. Enfin, nous parvenons à une approche simple et efficace que vous pouvez utiliser pour prédire la durée d'exécution de vos propres programmes qui impliquent des quantités importantes de calculs.

En Java, vous pouvez créer vos propres types de données et les utiliser dans vos programmes. Dans ce cours et le suivant, nous montrerons comment cette capacité nous permet de considérer nos programmes comme des représentations abstraites de concepts du monde réel. Tout d'abord, nous montrons les mécanismes de l'écriture de programmes clients qui utilisent des types de données. Nos exemples impliquent des abstractions telles que la couleur, les images et les gènes. Ce style de programmation est connu sous le nom de programmation orientée objet car nos programmes manipulent des objets, qui contiennent des valeurs de type données.

La création de vos propres types de données est l'activité centrale de la programmation Java moderne. Ce cours couvre les mécanismes (variables d'instance, constructeurs, méthodes d'instance et clients de test) et développe ensuite plusieurs exemples, avec en point d'orgue un programme qui utilise une abstraction mathématique quintessentielle (les nombres complexes) pour créer des représentations visuelles du célèbre ensemble de Mandelbrot.

Nous conclurons le cours par un aperçu des questions importantes concernant les langages de programmation. Pour vous convaincre que votre connaissance de Java vous permettra d'apprendre d'autres langages de programmation, nous montrons des implémentations d'un programme typique en C, C++, Python et Matlab. Nous décrivons les différences importantes entre ces langages et abordons des questions fondamentales, telles que le ramassage des ordures, la vérification des types, la programmation orientée objet et la programmation fonctionnelle, avec un bref contexte historique.