آموزش مبانی برنامه نویسی java

در دنیای امروز، زبان‌های برنامه‌نویسی مختلفی برای توسعه نرم‌افزار و اپلیکیشن‌های موبایل استفاده می‌شوند. یکی از محبوب‌ترین زبان‌ها در این زمینه، زبان برنامه‌نویسی جاوا است که برای توسعه نرم‌افزارهای مختلف، از جمله اپلیکیشن‌های موبایل اندروید، بسیار کاربردی و پرطرفدار است. در این مقاله، مبانی برنامه نویسی جاوا را از سطح مبتدی تا پیشرفته بررسی خواهیم کرد و به شما کمک خواهیم کرد تا برنامه‌نویسی به زبان جاوا را به‌طور کامل فرا بگیرید. این مقاله به عنوان آموزش Java، مباحث اساسی این زبان را به طور ساده و قابل فهم برای مبتدیان ارائه می‌دهد.

معرفی زبان java و مفاهیم پایه‌ای آن

جاوا یک زبان برنامه‌نویسی شی‌گرا، ساده و مستقل از پلتفرم است که توسط سان میکروسیستمز در سال 1995 معرفی شد و اکنون تحت مالکیت شرکت Oracle قرار دارد. یکی از ویژگی‌های برجسته جاوا این است که برنامه‌های نوشته‌شده در این زبان می‌توانند بر روی سیستم‌عامل‌های مختلف، بدون نیاز به تغییر در کد، اجرا شوند. این ویژگی به دلیل مفهوم WORA (Write Once, Run Anywhere) است که جاوا از آن پشتیبانی می‌کند. به عبارت دیگر، شما می‌توانید یک برنامه جاوا بنویسید و آن را در هر پلتفرم، از جمله ویندوز، لینوکس و مک، بدون نیاز به تغییرات اجرا کنید. این ویژگی به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که برنامه‌ها را به راحتی برای انواع مختلف دستگاه‌ها و سیستم‌عامل‌ها عرضه کنند.

جاوا همچنین به دلیل سادگی و قدرت بالا در مدیریت منابع سیستم، در توسعه نرم‌افزارهایی با عملکرد بالا و قابلیت اطمینان بسیار مناسب است. از جمله موارد استفاده آن می‌توان به توسعه اپلیکیشن‌های اندروید، نرم‌افزارهای دسکتاپ، برنامه‌های وب و سیستم‌های سروری اشاره کرد.

مفاهیم پایه‌ای جاوا

برای درک بهتر زبان جاوا و نحوه برنامه‌نویسی در آن، نیاز داریم که با مفاهیم پایه‌ای این زبان آشنا شویم:

کلاس‌ها: در زبان جاوا، کلاس‌ها مهم‌ترین ساختار برای سازماندهی کدها هستند. یک کلاس مانند یک نقشه عمل می‌کند که نحوه ایجاد و رفتار اشیاء (Objects) را تعریف می‌کند. هر برنامه جاوا حداقل یک کلاس دارد که از آن شروع می‌شود و به همین دلیل، کلاس‌ها نقطه شروع برنامه‌نویسی جاوا هستند. در این کلاس‌ها، می‌توانیم متغیرها (ویژگی‌ها) و متدها (توابع) را تعریف کنیم.

به طور مثال، یک کلاس Person می‌تواند ویژگی‌هایی مانند نام، سن و جنسیت را داشته باشد و متدهایی مانند speak() یا walk() را برای تعیین رفتار فرد در نظر بگیرد.

public class Person {
    String name;
    int age;

    public void speak() {
        System.out.println("سلام، نام من " + name + " است.");
    }
}

در این مثال، Person یک کلاس است که دارای ویژگی‌های name و age است و یک متد speak دارد که نام فرد را چاپ می‌کند.

متغیرها و انواع داده‌ها: در جاوا، برای ذخیره‌سازی داده‌ها، باید متغیرها را تعریف کنیم. متغیرها می‌توانند انواع مختلف داده‌ها را نگهداری کنند. انواع داده‌ها در جاوا به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

داده‌های اولیه (Primitive Data Types): این داده‌ها شامل انواع عددی مانند int، double و float، انواع منطقی مانند boolean، و انواع متنی مانند char هستند.
داده‌های مرجع (Reference Data Types): این داده‌ها شامل اشیاء (Objects) و آرایه‌ها هستند که به یک مکان حافظه اشاره می‌کنند.
برخی از انواع داده‌های پایه‌ای در جاوا عبارتند از:

int: عدد صحیح (مثلاً 10، 50، -200)
double: عدد اعشاری (مثلاً 3.14، 0.001)
char: یک کاراکتر واحد (مثلاً ‘a’, ‘1’, ‘$’)
boolean: مقدار منطقی که می‌تواند فقط یکی از دو مقدار true یا false را بپذیرد.

int number = 10;       // عدد صحیح
double price = 19.99;  // عدد اعشاری
char grade = 'A';      // کاراکتر
boolean isActive = true; // مقدار بولی

متدها (Methods): متدها یا توابع در جاوا به مجموعه‌ای از دستورات گفته می‌شود که یک کار خاص را انجام می‌دهند. متدها می‌توانند ورودی (پارامترها) دریافت کنند و خروجی (مقدار برگشتی) بازگردانند. استفاده از متدها باعث می‌شود که کدها مرتب و قابل استفاده مجدد باشند.

یک متد می‌تواند به صورت ساده بدون ورودی و خروجی باشد یا این که می‌تواند ورودی بگیرد و مقداری را بازگرداند. به طور مثال، متد add که دو عدد را جمع می‌کند، ممکن است به صورت زیر تعریف شود:

public class Calculator {
    // متد که دو عدد را جمع می‌کند
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int sum = add(10, 5); // فراخوانی متد add
        System.out.println("نتیجه جمع: " + sum);
    }
}

در این مثال، متد add دو پارامتر از نوع int دریافت می‌کند و حاصل جمع آن‌ها را باز می‌گرداند. سپس این متد در داخل متد main فراخوانی شده و نتیجه چاپ می‌شود.

درک این مفاهیم پایه‌ای برای شروع برنامه‌نویسی به زبان جاوا ضروری است. پس از آشنایی با این اصول، می‌توان به سراغ مفاهیم پیشرفته‌تر مانند ارث‌بری، اینترفیس‌ها و مدیریت استثناها در جاوا رفت.

نصب و پیکربندی JDK

برای شروع برنامه‌نویسی به زبان جاوا، اولین قدم نصب Java Development Kit یا JDK است. JDK یک مجموعه از ابزارهای ضروری است که برای توسعه برنامه‌های جاوا نیاز دارید. این ابزار شامل:

JRE (Java Runtime Environment): محیط اجرایی جاوا که برای اجرای برنامه‌های جاوا بر روی سیستم شما مورد نیاز است.
کامپایلر جاوا (javac): ابزاری که کدهای نوشته‌شده به زبان جاوا را به بایت‌کد (Bytecode) تبدیل می‌کند. بایت‌کدها فایل‌هایی با پسوند .class هستند که در هر سیستم‌عاملی که JRE نصب باشد، قابل اجرا هستند.
ابزارهای دیباگینگ و سایر ابزارهای توسعه: برای راحت‌تر کردن فرآیند توسعه، ابزارهایی برای اشکال‌زدایی، مدیریت بسته‌ها و ابزارهای کمکی دیگر در JDK وجود دارند.
پس از نصب JDK، شما می‌توانید برنامه‌های جاوا را توسعه داده و آن‌ها را اجرا کنید. در اینجا مراحل نصب و پیکربندی JDK را به تفصیل توضیح می‌دهیم:

مراحل نصب JDK:

دانلود JDK:

به سایت رسمی Oracle بروید یا از سایت‌های معتبر دیگر نسخه مناسب JDK را دانلود کنید. لینک مستقیم برای دانلود از سایت Oracle به شرح زیر است:
Oracle JDK Download
توجه داشته باشید که نسخه‌های مختلفی از JDK وجود دارند. برای اکثر کاربران، نسخه‌های پایدار JDK 8 یا JDK 17 انتخاب‌های مناسبی هستند، اما بسته به نیاز خود می‌توانید نسخه‌های جدیدتر را نیز دانلود کنید.
نصب JDK:

پس از دانلود فایل نصب JDK، آن را اجرا کرده و طبق دستورالعمل‌های نصب پیش بروید. در طول نصب، معمولاً تنظیمات پیش‌فرض به‌طور خودکار انتخاب می‌شوند.
برای ویندوز: معمولاً به‌صورت فایل .exe نصب می‌شود. کافی است فایل را باز کرده و مراحل نصب را دنبال کنید.
برای لینوکس و macOS: نصب از طریق ترمینال و بسته‌های tar.gz یا از طریق مدیر بسته (Package Manager) قابل انجام است.
تنظیم متغیر محیطی JAVA_HOME: پس از نصب JDK، باید متغیر محیطی JAVA_HOME را تنظیم کنید تا سیستم شما بتواند JDK را به‌درستی شناسایی کند.

ویندوز:

به منوی System Properties بروید و گزینه Advanced system settings را انتخاب کنید.
در پنجره System Properties، گزینه Environment Variables را انتخاب کنید.
در قسمت System Variables، بر روی گزینه New کلیک کرده و متغیر JAVA_HOME را با مسیر نصب JDK (به طور معمول چیزی شبیه به C:\Program Files\Java\jdk-15) وارد کنید.
همچنین، به متغیر Path در System Variables بروید و مسیر bin موجود در دایرکتوری JDK را اضافه کنید (مثل C:\Program Files\Java\jdk-15\bin).

لینوکس/macOS:

فایل .bashrc (برای bash) یا .zshrc (برای zsh) را در پوشه خانگی خود باز کنید.
خط زیر را به انتهای فایل اضافه کنید:

export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-15-openjdk
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

سپس با اجرای دستور source ~/.bashrc یا source ~/.zshrc تغییرات را اعمال کنید.
بررسی نصب صحیح JDK: پس از نصب و پیکربندی صحیح JDK، باید از دستور زیر در خط فرمان برای بررسی نسخه نصب‌شده استفاده کنید:

java -version

اگر نصب صحیح بوده باشد، باید نسخه جاوای نصب‌شده را مشاهده کنید:

java version "15.0.1" 2020-10-20
Java(TM) SE Runtime Environment (build 15.0.1+9-18)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 15.0.1+9-18, mixed mode, sharing)

همین‌طور برای بررسی کامپایلر، از دستور زیر استفاده کنید:

javac -version

اگر این دستورات نسخه صحیحی از JDK را نشان دهند، به این معنی است که نصب شما به‌درستی انجام شده است.

نوشتن اولین برنامه جاوا

حالا که JDK نصب و پیکربندی شده است، بیایید اولین برنامه ساده جاوا را بنویسیم. این برنامه تنها یک پیغام ساده را در کنسول چاپ می‌کند.

کد برنامه:

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("سلام، دنیای جاوا!");
    }
}

توضیح بخش‌های مختلف برنامه:

public class HelloWorld: این خط یک کلاس به نام HelloWorld تعریف می‌کند. در جاوا، هر برنامه باید در یک کلاس قرار بگیرد.
public static void main(String[] args): این متد اصلی است که در هنگام اجرای برنامه فراخوانی می‌شود. برنامه از این نقطه شروع به اجرا می‌کند. پارامتر String[] args به شما این امکان را می‌دهد که آرگومان‌هایی از خط فرمان به برنامه ارسال کنید، هرچند در این برنامه از آن استفاده نمی‌کنیم.
System.out.println(“سلام، دنیای جاوا!”);: این دستور پیامی را در کنسول چاپ می‌کند. در اینجا، پیغام “سلام، دنیای جاوا!” به‌صورت متنی چاپ می‌شود.

اجرای برنامه:

کد بالا را در یک فایل با نام HelloWorld.java ذخیره کنید.
برای کامپایل برنامه، دستور زیر را در خط فرمان وارد کنید:

javac HelloWorld.java

این دستور فایل HelloWorld.java را به بایت‌کد جاوا تبدیل می‌کند و یک فایل جدید با نام HelloWorld.class ایجاد می‌شود.
برای اجرای برنامه، دستور زیر را وارد کنید:

java HelloWorld

شما باید پیامی مشابه به این در کنسول مشاهده کنید:

سلام، دنیای جاوا!

با انجام این مراحل، شما به‌طور کامل اولین برنامه جاوا را نوشته و آن را اجرا کرده‌اید. این اولین قدم در یادگیری مبانی برنامه نویسی جاوا است.

ساختارهای شرطی (if, switch)

در برنامه‌نویسی، ساختارهای شرطی ابزارهایی هستند که به برنامه‌نویس این امکان را می‌دهند که بر اساس شرایط خاص، تصمیم‌گیری کند و بخش‌هایی از کد را به‌صورت انتخابی اجرا نماید. این ویژگی به‌ویژه زمانی مفید است که بخواهیم کارهای مختلف را بسته به مقادیر متغیرها یا شرایط خاص انجام دهیم. در زبان جاوا دو ساختار شرطی مهم وجود دارد: if و switch.

1. استفاده از if

ساختار if یکی از پرکاربردترین و ساده‌ترین ساختارهای شرطی است. این ساختار به شما این امکان را می‌دهد که یک یا چند دستور را فقط در صورتی که شرط خاصی برقرار باشد، اجرا کنید.

ساختار عمومی دستور if به شکل زیر است:

if (شرط) {
    // دستورات اجرا خواهند شد اگر شرط درست باشد
}

در اینجا، اگر عبارت شرطی درون پرانتز مقدار درست (true) باشد، دستورات داخل بلوک {} اجرا خواهند شد. در غیر این صورت، این بلوک نادیده گرفته می‌شود.

مثال:

int a = 10;
if (a > 5) {
    System.out.println("عدد بزرگتر از 5 است.");
}

در این مثال:

متغیر a برابر با 10 است.
شرط a > 5 بررسی می‌شود. چون 10 بزرگتر از 5 است، دستوری که درون بلوک if آمده، اجرا می‌شود و پیامی مانند “عدد بزرگتر از 5 است.” در کنسول نمایش داده می‌شود.

1.1 استفاده از if-else

گاهی اوقات، علاوه بر اجرای دستورات در صورتی که شرط درست باشد، نیاز داریم تا دستوری را اجرا کنیم زمانی که شرط نادرست است. برای این منظور، از else استفاده می‌کنیم.

ساختار if-else به شکل زیر است:

if (شرط) {
    // اگر شرط درست باشد
} else {
    // اگر شرط نادرست باشد
}

مثال:

int a = 3;
if (a > 5) {
    System.out.println("عدد بزرگتر از 5 است.");
} else {
    System.out.println("عدد کوچکتر یا مساوی 5 است.");
}

در این مثال:

چون a برابر 3 است و این مقدار از 5 کوچکتر است، بنابراین پیامی که از طریق else چاپ می‌شود، یعنی “عدد کوچکتر یا مساوی 5 است.”، در کنسول نمایش داده خواهد شد.

1.2 استفاده از if-else if

اگر بخواهیم چندین شرط را بررسی کنیم، از else if استفاده می‌کنیم. در این صورت، اگر شرط اول نادرست باشد، به سراغ شرط بعدی می‌رود.

ساختار if-else if-else به این صورت است:

if (شرط اول) {
    // اگر شرط اول درست باشد
} else if (شرط دوم) {
    // اگر شرط دوم درست باشد
} else {
    // اگر هیچ‌کدام از شرایط درست نباشند
}

مثال:

int score = 75;
if (score >= 90) {
    System.out.println("ممتاز");
} else if (score >= 75) {
    System.out.println("خوب");
} else {
    System.out.println("نیاز به بهبود");
}

در این مثال:

چون score برابر 75 است، اولین شرط (یعنی score >= 90) نادرست است، پس به شرط بعدی می‌رود و چون score بزرگتر از یا برابر 75 است، پیغام “خوب” در کنسول چاپ می‌شود.

2. استفاده از switch

ساختار switch برای مقایسه یک متغیر با چندین مقدار ثابت بسیار مفید است. این ساختار در مواقعی که بخواهیم چندین شرط مختلف را بررسی کنیم، از if-else کارآمدتر است و کد را خواناتر می‌کند.

ساختار عمومی switch به شکل زیر است:

switch (مقدار) {
    case مقدار1:
        // دستورات اجرا می‌شوند اگر مقدار == مقدار1 باشد
        break;
    case مقدار2:
        // دستورات اجرا می‌شوند اگر مقدار == مقدار2 باشد
        break;
    default:
        // اگر هیچ‌کدام از موارد قبلی درست نباشند
}

مقدار: این مقدار با هر case مقایسه می‌شود.
case: هر case یک مقدار ثابت است که با متغیر اصلی مقایسه می‌شود.
break: پس از انجام عملیات در یک case، از دستور break برای خروج از switch استفاده می‌شود.
default: اگر هیچ‌کدام از case ها مطابقت نداشته باشند، دستورات موجود در default اجرا می‌شوند.
مثال:

int day = 3;
switch (day) {
    case 1:
        System.out.println("دوشنبه");
        break;
    case 2:
        System.out.println("سه‌شنبه");
        break;
    case 3:
        System.out.println("چهارشنبه");
        break;
    default:
        System.out.println("روز نامعتبر");
}

در این مثال:

متغیر day برابر با 3 است.
در دستور switch, با مقادیر مختلف مقایسه می‌شود.
چون day برابر 3 است، دستور مربوط به case 3 اجرا می‌شود و پیغام “چهارشنبه” در کنسول نمایش داده می‌شود.
دستور break باعث می‌شود که پس از اجرای دستور مربوط به case 3, از ساختار switch خارج شود.

2.1 استفاده از switch بدون break

اگر از break استفاده نکنید، پس از اجرای یک case، سایر case ها نیز اجرا خواهند شد تا به break برسید یا پایان switch برسد. این رفتار را به نام “fall through” می‌شناسند.

مثال بدون break:

int day = 3;
switch (day) {
    case 1:
        System.out.println("دوشنبه");
    case 2:
        System.out.println("سه‌شنبه");
    case 3:
        System.out.println("چهارشنبه");
    default:
        System.out.println("روز نامعتبر");
}

در اینجا، چون break استفاده نشده است، به ترتیب تمام دستورها اجرا می‌شوند، حتی اگر با شرط اول مطابقت نداشته باشند:

در این مثال، ابتدا “چهارشنبه” چاپ می‌شود، سپس “سه‌شنبه” و در نهایت “دوشنبه” نیز چاپ خواهد شد.

ساختار if زمانی که بخواهید تنها یک شرط خاص را بررسی کنید و دستورات را بر اساس آن اجرا کنید بسیار مفید است.
ساختار switch برای مقایسه یک متغیر با چندین مقدار ثابت کارآمدتر است و کد را از نظر خوانایی بهبود می‌بخشد.
درک صحیح این ساختارها برای برنامه‌نویسی جاوا بسیار مهم است و به شما این امکان را می‌دهد که برنامه‌های پیچیده‌تر با شرایط مختلف بسازید.

حلقه‌ها (for, while, do-while)

حلقه‌ها در برنامه‌نویسی ابزارهایی بسیار مفید هستند که به شما این امکان را می‌دهند که یک سری دستورات را به‌طور مکرر اجرا کنید. این عملیات ممکن است به تعداد مشخصی تکرار شود یا تا زمانی که یک شرط خاص برقرار باشد، ادامه یابد. در زبان جاوا سه نوع اصلی حلقه وجود دارد: for، while و do-while. هرکدام از این حلقه‌ها بسته به نوع مسئله‌ای که دارید، کاربرد خاص خود را دارند.

1. حلقه for

حلقه for یکی از پرکاربردترین حلقه‌ها در جاوا است که به شما این امکان را می‌دهد که یک عملیات را به تعداد مشخصی تکرار کنید. در این حلقه، سه بخش اصلی وجود دارد:

ابتدا: معمولاً برای تعریف و مقداردهی اولیه یک متغیر.
شرط: بررسی می‌شود که آیا حلقه باید ادامه پیدا کند یا نه.
تغییر: معمولاً برای تغییر مقدار متغیر در هر بار تکرار حلقه.
ساختار عمومی حلقه for به این صورت است:

for (ابتدا; شرط; تغییر) {
    // دستورات داخل حلقه
}

مثال:

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    System.out.println(i);
}

در این مثال:

متغیر i از مقدار 0 شروع می‌شود.
شرط i < 5 بررسی می‌شود. حلقه تا زمانی که این شرط درست باشد، ادامه پیدا می‌کند.
در هر بار تکرار، مقدار i یک واحد افزایش می‌یابد (i++).
در نهایت، مقادیر 0 تا 4 در کنسول چاپ می‌شوند.
نکته: حلقه for زمانی مفید است که شما تعداد تکرار مشخصی دارید و نیاز به تکرار یک عملیات به‌طور مرتب و با تغییرات مشخص در هر تکرار دارید.

2. حلقه while

حلقه while یک حلقه است که شرط آن ابتدا بررسی می‌شود و سپس عملیات داخل حلقه اجرا می‌شود. این حلقه تا زمانی که شرط مشخص شده درست باشد، ادامه خواهد داشت. یکی از ویژگی‌های مهم حلقه while این است که اگر شرط از ابتدا نادرست باشد، اصلاً وارد حلقه نمی‌شود.

ساختار عمومی حلقه while به این صورت است:

while (شرط) {
    // دستورات داخل حلقه
}

مثال:

int i = 0;
while (i < 5) {
    System.out.println(i);
    i++;
}

در این مثال:

متغیر i از مقدار 0 شروع می‌شود.
شرط i < 5 بررسی می‌شود. اگر این شرط درست باشد، حلقه اجرا می‌شود.
در هر بار تکرار، مقدار i یک واحد افزایش می‌یابد.
این عملیات تا زمانی که i به 5 برسد ادامه پیدا می‌کند.
نکته: حلقه while معمولاً زمانی استفاده می‌شود که نمی‌دانید تعداد دقیق تکرارها چقدر خواهد بود و شرط باید بررسی شود تا تصمیم بگیرد که حلقه ادامه پیدا کند یا خیر.

3. حلقه do-while

حلقه do-while مشابه حلقه while است، با این تفاوت که در حلقه do-while ابتدا عملیات داخل حلقه اجرا می‌شود و سپس شرط بررسی می‌شود. این به این معنی است که حتی اگر شرط نادرست باشد، حلقه حداقل یک بار اجرا خواهد شد.

ساختار عمومی حلقه do-while به این صورت است:

do {
    // دستورات داخل حلقه
} while (شرط);

مثال:

int i = 0;
do {
    System.out.println(i);
    i++;
} while (i < 5);

در این مثال:

متغیر i از مقدار 0 شروع می‌شود.
دستورات داخل حلقه ابتدا اجرا می‌شود.
سپس شرط i < 5 بررسی می‌شود. اگر شرط درست باشد، حلقه دوباره اجرا می‌شود.
این عملیات تا زمانی که i به 5 برسد ادامه خواهد داشت.
نکته: حلقه do-while زمانی مفید است که می‌خواهید یک عملیات حداقل یک بار انجام شود، حتی اگر شرط در ابتدا نادرست باشد.

تفاوت‌های کلیدی بین حلقه‌ها

حلقه for: مناسب برای زمانی است که تعداد تکرار مشخص است.
حلقه while: برای شرایطی که قبل از هر تکرار باید شرط بررسی شود و تعداد تکرار معلوم نیست.
حلقه do-while: برای زمانی که می‌خواهید حداقل یک بار عملیاتی را انجام دهید و بعد از آن شرط را بررسی کنید.
مثال‌های بیشتر:
حلقه for با گام‌های متفاوت:

for (int i = 0; i < 10; i += 2) {
    System.out.println(i);
}

در اینجا، مقدار i از 0 شروع شده و با هر تکرار 2 واحد افزایش می‌یابد. خروجی شامل اعداد 0، 2، 4، 6، 8 خواهد بود.

حلقه while برای جستجوی یک عدد:

int number = 3;
int i = 1;
while (i <= 10) {
    if (i == number) {
        System.out.println("عدد یافت شد: " + i);
        break; // خروج از حلقه
    }
    i++;
}

در اینجا، حلقه while تا زمانی که i برابر با 3 شود ادامه پیدا می‌کند، سپس پیغام “عدد یافت شد” چاپ می‌شود و حلقه با دستور break خاتمه می‌یابد.

حلقه do-while برای پرسش کاربر:

int response;
do {
    System.out.println("آیا می‌خواهید ادامه دهید؟ (1 برای بله، 0 برای خیر): ");
    response = new java.util.Scanner(System.in).nextInt();
} while (response == 1);

در این مثال، از حلقه do-while برای دریافت پاسخ از کاربر استفاده شده است. حتی اگر کاربر ابتدا 0 را وارد کند، پیام نمایش داده می‌شود، اما پس از آن حلقه خاتمه می‌یابد.

حلقه for: برای تکرار تعداد مشخصی از عملیات استفاده می‌شود.
حلقه while: برای تکرار تا زمانی که شرطی برقرار باشد، مفید است.
حلقه do-while: مشابه حلقه while است، اما حداقل یک‌بار عملیات انجام می‌شود.
درک این حلقه‌ها برای نوشتن برنامه‌های تکراری و بهینه، بخش بزرگی از مهارت‌های برنامه‌نویسی است و به شما کمک می‌کند تا عملیات پیچیده‌تر را به‌طور موثری مدیریت کنید.

انواع داده و متغیرها در java

در زبان برنامه‌نویسی جاوا، برای ذخیره‌سازی مقادیر مختلف، از انواع داده استفاده می‌شود. این انواع داده به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: انواع داده‌های اولیه (Primitive Data Types) و انواع داده‌های مرجع (Reference Data Types). همچنین، برای ذخیره مقادیر در حافظه، از متغیرها استفاده می‌شود.

1. انواع داده‌های اولیه (Primitive Data Types)

انواع داده‌های اولیه به داده‌هایی گفته می‌شود که خودشان مقادیر را ذخیره می‌کنند و به‌صورت ثابت و مستقل از هر شیء دیگر در حافظه ذخیره می‌شوند. این داده‌ها توسط زبان جاوا به‌طور پیش‌فرض ارائه می‌شوند و شامل 8 نوع مختلف هستند.

int: برای ذخیره مقادیر عددی صحیح (بدون اعشار).
double: برای ذخیره مقادیر عددی اعشاری (با دقت بالا).
char: برای ذخیره یک کاراکتر واحد.
boolean: برای ذخیره مقادیر منطقی (صحت یا عدم صحت) یعنی true یا false.
byte: برای ذخیره اعداد صحیح 8 بیتی.
short: برای ذخیره اعداد صحیح 16 بیتی.
long: برای ذخیره اعداد صحیح 64 بیتی.
float: برای ذخیره اعداد اعشاری 32 بیتی.
هر یک از این انواع داده محدودیت‌هایی دارند که در هنگام استفاده باید به آن‌ها توجه کنید.

مثال:

int age = 25;   // عدد صحیح
double price = 99.99;  // عدد اعشاری
char grade = 'A';  // کاراکتر
boolean isActive = true;  // مقدار بولی

در اینجا:

متغیر age از نوع int است که یک عدد صحیح (مانند 25) را ذخیره می‌کند.
متغیر price از نوع double است که یک عدد اعشاری (مانند 99.99) را ذخیره می‌کند.
متغیر grade از نوع char است که یک کاراکتر (مانند ‘A’) را ذخیره می‌کند.
متغیر isActive از نوع boolean است که یک مقدار منطقی (true یا false) را ذخیره می‌کند.

1.1 مقایسه انواع داده‌های اولیه

int و long: برای ذخیره‌سازی اعداد صحیح استفاده می‌شوند، اما long برای اعداد بزرگ‌تر کاربرد دارد. (مثلاً اگر عدد شما بزرگ‌تر از 2 میلیارد باشد، باید از long استفاده کنید)
float و double: برای ذخیره‌سازی اعداد اعشاری استفاده می‌شوند. double دقت بالاتری دارد و بیشتر از float برای محاسبات دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد.
char: تنها یک کاراکتر واحد را می‌تواند ذخیره کند. این نوع داده برای ذخیره‌سازی حروف، علائم و نمادهای دیگر مفید است.
boolean: برای ذخیره وضعیت‌های منطقی (درست یا نادرست) استفاده می‌شود که در تصمیم‌گیری‌های برنامه کاربرد دارد.

2. انواع داده‌های مرجع (Reference Data Types)

انواع داده‌های مرجع، برخلاف داده‌های اولیه که خود مقادیر را ذخیره می‌کنند، فقط یک مرجع به شیء یا داده‌های ذخیره‌شده در حافظه را نگه می‌دارند. این انواع داده شامل کلاس‌ها و آرایه‌ها هستند که به‌طور معمول برای ذخیره اشیاء و مجموعه‌های پیچیده‌تر استفاده می‌شوند.

در جاوا، انواع داده‌های مرجع عبارتند از:

کلاس‌ها (Classes): برای تعریف انواع داده‌های پیچیده‌تر استفاده می‌شود.
رشته‌ها (Strings): برای ذخیره مجموعه‌ای از کاراکترها استفاده می‌شود و یک کلاس ویژه در جاوا است.
آرایه‌ها (Arrays): برای ذخیره مجموعه‌ای از مقادیر از نوع یکسان استفاده می‌شود.
مثال:

String name = "John";  // رشته
int[] numbers = {1, 2, 3, 4};  // آرایه
Person person = new Person();  // شیء از کلاس Person

در اینجا:

String یک نوع داده مرجع است که برای ذخیره مجموعه‌ای از کاراکترها استفاده می‌شود.
int[] یک آرایه است که چند عدد صحیح را در خود ذخیره می‌کند.
Person یک کلاس است که می‌تواند شیء (Object) از آن ایجاد کرده و ویژگی‌ها و متدهای خاص خود را داشته باشد.

2.1 ویژگی‌های انواع داده‌های مرجع

کلاس‌ها: هر کلاسی می‌تواند ویژگی‌ها (متغیرهای نمونه) و متدهایی برای انجام عملیات داشته باشد. یک کلاس می‌تواند چندین شیء از خود بسازد.
رشته‌ها: در جاوا، رشته‌ها از نوع مرجع هستند، اما برخلاف سایر انواع داده‌های مرجع، رشته‌ها در جاوا immutable (غیرقابل تغییر) هستند. به این معنی که پس از ایجاد یک رشته، نمی‌توانید آن را تغییر دهید.
آرایه‌ها: آرایه‌ها در جاوا نوع خاصی از داده مرجع هستند که اندازه ثابت دارند و می‌توانند انواع مختلفی از داده‌ها را در خود ذخیره کنند.

3. تعریف متغیرها

در جاوا برای ذخیره‌سازی اطلاعات، باید متغیر تعریف کنید. هر متغیر دارای یک نوع داده است که نشان می‌دهد که چه نوع اطلاعاتی در آن ذخیره می‌شود.

ساختار کلی تعریف یک متغیر به این صورت است:

نوع_داده نام_متغیر = مقدار;

مثال:

int age = 25;   // تعریف متغیر از نوع int
double price = 99.99;  // تعریف متغیر از نوع double
char grade = 'A';  // تعریف متغیر از نوع char
boolean isActive = true;  // تعریف متغیر از نوع boolean

در اینجا:

نوع داده متغیر age از نوع int است که یک عدد صحیح را ذخیره می‌کند.
نوع داده متغیر price از نوع double است که یک عدد اعشاری را ذخیره می‌کند.
نوع داده متغیر grade از نوع char است که یک کاراکتر واحد را ذخیره می‌کند.
نوع داده متغیر isActive از نوع boolean است که یک مقدار منطقی را ذخیره می‌کند.

3.1 مقداردهی اولیه به متغیرها

در جاوا، هنگام تعریف متغیرها باید حتماً به آن‌ها مقدار اولیه اختصاص دهید. اگر متغیری را بدون مقداردهی اولیه تعریف کنید، کامپایلر جاوا خطا خواهد داد.

مثال:

int num;  // خطا: متغیر num مقداردهی نشده است
num = 10;  // صحیح: مقداردهی اولیه به متغیر

در جاوا، انواع داده به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: انواع داده‌های اولیه که شامل داده‌های ساده‌ای مانند اعداد صحیح، اعشاری، کاراکتر و بولی هستند و انواع داده‌های مرجع که شامل کلاس‌ها، رشته‌ها و آرایه‌ها می‌شوند. برای ذخیره مقادیر در این انواع داده‌ها، از متغیرها استفاده می‌شود که با توجه به نوع داده، اطلاعات را در حافظه ذخیره می‌کنند. انتخاب صحیح نوع داده و متغیر به بهینه‌سازی عملکرد برنامه کمک می‌کند.

توابع و متدها در java

در زبان برنامه‌نویسی جاوا، متدها (که در بعضی زبان‌ها به آن‌ها توابع نیز گفته می‌شود) مجموعه‌ای از دستورات هستند که برای انجام یک کار خاص طراحی شده‌اند. متدها می‌توانند ورودی (پارامترها) دریافت کنند و می‌توانند خروجی (مقدار بازگشتی) به فراخوانی‌کننده خود برگردانند. استفاده از متدها موجب تقسیم کارها و کاهش تکرار کد می‌شود و به برنامه‌نویس این امکان را می‌دهد که برنامه‌های مرتب و قابل نگهداری‌تری بنویسد.

1. ساختار یک متد در جاوا

یک متد در جاوا به طور کلی شامل چهار بخش اصلی است:

محدود‌کننده دسترسی (Access Modifier): این قسمت تعیین می‌کند که متد از کجا قابل دسترسی است. رایج‌ترین محدود‌کننده‌ها public و private هستند.
نوع بازگشتی (Return Type): نوع داده‌ای که متد قرار است به فراخوانی‌کننده بازگرداند. اگر متد هیچ مقداری را برنگرداند، از void استفاده می‌شود.
نام متد (Method Name): اسم متد که باید به گونه‌ای انتخاب شود که عملکرد آن را نشان دهد.
پارامترها (Parameters): متد ممکن است ورودی‌هایی را به عنوان پارامتر دریافت کند. پارامترها در داخل پرانتز قرار می‌گیرند و می‌توانند از انواع مختلف داده‌ها باشند.
بدنه متد (Method Body): دستورات داخل متد که عملیات اصلی را انجام می‌دهند.
ساختار عمومی متد به این صورت است:

[محدود‌کننده دسترسی] [نوع بازگشتی] نام_متد([پارامترها]) {
    // دستورات متد
}

2. تعریف یک متد ساده در جاوا

در اینجا مثالی ساده از یک متد add آورده شده که دو عدد صحیح را به هم اضافه می‌کند و نتیجه را باز می‌گرداند:

public class Calculator {
    // تعریف متد برای جمع دو عدد
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;  // نتیجه جمع دو عدد
    }

    // متد اصلی که برنامه از آن شروع می‌شود
    public static void main(String[] args) {
        int result = add(5, 3);  // فراخوانی متد add
        System.out.println("نتیجه جمع: " + result);  // نمایش نتیجه
    }
}

در این مثال:

public static int add(int a, int b): این خط متد add را تعریف می‌کند. این متد دو پارامتر از نوع int (عدد صحیح) می‌گیرد و نتیجه جمع آن‌ها را از نوع int برمی‌گرداند.
return a + b;: این دستور نتیجه جمع دو عدد ورودی را باز می‌گرداند.
main: این متد ورودی نقطه آغاز برنامه است. در اینجا، متد add با پارامترهای 5 و 3 فراخوانی شده و نتیجه آن در متغیر result ذخیره می‌شود.
System.out.println(“نتیجه جمع: ” + result);: این دستور خروجی را در کنسول چاپ می‌کند.

3. نوع بازگشتی (Return Type)

هر متد می‌تواند یک نوع داده مشخص را به عنوان نتیجه بازگشت دهد. برای مثال، در متد add، نوع بازگشتی int است، بنابراین این متد یک عدد صحیح را به فراخوانی‌کننده خود برمی‌گرداند.

اگر متدی نیاز به بازگشت مقداری نداشته باشد، از نوع بازگشتی void استفاده می‌شود. برای مثال، در متدی که چیزی را چاپ می‌کند یا فقط کاری انجام می‌دهد و نیازی به بازگشت نتیجه ندارد:

public static void printMessage() {
    System.out.println("سلام به دنیای جاوا!");
}

در اینجا، متد printMessage هیچ مقداری را باز نمی‌گرداند، بنابراین نوع بازگشتی آن void است.

4. پارامترها در متدها

متدها می‌توانند پارامترهایی بپذیرند که به آن‌ها ورودی داده می‌شود تا عملیات خاصی را انجام دهند. پارامترها مانند متغیرهایی هستند که مقدار آن‌ها هنگام فراخوانی متد تعیین می‌شود.

مثال:

public static void greet(String name) {
    System.out.println("سلام، " + name);
}

در اینجا:

پارامتر String name به متد greet اجازه می‌دهد که نام شخصی را به عنوان ورودی دریافت کند.
هنگامی که این متد فراخوانی می‌شود، مقدار ورودی (نام شخص) در دستور System.out.println چاپ خواهد شد.
برای فراخوانی این متد:

greet("محمود");

خروجی خواهد بود:

سلام، محمود

 

5. متدهای بازگشتی و بدون بازگشت

همانطور که اشاره شد، متدها می‌توانند یک مقدار را بازگشت دهند یا هیچ مقداری را بازنگردانند.

متد بازگشتی (Return Type): در این متدها، پس از انجام عملیات، نتیجه به فراخوانی‌کننده باز می‌گردد. این متدها برای محاسبات و پردازش داده‌ها مفید هستند.

متد بدون بازگشت (void): این متدها کارهایی مانند چاپ اطلاعات یا تغییر وضعیت را انجام می‌دهند بدون آنکه نتیجه‌ای را بازگشت دهند.

6. متدهای overloading (بارگذاری مجدد متدها)

در جاوا، شما می‌توانید چندین متد با همان نام تعریف کنید اما با پارامترهای مختلف. این ویژگی را overloading می‌نامند. در واقع، نام یک متد می‌تواند در صورت تفاوت در تعداد یا نوع پارامترها، چندین بار استفاده شود.

مثال:

public static int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

public static double add(double a, double b) {
    return a + b;
}

در اینجا:

اولین متد add دو عدد صحیح را می‌گیرد.
دومین متد add دو عدد اعشاری را می‌گیرد.
این متدها overload شده‌اند چون با وجود نام یکسان، پارامترهای متفاوتی دارند.

7. فراخوانی متدها

فراخوانی یک متد می‌تواند به صورت مستقیم از داخل متدهای دیگر یا از داخل متد main انجام شود. هنگامی که یک متد فراخوانی می‌شود، کنترل برنامه به آن متد منتقل شده و پس از انجام عملیات در آن، به کد فراخوانی برگشت می‌کند.

اگر متدی نیاز به بازگشت مقداری داشته باشد، شما باید نتیجه آن را در یک متغیر ذخیره کنید یا مستقیماً از آن استفاده کنید:

int result = add(5, 3);

در اینجا، مقدار برگشتی از متد add در متغیر result ذخیره می‌شود.

متدها در جاوا مجموعه‌ای از دستورات هستند که برای انجام یک کار خاص استفاده می‌شوند.
یک متد می‌تواند پارامترها (ورودی‌ها) را بگیرد و نتیجه‌ای (خروجی) برگرداند.
متدها باعث ساختاردهی به برنامه و کاهش تکرار کد می‌شوند.
استفاده از overloading به شما این امکان را می‌دهد که متدهایی با نام‌های مشابه اما پارامترهای متفاوت تعریف کنید.
متدها می‌توانند از نوع void یا هر نوع داده‌ای باشند که به فراخوانی‌کننده بازگردانده می‌شود.
درک نحوه استفاده از متدها به شما این امکان را می‌دهد که برنامه‌های منظم‌تر و قابل نگهداری‌تری بنویسید.

نتیجه‌گیری

در این مقاله، با مبانی برنامه نویسی java  آشنا شدیم و مفاهیم پایه‌ای این زبان قدرتمند را بررسی کردیم. از نصب و پیکربندی JDK گرفته تا نوشتن اولین برنامه، ساختارهای شرطی، حلقه‌ها، انواع داده و متغیرها، و متدها، هر کدام از این موضوعات برای یادگیری اصول اولیه برنامه‌نویسی جاوا اهمیت ویژه‌ای دارند. با تسلط بر این مفاهیم، می‌توانید به راحتی به دنیای توسعه نرم‌افزارهای قدرتمند وارد شوید و با استفاده از ویژگی‌های جاوا، برنامه‌هایی پایدار و مقیاس‌پذیر بنویسید.

مبانی برنامه نویسی جاوا شامل مفاهیمی است که به شما این امکان را می‌دهد که در پروژه‌های واقعی از این زبان استفاده کنید و برنامه‌های پیچیده‌تری را طراحی کنید. با آشنایی بیشتر با این مفاهیم، می‌توانید به سطح بالاتری از توسعه نرم‌افزار برسید و به عنوان یک توسعه‌دهنده جاوا، توانمندی‌های خود را گسترش دهید.

برای یادگیری بیشتر و پیشرفت در این زمینه، منابع آنلاین، دوره‌ها و کتاب‌های معتبر زیادی وجود دارند که می‌توانند به شما در مسیر یادگیری مبانی برنامه نویسی java کمک کنند.