Hochschule Düsseldorf, FB EI, Grundlagen der Informatik 4

Course 00 - Setup

For the following courses you need to have

1. Java 17 installed on your computer
2. VsCode installed on your computer
3. Maven installed on your computer

... which are already installed on our computers in our HSD laboratory!!!

Are you working on your own computer? Then install Java 17, Maven and Visual Studio Code:

WINDOWS

• Winget for Windows 10 users: LINK (winget is installed in Windows 11 by default)
• Java Open JDK 17
  • Either via installer: Adoptium Open JDK installer
  • Or via winget (system-wide by default):

    winget install EclipseAdoptium.Temurin.17.JDK

• Visual Studio Code

  • Either via installer: Visual Studio Code Installer

    1. Download the vscode installer from the official website.

    

    2. Locate the vscode installer on your computer (for example in Downloads)

       

    3. Run the vscode installer

       

       

       

       

       

       

  • Or with winget system-wide:

    winget install Microsoft.VisualStudioCode --scope machine
    

  • Or with winget as a user-only installation:

    winget install Microsoft.VisualStudioCode

• VSCode Java extension pack
• VSCode Spring Boot extension pack
• Gluon Scene Builder
  • Either via installer: Gluon Scene Builder Installer
  • Or with winget (user only):

    winget install Gluon.SceneBuilder

• Maven
  • open powershell as administrator (right-click: open as administrator) and run:

    Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force; [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol -bor 3072; iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://community.chocolatey.org/install.ps1'))

  • Once the installation is completed, close the Powershell (Admin) or Terminal (Admin) and open it again and run:

    choco install maven

MACOS

• Homebrew (If wanted)

  • If wanted you can use homebrew to complete the following installation steps. Homebrew is a unofficial package manager for macOS, which should help you with installing new software on your system. To get started with homebrew just paste the following command inside your terminal window:

    /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
    

• Java Open JDK 17

  • Either via installer: Adoptium Open JDK installer
  • Or via brew:

    brew install --cask temurin
    

• Visual Studio Code

  • Either via installer: Visual Studio Code Installer

    1. Download the vscode App from the official website.

    2. Install the app on your system. Simply drag and drop the downloaded *.app file into your Applications folder.

  • Or via brew:

    brew install --cask visual-studio-code
    

• VSCode Java extension pack

• VSCode Spring Boot extension pack

• Gluon Scene Builder

  • Either via installer: Gluon Scene Builder Installer
  • Or via brew:

    brew install --cask scenebuilder
    

• Maven

  • Either manually using these setup instructions: Maven - Installing
  • Or via brew:

    brew install maven
    

UBUNTU

• Java Open JDK 17

  sudo apt install openjdk-17-jdk

• Visual Studio Code
  • Either via installer: Visual Studio Code Installer
  • Or via snap:

    sudo snap install code --classic

• VSCode Java extension pack
• VSCode Spring Boot extension pack
• Gluon Scene Builder
  • via installer: Gluon Scene Builder Installer
  • or via terminal:

    wget https://download2.gluonhq.com/scenebuilder/17.0.0/install/linux/SceneBuilder-17.0.0.deb
    sudo dpkg -i SceneBuilder-17.0.0.deb

• Maven

  sudo apt install maven

Setup VsCode (do not skip this step!)

1. Click on the "Extension" Icon in the left panel

   

2. search for java extension pack in the search field click on the first entry (NOTE: check that the distributor is MICROSOFT and no-one else) and click on the Install button to installer the extension pack. Wait until all extensions are installed.

   

   

Course 01

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ATTENTION: When you are inside the HSD laboratory room save ALL your work on the H:\ drive!!!

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MacOS Users only - CLICK TO EXPAND

Please make sure to follow these steps to "downgrade" your TextEdit to save simple java files:

• on the menu bar on the top left corner of your screen, click on TextEdit, then Preferences.
• In the New Document tab, change the document format to Plain Text under the Format section. Uncheck the Smart quotes box under the Options section towards the bottom of the preference window.
• Switch to the Open and Save tab. Change the Opening files and Saving files to Unicode (UTF-8).
• Close the TextEdit application and re-open it. Open a new document.

Task overview

1. Create, compile and run a simple "Hello World" java application with only a text editor and the command line.
2. Create and run a simple Java App, utilizing functions (methods) and recursion with VsCode.

Tasks

Task 1 - Simple "Hello-Java-App"

1. Let your file explorer show file extensions to safe files with the correct .java file extension:

2. Open a simple text editor (Windows Notepad, Ubuntu Gedit or MacOs TextEdit) enter the following code and save it as Hello.java to your desired location:

   public class Hello {
       public static void main(String args[]) {
           System.out.println("Hello Java");
       }
   }

3. Open a command line interface (Windows: Powershell or Terminal - NOT cmd.exe, Ubuntu: CTRL + SHIFT + T, MacOs: search for Terminal) and navigate to the location where you saved your Java Code with:

   cd PATH_TO_YOU_FILE

4. Type javac Hello.java and press enter

5. Now the java code has been compiled to Hello.class which you can run from within your terminal with:

   java Hello

Task 2 - Basic Java App

GENERAL NOTE: While developing in VsCode, please check red squiggle lines and/or the "PROBLEMS" tab for any compilation errors or linter warnings. Often you can use the "Quick Fix" in the context menu (mouse over or CTRL + ., MacOs: CMD + .).

1. Create a new Java Project without build tools by...

   EITHER clicking on the "Create Java project" button in the explorer view of VsCode (considering you have no directory currently opened, otherwise this button won't show up), selecting "No builds tools", choosing a directory to create the project in and naming it se1c1

   

   OR by opening the VsCode command palette (press CTRL+SHIFT+P, MacOS: CMD+SHIFT+P) and typing Java: Create Java Project, selecting "No builds tools", choosing a directory to create the project in and naming it se1c1

   

2. VsCode should have created the file App.java for you (if not, create it)

3. Change App.java to include

   1. a main Method (should be already inside)
   2. inside the main method declare the following variables and initialize them if a fitting value
      1. eineZahl of the type int
      2. nochEineZahl of the type int
      3. eineKommaZahl of the type double
      4. eineZeichenKette of the type String
   3. outside of the main method, but inside App
      1. a static method addieren with two parameters (also called "arguments") of the type int, for example a and b, that returns the addition of a and b
      2. a static method dividieren with two parameters of the type double, for example a and b, that returns a divided by b
      3. a static method ggt (größter, gemeinsamer Teiler) that calculates the greatest common divisor of the two int variables a and b
         1. constraint: use recursion
   4. call addieren with a:eineZahl and b:nochEineZahl and save the result in the variable summe
   5. call dividieren with a:eineKommaZahl and b:summe and save the result in the variable quotient
   6. Use the method System.out.println to print out eineZeichenKette + quotient to the integrated terminal in VsCode
   7. call ggt with a:eineZahl and b:nochEineZahl and use System.out.println to print the result to the terminal
   8. Explain why addieren and dividieren need to be declared as static
   9. (OPTIONAL) Change addieren the arguments to int... zahlen, declare and initialize the variable int summme = 0 inside the method body of addieren and iterate of the provided arguments with a for-loop to add each argument to summe and finally return summe at the end

Course 02: Calculator

Tasks

1. Create a new java project without build tools like in Course 01, Task 2
2. Copy the code of App.java of Course 01, Task 2 into your new App.java
3. (OPTIONAL) Additionally, add the following static methods inside App
   1. multiplizieren
   2. sin(x)
   3. x^y
4. Display a menu to the terminal which displays one option for each of your methods. For example:

   CALCULATOR - please select:
   0: Programmende
   1: addieren
   2: dividieren
   3: multiplizieren
   4: sin(x)
   5: x^y
   

5. Read in user input in the terminal
6. Display what parameters should now be provided by the user
7. Read in user input for each parameter the selected methods requires (if you improved the parameters in addieren to int... zahlen you need to define a "stop" character like s for stop)
8. Run the selected method and display the result in the terminal
9. Repeat the programm until the user presses 0, which should close all open resources and exit the program.

Course 03 - OOP Intro

Note: (Currently German only)

Overview: "Einstieg in die Objektorientierung"

Die Klassen Kfz und Lkw werden erstellt, wobei die Grundprinzipien der Objektorientierung sukzessive einfließen. Dies bedeutet, dass wir mit einer "schlechten" Klasse KfzV0 anfangen und diese ständig verbessern, bis wir schließlich eine "schöne" Klasse Kfz erhalten. Hierzu werden im Folgenden zwei Arten von Klassen erstellt. KfzV0, Kfz und Lkw sollen zur Instanziierung von Objekten dienen und lediglich Attribute besitzen und Methoden zur Verfügung stellen. Die Demo-Klassen sollen genutzt werden, um einzelne Instanzen der Kfz Klassen zu erzeugen. Diese sollen eine main-Methode enthalten und somit ausführbar sein.

1. Erstellen Sie das neue Java Projekt se1c3.
2. Erstellen Sie sukzessive (nacheinander) die Klassen KfzV0, Kfz und Lkw:
   • Implementieren Sie die Klasse KfzV0 mit den öffentlichen Integer-Attributen sitze und tankInhalt und dem öffentlichen Float-Attribut verbrauch.
3. Implementieren Sie das Programm KfzDemo.java mit einer main-Methode:
   • Das Objekt minivan wird von der Klasse KfzV0 erzeugt.
   • Die Attribute werden mit sitze = 6, tankInhalt = 70, verbrauch = 14 initialisiert.
   • Die mögliche Reichweite bei vollem Tank wird ausgerechnet und mit System.out.println ausgegeben.
4. Erstellen Sie die Datei ZweiKfz.java und kopieren sie den Inhalt von KfzDemo.java hinein, außerdem:
   • Zusätzlich zum minivan Objekt wird ein Objekt sportwagen von der Klasse KfzV0 erzeugt.
   • Die Attribute von sportwagen werden mit sitze = 2, tankInhalt = 45, verbrauch = 11 initialisiert.
   • Die mögliche Reichweite von sportwagen bei vollem Tank wird ausgerechnet und mittels System.out.println ausgegeben.
5. Erweitern Sie die Klasse KfzV0 um die Methode reichweite(), die die Reichweite als Rückgabewert liefert.
6. Erstellen Sie die Datei ReturnDemo.java und kopieren sie den Inhalt von ZweiKfz.java hinein, zusätzlich:
   • Die Ausgabe der Reichweite erfolgt in der main-Methode, wobei die Methode reichweite() genutzt wird.
7. Die Klasse KfzV0 wird um die Methode spritVerbrauch(int km) erweitert.
   • Die Methode hat als Eingabeparameter eine Entfernung in Kilometern.
   • Sie berechnet den entsprechenden Spritverbrauch für die Entfernung.
   • Der Spritverbrauch wird als float-Ergebnis zurückgegeben.
8. Erstellen Sie die Datei SpritDemo.java und kopieren Sie den Inhalt von ReturnDemo.java hinein, außerdem:
   • Die Methode spritVerbrauch wird in der main-Methode für die Entfernung 252 km aufgerufen und die Ergebnisse für die beiden Instanzen ausgegeben.
9. Erstellen Sie die Klasse Kfz und kopieren Sie den Inhalt von KfzV0.java hinein. Die neue Klasse Kfz wird um die Konstruktor-Methode Kfz(int sitze, int tankInhalt, float verbrauch) erweitert. Zusätzlich werden alle Attribute auf private gesetzt.
10. Erstellen Sie die Datei KonstruktorDemo.java und kopieren Sie den Inhalt von SpritDemo.java hinein, außerdem:
    • Die Attribute werden über den Konstruktor Kfz initialisiert.
11. Die Klasse Lkw wird von Kfz abgeleitet (Vererbung): - Sie hat die beiden zusätzlichen Attribute int ladeFlaeche und boolean hatAnhaenger. - Der Konstruktor Lkw initialisiert alle Attribute. - Die Lkw-Methode spritVerbrauch addiert immer einen Liter zum errechneten Verbrauch hinzu.
12. Implementieren Sie das Programm LkwDemo.java mit:
    • Einem Objekt sportWagen der Klasse Kfz und ein Objekt magirus der Klasse Lkw.
    • Das magirus-Objekt hat die gleichen Attribute wie das sportwagen-Objekt (nur zur Demo).
    • Weisen Sie der zusätzlichen Referenz-Variable kfz der Klasse Kfz (keine Instanziierung) nacheinander sportWagen und magirus zu und geben Sie jeweils den Verbrauch auf 252 km aus.
13. Beschreiben sie mündlich was eine Konstruktor Methode generell macht auch wenn Sie keine Werte initialisiert, was sie zurück gibt und was sie mit diesem Rückgabewert machen können.

Course 04 - JavaFX Calculator

Topic

A calculator app made with JavaFX.

Tasks

1. Create the Maven project se1c4 by using the archetype javafx-archetype-simple from org.openjfx to create a JAVA FX (not Swing!) appliction

   

   IMPORTANT: if you have Java 21 installed instead of Java 17 (you can check the version with java --version in the terminal), you need to set the javafx-controls dependency version to 20 inside pom.xml!

2. add the following dependency to your pom.xml file:

   <dependency>
       <groupId>net.objecthunter</groupId>
       <artifactId>exp4j</artifactId>
       <version>0.4.8</version>
   </dependency>

3. Add the following line to your module-info.java

   requires exp4j;
   

4. The warning...

   Name of automatic module exp4j is unstable, it is derived from the module's file name.

   ...can be IGNORED (the package creator did not follow java module naming conventions)!

5. IMPORTANT for Apple💻🍎 Mac M1/M2/M3 (not Intel!) users at home...

   Change the javafx-controls dependency, to include

   <classifier>mac-aarch64</classifier>

   after the version tag, or the UI will not start and the app will crash!

6. Create a calculator UI inside App.java with the following JavaFX UI classes:

   1. HsdButton extends Button
      1. call the super constructor inside its constructor
      2. set the min width and size to 50 inside its constructor
      3. set the background color to be white inside its constructor
      4. declare this public class inside a new file HsdButton.java
   2. TextField
   3. GridPane
   4. BorderPane

7. Make sure you import the correct UI classes from JavaFX! Not from AWT or Swing!!!

8. Import and use ExpressionBuilder and Expression from net.objecthunter to calculate the result and display it in the UI

9. Explain verbally how you've built your user interface and why using and understanding maven ist important for Java applications.

Possible result

Note: (feel free to adapt and improve the design, add more buttons or use css to improve the styling)