96、编程学习资源与实践练习全解析-优快云博客

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编程学习资源与实践练习全解析

1. 编程学习资源推荐

在编程学习的道路上，丰富的学习资源能帮助我们更好地掌握知识。以下是不同领域的优质学习资源：
- Java 平台相关
- 在线资源 ：
- http://java.sun.com/ ：提供 Java 编程语言及相关主题的最新信息，涵盖版本发布、安全问题和在线文档。
- http://java.sun.com/Series/ ：提供该系列书籍的最新信息，包括勘误和更新。
- 书籍资料 ：
- 《The Unicode Standard 4.0》：可在 http://www.unicode.org 获取更多 Unicode 数据。
- 《IEEE/ANSI Standard for Binary Floating - Point Arithmetic》：IEEE 标准，编号为 IEEE Std 754 - 1985。
- 其他资源 ：
- http://www.unicode.org/unicode/onlinedat/languages.html ：查找语言的双字母 ISO 639 代码。
- http://www.unicode.org/unicode/onlinedat/countries.html ：查找国家的双字母 ISO 3166 代码。
- “Uniprocessor Garbage Collection Techniques”：虽有些过时，但对单处理器垃圾回收技术有很好的综述。
- 《Garbage Collection: Algorithms for Automatic Dynamic Memory Management》：全面介绍多种垃圾回收形式及其权衡。
- http://www.w3.org/ ：万维网联盟的主站点，可找到 HTML 标签的文档。
- http://tycho.usno.navy.mil/systime.html ：美国海军天文台关于 Date 类使用的时间范式的数据。

资源类型	名称	链接
在线资源	Java 官方网站	http://java.sun.com/
在线资源	Java 系列书籍信息	http://java.sun.com/Series/
书籍资料	The Unicode Standard 4.0	http://www.unicode.org
其他资源	语言 ISO 639 代码查询	http://www.unicode.org/unicode/onlinedat/languages.html
其他资源	国家 ISO 3166 代码查询	http://www.unicode.org/unicode/onlinedat/countries.html
其他资源	万维网联盟主站点	http://www.w3.org/
其他资源	美国海军天文台时间数据	http://tycho.usno.navy.mil/systime.html

面向对象设计
- 《An Introduction to Object - Oriented Programming, 3rd Edition》：介绍面向对象编程，并对 Java、C++、Objective C、Smalltalk 和 Delphi 进行比较。
- 《Pitfalls of Object - Oriented Development》：收集了对象技术中应避免的陷阱，并提供解决方案。
- 《Design Patterns》：经典的设计模式书籍。
- 《Object - Oriented Analysis and Design with Applications, 2nd Edition》：面向对象分析与设计的应用书籍。
- 《Structured Programming》：结构化编程的相关书籍。
- 《Object - Oriented Programming: An Evolutionary Approach, 2nd Edition》：以进化的方法介绍面向对象编程。
多线程编程
- 《Concurrent Programming in Java™: Design Principles and Patterns, 2nd Edition》：介绍 Java 并发编程的设计原则和模式。
- 《Programming with Threads》：关于线程编程的书籍。
- 《Programming with POSIX Threads》：讲解 POSIX 线程编程。
- 《The Architecture of Concurrent Programs》：并发程序的架构相关书籍。
- “Monitors: An Operating System Structuring Concept”：关于使用监视器同步并发任务的开创性论文。
泛型
- “Making the Future Safe for the Past: Adding Genericity to the Java™ Programming Language”：Java 编程语言添加泛型类型的原始提案。
- “Adding Wildcards to the Java™ Programming Language”：介绍通配符的由来及其在类型系统中的影响。
正则表达式
- 《Mastering Regular Expressions; Powerful Techniques for Perl and Other Tools》：专门介绍正则表达式及其使用的书籍。
- “Unicode Technical Report #18: Unicode Regular Expression Guidelines”：介绍 Unicode 字符如何融入正则表达式语言。
通用编程技术
- 《Hacker’s Delight》：涵盖通用编程技术。
相关语言
- 《The C Programming Language, 2nd Edition》：C 语言经典书籍。
- 《The C++ Programming Language, 3rd Edition》：C++ 语言的权威著作。
- 《The Evolution of C++》：讲述 C++ 的发展历程。
- 《Eiffel: The Language》：介绍 Eiffel 语言。
- “A Structural View of the Cedar Programming Environment”：关于 Cedar 编程环境的结构视图。
- 《Mesa Language Manual, version 5.0》：Mesa 语言手册。
- 《Systems Programming with Modula - 3》：介绍 Modula - 3 语言。
- 《Programming in OberonSteps Beyond Pascal and Modula》：介绍 Oberon 编程。
- 《Objective C: Object - Oriented Programming Techniques》：Objective C 面向对象编程技术。
- “Self: The Power of Simplicity”：关于 Self 语言的介绍。
- 《Data ProcessingProgramming LanguagesSIMULA》：瑞典标准的 SIMULA 语言资料。
- 《Smalltalk - 80: The Language》：Smalltalk - 80 语言的相关书籍。
软件工程
- 《The Decline and Fall of the American Programmer》：分析编程领域的变革，部分章节讨论面向对象设计。
- 《The Mythical Man - Month, Anniversary Edition》：描述软件项目实际管理和应有的管理方式。
- 《Peopleware》：关于软件开发中的人员因素。
视觉设计与 GUI 设计
- 《Designing Visual Interfaces》：介绍提升图形用户界面视觉质量的基本技术。
- 《About Face》：以直白的方式介绍良好 GUI 设计的基础。
- 《Usability Engineering》：关于测试界面可用性的指南。
- 《The Visual Display of Quantitative Information》：在使用图形媒体进行交流前值得一读。
- 《The Non - Designer’s Design Book》：介绍如何使用字体、空间、对齐等基本技术使设计更具视觉吸引力和用户友好性。
- 《The Design of Everyday Things》：讨论日常物品的可用性设计，对任何人类使用的设计都有借鉴意义。

2. 编程实践练习

实践是检验真理的唯一标准，以下是一系列编程实践练习：

graph LR
    A[编程练习] --> B[基础练习]
    A --> C[面向对象练习]
    A --> D[多线程练习]
    A --> E[其他练习]
    B --> B1[HelloWorld 练习]
    B --> B2[Fibonacci 练习]
    C --> C1[Vehicle 类练习]
    C --> C2[LinkedList 类练习]
    D --> D1[线程创建与执行练习]
    D --> D2[线程同步练习]
    E --> E1[正则表达式练习]
    E --> E2[文件操作练习]

基础练习
- Exercise 1.1 ：在系统中输入、编译并运行 HelloWorld 程序。
- Exercise 1.2 ：尝试修改 HelloWorld 程序的部分内容，查看可能出现的错误。
- Exercise 1.3 ：为 Fibonacci 程序的打印列表添加标题。
- Exercise 1.4 ：编写一个生成不同序列的程序，如平方表。
- Exercise 1.5 ：将 HelloWorld 应用程序修改为使用命名的字符串常量作为要打印的字符串。
- Exercise 1.6 ：将 Exercise 1.3 中的程序修改为使用命名的字符串常量作为标题。
- Exercise 1.7 ：修改 ImprovedFibonacci 中的循环，使 i 反向计数。
- Exercise 1.8 ：为 Point 类添加一个方法，将当前对象的坐标设置为传入的 Point 对象的坐标。
- Exercise 1.9 ：修改 Fibonacci 应用程序，将序列存储到数组中，并在最后打印值列表。
- Exercise 1.10 ：修改 ImprovedFibonacci 应用程序，将其序列存储在数组中。通过创建一个新类来保存值和一个布尔值，指示该值是否为偶数，然后创建该类对象的引用数组。
- Exercise 1.11 ：修改 StringsDemo 应用程序，使用不同的字符串。
- Exercise 1.12 ：修改 ImprovedFibonacci 程序，将其创建的 String 对象存储到数组中，而不是直接调用 println。
- Exercise 1.13 ：使用 printf 重写 ImprovedFibonacci 程序，而不是使用 println。
- Exercise 1.14 ：勾勒出一组反映索尼 Walkman 产品家族类结构的类。使用方法隐藏数据，使所有数据为私有，方法为公共。确定 Walkman 类应包含哪些方法，以及哪些扩展类应添加哪些方法。
- Exercise 1.15 ：编写一个扩展 Lookup 的接口，声明 add 和 remove 方法，并在一个新类中实现该扩展接口。
- Exercise 1.16 ：为 BadDataSetException 添加字段，以保存数据集名称和发出问题信号的 I/O 异常，以便捕获该异常的人了解错误详情。
- 操作步骤示例（以 Exercise 1.1 为例） ：
  1. 打开文本编辑器，输入以下 Java 代码：

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

    2. 保存文件，文件名命名为 `HelloWorld.java`。
    3. 打开命令行终端，进入保存文件的目录。
    4. 使用 `javac HelloWorld.java` 命令编译代码。
    5. 使用 `java HelloWorld` 命令运行编译后的程序。

面向对象练习
- Exercise 2.1 ：编写一个简单的 Vehicle 类，至少包含当前速度、当前方向（以度为单位）和车主姓名的字段。
- Exercise 2.2 ：编写一个 LinkedList 类，包含一个 Object 类型的字段和一个指向下一个 LinkedList 元素的引用。
- Exercise 2.3 ：为 Vehicle 类添加一个静态字段，用于保存下一个车辆标识号，并为 Vehicle 类添加一个非静态字段，用于保存每辆车的 ID 号。
- Exercise 2.4 ：考虑 Exercise 2.3 的解决方案，思考标识号字段是否应该为 final。
- Exercise 2.5 ：为 Vehicle 类编写一个 main 方法，创建几个车辆对象并打印它们的字段值。
- Exercise 2.6 ：为 LinkedList 类编写一个 main 方法，创建几个 Vehicle 类型的对象，并将它们放入列表的连续节点中。
- Exercise 2.7 ：为 Vehicle 类添加两个构造函数：一个无参构造函数和一个接受初始车主姓名的构造函数。修改主程序，使其生成与之前相同的输出。
- Exercise 2.8 ：思考应向 LinkedList 类添加哪些构造函数。
- Exercise 2.9 ：为 Vehicle 类添加一个静态方法，返回迄今为止使用的最高标识号。
- Exercise 2.10 ：为 Vehicle 类添加一个 toString 方法。
- Exercise 2.11 ：为 LinkedList 类添加一个 toString 方法。
- Exercise 2.12 ：考虑 Vehicle 和 LinkedList 类，思考是否需要任何接受可变数量参数的方法。
- Exercise 2.13 ：将 Vehicle 类中的字段设为私有，并为这些字段添加访问器方法。确定哪些字段应该有修改方法，哪些不应该。
- Exercise 2.14 ：将 LinkedList 类中的字段设为私有，并为这些字段添加访问器方法。确定哪些字段应该有修改方法，哪些不应该。
- Exercise 2.15 ：为 Vehicle 类添加一个 changeSpeed 方法，将车辆的当前速度更改为传入的值，并添加一个 stop 方法，将速度设置为零。
- Exercise 2.16 ：为 LinkedList 类添加一个方法，返回列表中的元素数量。
- Exercise 2.17 ：为 Vehicle 类添加两个 turn 方法：一个接受要转动的度数，另一个接受 Vehicle.TURN_LEFT 或 Vehicle.TURN_RIGHT 常量。
- Exercise 2.18 ：修改 Vehicle.main 方法，创建车主姓名在命令行中指定的汽车，并打印它们。
多线程练习
- Exercise 14.1 ：编写一个程序，显示执行 main 方法的线程的名称。
- Exercise 14.2 ：修改 PrintServer 的第一个版本，使只有在构造函数中创建的线程才能成功执行 run 方法，使用线程的标识。
- Exercise 14.3 ：编写一个类，其对象保存一个当前值，并具有一个将该值增加的方法，打印新值。编写一个程序，创建这样一个对象，创建多个线程，并从每个线程重复调用添加方法。编写该类，确保没有加法操作丢失。
- Exercise 14.4 ：修改 Exercise 14.3 的代码，使用静态数据和方法。
- Exercise 14.5 ：修改 Exercise 14.4 的代码，使线程可以安全地减少值，而不使用静态同步方法。
- Exercise 14.6 ：编写一个程序，从执行开始每秒打印经过的时间，另一个线程每 15 秒打印一条消息。让消息打印线程在每秒过去时由时间打印线程通知。添加另一个线程，每 7 秒打印一条不同的消息，而不修改时间打印线程。
- Exercise 14.7 ：多次运行 Babble 程序，检查输出是否总是相同。如果可能，在不同系统上运行并进行比较。
- Exercise 14.8 ：试验 Friendly 程序。在你的系统上死锁实际发生的频率是多少？如果添加 yield 调用，是否可以改变死锁的可能性？如果可以，在多种系统上尝试此练习。在不消除同步的情况下消除死锁的可能性。
- Exercise 14.9 ：编写一个方法，接受一个线程组，并启动一个线程，定期打印该组内的线程和线程组的层次结构，使用刚刚描述的方法。使用一个程序进行测试，该程序在各个组中创建几个短生命周期的线程。
其他练习
- 正则表达式练习
  - Exercise 13.1 ：编写一个方法，计算给定字符在字符串中出现的次数。
  - Exercise 13.2 ：编写一个方法，计算特定字符串在另一个字符串中出现的次数。
  - Exercise 13.3 ：重写 delimitedString 方法，使其可以提取输入字符串中的所有分隔字符串并返回一个数组。
  - Exercise 13.4 ：编写一个程序，读取输入字符串，每行格式为 “type value”，其中 type 是包装类名称（如 Boolean、Character 等），value 是该类型构造函数可以解码的字符串。为每个这样的条目创建该类型的对象，并将其添加到 ArrayList 中。读取完所有行后，显示最终结果。
  - Exercise 13.5 ：编写一个方法，将包含十进制数字的字符串转换为用逗号分隔的数字，从右到左每三位添加一个逗号。
  - Exercise 13.6 ：修改该方法，接受指定分隔符字符和分隔符之间位数的参数。
- 文件操作练习
  - Exercise 20.1 ：将 translateByte 程序重写为一个方法，将 InputStream 的内容转换到 OutputStream，其中映射和流是参数。对于本章中读到的每种 InputStream 和 OutputStream 类型，编写一个新的 main 方法，使用该翻译方法对该类型的流进行操作。如果有配对的输入和输出流，可以在一个 main 方法中涵盖两者。
  - Exercise 20.2 ：将 TRanslateByte 类重写为一个过滤器。
  - Exercise 20.3 ：创建一对 Filter 流类，使用任何你选择的算法（如将字节与某个值进行异或）对字节进行加密，使 DecryptInputStream 能够解密 EncryptOutputStream 创建的字节。
  - Exercise 20.4 ：创建 FilterReader 的一个子类，通过一个方法每次返回一行输入，该方法会阻塞直到有完整的一行输入可用。
  - Exercise 20.5 ：编写一个程序，读取指定文件并搜索指定单词，打印包含该单词的每行的行号和行内容。
  - Exercise 20.6 ：编写一个程序，接受 “name op value” 形式的输入，其中 name 是你选择的三个单词之一，op 是 +、 - 或 =，value 是一个数字。对命名的值应用每个运算符。输入结束后，打印这三个值。额外加分：使用用于 AttributedImpl 的 HashMap 类，以便可以使用任意数量的命名值。
  - Exercise 20.7 ：为第 3 章的 Attr 类添加一个方法，将对象的内容写入 DataOutputStream，并添加一个构造函数，从 DataInputStream 读取状态。
  - Exercise 20.8 ：编写一个程序，读取以 “%%” 开头的行分隔的文件，并创建一个表文件，记录每个条目的起始位置。然后编写一个程序，使用该表打印一个随机条目。
  - Exercise 20.9 ：编写一个方法，给定一个或多个路径名，打印该文件（如果存在）的所有可用信息。
  - Exercise 20.10 ：编写一个程序，使用 StreamTokenizer 对象将输入文件拆分为单词，并计算每个单词在文件中出现的次数，打印结果。使用 HashMap 跟踪单词和计数。
  - Exercise 20.11 ：使用 FilenameFilter 或 FileFilter，编写一个程序，接受一个目录和一个后缀作为参数，打印所有具有该后缀的文件。

编程学习资源与实践练习全解析

3. 不同编程概念的深入学习资源

除了前面提到的各类编程资源，还有一些关于特定编程概念的学习资料值得关注。

泛型相关
- “Making the Future Safe for the Past: Adding Genericity to the Java™ Programming Language” 这篇文章是 Java 编程语言添加泛型类型的原始提案。虽然其中的想法在泛型类型实际出现在语言中之前经历了重大修订，但它能让我们了解泛型的起源和最初的设计思路。
- “Adding Wildcards to the Java™ Programming Language” 则详细介绍了通配符是如何产生的，以及它们在类型系统中的影响。通过阅读这篇文章，我们能更深入地理解 Java 泛型中通配符的使用和意义。

资源名称	主要内容
Making the Future Safe for the Past: Adding Genericity to the Java™ Programming Language	Java 泛型类型的原始提案
Adding Wildcards to the Java™ Programming Language	通配符的产生及在类型系统中的影响

正则表达式相关
- 《Mastering Regular Expressions; Powerful Techniques for Perl and Other Tools》是一本专门介绍正则表达式及其使用的书籍。书中详细讲解了正则表达式的各种技巧，并且可以很容易地区分哪些是 Perl 编程语言特有的，哪些是更通用的知识。
- “Unicode Technical Report #18: Unicode Regular Expression Guidelines” 则聚焦于 Unicode 字符如何融入正则表达式语言。虽然简单来说，其规则和我们的猜测差不多，但这份报告提供了正式的详细信息。

4. 更多编程实践练习及操作步骤

除了前面的基础、面向对象和多线程练习，还有一些其他方面的实践练习可以帮助我们提升编程能力。

graph LR
    A[其他编程练习] --> B[通用编程技术练习]
    A --> C[相关语言练习]
    A --> D[软件工程练习]
    A --> E[视觉设计与 GUI 设计练习]
    B --> B1[位操作练习]
    B --> B2[数值计算练习]
    C --> C1[C 语言练习]
    C --> C2[C++ 语言练习]
    D --> D1[项目管理练习]
    D --> D2[人员协作练习]
    E --> E1[界面设计练习]
    E --> E2[可用性测试练习]

通用编程技术练习
- Exercise 9.1 ：编写一个程序，对两个无限操作数使用 +、 -、 * 和 / 运算符，并显示结果。要确保尝试相同符号和相反符号的无穷值。
  - 操作步骤 ：
    1. 打开文本编辑器，输入以下 Java 代码：

public class InfiniteOperands {
    public static void main(String[] args) {
        double positiveInfinity = Double.POSITIVE_INFINITY;
        double negativeInfinity = Double.NEGATIVE_INFINITY;

        System.out.println("Positive Infinity + Positive Infinity: " + (positiveInfinity + positiveInfinity));
        System.out.println("Positive Infinity + Negative Infinity: " + (positiveInfinity + negativeInfinity));
        System.out.println("Positive Infinity - Positive Infinity: " + (positiveInfinity - positiveInfinity));
        System.out.println("Positive Infinity - Negative Infinity: " + (positiveInfinity - negativeInfinity));
        System.out.println("Positive Infinity * Positive Infinity: " + (positiveInfinity * positiveInfinity));
        System.out.println("Positive Infinity * Negative Infinity: " + (positiveInfinity * negativeInfinity));
        System.out.println("Positive Infinity / Positive Infinity: " + (positiveInfinity / positiveInfinity));
        System.out.println("Positive Infinity / Negative Infinity: " + (positiveInfinity / negativeInfinity));
    }
}

        2. 保存文件，文件名命名为 `InfiniteOperands.java`。
        3. 打开命令行终端，进入保存文件的目录。
        4. 使用 `javac InfiniteOperands.java` 命令编译代码。
        5. 使用 `java InfiniteOperands` 命令运行编译后的程序。
- **Exercise 9.2**：编写一个方法，仅使用位操作运算符确定传入的 int 中 1 位的数量（即不使用 Integer.bitCount）。可以将自己的解决方案与已发布的算法进行比较。
    - **操作步骤**：
        1. 打开文本编辑器，输入以下 Java 代码：

public class BitCount {
    public static int countBits(int num) {
        int count = 0;
        while (num != 0) {
            count += num & 1;
            num >>= 1;
        }
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int number = 15;
        System.out.println("Number of 1 bits in " + number + " is: " + countBits(number));
    }
}

        2. 保存文件，文件名命名为 `BitCount.java`。
        3. 打开命令行终端，进入保存文件的目录。
        4. 使用 `javac BitCount.java` 命令编译代码。
        5. 使用 `java BitCount` 命令运行编译后的程序。

相关语言练习
- C 语言练习 ：可以通过阅读《The C Programming Language, 2nd Edition》来学习 C 语言的基础知识，然后进行一些简单的 C 语言程序编写练习，比如实现一个简单的计算器程序。
  - 操作步骤 ：
    1. 打开文本编辑器，输入以下 C 代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num1, num2;
    char operator;

    printf("Enter two numbers: ");
    scanf("%d %d", &num1, &num2);

    printf("Enter an operator (+, -, *, /): ");
    scanf(" %c", &operator);

    switch (operator) {
        case '+':
            printf("%d + %d = %d\n", num1, num2, num1 + num2);
            break;
        case '-':
            printf("%d - %d = %d\n", num1, num2, num1 - num2);
            break;
        case '*':
            printf("%d * %d = %d\n", num1, num2, num1 * num2);
            break;
        case '/':
            if (num2 != 0) {
                printf("%d / %d = %d\n", num1, num2, num1 / num2);
            } else {
                printf("Error: Division by zero!\n");
            }
            break;
        default:
            printf("Invalid operator!\n");
    }

    return 0;
}

        2. 保存文件，文件名命名为 `calculator.c`。
        3. 打开命令行终端，进入保存文件的目录。
        4. 使用 `gcc calculator.c -o calculator` 命令编译代码。
        5. 使用 `./calculator` 命令运行编译后的程序。
- **C++ 语言练习**：阅读《The C++ Programming Language, 3rd Edition》学习 C++ 语言的高级特性，然后进行面向对象编程的练习，比如实现一个简单的学生管理系统。

软件工程练习
- 项目管理练习 ：可以参考《The Mythical Man - Month, Anniversary Edition》中描述的软件项目实际管理和应有的管理方式，模拟进行一个小型项目的管理规划。例如，规划一个简单的网站开发项目，包括确定项目需求、制定项目进度计划、分配人员任务等。
- 人员协作练习 ：阅读《Peopleware》了解软件开发中的人员因素，然后组织一个小组进行编程项目开发，在过程中注重团队成员之间的沟通、协作和问题解决。
视觉设计与 GUI 设计练习
- 界面设计练习 ：根据《Designing Visual Interfaces》中介绍的提升图形用户界面视觉质量的基本技术，设计一个简单的桌面应用程序的界面。可以使用 Java 的 Swing 或 JavaFX 库来实现。
- 可用性测试练习 ：按照《Usability Engineering》中的指南，对自己设计的界面进行可用性测试。邀请一些用户进行操作，收集他们的反馈，然后对界面进行改进。