20151217 Java 程式課

上課講師：梁啟修 老師

今天是Java體驗課，需要的軟體就是Java的編輯器-Eclipse

在這之前，完全沒有接觸過Java，對於Java的程式語言完全不是很了解，但之前稍微學過一些很基本的python，所以在聽的過程中可以了解老師的邏輯。雖說如此，礙於不懂Java的編輯，在編輯上還是有許多困難，有點像“知道怎麼做，可是又做不出來”。

上圖是一個Eclipse操作界面。綠色框框是整個java的架構（包含了package、class等），看起來有階層關係；紅色框框是編輯模式、除錯模式及其執行按鈕；紫色框框是主要編輯區，上方有類似瀏覽器的分頁，其功能就是打開不同的class像分頁一樣瀏覽。紫色框框的下方有個叫console的分頁，那是結果輸出的區域。

在看這些程式碼的時候，讓我覺得困惑的是package & class之間所代表的立場是什麼？為什麼要這樣分？不同package之間的class是不能共用的嗎？

在創一個新的java時，需要先新增一個class。
當然一開始需要讓程式與使用者互動，最簡單的方式就是讓程式說點什麼!
開始 Java 的 Hello World 吧~

輸出數字或文字的程式碼即是
【System.out.println(沒有“”代表程式內某變數的輸出，“引號內以純文字輸出”）；】

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作業！

4. 寫一個 Java 程式進行 X-Y 平面的粒子運動並視覺化，這一題只要可以視覺化就好，沒有要求要做什麼樣的運動模型 (請將程式碼貼在自己的網頁上，完成這一題的同學90分)。


以下並不是利用Java語言編寫成的程式，而是利用 Python來編寫。

Python安裝檔 & Pygame模組：按此下載

作業檔案：按此下載

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import pygame
import random
import math

# Define some colors
BLACK    = (   0,   0,   0)
WHITE    = ( 255, 255, 255)
GREEN    = (   0, 255,   0)
RED      = ( 255,   0,   0)

pygame.init()

# Set the width and height of the screen [width, height]
width = 700
high = 500
size = (width, high)
screen = pygame.display.set_mode(size)

pygame.display.set_caption("Atom Movement")

# Loop until the user clicks the close button.
done = False

# Used to manage how fast the screen updates
clock = pygame.time.Clock()

# Parameters
atom_list = []
change_list = []
atom_size = 10
atom_num = 100
frame_speed = 20

# Generate atoms with random coordinate in the window
for i in range (atom_num):
    atom_x = random.randint(2 * atom_size, width - 2 * atom_size )
    atom_y = random.randint(2 * atom_size, high - 2 * atom_size)
    atom_list.append([atom_x, atom_y])
    for m in range(i):
        i_x = atom_list[i][0]
        i_y = atom_list[i][1]
        m_x = atom_list[m][0]
        m_y = atom_list[m][1]
        if math.sqrt((i_x-m_x)*(i_x-m_x)+(i_y-m_y)*(i_y-m_y)) <= 20 and math.sqrt((i_x-m_x)*(i_x-m_x)+(i_y-m_y)*(i_y-m_y)) != 0:
            atom_list.pop()
            atom_x = random.randint(2 * atom_size, width - 2 * atom_size)
            atom_y = random.randint(2 * atom_size, high - 2 * atom_size)
            atom_list.append([atom_x, atom_y])

# Generate different movement with different speed in XY direction
for l in range (atom_num):
    x_change = random.randint(-5,5)
    y_change = random.randint(-5,5)
    change_list.append([x_change, y_change])

# -------- Main Program Loop -----------
while not done:
    # --- Main event loop
    for event in pygame.event.get(): # User did something
        if event.type == pygame.QUIT: # If user clicked close
            done = True # Flag that we are done so we exit this loop

    screen.fill(BLACK)
    
# Draw atoms       
    for atom in atom_list:
        pygame.draw.circle(screen, GREEN, atom, atom_size)

# Change atom movement with adding different speed by another list
    for j in range(len(atom_list)):
        atom_list[j][0] += change_list[j][0]
        atom_list[j][1] += change_list[j][1]
        
# Create a condition for simple bounce on wall  
        if atom_list[j][0] > (width - atom_size) or atom_list[j][0] < atom_size:
            change_list[j][0] *= -1
        if atom_list[j][1] > (high - atom_size) or atom_list[j][1] < atom_size:
            change_list[j][1] *= -1
        
# Create a simple bounce on atom      
        for k in range(len(atom_list)):

            j_x = atom_list[j][0]
            j_y = atom_list[j][1]
            k_x = atom_list[k][0]
            k_y = atom_list[k][1]
            if math.sqrt((j_x-k_x)*(j_x-k_x)+(j_y-k_y)*(j_y-k_y)) < (2 * atom_size) and math.sqrt((j_x-k_x)*(j_x-k_x)+(j_y-k_y)*(j_y-k_y)) != 0:
                change_list[j][0] *= -1
                change_list[j][1] *= -1
        
        
    # --- Go ahead and update the screen with what we've drawn.
    pygame.display.flip()

    # --- Limit to 60 frames per second
    clock.tick(frame_speed)

pygame.quit()

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影片為程式的輸出結果

程式中有幾點Bug：

1. 各個原子的運動為隨機，原子間的碰撞以半徑小於 2r 為基準，當判斷為碰撞時，只以反方向反彈，並不會有加速的現象。所以當兩原子出現的位置重疊，則會無限反彈。

2. 兩個原子同時撞擊另一原子時，也會出現第1點的狀況，也會出現跑到視窗外的現象，而且一樣以無限反彈的形式移動。脫離視窗後，便不會再返回視窗。