Week-1

1. Introduction to Computers and Java

Java는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 컴퓨터 프로그래밍 언어이다. Software는 Hardware를 제어하는 명령어를 의미한다. Java는 엔터프라이즈 데스크톱, 장치, Blu-ray 플레이어 등 다양한 환경에서 실행되며 특히 인터넷 기반 애플리케이션 및 네트워크 통신 소프트웨어 구현에 적합하다.

Java Editions는 목적에 따라 다음과 같이 분류된다.

• Java SE (Standard Edition): 크로스 플랫폼, 범용 애플리케이션 개발용이다.
• Java EE (Enterprise Edition): 대규모 분산 네트워킹 및 웹 기반 애플리케이션 개발용이다.
• Java ME (Micro Edition): 메모리가 제한된 소형 장치(스마트폰, 태블릿 등)용이다.

2. Computers: Hardware and Software

Computer는 계산을 수행하고 논리적 결정을 내리는 장치이다. Hardware는 키보드, 스크린, 마우스, 디스크, 메모리, CPU 등 물리적 장치를 의미하며, Software는 컴퓨터에서 실행되는 프로그램을 의미한다. Moore's Law는 컴퓨터의 용량이 가격 상승 없이 매년 또는 2년마다 약 두 배로 증가한다는 관찰이다.

데이터는 다음과 같은 Data Hierarchy를 구성한다.

• Bit: 0 또는 1의 값을 가지는 가장 작은 데이터 단위이다.
• Character: 숫자, 문자, 기호 등을 의미한다.
• Field: 관련된 문자들의 그룹이다.
• Record: 관련된 필드들의 그룹이다.
• File: 관련된 레코드들의 그룹이다.
• Database: 조직화된 데이터의 집합이다.

Computer Organization은 다음과 같은 논리적 장치들로 구성된다.

• Input unit
• Output unit
• Memory unit
• Central processing unit (CPU)
• Secondary storage unit

3. Programming Languages

프로그래밍 언어는 크게 세 가지 유형으로 나뉜다.

• Machine languages: 컴퓨터가 직접 이해할 수 있는 언어이며 하드웨어 설계에 종속적이다.
• Assembly languages: 기계어의 기본 연산을 영어 약어로 표현한 언어이다. Assembler가 이를 기계어로 변환한다.
• High-level languages: 단일 문장으로 상당한 작업을 수행할 수 있는 언어이다. Compiler가 이를 기계어로 변환하거나 Interpreter가 직접 실행한다.

4. Introduction to Object Technology

Object(객체)는 재사용 가능한 소프트웨어 컴포넌트이다. 거의 모든 명사를 속성(Attributes)과 행동(Behaviors)을 가진 소프트웨어 객체로 표현할 수 있다.

Class와 Object의 개념은 다음과 같다.

• Class: 객체를 생성하기 위한 설계도(Blueprint)이다. 예를 들어 자동차 엔지니어링 도면이 클래스에 해당한다.
• Object: 클래스의 인스턴스(Instance)이다. 도면을 바탕으로 만들어진 실제 자동차가 객체에 해당한다.
• Method: 프로그램의 작업을 수행하는 코드 블록이다. 자동차의 가속 페달처럼 내부 메커니즘을 숨기고 기능을 제공한다.
• Instantiation: 클래스로부터 객체를 생성하는 과정이다.

객체 지향의 주요 특징은 다음과 같다.

• Reuse: 기존 클래스를 재사용하여 시간과 노력을 절약하고 시스템의 신뢰성을 높인다.
• Messages: 객체 간의 상호작용은 메시지 전송(Method call)을 통해 이루어진다.
• Attributes (Instance Variables): 객체의 상태를 나타낸다. 각 객체는 고유한 속성 값을 유지한다.
• Encapsulation: 클래스는 속성과 메서드를 객체 내에 감싸고 구현 세부 사항을 숨긴다(Information hiding).
• Inheritance: 기존 클래스의 특성을 흡수하고 새로운 특성을 추가하여 새 클래스를 빠르게 생성한다.

UML (Unified Modeling Language)은 객체 지향 시스템을 모델링하기 위한 가장 널리 사용되는 그래픽 체계이다.

5. Java Development Environment

Java 프로그램 개발은 일반적으로 5단계를 거친다.

1. Edit: 편집기를 사용하여 소스 코드를 작성하고 .java 파일로 저장한다.
2. Compile: javac 명령어를 사용하여 소스 코드를 Bytecodes로 변환한다. 결과물은 .class 파일이다.
3. Load: Class Loader가 디스크에서 .class 파일을 읽어 메모리로 전송한다.
4. Verify: Bytecode Verifier가 바이트코드가 유효한지, 보안 제한을 위반하지 않는지 검사한다.
5. Execute: JVM(Java Virtual Machine)이 바이트코드를 실행한다. JIT(Just-In-Time) 컴파일러는 바이트코드를 기계어로 변환하여 실행 속도를 높인다.

6. Our First Program in Java

Java 프로그램의 기본 구조는 다음과 같다.

• class 키워드로 클래스를 선언한다. 클래스 이름은 대문자로 시작하는 것이 관례이다(PascalCase).
• main 메서드는 Java 애플리케이션의 시작점이다. public static void main(String[] args) 형식을 따른다.
• System.out.println 메서드는 콘솔에 문자열을 출력하고 줄을 바꾼다.

주석(Comments)은 컴파일러에 의해 무시되며 프로그램 문서를 작성하는 데 사용된다.

• //: 한 줄 주석
• /* ... */: 여러 줄 주석
• /** ... */: Javadoc 주석. javadoc 유틸리티를 통해 HTML 문서를 생성할 수 있다.

Escape sequences는 백슬래시(\)로 시작하며 특수 문자를 표현한다.

• \n: Newline
• \t: Horizontal tab
• \": Double quote
• \\: Backslash

System.out.printf 메서드는 형식을 지정하여 출력을 수행한다.

• %s: 문자열(String) 플레이스홀더
• %d: 십진수 정수(Decimal integer) 플레이스홀더

7. Adding Integers & Memory Concepts

사용자로부터 입력을 받기 위해 Scanner 클래스를 사용한다.

• import java.util.Scanner;: Scanner 클래스를 사용하기 위한 import 선언이다.
• Scanner input = new Scanner(System.in);: 표준 입력 스트림(System.in)에서 데이터를 읽는 Scanner 객체를 생성한다.
• input.nextInt(): 사용자로부터 정수를 입력받는다.

변수(Variable)는 메모리 위치를 나타내며 이름, 타입, 크기, 값을 가진다.

• 변수에 새로운 값을 할당하면 이전 값은 대체된다(Destructive write).
• 변수에서 값을 읽어오면 값은 그대로 유지된다(Non-destructive read).

8. Arithmetic

Java의 산술 연산자(Arithmetic operators)는 다음과 같다.

• +: 덧셈
• -: 뺄셈
• *: 곱셈
• /: 나눗셈
• %: 나머지(Remainder) 연산자

정수 나눗셈(Integer division)은 몫만 반환하며 소수점 이하는 버려진다(Truncated).

연산자 우선순위(Operator precedence)는 다음과 같다.

1. 괄호 ()
2. 곱셈, 나눗셈, 나머지 * / % (왼쪽에서 오른쪽으로 결합)
3. 덧셈, 뺄셈 + - (왼쪽에서 오른쪽으로 결합)
4. 대입 = (오른쪽에서 왼쪽으로 결합)

9. Decision Making: Equality and Relational Operators

if 문은 조건(Condition)이 참(true)일 때 명령문을 실행한다.

• 조건은 괄호 안에 작성해야 하며, 세미콜론을 붙이지 않는다.
• Equality operators: == (같다), != (같지 않다)
• Relational operators: > (크다), < (작다), >= (크거나 같다), <= (작거나 같다)

주의해야 할 점:

• == (비교 연산자)와 = (대입 연산자)를 혼동하면 논리 오류가 발생한다.
• if 문의 조건 뒤에 바로 세미콜론(;)을 찍으면 빈 문장(Empty statement)으로 처리되어 논리 오류가 발생한다.

import java.util.Scanner;

public class Comparison {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner input = new Scanner(System.in);
		int number1, number2;
		System.out.print("Enter first integer: ");
		number1 = input.nextInt();
		System.out.print("Enter second integer: ");
		number2 = input.nextInt();
		
		if(number1 == number2) System.out.printf("%d == %d\n", number1, number2);
		if(number1 != number2) System.out.printf("%d != %d\n", number1, number2);
		if(number1 < number2) System.out.printf("%d < %d\n", number1, number2);
		if(number1 > number2) System.out.printf("%d > %d\n", number1, number2);
		if(number1 <= number2) System.out.printf("%d <= %d\n", number1, number2);
		if(number1 >= number2) System.out.printf("%d >= %d\n", number1, number2);
	}
}