Algoritma Düşüncesi ve İlk Java Programı

Teori

Derse Başlamadan Önce

• Telefon yeter, ama bilgisayar varsa daha rahat edersiniz. Hiçbir kurulum gerekmiyor.
• Tarayıcıda dev.java/playground adresini açın. Boş bir kod alanı ve bir Run düğmesi göreceksiniz, hepsi bu.
• Bir GitHub hesabı açın (github.com, üniversite e-postanızla). Bugün gerekmez ama gelecek haftaki laboratuvarda lazım olacak, bu yüzden o gün kuyrukta beklememek için şimdiden açın.
• Bir kağıt ve kalem getirin, çünkü her ders kağıtla başlıyor.

Haftanın Bulmacası

Bulmaca bittiğinde çözümünüzü tahtada birlikte dört kelimeye indirgeyeceğiz:

Kağıda yazdığınız o numaralı liste bir algoritmadır. Bugün yalnızca elle çözdük, ama 13. haftada aynı bulmacayı dizilerle Java’da kodlayacağız, bu yüzden kağıdı saklayın.

Ders Notları

Algoritma nedir?

Algoritma, bir problemi çözmek için sonlu sayıda, sırası belli, her biri açıkça tanımlı adımlar kümesidir. Yemek tarifi, yol tarifi ve sabah hazırlanma rutini, hepsi birer algoritmadır. Kelimenin kendisi ise 9. yüzyıl matematikçisi El-Harizmi’nin adından gelir.

Bulmacada fark ettiğiniz şey önemli, çünkü çözümü bilmek ile çözümü adım adım yazabilmek ayrı şeylerdir. İlki tanımlayıcı bilgidir (declarative) ve “hepsi karşıya geçmiş olmalı” der. İkincisi buyurgan bilgidir (imperative) ve “önce tavuğu al, geri dön, tilkiyi al, tavuğu geri getir…” diye devam eder. Bilgisayar yalnızca ikinciyi anlar, bu yüzden programlama, tanımlayıcı bilgiyi buyurgan bilgiye çevirme sanatıdır.

Binlerce yıllık bir algoritma: Babil karekök yöntemi

Bilgisayardan çok önce Babilliler karekökü şöyle buluyordu. Diyelim ki 25’in karekökünü arıyoruz:

1. Bir tahminle başla: g = 3.
2. g × g, 25’e yeterince yakınsa dur.
3. Değilse yeni tahmin: g = (g + 25/g) / 2.
4. 2. adıma dön.

Tahminler 3 → 5,67 → 5,04 → 5,0002 diye ilerler, yani dört adımda cevaba ulaşırız. Dikkat ederseniz burada bir tekrar var (“2. adıma dön”) ve bir de karar var (“yeterince yakınsa dur”). Bugün yazacağımız Java programlarında tam olarak bu ikisini göreceksiniz, çünkü for tekrarın, if ise kararın koddaki halidir.

İkinci bulmaca: insan bilgisayar

Bu tarifte üç şey var ve ikisi bugün Java’da karşımıza çıkacak: aklında tutulan değer bir değişkendir, “büyükse” bir iftir, “kişi kalmadıysa dur” ise bir döngünün bitiş koşuludur. 10. haftada dizideki en büyük elemanı bulurken bu tarifi kelimesi kelimesine koda çevireceğiz.

Neden Java?

Dünyada yüzlerce programlama dili var ve bu derste Java’yı üç sebeple seçtik.

• Kesindir. Java sizden her değişkenin tipini söylemenizi, her cümleyi noktalı virgülle bitirmenizi ve her bloğu süslü parantezle kapatmanızı ister. Bu, ilk haftalarda yorucu gelebilir, ama bilgisayar gibi düşünmeyi öğrenirken en iyi öğretmen tam da bu kesinliktir, çünkü yaptığınız her hatayı derleyici satır numarasıyla size gösterir.
• Derlenir. Kodunuz çalışmaya başlamadan önce baştan sona okunur ve kontrol edilir. Python gibi yorumlanan dillerde bir hata ancak program o satıra gelince ortaya çıkar, oysa Java’da daha siz yazarken ortaya çıkar ve bu, öğrenirken büyük bir avantajdır.
• Her yerdedir. Android uygulamaları, bankacılık sistemleri ve Minecraft Java ile yazılmıştır. Üstelik bölümün ilerideki dersleri de (nesne yönelimli programlama, veri yapıları) Java ile devam eder, yani bugün öğrendiğiniz dil sizi yıllarca taşıyacak.

Sözdizimi kesinliği ve hata korkusu

Türkçede “Ahmet gitti okula” deseniz de anlaşılırsınız, ama Java’da System.out.println("Merhaba") sonuna noktalı virgül koymazsanız program hiç çalışmaz. Bu bir kusur değil, bilinçli bir tasarımdır, çünkü dilde belirsizlik olmayınca her cümlenin tek bir anlamı olur.

Bugün en az bir kez hata alacaksınız ve bu bir kaza değil, planın parçası. Hata mesajı ilk bakışta korkutucu görünür ama aslında yalnızca iki şey söyler: hangi satırda olduğunu ve ne beklediğini. Örneğin:

error: ';' expected

Bu mesaj yalnızca “noktalı virgül bekliyordum” diyor, hepsi bu. Dersin en önemli ritüellerinden biri hata avı olacak: ilerleyen haftalarda size bilerek hatalı 15-20 satırlık kod vereceğiz ve gruplar hata sayacak, çünkü hatayı gören göz, kodu yazan elden daha değerlidir.

Çalışma ortamımız: Java Playground

dev.java/playground, Oracle’ın tarayıcıda çalışan resmî Java ortamıdır; kurulum istemez, hesap istemez ve telefonda bile çalışır. Arkasında Java’nın satır satır çalışan etkileşimli kabuğu olan JShell vardır. Bu yüzden Playground’da bir sınıf ya da main metodu yazmak gerekmez, doğrudan System.out.println("Merhaba"); yazıp Run’a basmanız yeter.

• Kod alanına yazıp Run düğmesine (ya da Ctrl+Enter) bastığınızda çıktı altta belirir.
• Klavyeden girdi alma (Scanner) Playground’da çalışmaz, bu yüzden bugün değerleri doğrudan koda yazacağız. Girdiyi 3. haftada, laboratuvarda kendi bilgisayarınızda göreceksiniz.
• Sayfayı yenilerseniz kod gider, bu yüzden beğendiğiniz bir şeyi notlarınıza kopyalayın.

Ayrıntılı kullanım: Java Playground rehberi.

Bugün Yazacağımız Dört Program

Kural her programda aynı: kodu çalıştırmadan önce çıktının ne olacağını yanınızdakine söyleyin, sonra Run’a basın. Tahmininiz tutmadıysa üzülmeyin, aksine sevinin, çünkü öğrenme tam o anda oluyor.

String isim = "Ayşe";
System.out.println("Merhaba, " + isim + "!");
System.out.println("Java'ya hoş geldin.");

Şimdi satırları okuyalım. String isim = "Ayşe"; bir değişken tanımlar: kutunun adı isim, tipi String (metin), içi de "Ayşe". + işareti ise metinleri yan yana yapıştırır. Önce "Ayşe" yerine kendi adınızı yazıp çalıştırın, sonra bir satırın sonundaki noktalı virgülü silip Run’a basın ve hata mesajını okuyun, ardından noktalı virgülü geri koyun.

int vize = 70;
int fin = 85;
double ortalama = vize * 0.4 + fin * 0.6;
System.out.println("Ağırlıklı ortalama: " + ortalama);
System.out.println(7 / 2);
System.out.println(7 / 2.0);

Tahmin sorusu: son iki satır ne yazdırır? Çoğu kişi ikisi için de 3,5 der, ama Java’da 7 / 2 tam sayı bölmesidir ve sonuç 3 çıkar, 7 / 2.0 ise 3,5 verir. Aradaki fark tiplerden gelir, çünkü int tam sayı, double ise ondalıklı sayı tutar. Bu ayrım 3. haftanın konusu ama tuzağı bugünden görmenizi istiyorum.

int sayi = 17;
if (sayi % 2 == 0) {
    System.out.println(sayi + " çift");
} else {
    System.out.println(sayi + " tek");
}

% kalan işlemidir, yani 17 % 2 = 1 verir. == ise “eşit mi” diye sorar, tek = ile karıştırmayın, çünkü o atamadır. Koşul doğruysa ifin ilk bloğu, değilse else bloğu çalışır. Bulmacadaki kısıt kavramının koddaki hali tam olarak budur, çünkü “tilki ile tavuk yalnız mı?” sorusu da ileride bir if olacak.

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    System.out.println(i);
}

Tek satırda üç şey var: int i = 1 başlangıç, i <= 10 devam koşulu, i++ ise her turda bir artırma. Babil algoritmasındaki “2. adıma dön” işte tam olarak budur. Şimdi deneyin: 10’u 100 yapın, sonra i++ yerine i += 2 yazın ve ne değiştiğine bakın. Son olarak i <= 10’u i >= 10 yaparsanız kaç satır çıkar? (Sıfır. Neden?)

Yapay Zeka Anı

Şimdi bir deney yapalım. ChatGPT’ye (veya Claude, Gemini) “Tilki, tavuk ve mısır nehir bulmacasını Java’da çözen bir program yaz.” yazıyoruz ve birkaç saniyede 40-60 satırlık bir program geliyor. Bunu yansıya koyup birlikte okuyacağız, yazmayacağız, ve şunlara bakacağız:

• int[] ya da boolean[] gördüğünüz yer durumu tutan dizidir, 10. haftanın konusu.
• if (...) satırları bulmacanın kısıtlarıdır; kağıda yazdığınız “tilki-tavuk yalnız kalamaz” cümlesini orada bulun.
• while (...) veya for (...) hamle tekrarıdır ve bitiş koşulu bulmacanın hedefidir.
• Kodda sizin kağıda yazdığınız adım sırasını bulabiliyor musunuz? Bulamıyorsanız program başka bir yol izliyor olabilir, bu da başlı başına bir sorudur.

Dersin sonunda şunu bilmenizi istiyorum: bu programı 13. haftada siz yazacaksınız. Bugün okuyup anlamadığınız her satır, o güne kadar öğreneceğiniz bir konudur, yani anlamamak bugün için sorun değil.

Elinizin altındaki araçlar ve ücretsiz kalma taktikleri:

Temel Kavramlar

• Algoritma: Bir problemi çözen sonlu, sıralı, kesin adımlar. Kağıda yazdığınız nehir çözümü.
• Program: Bir algoritmanın, bilgisayarın anladığı bir dilde yazılmış hali.
• Durum (state): Bir anda değişkenlerin aldığı değerlerin tümü; “kim hangi kıyıda”.
• Değişken (variable): Bir değeri isimle saklayan kutu; int sayi = 17;. Java’da kutunun tipi de söylenir.
• Tip (type): Kutunun içine ne konabileceği: int tam sayı, double ondalıklı, String metin, boolean doğru/yanlış.
• System.out.println: Ekrana yazdır ve satır atla. print satır atlamaz.
• Koşul ve if: Doğru ya da yanlış olan bir soru; if doğruysa bir şey yapar, else değilse.
• Döngü ve for: Bir bloğu tekrar tekrar çalıştırma; sayaç, koşul, artış.
• Derleyici (compiler): Kodu çalıştırmadan önce baştan sona okuyup kontrol eden ve makine koduna çeviren program; javac.
• Sözdizimi (syntax): Dilin yazım kuralları; noktalı virgül, parantez, büyük-küçük harf. Java bunlarda tavizsizdir.
• JShell / Playground: Java’yı satır satır çalıştıran etkileşimli ortam; sınıf ve main gerektirmez.

Sahadan Örnekler

• Apollo 11, 1969. Ay’a inişe dakikalar kala bilgisayar “1201 alarm” verdi, çünkü aşırı yüklenmişti. Margaret Hamilton’ın ekibinin yazdığı yazılım görevleri önceliklendiriyordu, bu yüzden radar verisini bırakıp iniş hesabına odaklandı ve Armstrong indi. İyi bir algoritma yalnızca doğru sonucu vermez, kriz anında neyin önemli olduğuna da karar verir.
• The Martian. Mars’ta mahsur kalan astronot, kamerayı 16 yöne çevirerek onaltılık (hex) kod gönderir ve her iki hane bir ASCII karakteri oluşturur, örneğin 48 45 4C 4C 4F = HELLO. Bütün yöntem bir dönüşüm tablosu ve bir döngüden ibarettir, yani bir algoritma bu kadar basit olabilir ve yine de hayat kurtarabilir.
• Mars Climate Orbiter, 1999. Bir yazılım Newton, diğeri pound-kuvvet cinsinden hesap yapıyordu. Kimse bir hata mesajı görmedi ve uydu atmosferde yandı. Bu, mantık hatasının en pahalı örneklerinden biridir, çünkü program çalıştı ama sonuç yanlıştı.
• Her gün. Telefonunuzdaki harita en kısa yolu bir algoritmayla bulur, Instagram akışınızı bir algoritma sıralar ve bankanız kartınızı bir algoritma “şüpheli” diye bloke eder. Bugünden itibaren bunların hiçbiri sizin için sihir değil.

Portfolyo

Bu dönem herkesin GitHub’da tek bir deposu olacak ve o deponun içinde küçük bir uygulama hafta hafta büyüyecek. Konu serbest: not hesaplayıcı, sinema bileti, bütçe takibi ya da bir oyun olabilir. Konu dağıtımı ve ortak sözleşme ilerleyen haftalarda duyurulacak, şimdilik takvimi bilmeniz yeter:

Vizede 10, finalde 15 puanlık soru doğrudan sizin uygulamanızdan gelir, bu yüzden teslim etmeyen o soruları yapamaz. Ayrıntılar: Ders Hakkında · Portfolyo.

Laboratuvara Hazırlık

Laboratuvar teoriden bir hafta sonra yapılır, yani bu haftanın labı A şubesi için 30 Eylül Çarşamba 13.15, B şubesi için 1 Ekim Perşembe 15.15. Yürütücüsü Arş. Gör. Ömer Miraç Kökçam.

Lab’a gelirken:

• GitHub hesabınız açık olsun (github.com, üniversite e-postanızla) ve kullanıcı adınızı bilin, çünkü onu lab’da lab sorumlu hocanıza bildireceksiniz ve ders organizasyonuna davet ile ödev deposu ondan sonra geliyor (ayrıntı: Classroom 50 rehberi).
• Kendi bilgisayarınızı getirecekseniz JDK ve VS Code rehberini deneyin, olmazsa lab bilgisayarı ya da Codespaces var.
• Lab’da ilk gerçek dosyanızı (Merhaba.java) derleyip çalıştıracak, beş küçük görev yapacak ve Classroom 50 bağlantısıyla açılan Lab 1 deponuza ilk push’u atacaksınız, otomatik kontrolün sonucunu da deponun Releases sayfasında göreceksiniz. Ayrıntı: Lab 1.

Tartışma Soruları

1. Nehir bulmacasını çözerken kaç kez “geri dönmek” zorunda kaldınız? Geri adım atmak bir algoritmanın parçası olabilir mi?
2. “İnsan bilgisayar” en uzun kişiyi bulurken neden “en uzunu bul” komutunu anlamadı da “büyükse değiştir” komutunu anladı? Bilgisayarın anladığı komutlar ne kadar küçük olmalı?
3. 7 / 2’nin 3 çıkması bir hata mı, bir kural mı? Bu kuralı bilmeyen birinin yazdığı not hesaplama programında ne olur?
4. Yapay zekanın yazdığı nehir programını “doğru” olduğunu nasıl anlarsınız? Çalışması yeter mi?
5. Yapay zeka programcılığı bitirecek mi? Bugün okuduğunuz kodu anlamadan kullanabilen biriyle anlayan biri arasında meslekte ne fark olur?

Haftanın Özeti

Kağıt üzerinde bir nehir bulmacasıyla başladık ve çözümü dört kelimeye indirgedik: durum, hamle, kısıt, hedef. Bu dördü, dönem boyunca yazacağınız her programın iskeletini oluşturacak. Algoritmanın ne olduğunu Babil karekök yöntemi ve insan bilgisayarla gördük, sonra telefonunuzdan Java Playground’da dört program çalıştırdınız: yazdırma, değişken ve toplama, if ile karar, for ile tekrar. Bu arada 7 / 2’nin 3 olduğunu ve noktalı virgülün pazarlık kabul etmediğini de öğrendiniz. Yapay zekaya nehir bulmacasını yazdırıp birlikte okuduk ve o programı 13. haftada sizin yazacağınızı söyledik. Gelecek hafta akış diyagramı, sözde kod ve bir Java programının tören kısmı (class, main) ile derleme ve üç hata türüne geçiyoruz.

Etiketler:algoritmajavaplaygroundprintlndeğişkenifforbulmaca