ebook img

Learn Computer Science with Swift: Computation Concepts, Programming Paradigms, Data Management, and Modern Component Architectures with Swift and Playgrounds PDF

309 Pages·2018·7.83 MB·English
Save to my drive
Quick download
Download
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview Learn Computer Science with Swift: Computation Concepts, Programming Paradigms, Data Management, and Modern Component Architectures with Swift and Playgrounds

Learn Computer Science with Swift Computation Concepts, Programming Paradigms, Data Management, and Modern Component Architectures with Swift and Playgrounds — Jesse Feiler Learn Computer Science with Swift Computation Concepts, Programming Paradigms, Data Management, and Modern Component Architectures with Swift and Playgrounds Jesse Feiler Learn Computer Science with Swift: Computation Concepts, Programming Paradigms, Data Management, and Modern Component Architectures with Swift and Playgrounds Jesse Feiler Plattsburgh, New York, USA ISBN-13 (pbk): 978-1-4842-3065-7 ISBN-13 (electronic): 978-1-4842-3066-4 https://doi.org/10.1007/978-1-4842-3066-4 Library of Congress Control Number: 2017962300 Copyright © 2018 by Jesse Feiler This work is subject to copyright. All rights are reserved by the Publisher, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, reuse of illustrations, recitation, broadcasting, reproduction on microfilms or in any other physical way, and transmission or information storage and retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed. Trademarked names, logos, and images may appear in this book. Rather than use a trademark symbol with every occurrence of a trademarked name, logo, or image we use the names, logos, and images only in an editorial fashion and to the benefit of the trademark owner, with no intention of infringement of the trademark. The use in this publication of trade names, trademarks, service marks, and similar terms, even if they are not identified as such, is not to be taken as an expression of opinion as to whether or not they are subject to proprietary rights. While the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of publication, neither the authors nor the editors nor the publisher can accept any legal responsibility for any errors or omissions that may be made. The publisher makes no warranty, express or implied, with respect to the material contained herein. Cover image designed by Freepik Managing Director: Welmoed Spahr Editorial Director: Todd Green Acquisitions Editor: Aaron Black Development Editor: James Markham Technical Reviewer: Aaron Crabtree Coordinating Editor: Jessica Vakili Copy Editor: Karen Jameson Compositor: SPi Global Indexer: SPi Global Artist: SPi Global Distributed to the book trade worldwide by Springer Science+Business Media New York, 233 Spring Street, 6th Floor, New York, NY 10013. Phone 1-800-SPRINGER, fax (201) 348-4505, e-mail [email protected], or visit www.springeronline.com. Apress Media, LLC is a California LLC and the sole member (owner) is Springer Science + Business Media Finance Inc (SSBM Finance Inc). SSBM Finance Inc is a Delaware corporation. For information on translations, please e-mail [email protected], or visit http://www.apress. com/rights-permissions. Apress titles may be purchased in bulk for academic, corporate, or promotional use. eBook versions and licenses are also available for most titles. For more information, reference our Print and eBook Bulk Sales web page at http://www.apress.com/bulk-sales. Any source code or other supplementary material referenced by the author in this book is available to readers on GitHub via the book’s product page, located at www.apress.com/978-1- 4842-3065-7. For more detailed information, please visit http://www.apress.com/source-code. Printed on acid-free paper Table of Contents About the Author ���������������������������������������������������������������������������������xi About the Technical Reviewer �����������������������������������������������������������xiii Introduction ����������������������������������������������������������������������������������������xv Chapter 1: Thinking Computationally ���������������������������������������������������1 Computer Science Today ���������������������������������������������������������������������������������������2 Using Swift Playgrounds ���������������������������������������������������������������������������������������3 Basic Concepts and Practices of Computer Science Today ����������������������������������5 Recognizing Patterns ���������������������������������������������������������������������������������������6 Using Abstractions �������������������������������������������������������������������������������������������8 Combining Patterns and Abstractions for Development ����������������������������������9 Fundamental Tasks for Developers �����������������������������������������������������������������������9 Formulating a Computational Problem ����������������������������������������������������������10 Modeling the Problem or Process �����������������������������������������������������������������14 Practicing Decomposition ������������������������������������������������������������������������������14 Rearranging and Recomposing the Project Pieces ���������������������������������������15 Validating Abstractions ����������������������������������������������������������������������������������15 Here Comes the Code �����������������������������������������������������������������������������������������16 Chapter 2: Writing Code and Using Swift Playgrounds �����������������������19 The Basics of Writing Code ���������������������������������������������������������������������������������19 Actions and Data �������������������������������������������������������������������������������������������20 Combining Actions and Data �������������������������������������������������������������������������������22 What Happens Behind the Code ��������������������������������������������������������������������������23 iii TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss Compiling and Interpreting Code ������������������������������������������������������������������������25 Using Swift Playgrounds ������������������������������������������������������������������������������������26 Moving On to Paradigms �������������������������������������������������������������������������������������35 Chapter 3: Exploring Programming Paradigms ����������������������������������37 Structured Programming ������������������������������������������������������������������������������������38 Object-Oriented Programming ����������������������������������������������������������������������������41 Imperative Programming (Procedural Programming) �����������������������������������������46 Declarative Programming �����������������������������������������������������������������������������������46 Concurrent Programming ������������������������������������������������������������������������������������47 Chapter 4: Using Algorithms ���������������������������������������������������������������49 Considering the Purpose of Algorithms ���������������������������������������������������������������50 Creating a Numerology Algorithm �����������������������������������������������������������������������51 Looking Carefully at Algorithms ��������������������������������������������������������������������������52 Functions �������������������������������������������������������������������������������������������������������53 Objects ����������������������������������������������������������������������������������������������������������53 Design Patterns ���������������������������������������������������������������������������������������������53 Implementing the Numerology Algorithm in Swift �����������������������������������������54 Implementing the Number Table �������������������������������������������������������������������56 Implementing the Addition ����������������������������������������������������������������������������62 Summary�������������������������������������������������������������������������������������������������������������67 Chapter 5: Managing Control Flow: Repetition �����������������������������������69 Getting Ready for a Multi-Step Control Flow Project with Random Numbers �����70 Creating a Random Number Playground �������������������������������������������������������72 Writing the Playground Code �������������������������������������������������������������������������77 Creating Many Random Numbers �����������������������������������������������������������������������83 Create a Repetition Loop �������������������������������������������������������������������������������������85 iv TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss Creating the Code to Repeat ��������������������������������������������������������������������������85 Creating the Repetition Control (Limit) ����������������������������������������������������������86 Summary�������������������������������������������������������������������������������������������������������������89 Chapter 6: Working with Data: Collections �����������������������������������������91 Using Types ���������������������������������������������������������������������������������������������������������92 Scalar Data ���������������������������������������������������������������������������������������������������������93 Moving On to Collected Data �������������������������������������������������������������������������������93 Using Arrays ��������������������������������������������������������������������������������������������������������94 Basic Terminology �����������������������������������������������������������������������������������������96 Indexing Array Elements ��������������������������������������������������������������������������������97 Swift Arrays and Types ����������������������������������������������������������������������������������98 Declaring and Creating Arrays �����������������������������������������������������������������������98 Modifying a var array ���������������������������������������������������������������������������������101 Multi-Dimensional Arrays ����������������������������������������������������������������������������104 Finding Array Elements��������������������������������������������������������������������������������105 Adding and Deleting Array Elements �����������������������������������������������������������109 Looping Through an Array����������������������������������������������������������������������������111 Using Sets ���������������������������������������������������������������������������������������������������������112 Basic Set Terminology ���������������������������������������������������������������������������������113 Identifying and Finding Set Elements ����������������������������������������������������������113 Adding and Deleting Set Elements ��������������������������������������������������������������115 Working with Sets ���������������������������������������������������������������������������������������116 Using Dictionaries ���������������������������������������������������������������������������������������������116 Basic Dictionary Terminology ����������������������������������������������������������������������117 Declaring and Creating a Dictionary ������������������������������������������������������������117 Adding and Deleting Dictionary Elements ���������������������������������������������������120 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������120 v TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss Chapter 7: Working with Data: Types �����������������������������������������������123 Why Types Matter ����������������������������������������������������������������������������������������������124 Looking at Stacks and Heaps ����������������������������������������������������������������������������126 Storing Data at Runtime ������������������������������������������������������������������������������126 Stacks and Queues ��������������������������������������������������������������������������������������128 Heaps ����������������������������������������������������������������������������������������������������������129 Basic Types �������������������������������������������������������������������������������������������������������131 Numeric Storage ������������������������������������������������������������������������������������������131 Using Integers ���������������������������������������������������������������������������������������������131 Using Floating Point Numbers ���������������������������������������������������������������������132 Storing Strings and Characters �������������������������������������������������������������������134 Creating New Types ������������������������������������������������������������������������������������������134 Working with Tuples ������������������������������������������������������������������������������������������138 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������141 Chapter 8: Managing Control Flow: Conditionals, Switches, and Enumerations ������������������������������������������������������������������143 What’s Next? �����������������������������������������������������������������������������������������������������143 Using Go To Statements…Or Not ����������������������������������������������������������������146 Using Conditionals ���������������������������������������������������������������������������������������150 Switching Control ����������������������������������������������������������������������������������������������158 Comparing Swift Switches to Other Languages ������������������������������������������159 Exploring the Swift Switch Syntax ��������������������������������������������������������������160 Using Advanced Switch Case Elements: Ranges �����������������������������������������161 Using Advanced Switch Case Elements: Where Clauses �����������������������������163 Using Enumerated Types �����������������������������������������������������������������������������������165 Swift’s Approach to Enumerated Types �������������������������������������������������������166 Using Swift Enums with Switch Statements �����������������������������������������������167 vi TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss Exploring Repetitions and Strides ���������������������������������������������������������������������171 While and Repeat-While Loops ��������������������������������������������������������������������172 For-in Loops �������������������������������������������������������������������������������������������������173 Using Strides �����������������������������������������������������������������������������������������������177 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������178 Chapter 9: Storing Data and Sharing Data ����������������������������������������179 What Is the Data? ����������������������������������������������������������������������������������������������181 Where Is the Data Stored? ��������������������������������������������������������������������������������183 Storing Data in Nonpersistent App Storage �������������������������������������������������185 Storing Data in Persistent App Storage �������������������������������������������������������185 Storing Persistent Data Outside of App Storage on a Device ����������������������187 Storing Data in Shared Storage Locations ���������������������������������������������������187 Who Is in Charge of the Data?���������������������������������������������������������������������������189 Ownership of Data ���������������������������������������������������������������������������������������189 Data Integrity �����������������������������������������������������������������������������������������������190 Using Checksums ����������������������������������������������������������������������������������������191 Using Timestamps and Other Data Markers ������������������������������������������������192 Version Control ��������������������������������������������������������������������������������������������193 How Is the Data Managed ���������������������������������������������������������������������������������194 Managing External Data ������������������������������������������������������������������������������194 Formatting and Structuring Data �����������������������������������������������������������������195 Handling Data That Is Not There: Swift Optionals ���������������������������������������������201 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������206 Chapter 10: Building Components ����������������������������������������������������207 Why Build Components �������������������������������������������������������������������������������������207 Advantages of Components: Reusability �����������������������������������������������������209 Advantages of Components: Manageability ������������������������������������������������209 vii TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss The Basic Components of Development Projects ���������������������������������������������210 Subroutines, Functions, Procedures, and Methods �������������������������������������210 Classes ��������������������������������������������������������������������������������������������������������214 Larger Building Blocks ��������������������������������������������������������������������������������������215 Looking at Blocks and Recursion ����������������������������������������������������������������������216 Terminology: Blocks and Closures ���������������������������������������������������������������216 Using a Closure ��������������������������������������������������������������������������������������������217 Recursion ����������������������������������������������������������������������������������������������������219 Building a Function in Swift ������������������������������������������������������������������������������219 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������231 Chapter 11: Using Events to Guide Actions ��������������������������������������233 Where Blocks Fit In �������������������������������������������������������������������������������������������234 Using Actions and Messaging for Managing Flow Control Summary ���������������235 Passing a Button Press/Tap/Click On to… Somewhere ������������������������������������236 Implement a Button with Known Action ������������������������������������������������������236 Implement a Button with a Notification �������������������������������������������������������241 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������248 Chapter 12: Getting into Xcode ���������������������������������������������������������249 How to Write Software ��������������������������������������������������������������������������������������250 Developing an App with Xcode��������������������������������������������������������������������������255 Setting Up the Project ����������������������������������������������������������������������������������255 Testing the Project (without Modifications) �������������������������������������������������259 Adding the Code and Interface ��������������������������������������������������������������������261 Testing the Project (with Modifications) ������������������������������������������������������268 Debugging an App with Xcode ��������������������������������������������������������������������������268 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������270 viii TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss Chapter 13: Bringing in People ���������������������������������������������������������271 Computability for People �����������������������������������������������������������������������������������271 The Development Questions �����������������������������������������������������������������������������273 What Are You Doing? �����������������������������������������������������������������������������������274 Who Will Be Involved? ���������������������������������������������������������������������������������274 Why Will People Be Involved? ����������������������������������������������������������������������275 When Will It Happen?�����������������������������������������������������������������������������������275 Where Will the Project Run? ������������������������������������������������������������������������277 How Will You Know the Results? �����������������������������������������������������������������278 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������279 Chapter 14: Graphics and Visualization Techniques and Problems ����������������������������������������������������������������281 Introducing Utility Smart �����������������������������������������������������������������������������������282 Beginning the App (Utility Smart 1) �������������������������������������������������������������������282 Refining the App (Utility Smart 2) ����������������������������������������������������������������������288 Code Snippets ���������������������������������������������������������������������������������������������������291 Creating a Popover: Code ����������������������������������������������������������������������������292 Creating a Popover: Storyboard �������������������������������������������������������������������293 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������294 Index �������������������������������������������������������������������������������������������������295 ix

See more

The list of books you might like

Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.