Lecture 01 · Java Programming with Robocode Tank Royale

初探编程世界

启动你的第一辆自动战斗坦克，并建立“改代码、运行、观察、再修正”的学习循环。

Java（编程语言） Bot（机器人） Method（方法） Debugging（调试）

Teacher

黄泽钧校友

  • 宽柔中学新山校本部 2015 年高三理（2）班毕业。
  • 英国谢菲尔德大学（University of Sheffield）软件工程硕士，一等荣誉学位。
  • 全系第一名，获颁 Mappin Medal 奖牌；曾担任四个学期的助教。
  • 现任 AlphaCloud Technologies Pte Ltd 高级软件工程师。
Mappin Medal 奖牌正面 Mappin Medal 奖牌背面

先看一场坦克对战

这就是我们四堂课要亲手做出来的成果：一辆能自己移动、扫描、瞄准与开火的坦克。

  • 你不会用手柄遥控坦克，而是写程序来决定它的每一个行为。
  • 每改一行代码，战场上的结果都会立刻不同。
  • 今天的目标很朴素：让你的第一辆坦克在战场上动起来。

今天的学习目标

看懂环境

知道 Java、IntelliJ IDEA、Robocode Tank Royale 与 GitHub 各自负责什么。

跑起坦克

运行第一份 Bot（机器人）代码，观察坦克移动、转向、扫描与开火。

保存成果

完成一次 commit（提交），把今天能运行的版本保存起来。

2 小时课堂节奏

0:00 - 0:20

课程介绍、Robocode 战场演示、环境检查。

0:20 - 0:45

认识 IntelliJ IDEA 界面、运行配置与 GitHub 模板流程。

0:45 - 1:15

认识 Java 程序结构，并示范修改移动、转向与雷达扫描。

1:15 - 2:00

学生实作、现场 Debug、Git 保存阶段成果。

Java 是什么？

Java 是一门强类型 (strongly-typed)、跨平台的编程语言。自 1995 年发布至今，仍是企业级系统、Android 应用与银行金融系统的主力语言之一。

强类型 (Strongly-typed)

变量必须先声明类型，许多错误在编译 (compile) 阶段就被发现，而不是等到运行时才出问题。

跨平台 (Cross-platform)

“一次编写，到处运行”(Write Once, Run Anywhere)：同一份代码可在 Windows、macOS、Linux 上运行。

生态成熟 (Mature)

文档、库与社区资源丰富，向后兼容性好，适合作为第一门编程语言长期学习。

Google、Netflix、Uber、Amazon 与众多银行系统都大量使用 Java。学好它，对未来职场有长期价值。

代码怎样变成会运行的程序？

  1. 编写源代码 (source code)：我们在 MyFirstBot.java 里写人类可读的 Java 代码。
  2. 编译 (compile)：编译器 javac 把源代码翻译成字节码 (bytecode)，也就是 .class 文件。
  3. 运行 (run)：JVM（Java 虚拟机） 读取字节码并执行，坦克于是开始行动。

JDK 与 JRE

JDK（开发工具包）= 编译 + 运行；JRE（运行环境）= 只能运行。我们要写代码，所以需要安装 JDK 25。

为什么先懂这一步？

出现 “compile error（编译错误）”时，代表代码还没成功翻译，坦克根本不会启动。先过编译，再谈策略。

Robocode 是什么？

Robocode Tank Royale 是一个编程游戏：我们不是直接操控坦克，而是写一个程序，让坦克自己在战场中移动、扫描、开火和反应。

  • Body（车身）：负责移动和转向。
  • Gun（炮塔）：负责瞄准和开火。
  • Radar（雷达）：负责扫描敌人。

参考： Anatomy of a Bot

环境检查清单

电脑上需要有

  • JDK（Java Development Kit，Java 开发工具包）25 或以上。
  • IntelliJ IDEA（Java 代码编辑与运行工具）。
  • Git（版本控制工具）与 GitHub 账户。

今天的原则

先让程序跑起来，再逐步理解每一行代码。编程初学者最需要的不是背术语，而是建立可重复的排查流程。

从模板到 GitHub：保存你的代码

  1. 注册 GitHub 账户，打开 学生代码模板 ，点Use this template → Create a new repository 创建属于你自己的仓库。
  2. 在 IntelliJ IDEA 用 Git clone（克隆）你的 repository（代码仓库）到本机。
  3. 修改 MyFirstBot.java，确认坦克可以运行。
  4. commit（提交）并 push（推送）到 GitHub，形成第一份云端存档。

若课前无法完成 GitHub，可先在本机 commit；下一堂课再补齐 push。

认识 IntelliJ IDEA 的工作区

  • Project（项目视窗）：查看文件夹、Bot 文件与配置文件。
  • Editor（编辑器）：阅读和修改代码。
  • Run widget（运行控件）：选择并启动预设 run configuration（运行配置）。
  • Run tool window（运行视窗）：查看程序输出与错误信息。
  • Status bar（状态栏）：查看编码、缩进、行列位置与后台任务。

参考： IntelliJ IDEA User Interface

IntelliJ IDEA 工作区示意图：Project、Editor、Run widget 与 Run tool window

使用模板的一键运行配置

1. 打开模板项目

使用学生代码模板，IntelliJ IDEA 会读取已准备好的 .idea 设置。

2. 启动 Robocode

从 Run widget（运行控件）选择预设配置，一键启动 Robocode Tank Royale。

3. 启动 MyFirstBot

再选择 Bot 的运行配置，让 MyFirstBot 加入战场。

课堂目标不是学习复杂配置，而是先体验“改代码、运行、观察结果”的循环。

一份 Bot 需要哪些文件？

MyFirstBot.java

描述坦克的行为：什么时候启动、怎样移动、怎样扫描、怎样反应。

MyFirstBot.json

描述坦克的资料：名称、版本、作者、平台与使用的编程语言。

官方建议初学者先用 JSON config file（JSON 配置文件）提供 Bot 信息。

第一份 Java Bot 代码

package MyFirstBot;

import dev.robocode.tankroyale.botapi.*;
import dev.robocode.tankroyale.botapi.events.*;

public class MyFirstBot extends Bot {
    // 程序入口：启动这辆坦克
    public static void main(String[] args) {
        new MyFirstBot().start();
    }

    // 每个回合开始时被呼叫：定义坦克的主要行为
    @Override
    public void run() {
        while (isRunning()) {
            forward(100);
            turnGunLeft(360);
            back(100);
            turnGunLeft(360);
        }
    }

    // 扫描到敌人 → 开火（第二课详解）
    @Override
    public void onScannedBot(ScannedBotEvent e) {
        fire(1);
    }
}

模板里的 MyFirstBot.java 还多了一个被击中时的反应方法 onHitByBullet（第三课讲）；今天我们主要看 run()。

读懂代码骨架

  • package MyFirstBot;：声明这份代码属于哪个包 (package)，对应它所在的文件夹。
  • import ...;：导入 (import) Robocode 提供的现成工具，才能使用 Bot 与各种事件。
  • class MyFirstBot：类 (Class)，这辆坦克的设计图。
  • main()：主方法 (Main Method)，Java 程序的入口，从这里启动坦克。
  • run()：运行方法 (Run Method)，定义每回合开始后坦克要持续做的事。
  • while：循环 (Loop)，让同一组动作不断重复，直到 Bot 停止运行。

文件名必须和类名一致：MyFirstBot 类要放在 MyFirstBot.java 里。

Class（类）与 Inheritance（继承）

Class（类）

MyFirstBot 是一个 Class（类），像一张坦克设计图：描述这辆坦克有哪些行为。

Inheritance（继承）

extends Bot 表示继承 Robocode 提供的 Bot 父类，因此可以直接使用 forward()、fire() 等现成 Method（方法）。

今天先建立直觉；第二课起会在事件与策略中反复用到这些概念。

坦克的生命周期：回合与事件

Robocode 是回合制 (turn-based) 的。理解这个循环，就能预测代码何时运行：

  • run() 里的指令（如 forward）不是瞬间完成，而是一回合一回合地推进。
  • 每个回合 (tick)，服务器都会更新坦克的最新状态。
  • 发生事件（扫描到敌人、被击中、撞墙）时会中断去执行对应的事件处理器，处理完再回到主循环。

事件处理器（如 onScannedBot）从第二课开始详解。

Bot 生命周期流程图：main 启动后进入 run 主循环，每回合推进并在事件发生时中断处理

教师示范：让行为变得可观察

  1. 把 forward(100) 改成 forward(200)，观察坦克前进距离。
  2. 把 back(100) 改成 back(50)，观察移动节奏。
  3. 把 turnGunLeft(360) 改成 turnGunRight(360)，观察炮塔与雷达扫描方向（本模板中两者联动转动）。
  4. 每次只改一处，运行后说出“我改了什么，结果有什么不同”。

小步修改是 Debugging（调试）的基础。

学生练习：给坦克一个巡逻节奏

基础任务

  • 让坦克前进、后退、转炮塔，各至少出现一次。
  • 修改至少三个数字，并记录每次变化带来的战场行为。
  • 遇到错误时先读错误信息，再举手说明卡在哪一行。

进阶挑战

试着让坦克走出一个比较不规则的巡逻路线，但不要一次改太多。

读懂常见的编译器错误

编译器信息 (compiler message) 含义 怎么办
';' expected 少了分号 看错误指出的行号，在语句结尾补上 ;
cannot find symbol 名字拼错，或忘了 import 检查方法／变量的拼写与大小写，确认相关包已 import
class MyFirstBot is public, should be declared in a file named MyFirstBot.java 文件名与类名不一致 让文件名和类名完全一样
'}' expected 括号 { } 不成对 先检查大括号配对，再看小括号 ( )

排查顺序：先看错误行号 → 读懂信息 → 小步只修一处 → 重新运行。如果改太多找不到原因，回到上一个能运行的 commit（提交）。

用 Git 保存今天的成果

  1. 确认 Bot 可以运行。
  2. 在 IntelliJ IDEA 查看 changed files（已修改文件）。
  3. 写下 commit message（提交信息）：Complete first bot movement。
  4. commit（提交）后再 push（推送）到 GitHub。

参考： Commit and push changes

为什么今天就学 Git？

软件团队每天都在用 Git 保存与协作。它像“进度存档”，能让你安心做小步实验，改坏了也能回到上一版。

课堂反思

  • 今天哪一个代码改动最明显地改变了坦克行为？
  • 你第一次看到错误信息时，能不能找出它指向的文件和行数？
  • 如果坦克一直撞墙，你会先怀疑移动距离、转向，还是循环逻辑？

建议 commit message（提交信息）：Complete first bot movement。课后延伸：给 Bot 改名，并填好 JSON config file（JSON 配置文件）的作者字段。

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