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毕向东Java基础教程-Java基础语法【下】

毕向东Java基础教程-Java基础语法【下】

作者: Lois_Huang | 来源:发表于2019-12-17 18:34 被阅读0次

    本篇为Java基础语法【下】,包含程序流程控制、函数、数组这三部分内容。


    程序流程控制

    顺序结构

    判断结构

    三种格式:

    /*=======第一种格式=======*/
    if(条件表达式)
    {
        执行语句;
    }
    
    /*=======第二种格式=======*/
    if(条件表达式)
    {
        执行语句;
    }
    else
    {
        执行语句;
    }
    
    /*=======第三种格式=======*/
    if(条件表达式)
    {
        执行语句;
    }
    else if(条件表达式)
    {
        执行语句;
    }
    ...
    else
    {
        执行语句;
    }
    

    注意:

    • if语句后若未写大括号,那就只能控制离它最近的单条语句。

    • if else与三元运算符的区别在于:三元运算符由于是运算符,因此必须有结果。

    • Java语言中语句一般有两种结束方式:以分号;或后大括号}结束,以}结束的一般为流程控制语句。

    • Example1:if语句无控制体的情况

      if(false);
      {
          System.out.println("Hello World!");  //会打印Hello World!,实际上if没有控制体,大括号内容叫做局部代码块
      }
      

      Example2:局部代码块

      {
         int m = 89;
         System.out.println("Hello World!..."+m);
      }
      System.out.println("Over..."+m);        //编译报错
      

      局部代码块一执行完,m变量在内存中就会被释放,因此局部代码块可以定义局部变量的生命周期。为了节约内存空间,在确保后面不会在使用此变量的情况下,可以使用局部代码块的形式,执行完后,其空间就会被腾出来(虚拟机在内存当中开辟的空间是有限的,除非在启动虚拟机的时候设置需要的空间)。

    选择结构

    格式:

    switch(表达式)
    {
        case 取值1:
            执行语句;
            break;
        case 取值2:
            执行语句;
            break; 
        ...
        default:
            执行语句;
            break;
    }
    

    特点:

    • switch能判断的数据类型有限,只有四种:byte, short, int, char(Java1.5 为switch增加了枚举类型,Java1.7 增加了字符串类型)。

    • 程序一执行到switch,会把大括号内所有的语句加载到内存中。

    • switch中条件放置无顺序,但执行有顺序。
      Example1:即使default放在第一位,也会先判断case

      switch(表达式)
      {
          default:
              执行语句;
              break;
        case 取值1:
              执行语句;
              break;
          case 取值2:
              执行语句;
              break; 
          ...
      }
      
    • 程序遇到满足条件的值后,如果没有break,则会继续向下执行,之后的case不再进行判断,直接执行里面的语句,直到遇到break或执行到大括号终结。
      Example2

      int x = 2;
      swtich(x)
      {
          default:
            System.out.println("d");
            //break;
          case 4:
            System.out.println("a");
            //break; 
          case 1:
            System.out.println("b");
            break;
          case 3:
            System.out.println("c");
            break;
      }
      //输出结果为d, a, b
      
    • Example3:多个值,对应相同执行语句

      int month = 3;
      switch(month)
      {
          case 3:
          case 4:
              System.out.println(month+"月对应的是春季");
              break;
      }
      

      执行到case 3,满足条件,但没有执行语句和break,继续往下执行并且不判断,执行完case 4中的语句再break

    ifswtich的应用:

    • if
      1. 对具体的值进行判断
      2. 对值的区间进行判断
      3. 对运算结果是boolean类型的表达式进行判断
    • switch
      1. 对具体的值进行判断
      2. 值的个数通常是固定的

    对于几个固定的值判断,建议使用switch语句,因为其会将具体的答案都加载进内存,效率相对高一点。
    常用的为if,不建议用switch语句,因为其功能性较差,且书写麻烦。

    循环结构

    三种格式:

    /*=======while语句格式=======*/
    while(条件表达式)
    {
        执行语句;
    }
    
    /*=======do while语句格式=======*/
    do
    {
        执行语句;
    }while(条件表达式);
    
    /*=======for语句格式=======*/
    for(初始化表达式;循环条件表达式;循环后的操作表达式)
    {
        执行语句;(循环体)
    }
    

    特点:

    • do while:无论条件是否满足,循环体至少执行一次。

    • for的三个表达式运行顺序:初始化表达式只执行一次;判断循环条件,为真就执行循环体,再执行循环后的操作表达式,接着继续判断循环条件,重复整个过程,直到条件不满足为止。

    • whilefor可以互换,区别在于for为了循环而定义的变量在for循环结束就在内存中释放,而while循环使用的变量在循环结束后还可以继续使用。

    • 最简单无限循环格式:while(true)for(;;),无限循环存在的原因是并不知道循环多少次,而是根据某些条件,来控制循环(for两边的表达式可以不写,中间不写会默认为true)。

    • Example1:while语句错误写法

      while(条件表达式);  //while语句后加分号,会一直循环
      {
          执行语句;
      }
      
    • Example2: for第一和第三个表达式的非常规写法

      int x = 1;
      for(System.out.println("a");x<3;System.out.println("c"))
      {
          System.out.println("d");
          x++;
      }
      //输出 a d c d c
      //注意能执行成功,只要满足表达式的条件即可
      

    应用:
    Example3: 打印九九乘法表

    for(int x = 1; x <= 9; x++)
    {
        for(int y = 1; y <= x; y++)
        {
            System.out.print(y + "*" + x + "=" + y * x + "\t"); // "\t":制表符,可以用来对齐
        }
        System.out.println();
    }
    

    输出结果为

    常用转义符:

    • n:回车

    • t:制表符

    • b:退格

    • r:按下回车键
      windows系统中回车符其实是由rn这两个符号组成的,linux中回车符是n,dos可以识别nrn,但是windows的一些软件中只能识别rn
      Example4:打印带双引号的hello world

      System.out.println(""hello world"");//错误写法,会识别成前两个双引号为一对
      System.out.println("\"hello world\"");//正确写法
      

      Example5:打印带反斜杠的hello world

      System.out.println("\\hello world");
      

    其他流程控制语句

    break(跳出):应用于选择结构(swtich)和循环结构(loop)
    contine(继续):应用于循环结构(loop)

    注意:

    • 这两个语句离开应用范围就无意义。

    • 这两个语句单独存在下面都不可以有语句,因为执行不到。

    • 如果出现了循环嵌套,break要跳出指定循环,可以通过标号实现——标号的出现,可以让这两个语句作用于指定的范围(标号用得并不多)。
      Example

      xiaoqiang:for(int x=0; x<3; x++)
      {
          wangcai:for(int y=0; y<4; y++)
          {
              System.our.println("x=" + x);
              break xiaoqiang;
          }
      }
      xiaoqiang:for(int x=0; x<3; x++)
      {
          wangcai:for(int y=0; y<4; y++)
          {
              System.our.println("x=" + x);
              continue xiaoqiang;
          }
      }
      

    函数

    函数的定义

    什么是函数?

    • 函数就是定义在类中的具有特定功能的一段独立小程序
    • 函数也称为方法

    函数的格式:

    修饰符 返回值类型 函数名(参数类型 形式参数1, 参数类型 形式参数2, ...)
    {
        执行语句;
        return 返回值;
    }
    
    

    Example

    class FunctionDemo
    {
        public static void main(String[] args)
        {
            int c = add(3,4);
            System.out.println("c="+c);
        }
        int add(int a, int b)
        {
            return a+b;
        }
    }
    

    编译报错:无法从静态上下文中引用非静态方法add(int, int),需要在add()函数前加static修饰符(注意是在编译过程中失败)。

    函数的特点

    • 定义函数可以将功能代码进行封装
    • 便于对该功能进行复用,函数的出现提高了代码的复用性
    • 函数只有被调用才会被执行
    • 对于函数没有具体返回值的情况,返回值类型用关键字void表示,那么该函数中的return语句如果在最后一行可以省略不写

    注意:

    • 函数中只能调用函数,不可以在函数内部定义函数。
    • 定义函数时,函数的结果应该返回给调用者,交由调用者处理。
      Example
    class Demo 
    {
        public static void main(String[] args) 
        {
            System.out.println(add(3,5));
        }
        public static void add(int a, int b)
        {
            System.out.println(a + b);
            return;
        }
    }
    

    编译出错: System.out.println(add(3,5));此处不允许使用void类型。

    函数的应用

    Example:判断成绩所属的等级

    public static char getLevel1(int num)
    {
        char level;
        if(num>=90 && num<=100) level = 'A';
        else if(num>=80 && num<=89) level = 'B';
        else if(num>=70 && num<=79) level = 'C';
        else if(num>=60 && num<=69) level = 'D';
        else if(num<60) level = 'E';
        return level;
    }
    
    public static char getLevel2(int num)
    {
        char level;
        if(num>=90 && num<=100) level = 'A';
        else if(num>=80 && num<=89) level = 'B';
        else if(num>=70 && num<=79) level = 'C';
        else if(num>=60 && num<=69) level = 'D';
        else if(num<60 || num>100) level = 'E';
        return level;
    }
    

    两个函数均编译错误 :可能尚未初始化变量level;编译时不会判断数值(即使涵盖了所有的情况),只管语法错误,所以最后应加else语句。

    函数的重载(overload)

    重载的概念:在同一类中,允许存在一个以上的同名函数,只要它们的参数个数或者参数类型不同即可。
    重载的特点:与返回值类型无关,只看参数列表。
    重载的好处:方便于阅读,优化了程序设计(函数的功能一样,仅仅是参与运算的未知内容不同时,可以定义多函数,却使用统一函数名称,这样方便阅读,在调用时,虚拟机通过参数列表的不同来区分同名函数)。

    Example1

    public static int add(int a, int b)
    {
        return a+b;
    }
    public static double add(int a, int b)
    {
        return a+b;
    }
    

    编译报错:已在XX中定义add(int, int)…,Java是严谨性语言,如果函数出现调用的不确定性,会编译失败。

    Example2:打印乘法表

    /**
    打印指定参数的任意乘法表
    */
    public static void printCFB(int num)
    {
        for(int x=1; x<=num; x++)
        {
            for(int y=1; y<=x; y++)
            {
                System.our.print(y+"*"+x+"="+y*x+"t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
    /**
    打印标准乘法表(不指定参数的情况下)
    */
    public static void printCFB()
    {
        for(int x=1; x<=9; x++)
        {
            for(int y=1; y<=x; y++)
            {
                System.our.print(y+"*"+x+"="+y*x+"t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
    

    如上,一般只要一重载,代码就会重复;可以通过调用的方式,减少重复代码。

    
    /**
    打印指定参数的任意乘法表
    */
    public static void printCFB(int num)
    {
        for(int x=1; x<=num; x++)
        {
            for(int y=1; y<=x; y++)
            {
                System.our.print(y+"*"+x+"="+y*x+"t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
    /**
    打印标准乘法表。
    */
    public static void printCFB()
    {
        printCFB(9);
    }
    

    一般由于参数个数的原因重载,都能复用;而如果是参数类型,则不行。

    函数调用

    栈的形式

    数组

    数组的定义

    概念:同一类型数据的集合,其实数组就是一个容器。

    好处:可以自动给数组中的元素从0开始编号,方便操作这些元素。

    格式:

    /*=======第一种格式=======*/
    元素类型[] 数组名 = new 元素类型[元素个数或数组长度];
    /*=========示例========*/
    int[] arr = new int[5];
    
    /*=======第二种格式=======*/
    元素类型[] 数组名 = new 元素类型[]{元素1, 元素2, ...};
    /*=========示例========*/
    int[] arr = new int[]{3,5,1,7};   //用new,常规初始化方式
    int[] arr = {3,5,1,7};            //静态初始化方式
    //以上两种方式在大部分情况下都是通用的,但它们在重新赋值或传参时会有一点小差别
    

    Example

    int[] arr = new int[3];
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    //均输出0(默认赋值为0)
    

    数组的内存分配及特点

    Java内存分为五片:

    • 寄存器(CPU使用)
    • 本地方法区(调用系统底层内容)
    • 方法区(别名【数据区、共享区、share data】,存储方法)
    • 栈内存(基本数据类型):存储的都是局部变量,变量所属的作用域一旦结束,该变量就会自动释放。
    • 堆内存(引用数据类 ):存储数组和对象(其实数组也是对象),凡是new建立的对象都在堆中。

    堆的特点:

    • 每一个实体都有首地址值。
    • 堆内存中的每一个变量都有默认初始化值,根据类型的不同而不一样,整数:0,小数:0.0或者0.0f,boolean:false,char :‘u0000’,实体:null。
    • 垃圾回收机制:当堆中的实体没有被任何变量指向时,不像栈一样,会立刻被释放,而是会被视作垃圾,被自动回收,垃圾回收机制会不定时的,自动检测堆里的垃圾,进行回收。C++需要程序员手动回收堆里的垃圾,析构函数。

    Example1

    int[] arr = new int[3];
    //arr在栈中,new int[3]在堆中,堆中存的是实体,实体的用途:用于封装数据,存储很多数据
    

    Example2

    sytem.out.print(arr[0]);//先找arr,再根据地址找数组,找到数组后找对应的元素
    arr = null;             //让arr不指向任何实体对象 
    

    数组操作常见问题

    Example1:ArrayIndexOutOfBoundsException异常

    int[] arr = new int[3];
    System.out.println(arr[3]);
    

    编译完,不会出错,因为编译时不会在内存中建立数组,因此也不会找角标
    运行时,产生问题,当访问到数组中不存在的角标/索引时,就会产生ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

    Example2:NullPointerException异常

    int[] arr = new int[3];
    arr = null;
    System.out.println(arr[0]);
    

    运行出错,当引用型变量没有任何实体指向时,还在用其操作实体,就会产生NullPointerException异常。

    Example3

    int[] arr = new int[3];
    System.out.println(arr);  //[I@c17164
    

    @右边:哈希值,哈希本身是一种算法,由这个算法来定义数组实体在内存中存储的位置,可以简单理解为是一个地址值,windows支持的,Java调用。
    @左边:代表实体的类型, [:数组型, I:int型。
    测试的时候用,当我们不知道这个变量接收的数据是什么类型时,可以打印出来看看。

    数组常见操作

    Example1:获取最值(最大值,最小值)

    class Demo
    {
        public static void main(String[] args)
        {
            int[] arr = {-34,-19,-11,-109,-3,-56};
            int max = getMax(arr);
            System.out.println("max="+max);
        }
        public static int getMax(int[] arr)
        {
            int max = arr[0];
            for(int x=1; x<arr.length; x++)
            {
                if(arr[x]>max) max = arr[x];
            }
            return max;
        }
    }
    

    注意max初始化的问题,若初始化为0,则判断不出最大值。

    Example2-1:选择排序,特定位置和其他位置比较

    public static void selectSort(int[] arr)
    {
        for(int i = 0; i < arr.length-1; i++)
        {
            for(int j = i+1; j < arr.length; j++)
            {
                if(arr[i]>arr[j])
                {
                    int temp = arr[i];
                    arr[i] = arr[j];
                    arr[j] = temp;
                }
            }
        }
    }
    //性能问题
    //在selectSort中,每次把最小的元素放到固定位置的过程中,会进行大量元素的交换,实际上只要找到值最小的元素,再与固定位置交换即可
    public static void selectSort_2(int[] arr)
    {
        for(int x=0; x<arr.length-1; x++)
        {
            int num = arr[x];
            int idex = x;
            for(int y=x+1; y<arr.length; y++)
            {
                if(num>arr[y])
                {
                    num = arr[y];
                    index = y;
                }
            }
            if(index!=x)
            {
                int temp = arr[x];
                arr[x] = arr[index];
                arr[index] = temp;
            }      
        }
    }
    

    Example2-2:冒泡排序,相邻元素比较

    public static void bubbleSort(int[] arr)
    {
        for(int x=0; x<arr.length-1; x++)//每次循环将此次比较的元素中最大的元素移到此次序列的最后
        {
            for(int y=0; y<arr.length-1-x; y++)//-1避免角标越界,-x外循环增加一次,比较的元素个数递减
            {
                if(arr[y]>arr[y+1])
                {
                    int temp = arr[y];
                    arr[y] = arr[y+1];
                    arr[y+1] = temp;
                }
            }
        }
    }
    //数组中元素的交换可以提取出来,写作函数
    public static void swap(int[] arr,int a,int b)
    {
        int temp = arr[a];
        arr[a] = arr[b];
        arr[b] = temp;
    }
    public static void bubbleSort_2(int[] arr)
    {
        for(int x=0; x<arr.length-1; x++)
        {
            for(int y=0; y<arr.length-1-x; y++)
            {
                if(arr[y]>arr[y+1])
                    swap(arr,y,y+1);
            }
        }
    }
    //其中的for循环也可以写成以下形式
    for(int x=arr.length-1; x>0; x--)
    {
        for(int y=0; y<x; y++)
        {
            ...
        }
    }
    

    注意:
    1、可以通过调用Arrays.sort(arr);实现排序功能
    2、操作的是同一空间

    Example3:折半查找(二分查找)

    public static int func(int[] arr, int value)
    {
        int min, max, mid;
        min = 0;
        max = arr.length;
        mid = (min+max)/2;
        while(min <= max)
        {
            mid = (min+max)/2;//mid = (a+b)>>2;
            if(arr[mid] < value)
                min = mid+1;
            else if(arr[mid] > value)
                max = mid-1;
            else
                return mid;
        }
        return -1;
    }
    

    注意:

    1. 给定一个有序数组,若往该数组中存储一个元素,并保证数组仍然是有序的,那么这个元素存储的角标如何获取-->return min。

    2. int[] arr = {13,15,19,27,33,45,78,106};
      Arrays.binarySearch(arr,45);
      //若元素存在,返回元素所在的位置;
      //若元素不存在,返回的是-插入点-1;之所以-1,是因为避免返回0,例如Arrays.binarySearch(arr,5)
      

    Example4:进制转换:利用与运算实现

    public static void main(String[] args)
    {
        toHex(60);
    }
    //0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A, B, C, D, E, F
    //0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15
    public static void toHex(int num)
    {
        for(int x = 0; x < 8; x++)
        {
            int temp = num & 15;
            if(temp > 9)
                System.out.print((char)(temp-10+'A'));
            else
                System.out.print(temp);
            num = num >>> 4;
        }
    }
    /*
    什么时候使用数组呢?
    如果数据出现了对应关系,而且对应关系的一方是有序的数字编号,可作为角标使用。
    
    将这些数据存储到数组中,根据运算的结果作为角标直接去查数组中对应的元素即可。
    这种方式:称为查表法。
    (存在对应关系,但无序,可以使用map)
    */
    public static void toHex_2(int num)
    {
        if(num == 0)
        {
            System.out.print("0");
            return;
        }
        char[] chs = {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};
        char[] arr = new char[8];
        int pos = arr.length;
        while(num != 0)
        {
            int temp = num & 15;
            arr[--pos] = chs[temp];
            num = num >>> 4;
        }
        for(int x = pos; x < arr.length; x++)
        {
            System.out.print(arr[x]);
        }
    }
    /*十进制转二进制/八进制类似
    可以通过函数调用的方式,将通用的代码抽出来
    */
    //十进制-->十六进制
    public static void toHex(int num)
    {
        trans(num,15,4);
    }
    //十进制-->二进制
    public static void toBinary(int num)
    {
        trans(num,1,1);
    }
    //十进制-->八进制
    public static void toOctal(int num)
    {
        trans(num,7,3);
    }
    public static void trans(int num, int base, int offset)
    {
        if(num == 0)
        {
            System.out.print("0");
            return;
        }
        char[] chs = {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};
        char[] arr = new char[32];
        int pos = arr.length;
        while(num != 0)
        {
            int temp = num & base;
            arr[--pos] = chs[temp];
            num = num >>> offset;
        }
        for(int x = pos; x < arr.length; x++)
        {
            System.out.print(arr[x]);
        }
    }
    

    注意:可以通过Integer类的方法直接将十进制数转换为对应的进制数

    System.out.println(Integer.toBinaryString(-6));
    System.out.println(Integer.toHexString(5));
    System.out.println(Integer.toOctalString(32));
    

    二维数组

    格式:

    格式1:int[][] arr = new int[3][2];

    • 定义了名称为arr的二维数组
    • 二维数组中有3个一维数组
    • 每一个一维数组中有2个元素
    • 一维数组的名称为arr[0]arr[1]arr[2]
    • 给第一个一维数组1角标位赋值为78写法:arr[0][1] = 78;

    格式2:int[][] arr = new int[3][];

    • 二维数组中有3个一维数组

    • 每个一维数组都是默认初始化值null

    • 可以对这三个一维数组分别进行初始化

      arr[0] = new int[3];
      arr[1] = new int[1];
      arr[2] = new int[2];
      

    格式3:

    int[][] arr = {{3,1,7},{5,8,2,9},{4,6}};
    

    还可以写成如下方式:

    int[][] arr = new int[3][2];
    int[] arr[] = new int[3][2];
    int arr[][] = new int[3][2];
    

    内存图示:

    Example1:直接打印二维数组

    int[][] arr1 = new int[3][2];
    System.out.println(arr);       //[[I@c17164
    System.out.println(arr[0]);    //[I@1fb8ee3
    System.out.println(arr[0][0]); //0
    
    int[][] arr2 = new int[3][];
    System.out.println(arr);       //[[I@c17164
    System.out.println(arr[0]);    //null
    System.out.println(arr[0][0]); //NullPointerException
    

    Example2:数组长度

    System.out.println(arr.length);    //打印二维数组的长度-->就是一维数组的个数。
    System.out.println(arr[1].length); //打印二维数组中角标为1的一维数组的长度。
    

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