Java语言基础02

文章目录

• 关键字
• • 关键字(keyword)的定义和特点
  
  
• 保留字(reserved word)
• 标识符
• Java中的名称命名规范
• 变量分类
• • 变量按数据类型分类
  • 变量按声明的位置分类
  • • 整数类型
    • 浮点类型
    
    
  
  
• 字符类型
• ASCII码
• 乱码
• Unicode编码
• UTF-8
• 布尔类型boolean
• 基本数据类型转换
• • 自动类型转换
  • 强制类型转换
  
  
• 字符串类型String
• 进制
• • 二进制
  
  
• 运算符
• • 算术运算符
  • 赋值运算符
  • 比较运算符
  • 逻辑运算符
  • 位运算符
  • 三元运算符
  • 运算符的优先级
  
  
• 流程控制
• • 顺序结构
  • 分支结构
  • • if else 结构
    • switch-case结构
    • • 从键盘获取不同类型的变量——Scanner类
      • 产生随机数
      • 例题
      
      
    
    
  • 循环结构
  • • 分类
    • 循环语句的四个组成部分
    • • for循环
      • • 例题
        
        
      • while循环
      • do-while循环
      • • 循环语句综合例题
        
        
      • 嵌套循环(多重循环)
      • • 质数输出的算法优化
        
        
      
      
    • 特殊关键字的使用
    • return 的使用
    • • 质数输出的实现方法二
      
      
    
    
  
  

关键字(keyword)的定义和特点

• 定义：被Java语言赋予了特殊含义，用做专门用途的字符串（单词）
• 特点：关键字中所有字母都为小写
  
  灰色的部分严格来讲不是关键字，但却当作关键字来使用。

• Java 保留字：现有 Java 版本尚未使用，但以后版本可能会作为关键字使用。
• 自己命名标识符时要避免使用这些保留字goto 、const

• Java 对各种变量、方法和类等要素命名时使用的字符序列称为标识符
• 技巧：凡是自己可以起名字的地方都叫标识符。
  ##定义合法标识符规则
• 由 26 个英文字母大小写，0-9 ，_ 或 $ 组成
• 数字不可以开头。
• 不可以使用关键字和保留字，但能包含关键字和保留字。
• Java 中严格区分大小写，长度无限制。
• 标识符不能包含空格。

• 包名：多单词组成时所有字母都小写：xxxyyyzzz
• 类名、接口名：多单词组成时，所有单词的首字母大写：XxxYyyZzz
• 变量名、方法名：多单词组成时，第一个单词首字母小写，第二个单词开始每个单词首字母大写：xxxYyyZzz
• 常量名：所有字母都大写。多单词时每个单词用下划线连接：XXX_YYY_ZZZ
  
  • 注意 1：在起名字时，为了提高阅读性，要尽量有意义，“见名知意”。
  • 注意 2：java 采用 unicode 字符集，因此标识符也可以使用汉字声明，但是不建议使用。

变量按数据类型分类

• 对于每一种数据都定义了明确的具体数据类型（强类型语言），在内存中分配了不同大小的内存空间。
• 8 个基本数据类型：byte、short、int、long、float、double、char、boolean。
• 引用类型 3 个：class (字符串的定义)、interface、数组
  

变量按声明的位置分类

• 在方法体外，类体内声明的变量称为成员变量。
• 在方法体内部声明的变量称为局部变量。
  
  注意：二者在初始化值方面的异同:
  
  • 同：都有生命周期
  • 异：局部变量除形参外，需显式初始化

整数类型

Java 各整数类型有固定的表数范围和字段长度，不受具体 OS 的影响，以保证 java 程序的可移植性。

• java 的整型常量默认为 int 型，声明 long 型常量须后加 ‘l’ 或 ‘L’
• java 程序中变量通常声明为 int 型，除非不足以表示较大的数，才使用 long
  
• 1TB = 1024GB 1GB = 1024MB 1MB = 1024KB 1KB = 1024B
• B= byte 1Byte = 8bit
• bit：计算机中的最小存储单位。byte：计算机中基本存储单元。

浮点类型

与整数类型类似，Java 浮点类型也有固定的表数范围和字段长度，不受具体操作系统的影响。
浮点型常量有两种表示形式：

• 十进制数形式：如：5.12 512.0f .512 (必须有小数点）
• 科学计数法形式:如：5.12e2 512E2 100E-2
• float：单精度，尾数可以精确到 7 位有效数字。很多情况下，精度很难满足需求。float 表示数值的范围比 long 还大。
• double：双精度，精度是 float 的两倍。通常采用此类型。
  注意：Java 的浮点型常量默认为 double 型，声明 float 型常量，须后加 ‘f’ 或 ‘F’。
  

char 型数据用来表示通常意义上 “字符” ( 2 字节) ，Java 中的所有字符都使用Unicode编码，故一个字符可以存储一个字母，一个汉字，或其他书面语的一个字符。

• 字符型变量的三种表现形式：
  字符常量是用单引号(‘ ’)括起来的单个字符。例如：char c1 = ‘a’; char c2 = ‘中’; char c3 = ‘9’;
• Java 中还允许使用转义字符‘\’来将其后的字符转变为特殊字符型常量。
  例如：char c3 = ‘\n’; // '\n’表示换行符
  
• 直接使用 Unicode 值来表示字符型常量：‘\uXXXX’。其中，XXXX 代表一个十六进制整数。如：\u000a 表示 \n。
• char 类型是可以进行运算的。因为它都对应有Unicode 码。
• char 类型是能够定义成为一个中文的，因为java 中以 unicode 编码，一个 char 占 16 位，2 个字节，所以放一个中文是没问题的。

• ASCII码：上个世纪 60 年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为 ASCII 码。ASCII 码一共规定了 128 个字符的编码，比如空格 “SPACE” 是 32（二进制00100000），大写的字母 A 是65（二进制01000001）。
• 这 128 个符号（包括 32 个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面 7 位，最前面的 1 位统一规定为 0。
• 缺点： 不能表示所有字符。相同的编码表示的字符不一样：比如，130在法语编码中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母 Gimel(ג)

乱码：世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。

• Unicode：一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，使用 Unicode 没有乱码的问题。
• Unicode 的缺点：Unicode 只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储：无法区别 Unicode 和 ASCII：计算机无法区分三个字节表示一个符号还是分别表示三个符号。另外，我们知道，英文字母只用一个字节表示就够了，如果 unicode 统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是 0，这对于存储空间来说是极大的浪费。

• UTF-8 是在互联网上使用最广的一种 Unicode 的实现方式。
• UTF-8 是一种变长的编码方式。它可以使用 1-6 个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。
• UTF-8 的编码规则：
  
  • 对于单字节的 UTF-8 编码，该字节的最高位为 0，其余 7 位用来对字符进行编码（等同于ASCII 码）。
  • 对于多字节的 UTF-8 编码，如果编码包含 n 个字节，那么第一个字节的前 n 位为 1，第一个字节的第 n+1 位为 0，该字节的剩余各位用来对字符进行编码。在第一个字节之后的所有的字节，都是最高两位为 “10”，其余 6 位用来对字符进行编码。

boolean 类型用来判断逻辑条件，一般用于程序流程控制：

• if条件控制语句；
• while 循环控制语句；
• do-while 循环控制语句；
• for 循环控制语句；
• boolean 类型数据只允许取值 true 和 false，无null。
• 不可以使用 0 或非 0 的整数替代 false 和 true，这点和 C 语言不同。
• Java 虚拟机中没有任何供 boolean 值专用的字节码指令，Java 语言表达所操作的 boolean 值，在编译之后都使用 java 虚拟机中的 int 数据类型来代替：true 用 1 表示，false 用 0 表示。

自动类型转换

• 容量小的类型自动转换为容量大的数据类型。数据类型按容量大小排序为：
  
• 有多种类型的数据混合运算时，系统首先自动将所有数据转换成容量最大的那种数据类型，然后再进行计算。
• 注意：这里的容量大小指的是，表示数的范围的大和小。float 容量要大于 long 的容量。
  
  • byte，short，char 之间不会相互转换，他们三者在计算时首先转换为 int 类型。
  • boolean 类型不能与其它数据类型运算。
  • 当把任何基本数据类型的值和字符串 (String) 进行连接运算时 ( + )，基本数据类型的值将自动转化为字符串 (String) 类型。

强制类型转换

自动类型转换的逆过程，将容量大的数据类型转换为容量小的数据类型。

• 使用时要加上强制转换符：()，但可能造成精度降低或溢出,格外要注意。
• 通常，字符串不能直接转换为基本类型，但通过基本类型对应的包装类则可以实现把字符串转换成基本类型。

String n = "123";
int i = Integer.parseInt(n);


• boolean 类型不可以转换为其它的数据类型。
  

String不是基本数据类型，属于引用数据类型，java.lang.String 是 java 中定义的一个类，类都属于引用数据类型。

• 使用方式与基本数据类型一致。例如：String str = “abcd”;
• String 可以和 8 种基本数据类型变量做运算。且运算只能是连接运算： + ；运算结果仍然是 String 类型。
• 一个字符串可以串接另一个字符串，也可以直接串接其他类型的数据。例如：
  

• 所有数字在计算机底层都以二进制形式存在。 对于整数，有四种表示方式：
• 二进制(binary)：0,1，满 2 进 1。以 0b 或 0B 开头。
• 十进制(decimal)：0-9，满 10 进 1。
• 八进制(octal)：0-7，满 8 进 1。以数字 0 开头表示。
• 十六进制(hex)：0-9 及 A-F，满 16 进 1。以 0x 或 0X 开头表示。此处的 A-F 不区分大小写。如：0x21AF +1= 0X21B0

二进制

• Java 整数常量默认是 int 类型，当用二进制定义整数时，其第 32 位是符号位；当是 long 类型时，二进制默认占 64 位，第 64 位是符号位。
• 二进制的整数有如下三种形式：
  
  • 原码：直接将一个数值换成二进制数。最高位是符号位
  • 负数的反码：是对原码按位取反，只是最高位（符号位）确定为 1。
  • 负数的补码：其反码加 1。
• 计算机以二进制补码的形式保存所有的整数。
  
  • 正数的原码、反码、补码都相同
  • 负数的补码是其反码 +1

package com.company;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String str1 = Integer.toBinaryString(60);//转二进制
String str2 = Integer.toHexString(60);//转十六进制
System.out.println(str1);
System.out.println(str2);

//手写转十六进制
int i = 60;
int i1 = i & 15;
String s1 = (i1 > 9) ? (char)(i1 - 10 + 'A') + "" : i1 + "";
int temp = i >>> 4;
int i2 = temp & 15;
String s2 = (i2 > 9) ? (char)(i2 - 10 + 'A') + "" : i2 + "";
System.out.println(s2 + s1);
}
}


运算符是一种特殊的符号，用以表示数据的运算、赋值和比较等。（一共六种）

• 算术运算符
• 赋值运算符
• 比较运算符（关系运算符）
• 逻辑运算符
• 位运算符
• 三元运算符

算术运算符

注意：

• 取余运算，结果的符号与被除数的符号相同。
  
• 对于除号“/”，它的整数除和小数除是有区别的：整数之间做除法时，只保留整数部分而舍弃小数部分。
• “+” 除字符串相加功能外，还能把非字符串转换成字符串.例如：
  
• 自增运算不会改变本身变量的数据类型。
  

赋值运算符

• 符号：=
  
  • 当“=”两侧数据类型不一致时，可以使用自动类型转换或使用强制类型转换原则进行处理。
  • 支持连续赋值。
• 扩展赋值运算符： +=， -=， *=， /=， %= ；不改变变量本身的数据类型。
  

比较运算符

• 比较运算符的结果都是 boolean 型，也就是要么是 true，要么是 false。
• 比较运算符 “==” 不能误写成 “=” 。
• == 和 ！=：不仅可以使用在数值类型数据之间，还可以使用在其他引用类型变量之间。

逻辑运算符

• 逻辑运算符用于连接布尔型表达式，在 Java 中不可以写成 33 & x<6 。
• 开发中，推荐使用 &&。
• “&” 和 “&&” 的区别：
  
  • 单 & 时，左边无论真假，右边都进行运算；
  • 双 & 时，如果左边为真，右边参与运算，如果左边为假，那么右边不参与运算。
• “|”和“||”的区别同理，||表示：当左边为真，右边不参与运算。
• 异或( ^ )与或( | )的不同之处是：当左右都为 true 时，结果为 false。

位运算符

• 位运算是直接对整数的二进制进行的运算。
• 在一定范围内，每向左移1位，相当于乘2，每向右移1位，相当于除2。
  
• 对于正数来说，空出来的最高位拿0补；
• 对于负数来说：
  
  • ">>"右移以后，最高空出来的位拿1去补
  • ">>> "右移以后，高空出来的位拿0去补
• 可以使用位运算符交换两个数值类型的变量；

m = (m ^ n) ^ n
num1 = num1 ^ num2;
num2 = num1 ^ num2;
num1 = num1 ^ num2;


三元运算符

• 格式： (条件表达式)?表达式1：表达式 2； 为true，运算后的结果是表达式1； 为 false，运算后的结果是表达式 2；
• 表达式1和表达式 2 为同种类型。
• 三元运算符与 if-else 的联系与区别：
  1）三元运算符可简化 if-else 语句
  2）三元运算符要求必须返回一个结果。
  3）if 后的代码块可有多个语句

运算符的优先级

• 运算符有不同的优先级，所谓优先级就是表达式运算中的运算顺序。如右表，上一行运算符总优先于下一行。
• 只有单目运算符、三元运算符、赋值运算符是从右向左运算的。
  

• 流程控制语句是用来控制程序中各语句执行顺序的语句，可以把语句组合成能完成一定功能的小逻辑模块。
• 其流程控制方式采用结构化程序设计中规定的三种基本流程结构，即：
  
  • 顺序结构
  • 分支结构
  • 循环结构

顺序结构

程序从上到下逐行地执行，中间没有任何判断和跳转。

分支结构

根据条件，选择性地执行某段代码。

• 有 if…else 和 switch-case 两种分支语句。
• 凡是可以使用 switch-case 的结构，都可以转换为 if-else。反之，不成立。
• 我们写分支结构时，当发现即可以使用switch-case，（同时，switch 中表达式的取值情况不太多），又可以使用 if-else 时，我们优先选择使用 switch-case。原因：switch-case 执行效率稍高。

if else 结构

switch-case结构

switch 语句有关规则：

• switch (表达式) 中表达式的值必须是下述几种类型之一：byte，short，char，int，枚举 (jdk 5.0)，String (jdk 7.0)；
• case 子句中的值必须是常量，不能是变量名或不确定的表达式值；
• 同一个 switch 语句，所有 case 子句中的常量值互不相同；
• break 语句用来在执行完一个 case 分支后使程序跳出 switch 语句块；如果没有 break，程序会顺序执行到 switch 结尾
• default 子句是可任选的。同时，位置也是灵活的。当没有匹配的 case 时，执行 default

从键盘获取不同类型的变量——Scanner类

具体实现步骤：
1、导包：

import java.util.Scanner;


2、Scanner 的实例化

Sacnner scan = new Scanner(System.in);


3、调用 Scanner 类的相关方法，来获取指定类型的变量。

int num = scan.nextInt();
double weight = scan.nextDouble();
boolean nIs = scan.nextBoolean();
String name = scan.next();


注意：需要根据相应的方法，来输入指定类型的值，如果输入的数据类型与要求的类型不匹配时，会报异常：InputMismatchException 导致程序终止。

• 举例：
  
  

产生随机数

• random() 方法在 Math class 类中。
  

double value = Math.random(); // [0.0，1.0)


• 想要获得10-99 的随机数

int value = ( int ) ( Math.random() * 90 + 10); //[10.0，100.0) -->[10，99]


• 公式：[a，b]

int value = ( int ) ( Math.random() * (b - a + 1) + a);


例题

1、



2、从键盘分别输入年、月、日，判断这一天是当年的第几天。

package com.company;
import java.util.Scanner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("年：");
int year = input.nextInt();
System.out.print("月：");
int mOnth= input.nextInt();
System.out.print("日：");
int day = input.nextInt();
int days = day;
//加前面几个月的满月天数
switch(month){
case 12:
//前面11个月的总天数
//days += 第11月的天数;
days += 30;
case 11:
//前面10个月的总天数
//days += 第10月的天数;
days += 31;
case 10:
days += 30;//九月
case 9:
days += 31;//八月
case 8:
days += 31;//七月
case 7:
days += 30;//六月
case 6:
days += 31;//五月
case 5:
days += 30;//四月
case 4:
days += 31;//三月
case 3:
days += 28;//二月
// 闰年天数+1
if(year % 4 ==0 && year % 100 != 0 || year%400==0)
{
days++;
}
case 2:
days += 31;//一月
}
System.out.println(year + "年" + month + "月" + day + "日是这一年的第" + days + "天");
}
}


循环结构

根据循环条件，重复性的执行某段代码。

分类

• for 循环
• while 循环
• do-while 循环
  注：JDK1.5 提供了 foreach 循环，方便的遍历集合、数组元素。

循环语句的四个组成部分

• 初始化部分(init_statement)
• 循环条件部分(test_exp)
• 循环体部分(body_statement)
• 迭代部分(alter_statement)
  

for循环

• for (①初始化部分; ②循环条件部分; ④迭代部分)｛ ③循环体部分; ｝
• 执行过程：
  ①-②-③-④-②-③-④-②-③-④-…-②
• 说明：
  ②循环条件部分为 boolean 类型表达式，当值为 false 时，退出循环
  ①初始化部分可以声明多个变量，但必须是同一个类型，用逗号分隔
  ④可以有多个变量更新，用逗号分隔

例题

输入两个正整数 m 和 n，求其最大公约数和最小公倍数。比如：12 和 20 的最大公约数是 4，最小公倍数是 60

package com.company;
import java.util.Scanner;
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入正整数m：");
int m = input.nextInt();
System.out.print("请输入正整数n：");
int n = input.nextInt();
//求最大公约数
int iMin = m > n ? n : m;
for(int i = iMin; i >= 1; i--)
{
if(m % i == 0 && n % i == 0)
{
System.out.println("最大公约数为：" + i);
break;
}
}
//求最小公倍数
int iMax = m > n ? m : n;
for(int i = iMax; i <= m * n; i++)
{
if(i % m == 0 && i % n == 0)
{
System.out.println("最大公倍数为："+ i);
break;
}
}
}
}


while循环

• 语法格式
  ①初始化部分
  while(②循环条件部分)｛
  ③循环体部分;
  ④迭代部分;
  }
• 执行过程：
  ①-②-③-④-②-③-④-②-③-④-…-②
• 说明：
  注意不要忘记声明④迭代部分。否则，循环将不能结束，变成死循环。
• for 循环和 while 循环可以相互转换。

do-while循环

• 语法格式
  ①初始化部分;
  do{
  ③循环体部分
  ④迭代部分
  }while(②循环条件部分);
• 执行过程：
  ①-③-④-②-③-④-②-③-④-…②
• 说明：
  do-while 循环至少执行一次循环体。开发中，使用 for 和 while 更多一些，较少使用 do-while。

循环语句综合例题

1、从键盘读入个数不确定的整数，并判断读入的正数和负数的个数，输入为 0 时结束程序。

package com.company;
import sun.security.krb5.SCDynamicStoreConfig;
import java.util.Scanner;
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
Scanner input = new Scanner(System.in);
int positiveNumber = 0;//记录正数的个数
int negativeNumber = 0;//记录负数的个数
while(true) //可替换为for( ; ; )
{
int num = input.nextInt();
//判断num的正负情况
if(num > 0)
{
positiveNumber++;
}else if(num <0)
{
negativeNumber++;
}else
{
break;
}
}
System.out.println("正数的个数为：" + positiveNumber);
System.out.println("负数的个数为：" + negativeNumber);
}
}


嵌套循环(多重循环)

• 将一个循环放在另一个循环体内，就形成了嵌套循环。其中，for ，while ，do…while 均可以作为外层循环或内层循环。
• 实质上，嵌套循环就是把内层循环当成外层循环的循环体。当只有内层循环的循环条件为 false 时，才会完全跳出内层循环，才可结束外层的当次循环，开始下一次的循环。
• 设外层循环次数为 m 次，内层为 n 次，则内层循环体实际上需要执行 m * n 次。

质数输出的算法优化

package com.company;
import java.util.Scanner;
/*
10000以内的所有质数的输出，有2种优化方法。
*/
public class Main
{
public static void main(String[] args) {
boolean isFlag = true;//是否是质数的标志位
int nCount = 0;
//获取当前时间距离1970-01-01 00：00：00 的毫秒数
long start = System.currentTimeMillis();
//优化二：针对本身是质数的自然数进行优化
for(int i = 2 ; i <100000; i++){
for(int j = 2; j <= Math.sqrt(i);j++){//for(int j = 2; j if(i % j == 0) {
isFlag = false;
break; //优化一，只针对非质数的自然数进行优化
}
}
if(isFlag == true){
//System.out.println(i);
nCount++;
}
isFlag = true;//还原标志位
}
//获取当前时间距离1970-01-01 00:00：00 的毫秒数
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("质数的个数为："+ nCount);
System.out.println("程序运行所用时间为："+ (end-start));
//质数个数：9592
//不优化时间：30609；优化一时间：3120；优化二时间：31
}
}


特殊关键字的使用

• 注意：break 默认跳出包裹此关键字的最近一层循环；但是可以通过标签指明要终止的那一层语句块，然后 break 标签，就可以结束标签标识的循环；continue 标签，表示结束指定标签标识的当次循环。
• 代码展示：

public class Main
{
public static void main(String[] args) {
label:for(int i = 1; i <= 4; i++){
for(int j = 1; j <= 10; j++){
if(j % 4 == 0)
break label;
}
System.out.println(j);
}
}
}


public class Main
{
public static void main(String[] args) {
label:for(int i = 1; i <= 4; i++){
for(int j = 1; j <= 10; j++){
if(j % 4 == 0)
continue label;
}
System.out.print(j);
}
}
}


return 的使用

• return：并非专门用于结束循环的，它的功能是结束一个方法。当一个方法执行到一个 return 语句时，这个方法将被结束。
• 与 break 和 continue 不同的是，return 直接结束整个方法，不管这个 return 处于多少层循环之内。

质数输出的实现方法二

public class Main
{
public static void main(String[] args) {
int nCount = 0;
//获取当前时间距离1970-01-01 00：00：00 的毫秒数
long start = System.currentTimeMillis();
lable:for(int i = 2 ; i <100000; i++){
for(int j = 2; j <= Math.sqrt(i);j++){
if(i % j == 0) {
continue lable; //
}
}
//能执行到此步骤的都是质数
nCount++;
}
//获取当前时间距离1970-01-01 00:00：00 的毫秒数
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("质数的个数为："+ nCount);
System.out.println("程序运行所用时间为："+ (end-start));
//质数个数：9592
//优化时间：31
}
}