0402.数据类型、变量、进制

1.目标任务

1. 了解关键字和标识符的区别
2. 掌握三种注释
3. 了解Java的数据分类
4. 掌握变量的含义，定义、赋值、读写
5. 掌握数制、大进制转小进制、小进制转大进制
6. 掌握正码、反码、补码；
7. 掌握二进制的加法和减法；

2.Java语言基础的组成
Java语言基础由：关键字、标识符、注释、常量和变量、运算符、语句、函数和数组等组成。
3.关键字
3.1.关键字的定义和特点：
定义：被Java语言赋予了特殊含义的单词。
特点：关键字中所有字母都为小写。
3.2. 关键字一览表
所有的关键字都不需要记忆，在后期的学习中慢慢就会掌握。
（1）关键词列表



（2）示例， 下图中红色字体部分就是关键字：


4. 标识符
4.1. 定义及特点
定义：在程序中自定义的一些名称，例如：类名。
特点：由26个英文字母大小写，数字：0-9，符号：_、$组成。
4.2. 定义合法标识符规则

1. 数字不可以开头，例如：2Demo就不可以。
2. 不可以使用关键字，例如：public就不可以，因为public是关键字。
3. 不可以包含”、$”以外的特殊符号，例如：“Demo Test”就不可以，其中的空格就是特殊符号。特殊符号”、$”能不使用时尽量不要使用，在有些第三方系统中有特殊用途。
4. Java中严格区分大小写，例如:name 、Name、NAME是几种不同的标识符。
5. 在起名称时，为了提高可阅读性，要尽量有意义。

4.3.扩展延伸、Java中的名称规范补充
(1)、包名：全部小写，不同的包之间用英文的点连接。
例如：cn.ha.yunhe.ictxly.test01
(2)、类名接口名：首字母大写。多单词组成时，所有单词的首字母大写。
例如：Demo01,Demo0301,String
(3)、变量名和函数名：首字母小写。多单词组成时，第二个单词开始每个单词首字母大写。
例如：name，age，doSort，toUpper
(4)、常量名：所有字母都大写。多单词时每个单词用下划线连接。
例如：PI，LIGHT_BLUE
5. 注释
写代码，【阅读性第一】，功能性第二。
提高代码可读性常用方法：
（1）代码书写格式规范！
（2）标识符用词含义清晰准确；
（3）添加适当的注释说明
5.1 定义及特点
定义：用于标注、说明、解释程序的文字，就是注释。
特点：给程序员看的，提高了代码的阅读性，系统底层遇到注释时忽略注释。
5.2 Java中的注释格式
1.第1种， 单行注释
格式： // 注释文字
快捷键: 添加注释【 ctrl+/】 取消注释【 ctrl+/】
2.第2种，多行注释
格式： / 注释文字 /
快捷键 : 添加注释【 ctrl+shift+/】 取消注释【 ctrl+shift+ \】
3.第3种，文档注释
格式：/ 注释文字 */
快捷键 : 添加注释【/回车】
5.3.练习前两种注释

5.4.练习第三种注释

5.5.注释的补充
1、对于单行和多行注释，被注释的文字，不会被JVM（java虚拟机）解释执行。所以，即使添加再多的注释，编译后生成的class文件占用硬盘字节多少不变。
2、对于文档注释，是java特有的注释，其中注释内容可以被JDK提供的工具javadoc所解析，生成一套以网页文件形式体现的该程序的说明文档，作为在线提示帮助文档。
3、多行注释、文档注释、不支持嵌套。
4、注释是一个程序员必须要具有的良好编程习惯。初学者编写程序必须养成习惯：先写注释再写代码。
5、将自己的思路通过注释先整理出来，再用代码去体现，因为代码仅仅是思路的一种体现形式而已。后续学习中体现出来。

6.Java语言的数据类型
任何再NB的语言，再NB的技术，都是人们在生产生活中解决某些问题时，通过归纳、总结、提炼而成，然后再回归到生产生活中检验有效后，得以推而广之的。Java也不例外，不要为了 理解技术而理解技术，不要为了学习技术而学习技术。
6.1. 生物学中有【物种分类】

为什么需要把生物分成很多很多不同的类型呢？
6.2. 工作有【职业分类】
百度百科《中华人民共和国职业分类大典》
第一大类：党的机关、国家机关、群众团体和社会组织、企事业单位负责人；
第二大类：专业技术人员；
第三大类：办事人员和有关人员；
第四大类：社会生产服务和生活服务人员；
第五大类：农、林、牧、渔业生产及辅助人员；
第六大类：生产、运输设备操作人员及有关人员；
第七大类：军人；
第八大类：不便分类的其他从业人员。
为什么需要把职业分成很多很多不同的类型呢？
6.3.程序语言中的【数据类型】
思考1：如果你需要为电商系统做一个后台系统，是否需要处理诸如：姓名、密码、手机号、是否注册、是否登录、商品、单价、数量、小计金额、总计金额、需要支付金额、快递地址、是否结算、折扣、支付金额是否足够等数据呢？
思考2：如果站在计算机的角度，如何才能【高效】的管理这些数据呢？
Java语言是【强类型】语言，对于每一个数据都必需有明确具体的数据类型，并按本类型的大小在内存中分配对应大小的空间，来存放这个数据。
Java语言中有【8种基本类型3种引用类型】



6.4.怎么用呢？
先等等，跟后面一块再练习。
7.生活中的常量与变量
7.1. 生活中的原型
1、有些人说话一言九鼎，生不改名死不改姓。西方有些政治人物胡说八道、朝说夕改，一日多变；
2、过去学习过的数学公式、物理公式中，有些值始终固定不变，有些值跟据上下文环境变化而变化；
3、语文中经常需要引用别人的原话。论文中经常需要引用别人的原文；
4、过去解方程题是，经常借助一些未知数符号，诸如：x、y、z和方程式子来解题；
7.2.小学应用题

7.3.数学公式中的常量

8. Java中常量的定义
常量表示不能改变的数值。
8.1. 扩展延伸、Java中常量的分类
1. 整数常量：所有整数数字，如 1, 10 ，-100。
2. 小数常量：所有小数数字，如：0.1 , 0.3 , 99.9。
3. 布尔(boolean)型常量：只有两个数值，true、false。
4. 字符常量：将一个数字字母或者符号用单引号( ‘ ‘ )标识，如：’a’。
5. 字符串常量：将一个或者多个字符用双引号(“”)标识，如：”hello world”、”a”、””（空字符串）。
6. null常量：只有一个数值就是：null。
8.2.怎么用呢？
先等等，跟后面一块再练习。
9. 变量
9.1. 变量的概念
定义：内存中的一个存储区域，该区域有自己的名称（变量名）和类型（数据类型），该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化。
特点：通过变量名往内存区域存放特定类型的数据，然后通过变量名读取所存放的数据。
意义：通过变量名，可以重复存放数据，并重复读取使用。
理解：变量就如同数学中的未知数X。
(1) 、图解1：
(2) 、图解2：
我们可以在盒子内放入指定类型任何值。并且，这个盒子的值，我们想改变多少次，就可以改变多少次：
String message; // 声明一个变量名
message = ‘Hello!’; //给变量名赋值
message = ‘World!’; // 再次赋值，值改变了
System.out.println(message);//通过变量的名存取值用于输出显示

9.2.变量的声明、赋值、读取
规则：
（1）、声明变量名时，变量的类型必需位于变量名之前，中间用空格隔开；
（2）、变量名可以先声明、再赋值，也可以声明时直接赋值；
（3）、变量赋值时，前面是变量名，后面是值(或者算术表达式)，中间的=号表示把后面的值赋给前面的变量名。
（4）、赋过值的变量名，才能用于读取；
（5）、同一个代码块内(什么是代码块，目前不要可以去理解)，同一个变量名不能重复声明定义。

注意：
（1）、一个变量只能存放某同一类型的数据。
（2）、扩展延伸，变量的作用范围，一对{}之间有效，并且从定义处开始；

9.3.扩展延伸、数字的默认类型
（1）、整数数字，默认类型时int类型；
（2）、小数数字，默认类型是double;
（3）、double类型的小数精度比float类型的小数更高;
9.4. 常见错误
（1）、变量重复定义

（2）、变量没赋值就使用：

（3）、变量声明类型和赋值类型不一致：

（4）、变量声明类型和赋值类型不一致：


（5）、没有正确结束：

10.扩展延伸、类型转换**
类型转换在开发中也很常用，简单来说就是类型之间相互的转化，类型转换共分两种:自动类型转换和强制类型转换。
10.1.自动类型转换（隐式类型转换）
定义：自动类型转换就是不需要我们手动对类型来进行强制转换。
示例：

说明：int类型的变量占4个字节，当byte类型的变量与其相加的时候，首先会将byte类型的变量自动转化为4个字节的int类型，然后再进行加法操作。
10.2. 强制类型转换（显式类型转换）
定义：强制类型转换需要把类型进行手动转换，否则无法正常使用

错误原因：当byte类型的变量提升为int类型与int类型的常量200相加后，结果依然是int类型，再赋值给byte类型，当然会出现损失精度的错误。
解决方法：进行强制类型转换，也就是将占4个字节的int类型值，再强硬存储到占1个字节的byte变量中。

说明：结果为-53的原因是，200+3结果是203，换算成占1个字节空间的二进制也就是11001011。由于首位为1，所以是负数，除符号位外，其余部分取反加1，得1,0110101，即-53。
10.3.补充1、**只有数值类型才能进行加法操作，非数值类型不行。
示例：

2、char类型数据也可以和int类型相加，但是首先char类型数据会被自动提升为int类型。
示例：

说明：字符类型数据之所以能够自动提升为int类型是因为字符类型数据在计算机中也是用0、1表示的，int类型数据在计算机中也用0、1表示，所以char类型数据当然可以转换为int类型数据。但是，字符类型数据在计算机中使用0、1表示是按照何种顺序组合排列的则需要依据某个码表而定。Java中的内置码表是Unicode，既包含中文，也包含英文。
10.4.补充2、**通过强转也可以把数字强转成字符。


10.5. 表达式的数据类型自动提升：
所有的byte型、short型和char的值将被提升到int型。
如果一个操作数是long型，计算结果就是long型；
如果一个操作数是float型，计算结果就是float型；
如果一个操作数是double型，计算结果就是double型。

10.6. 面试难题：
说出报出如下错误的原因：


错误原因：涉及到编译器编译程序时候的细节，之所以byte b = 3 +7;，没有报错，是因为3和7都是常量，编译器知道结果是10，并且在byte范围之内，因此就自动进行了强转，所以不会报错。而b = b1 + b2;中b1和b2都是变量，编译器编译程序是一行一行编译的，它根本不知道b1和b2到底是多少，两个byte类型的数据相加时，首先都会被提升为int类型，他们的和也是int类型，其值可能会超过byte的范围，因此就会报错。
而如下程序则不会报错：

说明：原因是因为int类型的两个变量相加，最后还是int类型，虽然结果溢出，但是不会报错。
11. 进制**

1. 电脑和网络中，无论是数据存储，还是数据计算、或者数据传输，都是采用二进制进行的；
2. 一个大点的数字，写成二进制时，往往占二三十位很正常，数据位数长度越长，阅读越困难；
3. 因此一般都把二进制换算成16进制的形式，缩短位数，方便读写；
4. 但是人们在生活中，已经习惯用十进制读写；
5. 于是，二进制、十进制、十六进制，便成了程序员常用的数字进制；

11.1.数字常用几种进制

1. 二进制：有0-1两个数字，满2进1，用0b开头表示。如：0b11；
2. 八进制(现在很少使用)：有0-7八个数字，满8进1，用0开头表示，如：012；
3. 十进制：有0-9十个数字，满10进1；
4. 十六进制：有0-9A-F十六个数字，满16进1，用0x开头表示。如：0x4A2C；

11.2.计算器中的进制
(1) 入口 ： 点击“开始”—>“所有程序”—>“附件”—>“计算器”。


（2）win10版计算器的四种表现形式

规律：进制越大，表现形式越短。

（3）在十进制下，输入1100。


11.3.Java中数字的四种进制
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
test01();
}

private static void test01() {
int a=0b11;
int b=11;
int c=011;
int d=0x11;
System.out.println(a);
System.out.println(b);
System.out.println(c);
System.out.println(d);
}
}

11.4.生活中的二进制原型
(1) 古代的结绳记事，有个疙瘩表示有一件事，没疙瘩当天没事。当需记录一个大事时，把多个小疙瘩拧成一个大疙瘩。
(2)现代生活中：
(2.1) 开关有两种状态，开和关；
(2.2)银行的磁条卡中，用强磁和弱磁表示强和弱；
(2.3)U盘和内存条中，用高电平和低电平表示高和低。
11.5.电脑中的二进制** **

1. 一位二进制数，只有两个数字，从0开始计数，即0和1。用电子元器件表示时，只要有两种状态即可，于是用一个电子开关，开关两端是低电平时表示数字0、两端高电平时表示数字1。一个开关有两种状态，能记录两个数字。即2 ^1种状态，计数范围：0~2^1-1；
2. 当需要表示多于两个数字时，再引入一个开关，通过排列组合（00,01,10,11），能表示2*2=4种状态，即2 ^2种；计数范围：0~2^2-1；
3. 当需要表示多于四个数字时，再引入一个开关，通过排列组合（000,001,010,011，100,101,110,111），能表示222=8种状态，，即2 ^3种；计数范围：0~2^3-1；
4. 为了规范管理，8个开关为一组，【简称一个字节(BYTE)8个字位(BIT)】，共有2222 222*2种排列组合 ，即2^8种状态； 计数范围：0~2^8-1；
5. 为了进一步扩大计数范围，于是有8个一组的，16个一组的，32个一组的，64个有一组的，能计数的 范围分别是0~2^8-1 , 0~2^16-1 , 0~2^32-1 , 0~2^64-1。
6. 能记正整数，如何记负整数呢？ 把首位当做符号为，首位为0表示正数，首位为1表示负数。数学中数字零，在计算机中并入正数行列，即正数从0开始，负数从-1开始。
7. 于是就有了整数的4种类型.

单字节byte类型， 取值范围： -2^7 ~ 2^7-1 ， -128~127 ；
双字节short类型， 取值范围： -2^15 ~ 2^15-1 ， -32768~32767；
四字节int类型， 取值范围： -2^31 ~ 2^31-1， 约-21.6亿~21.6亿；
八字节long类型， 取值范围： -2^31 ~ 2^31-1 约-21.6亿21.6亿 ~21.6亿21.6亿；

1. 计算中，可以利用电子开关电平的高电平和低电平两种状态，表示两个数字，是否亦可以表示两种文字或者符号呢？

附1：电脑中的ACSII编码表，点击跳转
附2：电脑中的UTF-8编码表，点击跳转
11.6.几个跟二进制有关的名词

1. 1Byte = 8bit；
2. 1KB = 1024Byte；
3. 1MB = 1024KB；
4. 1GB = 1024MB；
5. 1TB = 1024GB；
6. 64位的CPU、64位的操作系统，就是CPU底层标准字宽64个bit；
7. 网络下载速率200KB中的KB就是上面的KB；

12.进制转换
（1）大进制向小进制转换时，采用【短除式】；
（2）小进制向大进制转换时，采用【进率式】；
（3）二进制、十六进制的【BCD码，或者8421码】；
（4）0~255以内十进制转二进制的口算速算法；
12.1. **十进制转二进制
（1） 原理：对十进制数进行除以2的短除式运算。
（2）示例：求十进制数6和11的二进制数。

（3） 巩固练习，把十进制的255、128、63、32、15分别转换成二进制。
（4） 巩固练习，把十进制的255、128、63、32、15分别转换成八进制。
12.2. 二进制转成十进制
(1) 原理：逐一对每位数字进行数字字面值乘以对应的进率的积，求和。
(2) 原理示例： 289的含义是2个100+8个10+9个1，即2个10^2+8个10^1+9个10^0;
(3) 把0b110转换成10进制
12^2+12^1+02 ^0 =14+12+01=6;
(4) 把0b1011转换成10进制
12^3+02^2+12 ^1+12 ^0 =18+04+12+11=11;
(5) 巩固练习，把0b111 1111、0b1111 、0b11分别转换成十进制；
(6) 巩固练习，把077、0x77、0xFF转换成十进制；
12.3. BCD码**
(1) 原理：

1. BCD码非常适合二进制和十六进制的互换，二进制和八进制的互换；
2. 把二进制的数字，每【四个书写成一组】，例如： 0 0 1 1 0 1 0 1

3. 每组内的四个二进制的进率十进制的值，从左向右依次为【8421】 ：

   0 0 1 1 0 1 0 1
   8 4 2 1 8 4 2 1

4. 把每组内【字面值不为零的】，十进制【进率求和】后写成十六进制：

   0 0 1 1 0 1 0 1
   8 4 2 1 8 4 2 1
   2+1=3 4+1=5；
   5.把和按位从左向右排好，就是十六进制：
   0 0 1 1 0 1 0 1
   8 4 2 1 8 4 2 1
   2+1=3 4+1=5；
   0x35
   6.倒着走一遍就是把十六进制转换成二进制；
   7.把二进制每三个书写成一组，对应进率十进制的值，从左向右依次为【421】，就是二进制和八进制的换算；
   (2) 练习，把0x7F ,0xcc, 0x112233，先转换成二进制，然后再转换成八进制；
   (3) 练习，把上述的练习，倒着转换一遍；
   12.5. **0~255以内十进制转二进制的速算法
   (1) 原理：短除式的速算
   (2) 原理示例：
   十进制的 78
   对应二进制进率的十进制字面值 128 64 32 16 8 4 2 1
   把78拆分成进率的十进制字面值 64 + 8+ 4 +2
   有值的位置填1，无值的位置填0 0 1 0 0 1 1 1 0
   连写重写一遍： 0b0100 1110 或者 0b100 1110
   (3) 练习，把43、89、127 转换成对应的二进制；
   (4) 再利用BCD码，把上述的二进制转换成八进制和十六进制；
   13.正码、反码、补码
   13.1.问题的出现**

5. 上述进制示例和练习中，都是正数，负数是否也适用？

6. 数学中，负数书写时，在字面值前面惯上负号即可，例如-6、-10；
7. 计算机中，把二进制数的首位当做符号为，能否把正数的二进制首位直接改成1，当做负数呢？例6的二进制为110，-6能否写成1000 0110呢？
8. 如果能，6 + -6=0 ，

0000 0110 6
+ 1000 0110 -6
—————————————————-
1000 1100 0
不是0 问题在哪儿?
13.2.正码
正数的二进制，把字面值转换成二进制得到的值，称为正码，也称为源码。
正数都是以正码方式存储、运算、传输的。
13.3.反码和补码
(1)、【负数】的存储、计算、传输都是以【补码】形式的。
(2)、反码：正码连同符号位一起取反，例如 int 6，
正码： 000 (前24位) 0000 0110(后8位)，
反码： 111(前24位) 1111 1001(后8位)，
(3)、补码：反码的最后位加1后的和就是补码，即反码加1.
正码：000 (前24位) 0000 0110(后8位)，
反码：111(前24位) 1111 1001(后8位)，
+ 1
—————————————————————-
补码：111(前24位) 1111 1010(后8位)，
（4）负数，先计算出对应正数的正码，然后取反+1，计算出反码，然后以反码出现。即【负数，正码取反+1得反码】。
（5）正数：正数的反码就是自身，即正码。
13.4.减法运算
（1）、CPU中没有减法运算；
（2）、所有的减法都变成 加负数 ，例如 6-6 ，等价于 6 + (-6);
（3）、正数都以正码形式出现，负数以反码形式出现
（4）、把CPU的加减法统一成加法，制造时CPU用加法运算器完成加减法运算，降低制造难度。
示例 6-6 ，等价于 6 + (-6);
6的正码：000 (前24位) 0000 0110(后8位)，
+ -6的补码：111(前24位) 1111 1010(后8位)，
———————————————————————————-
1(溢出丢掉) 000(前24位) 0000 0000(后8位)