1.Java基本程序结构

Java概述

• JDK: Java Development Kit 的英文缩写，中文翻译：Java开发工具包。是Java开发的核心，包括了Java运行环境 jre，很多的Java工具，以及一些Java基础类库。
• JRE: Java Runtime Environment 的英文缩写，中文翻译：Java运行环境。是运行基于Java语言编写的程序所不可缺少的运行环境。
• JVM：Java Virtual Machine 的英文缩写，中文翻译：Java虚拟机。是Java实现跨平台的最核心部分。所有的java程序会首先被编译为.class的类文件，这种类文件可以在虚拟机上执行。由虚拟机将程序解释给本地系统执行。

注释

• //：单行注释
• /* */：多行注释
• /** */：文档注释

!> 多行注释不能嵌套

变量和常量

1.声明变量

• 声明变量时需要先声明类型，然后就是变量名
• 变量名必须由字母开头和其他数字或字母构成，变量名长度没有限制
• 不能使用Java保留字作为变量名，Java9中单下划线_不能作为变量名

2.变量初始化

• 变量需要用=进行赋值
• 变量的声明尽可能靠近变量第一次使用的地方
• Java10开始，局部变量会根据初始值来判断其类型

3.常量

• 在变量的前面添加final关键字表示是一个常量
• 被关键字final修饰后的常量初始化后将不能更改
• 如果常量需要在多个类中共享可以用static关键字修饰
• 习惯上常量名全部使用大写字母

输入与输出

1.读取输入

• 构建扫描器(Scanner)与System.in关联

Scanner sc = new Scanner(System.in);

• 读取控制台输入数据

// 读取一行数据
String s = sc.nextLine();
// 读取一个字符串
String next = sc.next();
// 读取一个数字
int i = sc.nextInt();
// 判断是否输入字符串
boolean b1 = sc.hasNext();
// 判断是否输入数字
boolean b2 = sc.hasNextInt();

2.格式化输出

// 输入x
System.out.print(x);
// 补全8个字符，保留2位小数
System.out.printf("%8.2f", x);
// 多个参数(printf转换符)
System.out.printf("Hello, %s. Next year, you'll be %d", "hzlim", 159);
// 用,分割数值(printf标志)
System.out.printf("%,.2f", x);
// 格式化时间，以t开始(printf日期和时间转换符)
System.out.printf("%tc", new Date());

基本数据类型

1.整型

• 用于表示没有小数的数值，允许负数。有4种数据类型 | 类型 | 存储需求 | 取值范围 | | —- | —- | —- | | int | 4字节 | -2147483648 ~ 2147483647； -2^31 ~ 2^31-1 | | short | 2字节 | -32768 ~ 32767； -2^15 ~ 2^15-1 | | long | 8字节 | -9233372036854775808 ~ 9233372036854775807； -2^63 ~ 2^63-1 | | byte | 1字节 | -128 ~ 127； -2^7 ~ 2^7-1 |

• 长整型(long)数值有一个后缀L或l
• 数值可以用进制表示：十六进制加前缀0x或0X、八进制加前缀0、二进制加前缀0b或0B
• 数值可以加_，1_000_000表示100万，加下划线只是为了更容易读

10进制转2进制：除二取余法或拆分法

负10进制转2进制：按位取反最后加1

2.浮点型

• 浮点型用于表示有小数部分的数值。有2种数据类型 | 类型 | 存储需求 | 取值范围 | | —- | —- | —- | | float | 4字节 | -3.403E38 ~ 3.403E38 | | double | 8字节 | -1.798E308 ~ 1.798E308 |

• float类型后有一个F或f，没有后缀的默认为double类型

!> 浮点型进行计算时会产生误差，如果需要进行精确运算则需要使用BigDecimal类

3.boolean型

• boolean(布尔)类型只有2个值：false和true

4.char类型

• char类型用于表示单个字符
• 占用2个字节，并且没有符号位，范围是0 ~ 65535
• 字面量需要用''括起来，如'A'代表65的字符串常量
• 常用ASCII有：'0' - 48；'A' - 65；'a' - 97；空格 - 32；换行符 - 10
• 可以使用Unicode字符集，范围是\u0000 ~ \uFFFF，'\u0041'则代表'A'

!> 不建议在程序中使用char类型，最好使用字符串

堆和栈

• 栈用于存放程序运行过程中所有的局部变量，一个运行的Java程序从开始到结束会有多次变量的声明
• JVM会在其内存空间中开辟一个称为堆的存储空间，这部分空间用于存储使用new关键字创建的数组和对象
• 栈内存存放的变量生命周期一旦结束就会被释放，而堆内存存放的实体会被垃圾回收机制不定时的回收

调用示意图

字符串

1.字符类型

• Java字符串就是Unicode字符序列
• 转义字符有：\" - "；\' - '；\\ - \；\t - 制表符；\n - 换行符

2.字符串连接符

• 可以使用+连接两个字符串，来组成一个新的字符串
• +两边只要有一个变量是字符串，另一个变量将会被转换成字符串

类型转换

1.自动类型转换

• 从小类型到大类型进行转换：byte—>short/char—>int—>long—>float—>double

2.强制类型转换

• 主要是从大类型转换成小类型：目标类型 变量名 = (目标类型) 源类型变量名

!> 强制类型转换可能会导致精度丢失

运算符

1.算数运算符

• +、-、*、/ 、%表示加、减、乘、除、取余运算
• 如果将一个类标记为strictfp，这个类中的所有方法都要使用严格的浮点计算
• 整数被0整除会产生一个异常，浮点数被0除会得到Infinity或NaN结果

2.数学函数与常量

• 幂运算：Math.pow(x, a)
• 取余运算：Math.floorMod(x, y)
• 三角函数：Math.sin、Math.cos、Math.tan、Math.atan、Math.atan2
• 指数函数：Math.exp、Math.log、Math.log10
• 常量：Math.PI、Math.E

3.结合赋值和运算符

• x = x + 4等于x += 4

4.自增自减运算符

• n将变量n的当前值加1，n—则将n减1；，—都可以放在n的前面如++n
• 在表达式中，前缀形式的会先完成加1操作；而后缀的形式会使用原来的变量，然后再加1

!> 建议不要再表达式中使用++，这样可能会导致降低可读性或出现BUG

5.关系和boolean运算符

• ==相等，!=不相等，<小于，>大于，<=小于等于，>=大于等于
• &&与，||或
• 三元运算符：x < y ? x : y当x < y为true时返回x，反正返回y

6.位运算符

• <<左移运算符，用于将数据的二进制位向左移动，右边0填充
• >>右移运算符，用于将数据的二进制位向右移动，左边使用符号位填充
• >>>表示逻辑右移运算符，用于将数据的二进制位向右移动，左边使用0填充
• &表示按位与运算符，按照二进制位进行与运算，同1为1，一0为0
• |表示按位或运算符，按照二进制位进行或运算，一1为1，同0为0
• ~表示按位取反运算符，按照二进制位进行取反，1为0，0为1

7.运算符优先级

流程控制

1.条件语句

• 当条件condition成立时则会执行代码块中的内容

if (condition){
        statement1
    statement2
    ...
}

• 当条件condition不成立时则会执行代码块中的statement2

if (condition){
        statement1
    ...
} else {
    statement2
    ...
}

• 当满足条件condition1时则会执行statement1。如果不满足condition1，但是满足condition2则会执行statement2，当上面2个条件都不满足则会执行statement3

if (condition1){
        statement1
    ...
} else if (condition2){
    statement2
    ...
} else {
    statement3
      ...
}

2.循环

• 当满足条件condition则会执行statement。执行完之后，再次判断condition是否满足条件，满足则再次执行statement。直至不满足condition条件时停止执行。

while (condition){
    statement
    ...
}

• 先执行statement，执行完后判断condition是否满足，满足则再次执行statement，不满足则直接结束循环

do {
    statement
    ...
} while (condition);

3.确定循环

• int i = 0所在位置代表变量i的初始值，i < 10所在位置代表i满足条件时才会执行下面代码块中的代码，i++所在位置代表每次循环i所发生的变化。下方代码表示i从0开始每次循环加1，一共循环10次，结果将会打印0-9

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.println(i);
}

4.多重选择

• 传入一个参数value，在case标签中进行匹配，当有一个case匹配成功则执行匹配成功的case下的代码，最后由break来退出整个代码块。当case条件一个都不满足，则执行default下的代码然后退出。

switch (value) {
    case 1:
        System.out.println("1");
        break;
    case 2:
        System.out.println("2");
        break;
    default:
        System.out.println("def");
}

• case标签可以是

  • 类型为char、byte、short、int的常量表达式
  • 枚举常量
  • 从Java7开始，case标签还可以是字符串

5.中断控制流程

• break将会立刻结束当前循环。下方的结果将会打印0-6然后结束

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i == 7){
        break;
    }
    System.out.println(i);
}

• continue将会跳过本次循环。下方的结果将会打印0-6，8-9

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i == 7){
        continue;
    }
    System.out.println(i);
}

数组及应用

• 当需要在Java程序中记录多个类型相同的数据内容时，则声明一个一维数组即可，一维数组本质上就是在内存空间中申请一段连续的存储单元
• 数组是相同数据类型的多个元素的容器，元素按线性顺序排列，在Java语 言中体现为一种引用数据类型
• 可以直接通过下标(或索引)的方式访问指定位置的元素，速度很快
• 数组要求所有元素的类型相同
• 数组要求内存空间连续，并且长度一旦确定就不能修改
• 增加和删除元素时可能移动大量元素，效率低

1.声明数组

// 声明数组
int[] a1;
// 初始化了一个可以存储100个整数的数组
int[] a2 = new int[100];
// 初始化数组的简写形式
int[] a3 = {1, 2, 3, 4, 5,};
// 重新初始化一个数组
int[] a4 = new int[]{1, 2, 3, 4, 5,};

2.访问数组元素

• 可以通过变量名[下标]来获得数组的元素

for (int i = 0; i < a4.length; i++) {
    System.out.println(a4[i]);
}

• 可以通过增强for循环来遍历数组，而不用考虑数组长度

for (int i : a4) {
    System.out.println(i);
}

3.数组拷贝

• 将a4数组拷贝到copyArray，并重新指定数组长度

int[] copyArray = Arrays.copyOf(a4, a4.length + 5);

4.数组排序

• 将a4数组进行排序

Arrays.sort(a4);

5.常用API

6.多维数组

• 维数组本质上就是由多个一维数组摞在一起组成的数组，二维数组中 的每个元素都是一维数组，而一维数组中的每个元素才是数据内容
• 声明并初始化数组(使用方式和一维数组类似)

int[][] b1 = new int[行数][列数];

• 声明一个固定行数不确定列的二维数组

int[][] b2 = new int[3][];
b2[1] = new int[3];
b2[1] = new int[4];
b2[1] = new int[5];

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