Java核心技術筆記 語言基礎

時間  2019-12-11
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《Java核心技術 卷Ⅰ》 第3章 Java 的基本程序設計結構前端

一些規則

  • 類命名：CamelCase 駝峯命名法，以及必須是字母開頭，後面跟字母和數字的任意組合；
  • 源代碼文件名：必須與公共類的名字相同（包括大小寫）；
  • Java中的函數：都是屬於某個類的方法（而不是稱爲成員函數）；
  • Java通用語法：object.method(parameters)；
  • Java使用雙引號分隔字符串；
  • println輸出後會換行，而print輸出後不換行；
  • 註釋方法：
    • 單行：code; //comment；
    • 多行：/* comment */,不可嵌套使用；
    • 文檔：使用方式以下
    /** * This is a document comment * @from Core Java Chapter 3 */
複製代碼

數據類型

  • 8種基本類型(primitive type)：
    • 4種整形：byte,short,int,long；
    • 2種浮點型：float,double；
    • Unicode編碼字符單元：char；
    • 真值：boolean；
    • Java沒有無符號類型。
  • 若是須要數值計算不含任何偏差，應使用BigDecimal或BigInteger類；
  • NaN不能用 == 來判斷。

變量

  • 聲明變量：type name;
  • 變量名規則：字母開頭，由字母或數字構成的序列，Java中的字母包括'A'~'Z'、'a'~'z'、'_'、'$'或者某種語言中表明字母的任何Unicode字符，數字包括'0'~'9'或者某種語言中表明數字的任何Unicode字符。
  • 變量名大小寫敏感，長度沒有限制；
  • 能夠在一行聲明多個變量，但不提倡；
  • 變量聲明儘量靠近變量第一次使用的地方；
  • final關鍵字指示常量，表示只能被賦值一次，常量經常使用全大寫；
  • static final關鍵字指示類常量，一個類中的多個方法使用，const雖然是保留字，可是目前並無使用；

運算符

  • 基礎運算符：+、-、*、/、%;
  • 整數被0除會產生異常，浮點數被0除會獲得無窮大或NaN結果；
  • 自增自減：++、--，注意在其餘表達式中前綴和後綴的區別，簡易單獨使用，以避免產生困惑和問題；
  • 關係（比較）運算符以及邏輯運算符：沒有什麼特殊的，略；
  • 三元操做符： condition ? exp1(true) : exp2(false);
  • 位運算符：處理整數，與(&)、或(|)、非(~)、異或(^)、左移(<<)、右移(>>)，在位模式下工做, >>>邏輯右移用0填充高位，>>>算數右移用符號位填充高位。其中須要注意的是，移位操做右邊的操做數，也就是移位位數值在運算前須要進行模數據位數的計算，int類型 1 << 35 和 1 << 3 的結果相同；
  • 數學函數：Math.method(x).

數值類型的轉換

  • 合法轉換基本原則：從低字節類型向高字節類型轉換；
  • 特殊狀況：int(4字節)、long(8字節)轉float(8字節)仍有可能有精度損失，long(8字節)轉double(16字節)也可能有精度損失，但int轉double沒有精度損失；
  • 以上是自動完成的類型轉換；
  • 強制類型轉換(cast)：(type) var，注意轉換若是超出範圍則會截斷產生另外一個合法的值;
  • 舍入運算：Math.ground(x)，注意返回的是long；

運算符優先級

暫時只記錄一些經常使用的，如下優先級遞減。java

除特殊說明，結合性（即在遇到相同優先級運算符時計算的順序）默認從左向右。git

  • 方法調用
  • 一元運算符：!,~(位非),++,--,+(正),-(負)，強轉，new，從右到左
  • 乘、除、求餘數
  • 加、減
  • 移位
  • 大於(等於)、小於(等於)
  • 相等、不等
  • 位與
  • 位異或
  • 位或
  • 邏輯與
  • 邏輯或
  • 三元運算符，從右到左
  • 帶有賦值(=)操做的操做符，好比+=,-=,...，從右到左

當本身寫代碼時拿不許優先級的時候，省事點加括號就完事了。github

枚舉類型

enum Size { SMALL, MEDIUM, LARGE, EXTRA_LARGE };
Size s = Size.MEDIUM; //賦值爲null則表示沒有設置任何值
複製代碼

字符串

Java沒有內置的字符串類型，而是在標準Java類庫中提供了一個預約義類String，每一個用雙引號括起來的字符串都是String類的一個實例。算法

String emptyString = "";
String greeting = "Hello";
複製代碼

子串

String s = greeting.substring(0, 3);
複製代碼

substring方法的兩個參數是：數組

  1. 想要複製的第一個位置（從0開始）
  2. 不想複製的第一個位置（從0開始）

兩個參數相減就是子串的長度。安全

拼接

String name = "FirstName" + "LastName";
String age = 24 + "years old";
String person = String.join(",", name, age[, ...]);
// person is "FirstName LastName,24 years old[, ...]"
複製代碼

一個字符串與一個非字符串拼接時，後者轉換成字符串（任何一個Java對象均可以轉換成字符串，可能指的是Class.toString()）。bash

不可變字符串

String類沒有提供修改字符的方法，編譯器可讓字符串共享以提升效率。多線程

字符串相等

"Hello".equals(greeting) //區分大小寫
"Hello".equalsIgnoreCase("hello") //不區分大小寫
複製代碼

必定不要使用==來解決這個問題，它只能肯定字符串是否在同一位置，而不是他們具備相同的字符內容。app

若是虛擬機始終將相同字符串共享，那就可使用==，但實際上只有字符串常量是共享的，+和substring等操做產生的結果並非共享的。

空串與Null串

""是長度爲0的字符串，若是要檢查字符串是否爲空串：

str.length() == 0
str.equals("")
複製代碼

Null串指的是String變量存放null，表示目前沒有任何對象與該變量關聯：

str == null
複製代碼

檢查字符串既不是null串也不是空串：

str != null && str.length() != 0
複製代碼

String API

只列出通常經常使用到的

  • int compareTo(String other)：按照字典順序，字符串在other以前就返回負數，位於other以後則爲正數，相等返回0。
  • new String(int[] codePoints, int offset, int count：僅瞭解，用數組中從offset開始的count個碼點構造字符串。
  • boolean equals(Object other)
  • boolean equalsIgnoreCase(String other)
  • boolean startsWith(String prefix)：若是以prefix爲開頭，返回true。
  • boolean endsWith(String suffix)：若是以suffix爲結尾，返回true。
  • int indexOf(String str)：返回與字符串str匹配的第一個子串的開始位置，若是不存在則返回-1。
  • int length()
  • String replace(CharSequence oldString, CharSequence newString)：用newString代替原始字符串中全部oldString，可用String或StringBuilder做爲參數。
  • String substring(int beginlndex, int endlndex)
  • String toLowerCase()
  • String toUpperCase()
  • String trim()：刪除原始字符串頭部和尾部空格。
  • String join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements)

CharSequence類型的參數，這是一種接口類型，全部字符串都屬於這個接口。

構建字符串

當須要用許多較短字符串構成字符串時，使用String的拼接方式效率會比較低，每次鏈接都會產生一個新的String對象，耗時也浪費空間，使用StringBuilder類能夠避免這個問題。

StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append(ch);
builder.append(str);
String string = builder.toString();
複製代碼

StringBuilder類的前身是StringBuffer，效率稍低可是容許多線程方式添加或刪除字符，若是隻是在單線程中編輯，則應該用StringBuilder替代它，兩個類的API相同。

  • int length()
  • StringBuilder appencl(String str or char c)
  • void setCharAt(int i, char c)：將第i個代碼單元設置爲c。
  • StringBuilder insert(int offset,String str or char c)：在offset位置插入一個串或單元並返回this。
  • StringBuilder delete(lnt startindex,int endlndex)：刪除偏移量從startIndex到endIndex-1的代碼單元並返回this。
  • String toString()：返回內容相同的字符串。

輸入輸出

讀取輸入

首先在程序的最開始添上：

import java.util.*
複製代碼

Scanner類定義在java.util包中，當使用的類不是定義在基本java.lang包中時，必定要import指示將相應包加載。

Scanner in = new Scanner(System.in);
System.out.print("Qusetion:");
String answer = in.nextLine();
複製代碼

nextLine方法獲取的是一個輸入行，只想讀取一個單詞（以空白符做爲分隔符），機會調用：

String answer = in.next();
複製代碼

讀取一個數：

int number = in.nextInt();
double weight = in.nextDouble();
複製代碼
  • boolean hasNext()：檢查輸入中是否還有其餘單詞。
  • boolean hasNextInt()
  • boolean hasNextDouble()

若是想讀取一個輸入不可見的密碼，使用Console類：

Console cons = System.console();
String username = cons.readLine("User name:");
char[] password = cons.readPassword("Password:");
複製代碼

安全起見，在完成密碼處理再也不使用password後，應使用填充值覆蓋數組元素。

格式化輸出

double x = 10000.0/3.0;
System.out.print(x);
// 3333.3333333333335
System.out.printf("%8.2f", x);
// 8個字符寬度和小數點後兩個字符的精度打印x，也就是打印一個空格和7個字符
// 3333.33
System.out.printf("Hello %s, you are %d.", name, age);
複製代碼
  • d：十進制整數
  • x：十六進制整數
  • f：定點浮點數
  • e：指數浮點數
  • s：字符串
  • c：字符
  • b：布爾
  • %：百分號

使用靜態的String.format方法建立一個格式化字符串，而不打印輸出：

String str = Stirng.format("Hello %s, you are %d.", name, age);
複製代碼

文件輸入輸出

文件讀取：

Scanner in = new Scanner(Paths.get("myfile.txt"), "UTF-8");
// Scanner(File f)
// static Path get(String pathname)：根據給定路徑名構造一個Path
// 而後使用前面介紹的Scanner的方法進行文件讀取
複製代碼

若是文件名（包括其路徑，好比C:\dir\)，中有反斜槓，則要在每一個反斜槓前再加一個額外的反斜槓（由於反斜槓\是做爲轉義字符的存在，在字符串中要表示\則必須用\\）。

這裏指定了UTF-8字符編碼，要讀取一個文本時要知道它的字符編碼，若是省略字符編碼將會使用運行這個Java程序的機器的「默認編碼」，不一樣機器可能會有不一樣的「默認編碼」。

文件寫入：

PrintWriter out = new PrintWriter("myfile.txt", "UTF-8");
// PrintWriter(String fileName)
複製代碼

若是文件不存在，將建立該文件，使用print,printf,println等方法寫入數據。

注意，若是直接給Scanner一個字符串參數，Scanner會把字符串解釋爲數據而不是文件名。

Scanner in = new Scanner("myfile.txt");
// Scanner會包含10個字符的數據，而不是文件數據
複製代碼

另外，若是使用一個不存在的文件構造Scanner或者用一個不能被建立的文件名構造一個PrintWriter將會發生異常，Java編譯器認爲這些異常比「被0除」異常更嚴重。

控制流程

Java的控制流程結構與C和C++的同樣，只有不多的例外，Java沒有goto語句，但break語句能夠帶標籤，能夠實現從內層循環跳出的目的。另外還有一種變形的for循環，相似C#的foreach循環。

塊(block)做用域

塊，即複合語句，一對大括號括起來的若干Java語句，塊肯定了變量的做用域。

{ // block 1
  int i;
  {
    // block 2 這是一個嵌套塊
    int j;
  }
}
複製代碼

但不能在嵌套的兩個塊中聲明同名變量：

{ // block 1
  int i;
  {
    // block 2
    int i; // Error
  }
}
複製代碼

雖然C++中，容許這樣作，內層定義的變量會覆蓋外層定義的變量，有可能致使程序設計出錯，因此Java中不容許這樣作。

條件語句

if(condition1) { statement1 }
else if(condition2) { statement2 }
else { statement3 }
複製代碼

循環

while(condition) { statement }
複製代碼

若是但願循環體至少被執行一次，則使用：

do { statement }
while(condition);
複製代碼

肯定循環

for(declare; condition; refresh) { statement }
// for語句內部聲明的變量沒法在循環體外部使用
複製代碼

多重選擇

switch(condition)
{
  case 1:
    ...
    break;
  case 2:
    ...
    break;
  ...
  default:
    // no case match
    ...
    break;
}
複製代碼

case標籤能夠是：

  • 類型爲char、byte、short或int的常量表達式；
    switch(grade)
{
  ...
  case 100:
  ...
}
複製代碼
  • 枚舉常量（當使用枚舉常量時，沒必要在標籤中指明枚舉名）；
    Size size = ....;
switch(size)
{
  ...
  case SMALL: //no need to use Size.SMALL
  ...
}
複製代碼
  • JAVA SE 7 開始能夠用字符串字面量。
    switch(str)
{
  ...
  case "yes":
  ...
}
複製代碼

中斷控制流程

break，使用在while和for循環中，用於提早中斷循環。

Java提供一個種帶標籤的break語句，用於跳出多重嵌套的循環語句。

tag:
while(...)
{
  ...
  for(...)
  {
    ...
    if(...)
    {
      break tag;
    }
  }
}
// 在break後會跳出綁定tag的循環體（在這裏也就是while）
// 而不是像普通break只是跳出for
複製代碼

continue，用於跳過本次循環，進行下一次循環體的執行。

大數值

基本的整數和浮點數精度不可以知足需求，可使用java.math包中的兩個頗有用的類：

  • BigInteger：任意精度的整數運算
  • BigDecimal：任意精度的浮點數運算

使用valueOf方法能夠將普通的數值轉換爲大數值：

BigInteger a = BigInteger.valueOf(100);
複製代碼

算術運算符是add、subtract、divide、multiply，BigInteger還有mod運算：

BigInteger c = a.add(b);
// c = a + b
BigInteger d = c.multiply(b.add(BigInteger.valueOf(2)));
// d = c * (b + 2)
複製代碼

以及兩個大數的比較compareTo，相等返回0，小於返回負，大於返回正。

數組

聲明數組變量：

int[] a;
int[] b = new int[100];
複製代碼

固然Java中也能夠int a[]的聲明方式，看我的喜愛吧。

數組建立時的初始化：

  • int數組：全部元素初始化爲0
  • boolean數組：全部元素初始化爲alse
  • 對象數組：全部元素初始化爲null

獲取數組中的元素個數使用array.length。

for each 循環

for each 循環語句的循環變量將會遍歷數組中的每一個元素，而不須要使用下標值。

for(variable:collection) { statement }

  • variable：用於暫存集合中的每個元素，並執行相應塊
  • collection：必須是一個數組或者實現了Iterable接口的類對象（好比ArrayList）。
for(int element : a)
{
  System.out.println(element);
}
複製代碼

數組初始化以及匿名數組

Java中，能夠建立數組對象的同時賦予初始值的寫法：

// 不須要調用new
int[] a = { 2, 3, 5, 7, 11, 13 };
// 初始化一個匿名的數組
a = new int[] { 17, 19, 23, 31, 37 };
// 這是如下語句的簡寫方式
int[] anonymous = { 17, 19, 23, 31, 37 };
a = anonymous;
複製代碼

Java中容許數組長度爲0，但這與null不一樣。

數組拷貝

數組變量拷貝：

int[] b = a;
b[0] = 1;
複製代碼

此時a中的第一個元素a[0]的值也會被修改成1。

數組值拷貝：

int[] c = Arrays.copyOf(a, a.length);
// 第2個參數是新數組長度，一般用於增長數組大小
int[] c = Arrays.copyOf(c, c.length * 2);
// 若是長度小於原始數組，則只拷貝前面的數據元素
複製代碼

命令行參數

若是使用下面這種形式運行一個Java程序：

java Message -g cruel world
複製代碼

則程序中獲取命令行參數的方法是：

public class Message {
  public static void main(String[] args) {
    // args就是參數數組
    System.out.printlf(Arrays.toString(args));
    // [-g, cruel, world]
  }
}
複製代碼

數組排序

int[] a = new int[1000];
...
Arrays.sort(a);
複製代碼

sort方法使用了優化的快速排序算法。

插播一個生成0到n-1之間隨機數的辦法：

int r = (int) (Math.random() * n);
// Math.random返回一個0-1（不包括1）的隨機浮點數
複製代碼

java.util.Arrays

  • static String toString(type[] a)：a爲基本數據類型數組（不包括字符串數組），返回字符串，元素放在中括號內，並用逗號分隔。
  • static type copyOf(type[] a, int length)
  • static type copyOfRange(type[] a, int start, int end)
    • 返回與a類型相同的一個數組，長度爲length或end-start
    • start：起始下標（包含這個值）
    • end：終止下標（不包含這個值）
  • static int binarySearch(type[] a, type v)
  • static int binarySearch(type[] a, int start, int end, type v)
    • 採用二分法查找值v，查找成功則返回相應下標值，不然返回一個負數值r，-r-1是保持a有序的v應該插入的位置。
  • static void fi11(type[] a, type v)：將數組的全部元素設置爲v。
  • static boolean equals(type[] a, type[] b)：數組大小相同，而且全部對應下標的元素都相等，則返回true。

多維數組

int[][] magicSquare = 
{
  { 16, 3, 2, 13 },
  { 5, 10, 11, 8 },
  { 9, 6, 7, 12 },
  { 4, 15, 14, 1 }
};
// 訪問元素使用 magicSquare[i][j]
複製代碼

Java語言基礎總結

  • 基本命名規則：駝峯法
  • 三種註釋方式
  • 8種基本數據類型
  • 變量聲明以及命名規則
  • 基本運算符
  • 數值類型的自動與強制轉換
  • 各運算符優先級
  • 枚舉類型
  • String API
  • StringBuilder
  • 命令行輸入輸出
  • 文件輸入輸出
  • 控制流程
  • 中斷控制流程
  • 大數值
  • 數組以及相關操做

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