java编程之快速入门

前言

学习一门语言，快速入门是给我们增加学习信心的法门。如果门槛都跨不进去，学习就是不可能的事。学习能力实际上体现的是一个人跳出舒适圈的意愿程度。

简介

Java程序必须运行在JVM之上，我们必须安装jdk，此时我们实验的环境是jdk13。

程序基础

java程序基本结构

Java是面向对象的语言，一个程序的基本单位就是class。
类名要求：

类名必须以英文字母开头，后接字母，数字和下划线的组合
习惯以大写字母开头

在class内部，可以定义若干方法（method）。方法名也有命名规则，命名和class一样，但是首字母小写。
Java入口程序规定的方法必须是静态方法，方法名必须为main，括号内的参数必须是String数组。
在方法内部，语句才是真正的执行代码。Java的每一行语句必须以分号结束
举例：

public class Hello { //类名是Hello
    public static void main(String[] args) { // 方法名是main
        System.out.println("Hello, world!"); // 语句
    } // 方法定义结束
}

变量和数据类型

变量

在Java中，变量必须先定义后使用，在定义变量的时候，可以给它一个初始值。不写初始值，就相当于给它指定了默认值。默认值总是0。
变量的一个重要特点是可以重新赋值。
变量不但可以重新赋值，还可以赋值给其他变量。

数据类型

基本数据类型
基本数据类型是CPU可以直接进行运算的类型。Java定义了以下几种基本数据类型：

整数类型：byte，short，int，long
浮点数类型：float，double
字符类型：char
- char类型使用单引号'，且仅有一个字符
布尔类型：boolean

常量

定义变量的时候，如果加上final修饰符，这个变量就变成了常量。
常量在定义时进行初始化后就不可再次赋值，再次赋值会导致编译错误。
常量的作用是用有意义的变量名来避免魔术数字（Magic number）。
常量名通常全部大写。

var关键字

如果想省略变量类型，可以使用var关键字。

举例：

1	StringBuilder sb = new StringBuilder();

等价于

1	var sb = new StringBuilder();

数学运算（略）

不想把重点放在数学计算上面，主要是需要学习程序的逻辑。

布尔运算

主要学习短路运算和三元运算符。

短路运算
短路运算的原理就是，如果A是true，那么不会判断B是不是true，A&&B的结果直接返回true。
三元运算符
原理是：如果b是true，b?x:y返回的值是x，否则返回y。其实就是if-else的简化写法。

字符和字符串

字符和字符串的区别是什么？

字符是char，它是基本数据类型。
- 字符只表示一个字符，用'引起来。
字符串是String，它是引用类型。
- 字符串可以表示0~n个字符，用"引起来。
- 如果是多行字符串，可以用"""引起来，避免写换行符。
- 多个字符串可以使用+拼接。

附加知识点：空值null
null其实就是指不存在的东西。

把null赋值给一个变量，那么这个变量是null。
不给变量赋初值，这个变量也是null。
把一个null变量赋值给另一个变量，这另一个变量也是null。
但是空字符串不等于null。
打个绕口的比喻：我把没有给你，你也是没有。我拿一张白纸给你，那么你也有了一张白纸，尽管纸上什么也没有，但你不是没有。没有这个东西，不管怎么传递，还是没有，不会无中生有。
举例：
1
2
3
4
String s1 = null; // s1是null
String s2; // 没有赋初值，s2也是null
String s3 = s1; // s3也是null
String s4 = ""; // s4指向空字符串，不是null

数组类型

定义一个数组类型的变量，使用数组类型类型[]，例如，int[]。和单个基本类型变量不同，数组变量初始化必须使用new int[5]表示创建一个可容纳5个int元素的数组。
Java的数组有几个特点：

数组所有元素初始化为默认值，整型都是0，浮点型是0.0，布尔型是false；
数组一旦创建后，大小就不可改变。
要访问数组中的某一个元素，需要使用索引。数组索引从0开始，例如，5个元素的数组，索引范围是0~4。
可以修改数组中的某一个元素，使用赋值语句，例如，ns[1] = 79;。
可以用数组变量.length获取数组大小。
数组是引用类型，在使用索引访问数组元素时，如果索引超出范围，运行时将报错。
也可以在定义数组时直接指定初始化的元素，这样就不必写出数组大小，而是由编译器自动推算数组大小。

举例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //5位同学的成绩:
        int[] ns; //定义一个名为ns的数组
        ns = new int[] { 68, 79, 91, 85, 62 }; //创建数组
        System.out.println(ns.length); //打印数组长度
        ns = new int[] { 1, 2, 3 }; //创建数组
        System.out.println(ns.length); //打印数组长度
    }
}

引申学习：字符串数组

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = {"ABC", "XYZ", "zoo"}; //定义并创建字符串数组
        String s = names[1]; //取字符串数组的第二个元素
        names[1] = "cat"; //修改数组中的第二个元素
        System.out.println(s); //运行结果是"XYZ"
    }
}

这段代码的运行结果是"XYZ"，说明的是java里面赋值是一种类似指针的概念。names[1]的值指向了s这个变量，之后又把"cat"指向names[1]这个变量。只要指向关系没有改变，变量的值就不会发生变化。

流程控制

输入和输出

输出的方法比输入的方法简单。先看输出。

输出

println
println意思是printline，它会帮我们自动输出换行符。
print
普通输出，不会自动输出换行符。
printf
f的意思是format，就是格式化输出的意思。这里和以前学过的C语言的printf用法就差不多的。不细说，需要用的时候查资料。

输入
首先是需要引入java.util.Scanner这个java模块。
用法:

创建Scanner对象。
打印输入提示信息：提示用户需要输入的数据类型是什么。
用户输入信息：可能是字符串或者整数。

读取用户输入的信息并获取字符串或者整数。
举例：

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 创建Scanner对象
        System.out.print("Input your name: "); // 打印提示
        String name = scanner.nextLine(); // 读取一行输入并获取字符串
        System.out.print("Input your age: "); // 打印提示
        int age = scanner.nextInt(); // 读取一行输入并获取整数
        System.out.printf("Hi, %s, you are %d\n", name, age); // 格式化输出
    }
}

if判断

逻辑很简单，如果……，就……；否则，就……。通常用到的就是这样的逻辑判断。关键点在于判断条件的设置方法。
这里有个特殊的用法，判断引用类型（比如字符串String、数组就是引用类型）的变量是否相等，要使用equals()方法。
举例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "HELLO".toLowerCase();
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        if (s1.equals(s2)) {
            System.out.println("s1 equals s2");
        } else {
            System.out.println("s1 not equals s2");
        }
    }
}

运行结果：

引申学习：.toLowerCase()是String的一个方法，可以将字符串内容全部转换为小写字符。

switch多重选择

java13之后使用的语法和以前版本不同，我分成了老语法和新语法。人要与时俱进，老语法了解一下，要熟练应用新语法。
据我有限的知识储备，老语法和C语言中的switch用法差不多，和VHDL语法也差不多（还是学过VHDL语法的一点皮毛~），看来编程语法具有许多共通性。

老语法
switch语句里面的每一个case都要搭配break使用。
举例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int option = 99;
        switch (option) {
        case 1:
            System.out.println("Selected 1");
            break;
        case 2:
            System.out.println("Selected 2");
            break;
        case 3:
            System.out.println("Selected 3");
            break;
        default:
            System.out.println("Not selected");
            break;
        }
    }
}

switch语句还可以匹配字符串。字符串匹配时，是比较“内容相等”。
举例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String fruit = "apple";
        switch (fruit) {
        case "apple":
            System.out.println("Selected apple");
            break;
        case "pear":
            System.out.println("Selected pear");
            break;
        case "mango":
            System.out.println("Selected mango");
            break;
        default:
            System.out.println("No fruit selected");
            break;
        }
    }
}

新语法
新的语法简洁许多，不用担心忘记写break。并且case里面可以直接使用yield返回结果（python语法里面也有yield的用法）。
举例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String fruit = "orange";
        int opt = switch (fruit) {
            case "apple" -> 1;
            case "pear", "mango" -> 2;
            default -> {
                int code = fruit.hashCode(); //对字符串做hash
                System.out.println(code); //code的值
                yield code; // switch语句返回值
            }
        };
        System.out.println("opt = " + opt); //yield返回的值就赋值给了opt
    }
}

运行结果：

引申学习：.hashCode()是String的一个方法，表示对字符串做hash。

while循环和do while循环

这和C语言中的概念也是差不多的，不细说。
while循环和do while循环的本质区别就是：

while循环先判断条件，再循环。循环体可能不执行。
do while循环先循环再判断。循环体至少执行1次。
初高中的时候，数学老师讲过的那两个拗口的中文解释：当型循环和直到型循环分别对应的就是while循环和do while循环。

for循环

原来学C语言的时候，把这个for循环是搞昏了的，计数器到底怎么算，一直没搞清。主要是老师讲解的时候，注入了太多数学元素，而我对数字不太感冒，形不成感性认知，也就理解不清楚。现在站在一个稍微宏观的视角来理解，似乎也不难。
以这个例子（对1到100进行求和）来理解：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        for (int i=1; i<=100; i++) {
            sum = sum + i;
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

运行结果：

for循环部分，其实就是限定这个循环体的循环次数。从i=1开始，先判断i是否满足条件i<=100，如果满足，就进入循环体，循环结束后，计数器加1。继续判断现在的i是否满足条件i<=100，如果满足，就进入循环体……
发现了没有，我描述中的重复部分，就是在执行循环。这就是编程的伟大之处，它给我们节省不少口水和文字。

特殊用法for each
这是java中的一个特殊用法，用来遍历数组。
举例：
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public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
for (int n : ns) {
System.out.println(n);
}
}
}
运行结果：

这里的for (int n : ns)意思就是，遍历数组ns中的每一个元素n。但是，for each循环无法指定遍历顺序，也无法获取数组的索引。

break和continue

在C语言和VHDL语言中，都学过这两个用法：break、continue。可以用在while循环和for循环中。
break就是戛然而止，就像坐热气球突然把气球炸了。而continue就像刹车，拉手刹之后，车还会滑行一段。

数组操作

遍历数组

用for循环和for each循环可以实现数组的遍历。

for循环遍历数组
举例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
        for (int i=0; i<ns.length; i++) {
            int n = ns[i];
            System.out.println(n);
        }
    }
}

运行结果：

for each循环遍历数组
前面学习for each循环的时候了解过，不赘述于此。

打印数组元素的妙方Arrays.toString()
我们可以直接使用Arrays.toString()这个方法将数组里面的每个元素打印出来，不必使用循环遍历数组。前提是我们要事先引入模块java.util.Arrays才可以使用这个方法。
举例：

import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ns = { 1, 1, 2, 3, 5, 8 };
        System.out.println(Arrays.toString(ns));
    }
}

运行结果：

数组排序

冒泡法可以对数组排序，但是鉴于本人对于数字的想象力有限，就不和冒泡法死磕了。java内置了排序方法Arrays.sort()可以帮助我们排序，前提也是要导入模块java.util.Arrays。
举例：

import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ns = { 28, 12, 89, 73, 65, 18, 96, 50, 8, 36 };
        Arrays.sort(ns);
        System.out.println(Arrays.toString(ns));
    }
}

运行结果：

对数组排序实际上修改了数组本身。

多维数组

学会魔方之后，这个问题好像没有那么难了。一维数组的元素就相当于是一个方块，二维数组的元素就是一层魔方，三维数组的元素就是一整个魔方。这么说简单一点，一维数组的单位是块，二维数组的单位是层，三维数组的单位是个。

二维数组
举例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] ns = {
            { 1, 2, 3, 4 },
            { 5, 6, 7, 8 },
            { 9, 10, 11, 12 }
        };
        System.out.println(ns.length); // 3
    }
}

运行结果：

三维数组
略……

命令行参数

这个命令行参数就是我们在命令行执行java程序时加的参数。
举例：

public class PrintArgs {
	public static void main(String[] args) {
        for (String arg : args) {
            if ("-version".equals(arg)) {
                System.out.println("v 1.0"); //这句代码的意思是如果用户输入的参数是-version，就打印输出v 1.0
                break;
            }
        }
    }
}

我们到命令行，先编译这个java文件。

1	javac .\PrintArgs.java

接下来执行程序时带上参数-version：

1 2	PS F:\java学习\HelloWorld\src> java PrintArgs -version v 1.0

为了去往别处