Java程序設計 課件 【ch02】java語言基礎

Java語言基礎Java程序設計第二章01標識符和關鍵字自然語言是從基本字符開始，由特定的詞法構成詞匯，然后經(jīng)由特定的句法組合成語句，語句則可以表示一個完整的含義。多條語句組合形成段落，可以描述一個精彩紛呈的故事。自然語言編程語言也是如此，關鍵字和標識符是程序中的詞匯，關鍵字是由Java語言本身定義的、被賦予特殊含義的單詞，而標識符是程序員在程序中自定義的一些符號和名稱，用于給Java程序中的變量、類、方法等元素命名。編程語言2.1標識符和關鍵字2.1標識符和關鍵字【例2-1】求圓的面積?！境绦颉俊具\行結果】關鍵字關鍵字也稱保留字，每個關鍵字在Java語言中具有各自特定的意義。例2-1程序中的public、class、void、int、double等都是關鍵字。Java語言提供的關鍵字共有48個，如表2-1所示，每個關鍵字形式上都是小寫的。這些關鍵字所代表的意義，在后面的章節(jié)中會逐步介紹。2.1標識符和關鍵字2.1.1關鍵字標識符的首字符不可以是數(shù)字字符。例如，w6和m86都是合法的用戶標識符，而6w，86m等不可以作為用戶標識符。標識符是區(qū)分大小寫的。例如，Java程序中的name和Name是兩個完全不同的標識符。標識符可以由英文字母（A～Z，a～z）、數(shù)字、漢字、$、_等字符組成，除此以外的其他字符不能出現(xiàn)在用戶標識符中。標識符不能與關鍵字同名，例如，void、double、int等關鍵字已經(jīng)有專門的意義，都不能作為用戶標識符。2.1標識符和關鍵字2.1.2標識符標識符由程序員設定，用來作為程序中變量、數(shù)組、方法、類等程序元素的名字。在例2-1的程序中，Main是類的名字，r、area是變量的名字。010203042.1標識符和關鍵字用戶標識符要盡可能見名知義，也就是通過變量名就能知道變量值的含義。通常選擇能表示數(shù)據(jù)含義的英文單詞（或縮寫）或漢語拼音字頭作為變量名，這樣可以提高程序的可讀性，使程序更易于理解。Java中，除了包名、靜態(tài)常量等特殊情況，大部分情況下標識符可使用駱駝法則，即單詞之間不使用特殊符號分割，而是通過首字母大寫來分割。02常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型Java中的基本數(shù)據(jù)類型分為三大類：布爾型、字符型和數(shù)值型數(shù)據(jù)類型常量的值不可以發(fā)生變化常量變量的值可以被改變變量2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型不管常量還是變量，都有確定的數(shù)據(jù)類型，常量的數(shù)據(jù)類型取決于書寫形式，變量的類型則要在變量使用之前，通過變量聲明來指定。Java語言有8種基本數(shù)據(jù)類型如表2-2所示，Java語言有8種基本數(shù)據(jù)類型，常常被劃分為整型、浮點型、字符型、布爾型四大類。每種數(shù)據(jù)類型在取值范圍、運算規(guī)則與表示精度方面有各自的特征。在編寫程序時，一般根據(jù)不同的需求選擇不同的數(shù)據(jù)類型。2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型1、整型Java語言中的整型具體分為4種：字節(jié)型（byte）、短整型（short）、普通整型（int）、長整型（long），如表2-3所示。從byte，short，int到long，對應數(shù)據(jù)在內(nèi)存中占用的存儲空間越來越大，表示數(shù)據(jù)的范圍也越來越大。2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型2.2.1基本數(shù)據(jù)類型2．浮點型浮點型也就是實型，用于表示實數(shù)。Java中的浮點型有兩種，單精度浮點型（float）和雙精度浮點型（double）。計算機用一定長度的二進制串來表示實數(shù)，其精度和表示范圍必然也是有限的，也就是說，包括十進制數(shù)0.1在內(nèi)的許多實數(shù)是無法用二進制形式準確表示的。2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型一般情況下，建議使用double類型來表示實數(shù)。如果在表示大量實數(shù)時，有控制存儲空間總量的需求，在精度和范圍允許的情況下，可以選擇使用float類型。3．字符型Java用字符型（char）來表示單個字母、數(shù)字字符、標點符號及其他特殊字符。計算機內(nèi)部采用編碼的方式表示字符，Java語言使用編碼方案Unicode碼。每個字符型數(shù)據(jù)一般占用2字節(jié)，也就是16個二進制位。一個漢字通常也可以表示為一個字符型數(shù)據(jù)。2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型4．布爾型布爾型（boolean）又稱邏輯類型，用于表示“真”或“假”狀態(tài)的數(shù)據(jù)類型，對應兩種取值：true和false。在后續(xù)章節(jié)，我們將學習分支和循環(huán)語句，其中表示條件的表達式都是布爾型的數(shù)據(jù)。01020304十進制整型常量由0～9的數(shù)字序列組成，自左向右的第一個數(shù)字不可以是0。（1）十進制整型常量十六進制整型常量由正、負號和0～9、a～f或A～F組成，有前綴0x。（3）十六進制整型常量八進制整型常量由正、負號和0～7組成，第一個數(shù)字必須是0。（2）八進制整型常量二進制整型常量由正、負號和0、1組成，有前綴0b（或0B）。4）二進制整型常量2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型2.2.2常量1、整型常量十進制小數(shù)形式由數(shù)字和小數(shù)點組成，例如，+10.625、?6.2、0.0、0.666、5467.5都是合法的浮點型常量，?2.、0.0、5.也是合法的浮點型常量。（1）十進制小數(shù)形式指數(shù)形式類似于科學記數(shù)法，通常被用來以緊湊的方式表示非常大和非常小的值。它由正、負號、數(shù)字和字母e（或E）組成，e是指數(shù)的標志，在e的前面要有數(shù)據(jù)，e之后的指數(shù)只能是整數(shù)。（2）指數(shù)形式2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型2、浮點型常量浮點型常量默認情況下是double類型，也可以在數(shù)字后附加d或D來表示double類型。如果要表示float類型常量，可以在數(shù)字后附加F或f。字符型常量是由單引號括起的單個字符，例如，'a'，'6'，'M'，'&'，'中'。每個字符型常量都使用Unicode編碼，占2字節(jié)的內(nèi)存。字符常量只能是一個字符，如'XY'是非法的。字符常量區(qū)分大小寫字母，如'F'和'f'是兩個不同的字符常量。這里的單引號僅起字符常量邊界符的作用，并不是字符常量的一部分。需要注意的是，單引號和雙引號在此是不可混用的，單引號表示一個字符，而雙引號表示包含單個字符的字符串。2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型3、字符型常量布爾型常量只有兩個值：true和false。4、布爾型常量變量變量在程序中用于存放數(shù)據(jù)。每個變量需要一個名字，屬于一個確定的數(shù)據(jù)類型，占據(jù)一定的存儲空間，用來存放數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)也就是變量的值。在程序運行過程中，變量的值可以改變。2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型2.2.3變量在使用變量之前，必須先聲明其類型。變量聲明的作用是為變量指定一個名字和數(shù)據(jù)類型。在Java程序中，變量聲明的基本形式是：數(shù)據(jù)類型變量名表2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型變量的聲明一旦定義之后，變量的類型是不能改變的。也就是說，一個變量名被定義之后，在同一個程序塊內(nèi)，不可以重新定義該變量名。在聲明變量時，可以對變量進行初始化，也就是給變量設置一個初始值。2.2常量、變量與基本數(shù)據(jù)類型變量的初始化Java語言規(guī)定，如果變量從來未被賦值，則不可以執(zhí)行獲取變量值的操作，否則屬于語法錯誤。也就是說，除對該變量賦值以外，其他操作都是非法操作。若有上述變量聲明及初始化，那么：（1）語句“x=a+y”有語法錯誤，因為a未被初始化。（2）語句“a=x+y”是合法的，實現(xiàn)的功能是把x和y之和賦值給a。03基本輸出語句如果需要將常量、變量或表達式的值顯示輸出，可以利用System.out.print()方法與System.out.println()方法，這兩個方法的功能基本相同。兩者的區(qū)別是在輸出指定內(nèi)容之后，前者將光標停留在輸出內(nèi)容的后面，而后者將光標移到下一行的開始位置。2.3基本輸入與輸出語句2.3.1基本輸出語句2.3基本輸入與輸出語句【例2-2】輸出語句的初步運用?！境绦颉俊具\行結果】2.3基本輸入與輸出語句【程序說明】System.out.print()方法與System.out.println()方法都只能輸出一項內(nèi)容，如果希望輸出多項內(nèi)容，則需要用拼接運算符（+）將多項內(nèi)容拼接成一項。以語句“System.out.println("a="+a+"，b="+b)”為例，為了輸出了"a="、a、"，b="和b這4項內(nèi)容，利用運算符“+”自左向右逐步拼接："a="+a的結果為"a=2"；"a="+a+"，b="的結果為"a=2，b="；"a="+a+"，b="+b的結果為"a=2，b=3"。如果運算符“+”兩邊的運算對象有一個是字符串，則實現(xiàn)拼接操作；如果運算符“+”兩邊的運算對象都是數(shù)值，則進行加法操作，所以a+b的值為5。2.3基本輸入與輸出語句【程序說明】格式控制字符串可以包含格式控制符和普通字符，普通字符將按原樣輸出，而格式控制符用于指定對應表達式的格式。表2-6列出了常用格式控制符及其含義。2.3基本輸入與輸出語句【程序說明】如果運算符“+”兩邊的運算對象有一個是字符串，則實現(xiàn)拼接操作；如果運算符“+”兩邊的運算對象都是數(shù)值，則進行加法操作，所以a+b的值為5。雖然上述兩個方法可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出，但控制輸出格式是一個比較棘手的問題。為此，Java語言從JDK1.5版本開始，提供了更加方便的System.out.printf()方法，該方法既可以控制數(shù)據(jù)輸出的格式，也可以方便地輸出多項。其一般形式是：例如，若有“inta=2,b=3”，則語句“System.out.printf(”a=%d,b=%d“,a,b)”輸出“a=2,b=3”。在格式控制字符串中，兩個“%d”稱為格式控制符，分別用于指定后面a和b兩個表達式的值將以十進制整數(shù)形式輸出。格式控制字符串中的其他字符，如“a=，b=”將以字符方式直接輸出。輸出格式控制符中，可以指定整數(shù)數(shù)據(jù)的輸出寬度。例如，若有“inta=2,b=387”，則語句“System.out.printf("a=%5d,b=%2d",a,b)”輸出為“a=2,b=387”。“%5d”用以指定a的值以十進制整數(shù)形式輸出，且寬度為5，若a的實際位數(shù)小于5，則左邊補4個空格?！?2d”指定b的輸出寬度為2，但b的實際寬度超過2，輸出寬度按照實際位數(shù)。2.3基本輸入與輸出語句1．整型數(shù)據(jù)的格式控制實型數(shù)據(jù)的格式控制符有%e和%f兩種，分別以科學記數(shù)法形式和小數(shù)形式輸出實型數(shù)據(jù)。例如：輸出為“e=2.718000,pi=3.141593”。輸出為“2.718000e+02,3.141592e+05”?？梢钥闯觯?shù)點后面總是輸出6位，而不管數(shù)據(jù)的實際小數(shù)位數(shù)，超出部分四舍五入，不足則補0。在實型數(shù)據(jù)的格式控制符中，可以限定輸出寬度，也可以指定小數(shù)位數(shù)。例如：輸出為“e=2.72,pi=3.142”。“%7.2f”指定數(shù)據(jù)2.718的輸出格式：數(shù)據(jù)寬度為7，保留2位小數(shù)，實際位數(shù)小于7時，左邊補空格，“%.2f”指定數(shù)據(jù)3.1415926的輸出格式為保留3位小數(shù)，總寬度按實際位數(shù)。2.3基本輸入與輸出語句2．實型數(shù)據(jù)的格式控制布爾型數(shù)據(jù)的格式控制符是%b。例如，若有“booleanflag=true”，則語句“System.out.printf("%b",flag)”將輸出true。93”。2.3基本輸入與輸出語句3．布爾型數(shù)據(jù)的格式控制字符型數(shù)據(jù)的格式控制符是%c。例如，若有“charch='a'”，則語句“System.out.printf("%c,%c",ch,ch?32)”將輸出a,A。4．字符型數(shù)據(jù)的格式控制2.3基本輸入與輸出語句2.3.2基本輸入語句輸入語句從JDK1.5版本開始，Java語言增加了Scanner類，為數(shù)據(jù)輸入帶來了很大的方便。如表2-8所示，Scanner類提供一系列方法，用于接收不同類型的數(shù)據(jù)。2.3基本輸入與輸出語句【例2-3】輸入攝氏溫度，輸出對應的華氏溫度。計算公式如下：f=c*9/5+32其中，c表示攝氏溫度，f表示華氏溫度?！境绦颉俊具\行結果】輸入：29輸出：84.202.3基本輸入與輸出語句【程序說明】為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入，程序中首先需要使用import語句通知編譯器，程序中將使用java.util包中的Scanner類；然后創(chuàng)建一個Scanner對象，接下來就可以調用kb.nextDouble()方法，讀取鍵盤輸入的一個雙精度浮點數(shù)。Java語言中的基本數(shù)據(jù)類型不包括字符串，其使用對象來表示字符串，有關字符串的輸入、存儲和處理將在后面的章節(jié)介紹。單個字符的輸入一般利用System.in.read()方法。同樣，本節(jié)先介紹其基本的使用方法，不涉及相關的概念。下面這個例子說明如何通過調用System.in.read()方法，接收鍵盤輸入的一個字符。2.3基本輸入與輸出語句【例2-4】接收鍵盤輸入的小寫字母，輸出對應的大寫字母。【程序】【運行結果】輸入：b輸出：B2.3基本輸入與輸出語句【程序說明】程序包含3個環(huán)節(jié)：（1）用“importjava.io.IOException”或者“importjava.io.*”語句導入IOException類，也就是告訴編譯器本程序中需要使用IOException類，該類屬于java.io包。（2）在main()方法的頭部，用throwsIOException聲明拋出異常。（3）調用System.in.read()方法，返回值是一個整數(shù)（int），對應輸入字符的Unicode編碼。本例中轉換為字符類型后，賦值給字符變量c。當程序運行到System.in.read()方法時，會等待用戶通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)。用戶可以輸入一個或者多個字符，然后按Enter鍵。System.in.read()方法只會讀取第一個字符，然后繼續(xù)運行下面的語句。04運算符與表達式2.4運算符與表達式2.4.1賦值運算符與賦值表達式賦值運算符（=）用于為變量指定數(shù)值。用賦值運算符可以構造賦值表達式，其基本形式如下：變量=表達式例如：x=3.87; a=x+y;這樣的賦值表達式稱為賦值語句。賦值運算符的左邊只能是一個變量，右邊則是一個表達式。右邊的表達式，可以是一個簡單的常量或變量，也可以是由變量、常量、運算符構成的更復雜的運算式。賦值表達式的處理過程是，首先計算賦值運算符右邊表達式的值，然后將該值賦予左邊的變量。該值既作為左邊變量的值，又作為賦值表達式的值。2.4運算符與表達式若有定義：intx=1,y=2;則：x=y=0;\是一個正確的賦值語句（或賦值表達式）。賦值運算規(guī)則是從右到左，處理過程如下：（1）先將0賦給y，這樣y的值為0，同時表達式y(tǒng)=0的值同為0。（2）將表達式y(tǒng)=0的值賦值給x，x的值為0，同時x=y=0的值為0。有兩個問題需要注意，一是“=”在Java語言中不再表達數(shù)學上的相等關系，而作為賦值運算符，表達了一種數(shù)據(jù)傳遞的關系，把右邊表達式的值傳遞給左邊的變量。二是賦值表達式用于給變量賦值，其左邊只能是變量。下面的兩條語句都是錯誤的。2.4運算符與表達式2.4.2算術運算符與算術表達式Java語言提供了9種算術運算符，如表2-9所示，一般分為雙目運算符和單目運算符兩大類。雙目運算符有兩個數(shù)據(jù)參與運算，單目運算的對象則只有一個數(shù)據(jù)。2.4運算符與表達式雙目運算符包括：+（加）、?（減）、*（乘）、/（除）、和%（取余），使用算術運算符時需要注意以下問題。（1）如果除法運算的除數(shù)和被除數(shù)都是整數(shù)，則按整除的規(guī)則進行；如果有一個數(shù)為浮點數(shù)，則按浮點數(shù)除法的規(guī)則進行。例如，表達式189/10的值為18，而189.0/10的值為18.9。（2）參與取余運算的數(shù)據(jù)一般是兩個整型數(shù)據(jù)。如果a和b是兩個整數(shù)，則表達式a%b運算的方式是將a作為被除數(shù)，b作為除數(shù)，進行整除運算，運算結果不是商，而是余數(shù)。若k為整數(shù)，則k%10可以計算k的個位數(shù)，k%2是否為0可用于判定k是否為偶數(shù)。2.4運算符與表達式單目運算符包括：+（正）、?（負）、++（自增）、??（自減）。自增運算符將變量的值加1后再存入這個變量；自減運算符將變量的值減1后再存入這個變量。自增和自減運算符可以在變量左側，也可以在變量右側，例如，++a，a++。如果僅作為獨立的語句，兩者的執(zhí)行結果并沒有區(qū)別。假如定義兩個變量：inta=0,b=0，執(zhí)行下面兩條語句以后，a和b的值都是1。類似的情況，假如定義兩個變量：inta=0,b=0，執(zhí)行下面兩條語句以后，a和b的值都是?1。如果自增和自減運算符與其他運算符組合使用，運算符放在左側與放在右側，執(zhí)行結果會明顯不同。兩者之間的區(qū)別可以通過下面例子加以說明。2.4運算符與表達式設有定義：inta=0,b=0，執(zhí)行語句：a=2*b++;那么，a和b的值分別為0和1，執(zhí)行過程是，先將b的值（0）與2相乘并把乘積（0）賦值給a，這樣a的值即為0，最后再執(zhí)行b自增的操作，b的值變成1。如果換成執(zhí)行語句：a=2*++b;那么，a和b的值分別為2和1，執(zhí)行過程是，先將b的值加1，b的值即為1，然后將b的值（1）與2的乘積（2）賦值給a，這樣a的值即為a。類似的情況，執(zhí)行語句序列之后，a、b、c的值分別為0，?2，?2。Inta=0,b=0,c=0;a=b--;C=--b;2.4運算符與表達式2.4.3關系運算符與關系表達式在許多情況下，程序要對某些條件進行判斷，根據(jù)條件成立與否，決定程序的執(zhí)行流程。例如，以下if語句可以計算a的絕對值：其中，b=?b是否執(zhí)行，取決于條件（b<0）成立與否。這個條件就是用關系表達式來描述的，“<”就是一個關系運算符。關系運算的值是一個布爾型數(shù)據(jù)（true或false）。例如，若b為3，則表達式b<0的值為false；若b為?3，則表達式b<0的值為true。2.4運算符與表達式2.4.4邏輯運算符與邏輯表達式邏輯運算的運算對象是布爾型數(shù)據(jù)，運算結果也是布爾型數(shù)據(jù)。常用的邏輯運算符有&&（邏輯與）、||（邏輯或）和!（邏輯非）。運算規(guī)則如表2-11所示。2.4運算符與表達式（1）當兩個運算對象都為true時，邏輯與的運算結果為true，否則運算結果為false（2）當兩個運算對象都為false時，邏輯或的運算結果為false，否則運算結果為true。（3）邏輯非是單目運算符，只有一個運算對象。運算對象為true，運算結果為false；運算對象為false，運算結果為true。2.4運算符與表達式邏輯運算符可用于描述比較復雜的條件，例如，一組條件及其對應的邏輯表達式如下：（1）m、n都能被k整除的邏輯表達式：m%k==0&&n%k==0；（2）x的絕對值大于8的邏輯表達式：x>8||x<?8；（3）閏年判別的一般條件：能被4整除而不能被100整除，或者能被400整除。判別某一年（year）是為閏年的邏輯表達式如下：判別某一年（year）是為平年的邏輯表達式如下：2.4運算符與表達式【例2-5】&&和||的運算規(guī)則?！境绦颉俊具\行結果】2.4運算符與表達式【例2-5】&&和||的運算規(guī)則?！境绦颉俊具\行結果】2.4運算符與表達式我們來分析一下第1次運行的情況，輸入的數(shù)據(jù)為0和0。語句“flag1=a>0&&++b>0”的執(zhí)行流程是，首先判斷a>0，結果為false。此時已經(jīng)可以確定“a>0&&++b>0”的值是false，因而直接將false賦值給flag1，而&&右側的表達式“++b>0”不被處理，變量b自增的操作沒有被執(zhí)行。語句“flag2=a>0||++b>0”的執(zhí)行流程是，首先判斷a>0，結果為false。此時還無法確定“a>0||++b>0”的值，需要進一步計算||右側的表達式“++b>0”，也就是說，b先自增為1，于是“++b>0”的值為true，因此“a>0||++b>0”的值為true。2.4運算符與表達式2.4.5其他運算符與表達式1．條件運算符與條件表達式條件運算符將3個表達式組合在一起，組成條件表達式，條件表達式的一般形式是：表達式1?表達式:表達式3條件表達式的運算過程是，先計算表達式1的值，如果它的值為true，將表達式2的值作為條件表達式的值；否則，將表達式3的值作為條件表達式的值。例如：可以看出，表達式1是一個值為true和false的關系表達式或邏輯表達式，表達式2和表達式3的類型一般是相同的。2.4運算符與表達式2．位運算符位運算符適用于整型的運算對象，運算特點是以二進制位為單位進行，如表2-12所示。2.4運算符與表達式假設bytea=106,flag=0x0f，則a的二進制數(shù)形式為01101010，flag的二進制數(shù)形式為00001111。a&flag與a|flag的運算過程如圖2-1所示?？梢钥闯?，a&flag結果的二進制數(shù)形式為00001010，可以將a的左邊4位置為0。a|flag結果的二進制數(shù)形式為01101111，可以將a的右邊4位置為1。2.4運算符與表達式3．復合賦值運算符復合賦值運算符是一種基本運算與賦值運算合并的簡化書寫形式。例如：2.4運算符與表達式2.4.6表達式的處理規(guī)則處理規(guī)則一個表達式中可能包含多個不同的運算符和具有不同數(shù)據(jù)類型的運算對象，優(yōu)先級規(guī)定了不同運算符的先后次序，結合性規(guī)定了同一優(yōu)先級運算符的運算次序。不同數(shù)據(jù)類型的運算對象也會按確定的規(guī)則轉換為同一類型后再進行運算。2.4運算符與表達式1．運算符優(yōu)先級優(yōu)先級規(guī)定同一表達式中不同運算符被執(zhí)行的次序。在表達