Java程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 （羅剛）第3章 Java面向過程編程、第4章 Java數(shù)組與字符串

第三章Java面向過程編程3.1Java的順序結(jié)構(gòu)3.2Java的分支結(jié)構(gòu)3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)3.4結(jié)構(gòu)嵌套3.5函數(shù)本章小結(jié)

3.1Java的順序結(jié)構(gòu)

面向過程編程中，我們采用結(jié)構(gòu)化的方式進(jìn)行編程，每個(gè)結(jié)構(gòu)具有一個(gè)入口和一個(gè)出口，按照解決問題的步驟一個(gè)一個(gè)結(jié)構(gòu)順序地執(zhí)行，直到程序結(jié)束。這些結(jié)構(gòu)內(nèi)部包括各種基本語句，比如定義變量、變量賦值、分支、循環(huán)、輸入/輸出等，或者包括這些語句的嵌套。

相對于分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)主要是指定義變量、變量賦值、表達(dá)式運(yùn)算、輸入/輸出等語句。這里用一個(gè)C語言的程序示例來說明。該程序的功能是求兩個(gè)正整數(shù)的最大公約數(shù)。過程描述：從鍵盤輸入2個(gè)整數(shù)，判斷是否為正數(shù)，如果否，則結(jié)束函數(shù)，返回0；如果都為正數(shù)，則使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來求兩個(gè)數(shù)的最大公約數(shù)，最后輸出結(jié)果。

★與C語言的比較：

(1)?C語言的變量定義都要在程序開始處，而Java可以在程序需要的地方定義變量。

(2)?C語言的輸入/輸出使用scanf()和printf()，而Java的輸入使用Scanner類對象及相應(yīng)的成員函數(shù)進(jìn)行，輸出使用System.out.println()。

(3)?C語言的main函數(shù)使用return語句來結(jié)束函數(shù)運(yùn)行，而Java使用“System.exit(0);”語句來終止程序。

程序結(jié)果：

3.2Java的分支結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)主要有單分支、雙分支和多分支三種結(jié)構(gòu)，程序運(yùn)行到該結(jié)構(gòu)時(shí)根據(jù)分支條件來判斷走哪條“路”：(1)單分支：分支條件成立，執(zhí)行分支語句，否則不執(zhí)行。(2)雙分支：分支條件成立，執(zhí)行第一條分支語句，否則執(zhí)行第二條分支語句。(3)多分支：從第一個(gè)分支條件開始自上向下判斷分支條件，哪個(gè)分支條件成立就執(zhí)行哪條分支語句，然后退出整個(gè)多分支結(jié)構(gòu)。

3.2.1if語句

if語句的三種結(jié)構(gòu)形式如下：

(1)單分支結(jié)構(gòu)：

(2)雙分支結(jié)構(gòu)：

(3)多分支結(jié)構(gòu)：

下面以雙分支的if-else結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明，圖3-1是雙分支結(jié)構(gòu)的流程圖，程序從a進(jìn)入到該結(jié)構(gòu)碰到分支條件，當(dāng)條件為真時(shí)執(zhí)行S2語句(或語句塊)，條件為假時(shí)執(zhí)行S1語句(或語句塊)，不管執(zhí)行哪條語句，都要從b出口退出該分支結(jié)構(gòu)。簡單來說就是條件為真走S2這條“路”，條件為假走S1這條“路”，S1和S2這兩條路，只能選擇一條。圖3-1選擇結(jié)構(gòu)

分支條件說明：

(1)條件可以由關(guān)系表達(dá)式、邏輯表達(dá)式或布爾邏輯變量等構(gòu)成。

(2)關(guān)系表達(dá)式是由==、!=、<、>、>=、<=等這些關(guān)系運(yùn)算符連接起來的運(yùn)算式。

(3)邏輯表達(dá)式是由邏輯非(！)、邏輯與(&&)、邏輯或(||)三個(gè)邏輯運(yùn)算符連接起來的運(yùn)算式。

各運(yùn)算符的優(yōu)先級別為：

！>算術(shù)運(yùn)算符>關(guān)系運(yùn)算符>&&>||>賦值運(yùn)算符

(4)?&&?和?||?運(yùn)算符的結(jié)合性是從左到右。

(表達(dá)式1)&&(表達(dá)式2)若表達(dá)式1為假，則表達(dá)式2不會(huì)被運(yùn)行

(表達(dá)式1)||(表達(dá)式2)若表達(dá)式1為真，則表達(dá)式2不會(huì)被運(yùn)行

(5)?0<x<10在數(shù)學(xué)中表示x大于0且小于10，但是在程序中表達(dá)這個(gè)條件時(shí)應(yīng)該寫為

x>0&&x<10

程序結(jié)果：

(3)不管使用哪種分支結(jié)構(gòu)，程序的邏輯要正確，不要有漏洞。if只能管制一條語句，可以使用花括號將多條語句構(gòu)成一個(gè){語句塊}歸屬if管制，if和else后面固定使用{}包圍分支語句(不管是一條還是多條)是一個(gè)良好的編程習(xí)慣。

3.2.2switch語句

Java與C語言一樣可以使用switch的多分支結(jié)構(gòu)，switch語句的一般形式如下：

switch語法說明：

(1)?switch語句中的表達(dá)式類型只能是byte、short、int、char和枚舉等類型，在JDK1.7后可以有string表達(dá)式類型。

(2)?case后面的值1、值2、…、值n必須是整型、字符型常量以及字符串，各個(gè)case后面的常量值不能相同。

(3)?switch語句的主要流程是把表達(dá)式的值依次與各個(gè)case子句中的值比較，如果值相等，表示匹配成功，找到對應(yīng)的分支，執(zhí)行該case后面的子句。

(4)可以把switch后面的表達(dá)式看成選路的依據(jù)，case后面的值是分支路徑的路標(biāo)，如果表達(dá)式的值與路標(biāo)相同，表示找到了分支路徑，開始執(zhí)行該路徑下的語句。

(5)一般在每條分支最后都有break語句，作用是執(zhí)行完一個(gè)case分支后，使程序跳出switch語句，不再執(zhí)行其它語句；如果某個(gè)子句后不使用break語句，則繼續(xù)向下執(zhí)行后面的語句，直至碰到下一個(gè)break或運(yùn)行到switch的右花括號結(jié)束。

(6)關(guān)于default語句，當(dāng)switch表達(dá)式的值與所有case語句中的值都不匹配時(shí)，就會(huì)找到default，開始執(zhí)行default分支的語句。

程序結(jié)果：

3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)

循環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2所示，當(dāng)滿足循環(huán)條件時(shí)就執(zhí)行循環(huán)語句，執(zhí)行完循環(huán)語句后，再進(jìn)行條件判斷，如果條件還為真，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句，直到條件為假時(shí)退出循環(huán)體。

圖3-2循環(huán)結(jié)構(gòu)

3.3.1while循環(huán)結(jié)構(gòu)

while循環(huán)結(jié)構(gòu)，又稱為當(dāng)型循環(huán)：當(dāng)條件成立時(shí)，進(jìn)入循環(huán)體；當(dāng)條件不成立時(shí)，退出循環(huán)體。當(dāng)型結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，一般結(jié)構(gòu)形式如下：

程序結(jié)果：

3.3.2for循環(huán)結(jié)構(gòu)

如果清楚知道循環(huán)次數(shù)，或者循環(huán)的步進(jìn)變化很明確，這時(shí)使用for循環(huán)更為方便。從for循環(huán)的頭部就能很直觀地讀出循環(huán)的次數(shù)，其結(jié)構(gòu)形式如下：

for循環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3for循環(huán)結(jié)構(gòu)

程序結(jié)果：

3.3.3循環(huán)控制語句

break語句：“break;”如果在循環(huán)體中被執(zhí)行，則退出整個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)；在多層嵌套循環(huán)中被執(zhí)行，則只能跳出本層循環(huán)結(jié)構(gòu)。

continue語句：“continue;”如果在循環(huán)體中被執(zhí)行，表示本次循環(huán)結(jié)束，進(jìn)入下一次循環(huán)。

break語句和continue語句在循環(huán)體中出現(xiàn)時(shí)一般都需要放入一個(gè)if分支結(jié)構(gòu)中，即在某個(gè)條件成立時(shí)，break語句用于退出所在循環(huán)，continue語句則結(jié)束本次循環(huán)而繼續(xù)下一次循環(huán)。

3.4結(jié)構(gòu)嵌套結(jié)構(gòu)嵌套主要指的是順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)語句相互嵌套，比如在循環(huán)結(jié)構(gòu)中有循環(huán)結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)中有分支結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)中有循環(huán)結(jié)構(gòu)等，如何正確地完成這些結(jié)構(gòu)的嵌套呢？這需要根據(jù)解決問題的算法來進(jìn)行，在編程之前需要對問題進(jìn)行解讀，對算法進(jìn)行分解，分解的步驟邏輯要正確，思路要清晰，從而才能規(guī)劃好程序的結(jié)構(gòu)，有條不紊地進(jìn)行編程。分解好算法步驟之后要用正確的語法來實(shí)現(xiàn)這些步驟，并通過運(yùn)行、調(diào)試解決程序中出現(xiàn)的問題，直到得到正確的程序。

程序示例3-8從鍵盤輸入一個(gè)正整數(shù)n(n>2)，求小于n的所有素?cái)?shù)之和。

如圖3-4所示，對這個(gè)問題進(jìn)行算法分解，將程序分為兩個(gè)主要結(jié)構(gòu)：1是如何判斷一個(gè)數(shù)是否為素?cái)?shù)，2是一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，對2～n-1所有的數(shù)依次進(jìn)行判斷。首先要能完成1結(jié)構(gòu)，然后將1結(jié)構(gòu)嵌入到2循環(huán)結(jié)構(gòu)中。下面我們將依次完成這個(gè)程序。圖3-4結(jié)構(gòu)嵌套

(2)求小于n的所有素?cái)?shù)之和(結(jié)構(gòu)2)

將上述程序段1嵌入到2～n-1循環(huán)中，重新分配變量?，F(xiàn)在是對2～n-1中的每個(gè)數(shù)i進(jìn)行判斷，如果是素?cái)?shù)則加入到sum中，否則循環(huán)繼續(xù)。

程序結(jié)果：

3.5函數(shù)

3.5.1函數(shù)的定義與調(diào)用在面向過程編程中，函數(shù)是非常重要的。如何定義和調(diào)用函數(shù)，對于C語言和Java都是必須掌握的重要知識點(diǎn)。函數(shù)定義時(shí)要注意的三個(gè)要素(圖3-5)：(1)函數(shù)參數(shù)：調(diào)用該函數(shù)時(shí)要傳入什么數(shù)據(jù)。(2)函數(shù)返回值類型：函數(shù)調(diào)用結(jié)束，返回一個(gè)什么類型的數(shù)據(jù)。(3)函數(shù)體：代表了該函數(shù)要完成的任務(wù)或提供的功能。

圖3-5函數(shù)三要素

可以將上一節(jié)判斷一個(gè)數(shù)是否為素?cái)?shù)的結(jié)構(gòu)1程序，寫成一個(gè)函數(shù)isPrime，聲明為

publicstaticbooleanisPrime(intn)

說明：

(1)?main函數(shù)如果要直接調(diào)用該函數(shù)，該函數(shù)也需要static修飾。

(2)該函數(shù)傳入一個(gè)正整數(shù)n，用于判斷該n是否為素?cái)?shù)。

(3)該函數(shù)返回值為布爾類型，返回true則表示n是素?cái)?shù)，返回false則表示n不是素?cái)?shù)。

(4)函數(shù)體功能如函數(shù)名isPrime所示，用以判斷某個(gè)數(shù)是否為素?cái)?shù)。

程序結(jié)果：

3.5.2Java函數(shù)與幫助文檔

1.?Java編程接口

應(yīng)用程序編程接口(ApplicationProgrammingInterface，API)是一組預(yù)定義函數(shù)總和，目的是提供應(yīng)用程序，以方便開發(fā)人員訪問這些函數(shù)的聲明和功能，而無需訪問源碼或理解內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)。Java具有一個(gè)很龐大的API，Java程序員能夠使用這些函數(shù)來構(gòu)建自己的程序，減輕工作量。

打開JDK1.6API幫助文檔，如圖3-6所示。

圖3-6JDK幫助文檔

2.包和類的概念

Java的基本程序組織單位是類，類中可以有多個(gè)函數(shù)(成員方法)。由于Java編程面向各個(gè)領(lǐng)域，預(yù)定義的類非常多，JDK1.6版本大概有3700多個(gè)類。為了方便管理這么多類，這些類被分類放在不同的包中，包就是文件夾。比如java.io包，就是java/io文件夾，其中有與Java輸入/輸出相關(guān)的類80多個(gè)，如File文件類、FileReader文件輸入類、FileWriter文件輸出類、BufferedReader帶緩沖的輸入類、BufferedWriter帶緩沖的輸出類等等，這些類中有很多成員函數(shù)，提供了相應(yīng)的函數(shù)功能供程序員使用。

點(diǎn)擊圖3-6的“顯示”按鈕，可以展開“索引”和“搜索”選項(xiàng)卡，其中用的比較多的是“索引”，在“索引”中輸入想要查詢的類名，找到類才能找到想要找的函數(shù)，如圖3-7所示。

圖3-7JDK幫助文檔索引

3.幫助文檔的使用

以字符串類String為例(該類在后面要詳細(xì)說明)，輸入String后點(diǎn)擊進(jìn)入，可以看到對String類的描述，如圖3-8所示。圖3-8查詢String類

雙擊左邊的String，右邊出現(xiàn)String類的具體描述，向下拉動(dòng)右邊的滾動(dòng)條，可以看到對字符串處理的函數(shù)說明在“方法摘要”里，如圖3-9所示。

圖3-9查詢String類的函數(shù)

點(diǎn)擊第一個(gè)函數(shù)鏈接，可以進(jìn)一步看到該函數(shù)的詳細(xì)說明，如圖3-10所示。圖3-10charAt函數(shù)說明

API中的兩種函數(shù)為對象成員函數(shù)和類成員函數(shù)。

(1)對象成員函數(shù)。上述第一個(gè)函數(shù)charAt就是對象成員函數(shù)，即首先由String類產(chǎn)生字符串對象，再由對象來調(diào)用的函數(shù)。

charAt函數(shù)使用時(shí)需要傳入一個(gè)整數(shù)，表示字符串的下標(biāo)索引，某個(gè)字符串對象調(diào)用該函數(shù)，能夠?qū)⒃撟址畬ο笾付ㄏ聵?biāo)索引處的字符返回，如charc="abcdef".charAt(3)返回字符'd'。(注：字符串下標(biāo)從0開始計(jì)數(shù)，字符串常量也是一個(gè)字符串對象。)

"abcdef"是一個(gè)字符串對象，該對象采用成員運(yùn)算符(.)調(diào)用charAt函數(shù)，找到第四個(gè)字符返回，所以該函數(shù)的調(diào)用返回字符?'d'?賦值給c變量。

我們可以看到圖3-9中charAt后面的函數(shù)全是對象成員函數(shù)，直到最后一個(gè)copyValueOf函數(shù)。

(2)類成員函數(shù)。圖3-9的最后一個(gè)函數(shù)copyValueOf和上面函數(shù)的不同之處在于它有一個(gè)static靜態(tài)修飾符，如圖3-11所示，這種帶static修飾符的函數(shù)稱為類成員函數(shù)。調(diào)用該函數(shù)可以不用產(chǎn)生對象，直接由類名調(diào)用：

Strings=String.copyValueOf(ch);

上述語句表示，調(diào)用字符串類的copyValueOf函數(shù)，將字符數(shù)組ch中的所有字符構(gòu)造成為一個(gè)字符串對象返回給s對象。圖3-11copyValueOf函數(shù)說明

從上述兩個(gè)函數(shù)的查詢可以看出，要使用Java預(yù)定義的函數(shù)，首先要找到類，類中的函數(shù)分為對象成員函數(shù)和類成員函數(shù)，對象成員函數(shù)的使用必須要先產(chǎn)生對象，由對象來調(diào)用函數(shù)，而類成員函數(shù)可以使用類名，也可以使用對象名來調(diào)用。

查詢幫助文檔，使用Java的預(yù)定義函數(shù)來幫助構(gòu)建程序，使得Java編程者更多關(guān)注如何解決問題和如何構(gòu)建程序，而屏蔽了一些具體函數(shù)的編寫，這樣大大減輕了Java程序員的工作量，也是Java和C語言編程方式的一個(gè)不同之處。

本章小結(jié)

1．Java面向過程編程源于C語言，同樣是結(jié)構(gòu)化的編程，具有順序、分支和循環(huán)三種結(jié)構(gòu)。2．順序結(jié)構(gòu)是面向過程編程的主要方式，每一個(gè)結(jié)構(gòu)都有一個(gè)入口和一個(gè)出口，程序由多個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，按一個(gè)結(jié)構(gòu)一個(gè)結(jié)構(gòu)的順序運(yùn)行。3．Java的分支語句分為單分支if、雙分支if-else、多分支if-elseif和switch語句。

4．Java中作為分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)條件的只能是關(guān)系表達(dá)式、邏輯表達(dá)式或者邏輯變量。

5．Java循環(huán)主要有while語句、do-while語句以及for語句循環(huán)。在不清楚循環(huán)次數(shù)時(shí)多用while循環(huán)，在明確了循環(huán)次數(shù)時(shí)多用for循環(huán)，二者是可以相互轉(zhuǎn)換的。

6．在循環(huán)中可以使用break語句來強(qiáng)制退出循環(huán)，可以使用continue語句來結(jié)束本次循環(huán)而繼續(xù)下一次循環(huán)，一般需要和if語句一起使用。

7．分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套是本章的難點(diǎn)，需要一定量的編程練習(xí)才能掌握。對于問題的解決，要對算法進(jìn)行分析，分解算法步驟，使用正確的語法實(shí)現(xiàn)各個(gè)步驟，調(diào)試運(yùn)行。

8．函數(shù)定義需要注意函數(shù)的三個(gè)要素，即函數(shù)參數(shù)、函數(shù)返回值類型和函數(shù)體。

9．Java函數(shù)主要分為自定義函數(shù)和Java預(yù)定義的函數(shù)，要會(huì)根據(jù)要求定義函數(shù)，也要學(xué)會(huì)查詢JavaAPI幫助文檔，使用Java定義好的函數(shù)來構(gòu)建程序。

10．Java類中的函數(shù)分為兩種，帶static修飾符的稱為靜態(tài)函數(shù)/類函數(shù)，可以由類名進(jìn)行調(diào)用；不帶static修飾符的稱為成員函數(shù)，需要先定義類對象，再由對象來調(diào)用。第四章Java數(shù)組與字符串4.1數(shù)組4.2字符串本章小結(jié)

4.1數(shù)組

4.1.1數(shù)組的基本概念數(shù)組是一組類型相同、在內(nèi)存中連續(xù)存放的數(shù)據(jù)集合。數(shù)組中的每個(gè)數(shù)據(jù)稱為一個(gè)數(shù)組元素，例如定義了一個(gè)具有10個(gè)元素的整數(shù)數(shù)組a，則內(nèi)存中的情況如圖4-1所示。圖4-1數(shù)組示意圖

(1)?a數(shù)組有10個(gè)元素，每個(gè)元素都是一個(gè)int變量，在內(nèi)存中地址連續(xù)。

(2)數(shù)組的元素使用數(shù)組下標(biāo)元素符[]標(biāo)識，下標(biāo)索引i從0開始，到9結(jié)束，a[i]是a數(shù)組的第i+1個(gè)數(shù)組元素，i必須在0～n-1之間(n是a數(shù)組的長度)。如果i>=n或者i<0，在Java中都屬于越界行為，是不允許的，程序會(huì)終止運(yùn)行并報(bào)異常。

(3)數(shù)組一旦定義長度n，就不可改變長度(數(shù)組的容量固定)。

4.1.2數(shù)組的定義與初始化

1.?C語言的數(shù)組情況

Java的數(shù)組與C語言的具有很多不同，首先來看一下C語言中對數(shù)組的定義，例如定義一個(gè)數(shù)組為“inta[5];”，內(nèi)存如圖4-2所示。圖4-2C語言數(shù)組示意圖

C語言數(shù)組的語法規(guī)則：

(1)?a是數(shù)組名，代表了這個(gè)數(shù)組的首地址，是一個(gè)不可改變的量，不能對a進(jìn)行賦值。

(2)“inta[5];”定義之后，就可以對a數(shù)組的各個(gè)元素進(jìn)行賦值和運(yùn)算了。

(3)可以在定義的時(shí)候整體賦值，即“inta[5]={1,2,3,4,5};”，而定義之后就只能夠?qū)?shù)組的單個(gè)元素進(jìn)行賦值操作。

(4)?C語言對于數(shù)組的下標(biāo)越界的處理態(tài)度是“后果自負(fù)”。

2.?Java的數(shù)組情況

Java的數(shù)組定義語句為

int[]a=newint[5];

(1)等號左邊定義了一個(gè)整數(shù)數(shù)組類型(int[]視為一個(gè)類型)的變量a。a是數(shù)組名，同時(shí)a的本質(zhì)是一個(gè)引用變量，類似于一個(gè)能夠指向整數(shù)數(shù)組的指針變量。既然是變量，就可以對a進(jìn)行賦值操作，讓它指向另外一個(gè)整數(shù)數(shù)組，即“a=b;”。

(2)等號右邊使用new在內(nèi)存中分配了一段空間，即5*4→20字節(jié)，a就指向該內(nèi)存空間的首地址。

(3)?Java在定義a數(shù)組的時(shí)候也可以使用花括號進(jìn)行數(shù)組的初始化：

int[]b={1,2,3,4,5}; //根據(jù)花括號里面的值，b的長度為5

(4)整體賦值只能發(fā)生在定義的時(shí)候，定義語句之后就只能對b的單個(gè)元素進(jìn)行賦值。

(5)該數(shù)組在內(nèi)存中的情況與上述C語言的一致，如圖4-2所示。

3.棧內(nèi)存與堆內(nèi)存

Java中定義一個(gè)數(shù)組會(huì)在內(nèi)存中兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行操作，一個(gè)區(qū)域是棧內(nèi)存，保存了引用變量a；另一個(gè)區(qū)域是堆內(nèi)存，保存了數(shù)組的實(shí)際元素集合，如圖4-3所示。

1)棧內(nèi)存

當(dāng)函數(shù)被調(diào)用時(shí)，函數(shù)進(jìn)入棧內(nèi)存空間，即函數(shù)得到分配的內(nèi)存空間。棧內(nèi)存空間具有棧的特性：先進(jìn)后出，后進(jìn)先出。main函數(shù)是程序入口，最先進(jìn)棧，被壓入棧底；如果main函數(shù)調(diào)用fun函數(shù)，則fun函數(shù)進(jìn)棧，壓在main函數(shù)上面；只有fun函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后出棧了，main函數(shù)才能繼續(xù)運(yùn)行，直到運(yùn)行結(jié)束后退棧(即釋放函數(shù)得到棧內(nèi)存空間)。圖4-3Java數(shù)組內(nèi)存示意圖

2)堆內(nèi)存

在C語言中也有堆內(nèi)存的概念。在標(biāo)準(zhǔn)C語言中，使用malloc等內(nèi)存分配函數(shù)從堆內(nèi)存中獲取內(nèi)存空間，從堆中分配的內(nèi)存需要程序員手動(dòng)釋放，如果不釋放，而系統(tǒng)內(nèi)存管理器又不自動(dòng)回收這些內(nèi)存空間，這樣很容易產(chǎn)生內(nèi)存溢出的情況。

Java中同樣也有堆內(nèi)存的概念，Java定義的對象、數(shù)組等存放在堆內(nèi)存空間中。堆的優(yōu)勢是可以動(dòng)態(tài)地分配內(nèi)存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，因?yàn)樗窃谶\(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的。Java的堆內(nèi)存是由Java的垃圾回收機(jī)制*來負(fù)責(zé)的，Java的垃圾收集器會(huì)自動(dòng)收走這些不再使用的數(shù)據(jù)，釋放內(nèi)存。其缺點(diǎn)是由于要在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)管理內(nèi)存，需要消耗一定的資源，對程序速度有一定影響。

程序結(jié)果：

4.1.3數(shù)組遍歷

1.數(shù)組的遍歷

數(shù)組的遍歷即對數(shù)組的每個(gè)元素訪問一次，這是數(shù)組最常見的操作，一般是用for循環(huán)進(jìn)行，采用三個(gè)表達(dá)式的形式，i從0開始步進(jìn)變化到n-1。

程序結(jié)果：

程序示例4-3對程序示例4-1進(jìn)行改造，將上述程序的功能寫成一個(gè)函數(shù)。

函數(shù)的功能是對傳入的整數(shù)數(shù)組找尋最大值及下標(biāo)，由main函數(shù)初始化數(shù)組，將數(shù)組傳入該函數(shù)，調(diào)用該函數(shù)完成尋找最大值及下標(biāo)的功能。我們都知道函數(shù)只能返回一個(gè)值，如何讓一個(gè)函數(shù)傳回兩個(gè)及以上的值給調(diào)用函數(shù)呢？方法是再將一個(gè)數(shù)組傳入該函數(shù)，作為結(jié)果數(shù)組，將函數(shù)找到的多個(gè)值賦值給該數(shù)組的多個(gè)元素即可，如圖4-4所示。

圖4-4數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)

具體的內(nèi)存示意圖如圖4-5所示，該圖是main函數(shù)調(diào)用fun函數(shù)的內(nèi)存瞬時(shí)示意圖。圖4-4數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)

程序結(jié)果：

2.?foreach語法

對數(shù)組進(jìn)行遍歷，除了常規(guī)的for循環(huán)之外，還有一種較為簡潔的foreach寫法，例如要輸出a數(shù)組的數(shù)組元素，寫法如下：

4.1.4二維數(shù)組

Java對二維數(shù)組的處理方式是將二維數(shù)組看成多個(gè)一維數(shù)組的一維數(shù)組。這與C語言處理二維數(shù)組的方式是相同的，但是Java的二維數(shù)組可以是m行n列的矩陣形式，也可以是不規(guī)則的矩陣形式。

1.定義形式1

例如：

int[][]a=newint[4][5];

該形式定義了一個(gè)4行5列的二維數(shù)組，可以將這個(gè)二維數(shù)組(圖4-6)看成一個(gè)具有4個(gè)元素的一維數(shù)組，每個(gè)元素又是一個(gè)一維數(shù)組，每個(gè)一維數(shù)組具有5個(gè)元素。

a[0]、a[1]、a[2]、a[3]分別是這4個(gè)一維數(shù)組的數(shù)組名。

這樣的定義是兼容了C語言的二維數(shù)組定義方式，該語句被執(zhí)行，就得到了20個(gè)元素，如圖4-6所示。

圖4-6Java二維數(shù)組形式

2.定義形式2

定義的時(shí)候只說明有幾個(gè)一維數(shù)組，即說明有幾行，但是每行有幾列不說明，之后再對每個(gè)一維數(shù)組進(jìn)行初始化，例如：

int[][]a=newint[4][];

a[0]=newint[4];

a[1]=newint[3];...

Java的這種處理方式，能定義出不規(guī)則的二維數(shù)組，如圖4-7所示。

圖4-7Java不規(guī)則二維數(shù)組

形成上述二維數(shù)組結(jié)構(gòu)的程序段如下：

int[][]a=newint[4][];

a[0]=newint[4];

a[1]=newint[3];

a[2]=newint[5];

a[3]=newint[2];

3.二維數(shù)組的遍歷

對于二維數(shù)組的遍歷，與C語言類似，需要使用嵌套循環(huán)來完成，外層循環(huán)是對行進(jìn)行遍歷，內(nèi)存循環(huán)是對每行的各列進(jìn)行遍歷。

程序結(jié)果：

程序結(jié)果：

4.1.5Arrays類

數(shù)組是程序設(shè)計(jì)中必不可少的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了減輕Java程序員的工作量，對數(shù)組(主要是基本數(shù)據(jù)類型數(shù)組)的很多常用操作已經(jīng)寫好并放在java.util包中的Arrays類的成員函數(shù)中了。該類的這些函數(shù)主要完成以下數(shù)組操作：

1．?dāng)?shù)組的排序

例如：

inta[]={2,5,3,8,4};

Arrays.sort(a);

說明：

(1)調(diào)用Arrays類中的靜態(tài)函數(shù)sort對a數(shù)組從小到大進(jìn)行排序。

(2)只有升序排序，無降序排序。

2．?dāng)?shù)組元素的定位查找

例如：

intfind;

int[]a={2,3,4,5,8};

find=Arrays.binarySearch(a,8);

說明：

(1)對a數(shù)組進(jìn)行二分查詢，查找8這個(gè)數(shù)字是否在a數(shù)組中出現(xiàn)。

(2)如果沒有出現(xiàn)，則返回-1；如果出現(xiàn)，則返回出現(xiàn)的下標(biāo)。

(3)要求a數(shù)組有序才能進(jìn)行二分查詢。

3．?dāng)?shù)組元素的顯示

例如：

int[]a={2,5,3,8,4};

StringaString=Arrays.toString(a);

System.out.println(aString);

說明：可以使用Arrays的toString方法快速顯示數(shù)組的全部內(nèi)容，包括對二維數(shù)組也可以。

程序結(jié)果：

4.2字符串

4.2.1字符串基本概念字符串就是用雙引號括起來的一串字符，如字符串常量"HelloJava"。C語言中的字符串保存在字符數(shù)組中，如“chara[10]={"abcXY123"};”定義了一個(gè)10個(gè)元素的字符數(shù)組，用以保存"abcXY123"字符串常量，并以'\0'字符作為結(jié)束標(biāo)記，其在內(nèi)存中的示意圖如圖4-8所示。

圖4-8C語言數(shù)組在內(nèi)存的示意圖

程序結(jié)果：

C語言對字符串的處理，主要使用的是string.h頭文件里的字符串處理函數(shù)；其次是對字符串?dāng)?shù)組遍歷，在遍歷過程中進(jìn)行處理。標(biāo)準(zhǔn)C語言的字符串處理函數(shù)大概有20多個(gè)，常用的函數(shù)如表4-1所示。

對于程序示例4-7，Java只需要下列3句就完成了：

Strings="abcXY123";

s=s.toUpperCase();

System.out.println(s);

(1)定義一個(gè)字符串對象s，將"abcXY123"保存在s對象中。

(2)調(diào)用字符串對象的成員函數(shù)，將字符串中小寫字母全部轉(zhuǎn)換為大寫字母。

(3)輸出字符串對象的內(nèi)容。

4.2.2String類

1．String類對象的初始化

String類對象的初始化主要有以下幾種方式：

(1)“Strings="abcXY123";”是最為常用且比較方便的定義及初始化字符串對象的方式，字符串對象s保存了"abcXY123"字符串字面值。

(2)從char數(shù)組構(gòu)建出String類對象。

(3)從byte數(shù)組構(gòu)建出String類對象。

(4)從另外一個(gè)String類對象構(gòu)建出String類對象。

程序結(jié)果：

2．String類對象的成員函數(shù)

String類對象具有很多成員函數(shù)，使用這些成員函數(shù)能夠很方便地完成各種字符串處理操作。常用的成員函數(shù)如表4-2所示(其它沒在表里的函數(shù)請查閱JDK幫助文檔)。

程序示例4-9從鍵盤輸入一個(gè)字符串給s2，判斷該字符串在指定字符串s1中是否出現(xiàn)，如果出現(xiàn)，計(jì)算次數(shù)。

算法分析：判斷子字符串的函數(shù)，通過查詢幫助文檔，發(fā)現(xiàn)可以使用indexOf這個(gè)函數(shù)。對于子字符串，該函數(shù)有兩種形式。

①?intindexOf(String

str)：返回指定子字符串在此字符串中第一次出現(xiàn)處的索引。

②?intindexOf(String

str,int

fromIndex)：返回指定子字符串在此字符串中第一次出現(xiàn)處的索引，從指定的索引開始。

程序結(jié)果：

3．字符串處理示例

1)字符串比較

程序結(jié)果：

程序分析：

(1)使用“==”比較的是String類型引用變量的值，引用變量保存的是地址，類似于指針變量，所以“==”比較的實(shí)際上是地址；而使用equals函數(shù)比較的是字符串的內(nèi)容。

(2)?s1、s2使用new在堆內(nèi)存中生成的String類對象，不管內(nèi)容如何，地址肯定不一樣。

(3)從程序結(jié)果可以看出來只有s3和s4是相等的，說明s3和s4指向的是同一個(gè)地址，如圖4-9所示。圖4-9字符串常量池

2)字符串的篩選

程序示例4-11從鍵盤輸入一個(gè)字符串給s2，將s2中的數(shù)字字符連接到s1后面。

程序結(jié)果：

4.2.3StringBuffer和StringBuilder