《Java程序案例教程》課件第3章

第3章Java基本程序設(shè)計3.1變量與數(shù)據(jù)類型

3.2運算符、表達(dá)式與語句

3.3循環(huán)與選擇性語句

3.1變量與數(shù)據(jù)類型

3.1.1變量與常量

下面來看一個簡單的實例，以便于讀者了解Java中變量與常量之間的關(guān)系。下面的程序中聲明了兩種Java經(jīng)常使用到的變量—整型變量num與字符變量ch，為它們賦值后，再把它們的值分別顯示在顯示器上。

【例3-1】TestJava3_1.java。在TestJava3_1中，聲明了兩種不同類型的變量num與ch，并分別將常量3與字符“z”賦值給這兩個變量，最后再將它們顯示在顯示器上。

聲明一個變量時，編譯程序會在內(nèi)存里開辟一塊足以容納此變量的內(nèi)存空間。不管變量的值如何改變，都永遠(yuǎn)使用相同的內(nèi)存空間。因此，善用變量是一種節(jié)省內(nèi)存的方式。

常量是不同于變量的一種類型，它的值是固定的，如整數(shù)常量、字符串常量。通常給變量賦值時，會將常量賦值給它。在程序TestJava3_1中，第6行num是整型變量，而3則是常量。此行的作用是聲明num為整型變量，并把常量3這個值賦給它。第7行聲明了一個字符變量ch，并將字符常量'z'賦給它。當(dāng)然，在程序進行過程中，可以為變量重新賦值，也可以使用已經(jīng)聲明過的變量。3.1.2Java的變量類型

在Java中規(guī)定了八種變量類型來存儲整數(shù)、浮點數(shù)、字符和布爾值，如圖3-1所示。圖3-1Java的變量類型3.1.3基本數(shù)據(jù)類型

到目前為止，相信讀者已經(jīng)對Java有了一些初步的認(rèn)識，如果想在程序中使用一個變量，就必須先聲明，此時編譯程序會在未使用的內(nèi)存空間中尋找一塊足夠保存這個變量的空間以供這個變量使用。Java的基本數(shù)據(jù)類型如表3-1所示。表3-1Java的基本數(shù)據(jù)類型

1．整數(shù)類型

當(dāng)數(shù)據(jù)不帶有小數(shù)或分?jǐn)?shù)時，可以聲明為整數(shù)變量，如3、－147等為整數(shù)。Java中，整型數(shù)據(jù)類型可以分為long、int、short和byte四種。long為64位，也就是8個字節(jié)，可表示范圍為?－9?223?372?036?854?775?808～9?223?372?036?854?775?807；int為32位，也就是4個字節(jié),表示范圍為?－2?147?483?648～2?147?483?647；若數(shù)據(jù)值的范圍為?－32?768～32?767，可以聲明為short(短整數(shù))類型；若數(shù)據(jù)值更小，在?－128到127之間，可以聲明為byte類型以節(jié)省內(nèi)存空間。

1)常量的數(shù)據(jù)類型

Java把整數(shù)常量的數(shù)據(jù)類型均視為int型，因此，如果在程序中使用了超過2?147?483?647這個大小的常量，編譯時將發(fā)生錯誤。

【例3-2】TestJava3_2.java。

2)數(shù)據(jù)類型的最大值與最小值

Java提供了long、int、short及byte四種整數(shù)類型的最大值、最小值代碼，以方便設(shè)計者使用，最大值的代碼是MAX_VALUE，最小值是MIN_VALUE。如果要取用某個類型的最大值或最小值，只要在這些代碼之前加上它們所屬的類的全名即可。例如，如果程序代碼里需要用到長整數(shù)的最大值，則可用如圖3-2所示的語法表示。圖3-2代碼的表示法由上面的語法可知，如果要使用某個類型的代碼，則必須先指定該類型所在的類庫以及該類型所屬的類，但因java.lang這個類庫屬于常用類庫，所以默認(rèn)的Java程序會將它加載，因此在實際的應(yīng)用中設(shè)計者可以將它省略。

Java所提供的整數(shù)的最大值與最小值的標(biāo)識符及常量值可在表3-2中查閱。表3-2整數(shù)常量的特殊值代碼

3)溢出的發(fā)生

當(dāng)整數(shù)的數(shù)據(jù)大小超出了可以表示的范圍，而程序中又沒有進行數(shù)值范圍的檢查時，這個整型變量所輸出的值將發(fā)生紊亂，且不是預(yù)期的運行結(jié)果。在下面的例子中，聲明了一個整型的數(shù)，并把它賦值為整型可以表示的范圍的最大值，然后將它分別加1和加2。

【例3-4】TestJava3_4.java。當(dāng)最大值加上1時，結(jié)果反而變成表示范圍中最小的值，當(dāng)最大值加上2時，結(jié)果變成表示范圍中次小的值，這就是數(shù)據(jù)類型的溢出。讀者可以發(fā)現(xiàn)，這個情形會出現(xiàn)一個循環(huán)，若要避免這種情況的發(fā)生，就必須在程序中加上數(shù)值范圍的檢查功能，或者使用較大的表示范圍的數(shù)據(jù)類型，如長整型。例如，聲明了一個整數(shù)i，其表示范圍為－2?147?483?648～2?147?483?647，當(dāng)i的值設(shè)為最大值2?147?483?647時，它仍在整數(shù)的范圍內(nèi)，但是當(dāng)x加1和加2時，整數(shù)x的值反而變成?-2?147?483?648和－2?147?483?647，成為可表示范圍的最小值及次小值。上述情形就像計數(shù)器的內(nèi)容到最大值時會自動歸零一樣。在整數(shù)中，最小值為－2?147?483?648，所以當(dāng)整數(shù)x的值最大時，加上1就會變成最小值－2?147?483?648，也就是產(chǎn)生了溢出?？梢詤⒖紙D3-3來了解數(shù)據(jù)類型的溢出問題。圖3-3數(shù)據(jù)類型的溢出為了避免int類型的溢出，可以在該表達(dá)式中任一常量后加上大寫的“L”，或是在變量前面加上long，作為強制類型的轉(zhuǎn)換。例如，在下面的程序中加上了防止溢出的處理。為了讓讀者方便比較，特地保留了一個整數(shù)的溢出語句。

【例3-5】TestJava3_5.java。程序說明：

(1)第6行聲明int類型的整數(shù)變量x，并賦值為整數(shù)最大值，即2?147?483?647。

(2)第7行輸出x的值，即2?147?483?647。

(3)第8行輸出x?+?1的值，此時溢出發(fā)生，運行結(jié)果變成?－2?147?483?648。

(4)第9行輸出x?+?2的值，為了避免溢出發(fā)生，在表達(dá)式的常量部分2后加上L，執(zhí)行結(jié)果變成2?147?483?649。

(5)第10行輸出x?+?3的值，為了避免溢出發(fā)生，在表達(dá)式的整數(shù)部分x之前加上long，執(zhí)行結(jié)果變成2?147?483?650。

2.字符類型

字符類型在內(nèi)存中占有2個字節(jié)，可以用來保存英文字母等字符。計算機處理字符類型時，是把這些字符當(dāng)成不同的整數(shù)來看待的，因此，嚴(yán)格來說，字符類型也算是整數(shù)類型的一種。在計算機的世界里，所有的文字、數(shù)值都只是一連串的0與1。這些0與1對于設(shè)計者來說難以理解，于是就產(chǎn)生了各種方式的編碼，它們指定一個數(shù)值來代表某個字符，如常用的字符碼系統(tǒng)ASCII。雖然各類編碼系統(tǒng)合起來有數(shù)百種之多，卻沒有一種包含足夠的字符、標(biāo)點符號及常用的專業(yè)技術(shù)符號。這些編碼系統(tǒng)之間可能還會有相互沖突的情形發(fā)生。也就是說，不同的編碼系統(tǒng)可能會使用相同的數(shù)值來表示不同的字符，在數(shù)據(jù)跨平臺的時候就會發(fā)生錯誤。

Unicode就是為了避免上述情況的發(fā)生而產(chǎn)生的，它為每個字符制訂了一個唯一的數(shù)值，因此在任何語言、平臺、程序中都可以安心使用。Java所使用的就是Unicode字符碼系統(tǒng)。

舉例來說，Unicode中的小寫a以97來表示，在下面的程序中可以看到，聲明字符類型的變量ch1、ch2分別將變量ch1的值設(shè)為97，將ch2的值設(shè)為字符a，再輸出字符變量ch1及ch2的內(nèi)容。

【例3-6】TestJava3_6.java。輸出結(jié)果：

ch1=a

ch2=a

給字符變量賦值可以使用數(shù)值和字符，它們都可以使程序正確運行。要注意的是，字符要用一對單引號(?''?)括起。

舉例來說，想在程序中輸出一個包括雙引號的字符串，可把字符變量賦值為轉(zhuǎn)義字符，再將它輸出來。也就是說，要在程序中聲明一個字符類型變量ch，可把ch設(shè)置為\"，再進行輸出操作。或者也可以直接在要輸出的字符串中加入特殊的轉(zhuǎn)義字符。表3-3為常用的轉(zhuǎn)義字符。表3-3常用的轉(zhuǎn)義字符下面的例子中將ch賦值為“\"”(要以單引號(')包圍)，并將字符變量ch輸出在顯示器上，同時在打印的字符串里直接加入轉(zhuǎn)義字符。讀者可自行比較一下兩種方式的差異。

【例3-7】TestJava3_7.java。輸出結(jié)果：

"測試轉(zhuǎn)義字符！"

"helloworld！"

不管是用變量存放轉(zhuǎn)義字符，還是直接使用轉(zhuǎn)義字符來輸出字符串，程序都可以順利運行。當(dāng)然也可以不聲明字符變量就輸出轉(zhuǎn)義字符，但如果在程序中加上太多轉(zhuǎn)移字符，以至于造成混淆而不易閱讀時，采用聲明字符變量的方式就是一個很好的選擇。

3.浮點數(shù)類型與雙精度浮點數(shù)類型

在日常生活中用到小數(shù)類型的數(shù)值(如身高、體重等需要精確的數(shù)值)時，整數(shù)就不能滿足程序設(shè)計者的要求了。在數(shù)學(xué)中，這些帶有小數(shù)點的數(shù)值稱為實數(shù)；在Java里，這種數(shù)據(jù)類型稱為浮點數(shù)類型(float)，其長度為4個字節(jié)，有效范圍為－3.4E38～3.4E38。當(dāng)浮點數(shù)的表示范圍不夠大時，還有一種雙精度(double)浮點數(shù)可供使用。雙精度浮點數(shù)類型的長度為8個字節(jié)，有效范圍為－1.7E308～1.7E308。浮點數(shù)的表示方式，除了指數(shù)形式外，還可用帶有小數(shù)點的一般形式。例如，要聲明一個double類型的變量num與一個float類型的變量sum，并同時給sum賦初值3.0，可以在程序中做如下聲明及設(shè)置：值得一提的是，使用浮點型數(shù)值時，默認(rèn)的類型是double，在數(shù)值后面可加上D或d作為double類型的標(biāo)識。在Java中，D或d是可有可無的。若在數(shù)值后面加上F或f，則為float類型的識別。若沒有加上F或f，Java就將該數(shù)據(jù)視為double類型，在編譯時就會發(fā)生錯誤，錯誤提示會告訴設(shè)計者可能失去精確度。例如，在下面的程序里聲明一個float類型的變量num，并賦值為3.0，將num*num的運算結(jié)構(gòu)輸出到顯示器上。

【例3-8】TestJava3_8.java。表3-4浮點數(shù)常量的特殊值

4．布爾類型

布爾(boolean)類型的變量只有true(真)和false(假)兩種。也就是說，當(dāng)將一個變量定義成布爾類型時，它的值只能是true或false，除此之外，沒有其他值可以賦值給這個變量。要想聲明status變量為布爾類型，并設(shè)置為true值，可以使用下面的語句：

booleanstatus=true; //聲明布爾變量status，并賦值為true

經(jīng)過聲明之后，布爾變量的初值為true。當(dāng)然如果在程序中需要更改status的值，可以隨時更改。

【例3-10】TestJava3_10.java。通常布爾值用來控制程序的流程，讀者可能會覺得有些抽象，本書將會陸續(xù)在后面的章節(jié)中介紹布爾值在程序流程中所起的作用。

5．基本數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)值

在Java中，若在聲明變量時沒有給變量賦初值，則會給該變量賦默認(rèn)值。表3-5列出了各種類型的默認(rèn)值。表3-5基本數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)值數(shù)據(jù)3.1.4數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換

Java的數(shù)據(jù)類型在定義時就已經(jīng)確定了，因此不能隨意轉(zhuǎn)換成其他數(shù)據(jù)類型，但Java允許用戶有限度地進行類型轉(zhuǎn)換處理。數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換方式可分為自動類型轉(zhuǎn)換及強制類型轉(zhuǎn)換兩種。

1.自動類型轉(zhuǎn)換

在程序中已經(jīng)定義好了數(shù)據(jù)類型的變量，若要用另一種數(shù)據(jù)類型表示，則Java會在下列條件皆成立時自動進行數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。

(1)轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)類型與轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)類型兼容。

(2)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)類型的表示范圍比轉(zhuǎn)換前的大。值得注意的是，類型的轉(zhuǎn)換只限于該行語句，并不會影響原先所定義的變量的類型，而且通過自動類型轉(zhuǎn)換，可以保證數(shù)據(jù)的精確度，不會因為轉(zhuǎn)換而損失數(shù)據(jù)內(nèi)容。這種類型的轉(zhuǎn)換方式也稱為擴大轉(zhuǎn)換。前面曾經(jīng)提到過，若整數(shù)類型為short或byte，為了避免溢出，Java會將表達(dá)式中的short和byte類型自動轉(zhuǎn)換成int類型，這樣可保證其運算結(jié)果的正確性，這也是Java所提供的“擴大轉(zhuǎn)換”功能。字符與整數(shù)可使用自動類型轉(zhuǎn)換，整數(shù)與浮點數(shù)亦是兼容的，但是由于boolean類型只能存放true或false，與整數(shù)及字符不兼容，因此不可能進行類型轉(zhuǎn)換。下面的例子給出了當(dāng)兩個數(shù)中有一個為浮點數(shù)時其運算結(jié)果的變化。

2．強制類型轉(zhuǎn)換

當(dāng)兩個整數(shù)進行運算時，其運算結(jié)果也是整數(shù)。例如，當(dāng)做整數(shù)除法8/3的運算時，其結(jié)果為整數(shù)2，并不是實際的2.6666…，因此在Java中若要得到計算結(jié)果為浮點數(shù)，就必須將數(shù)據(jù)類型做強制類型轉(zhuǎn)換。強制類型轉(zhuǎn)換的語法如下：

(欲轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類型)變量名稱;

因為這種強制類型轉(zhuǎn)換是直接編寫在程序代碼中的，所以也稱為顯性轉(zhuǎn)換。下面的程序說明了在Java中整數(shù)與浮點數(shù)是如何轉(zhuǎn)換的。

【例3-12】TestJava3_12。當(dāng)兩個整數(shù)相除時，小數(shù)點以后的數(shù)字會被截斷，使得運算結(jié)果為整數(shù)。但由于這并不是預(yù)期的計算結(jié)果，而想要得到的運算結(jié)果為浮點數(shù)，因此就必須將兩個整數(shù)中的一個(或兩個)強制轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)。下面的三種寫法都正確。

(1)?(float)a/b//：將整數(shù)a強制轉(zhuǎn)換成浮點數(shù)，再與整數(shù)b相除。

(2)?a/(float)b//：將整數(shù)b強制轉(zhuǎn)換成浮點數(shù)，再以整數(shù)a除之。

(3)?(float)a/(/float)b//：將整數(shù)a與b同時強制轉(zhuǎn)換成浮點數(shù)，再相除。只要在變量前面加上欲轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類型，運行時就會自動將此行語句里的變量進行類型轉(zhuǎn)換處理，但這并不影響原先所定義的數(shù)據(jù)類型。此外，將一個超出該變量可表示范圍的值賦值給這個變量稱為縮小轉(zhuǎn)換。由于在轉(zhuǎn)換過程中可能會降低數(shù)據(jù)的精確度，因此Java并不會自動進行這些類型轉(zhuǎn)換，此時就必須進行強制類型轉(zhuǎn)換。案例1數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換

【案例描述】

Java語言中的數(shù)據(jù)類型有多種，不同數(shù)據(jù)類型之間可以進行轉(zhuǎn)換。

【技術(shù)要點】

不同數(shù)據(jù)類型占用的內(nèi)存空間大小不一樣，因此表示的范圍也不一樣。各種數(shù)據(jù)類型是可以相互轉(zhuǎn)換的，有些轉(zhuǎn)換是默認(rèn)的，有些轉(zhuǎn)換是強制的。如果在計算中沒有注意到這些隱式轉(zhuǎn)換，則可能損失數(shù)據(jù)的精度，影響得出正確的結(jié)果。

【代碼與注釋】

程序名稱為TypeTransform.java。圖3-4程序運行結(jié)果【程序解析】

第7行的正常運算結(jié)果是6.5，進行自動類型轉(zhuǎn)換后為6；第9行和10行強制類型轉(zhuǎn)換的結(jié)果是不一樣的。第11行進行隱式強制類型轉(zhuǎn)換。

【相關(guān)知識】

當(dāng)操作數(shù)的類型不同時，經(jīng)常需要進行強制類型轉(zhuǎn)換，將操作數(shù)轉(zhuǎn)化為所需要的類型。強制類型轉(zhuǎn)換有兩種形式：顯式強制類型轉(zhuǎn)換和隱式強制類型轉(zhuǎn)換。顯式強制類型轉(zhuǎn)換需要使用強制類型轉(zhuǎn)換運算符，格式如下：

(type)<expression>

其中，type為類型描述符，如int、float等；<expression>為表達(dá)式。經(jīng)強制類型轉(zhuǎn)換運算符運算后，返回一個具有type類型的數(shù)值。

隱式強制類型轉(zhuǎn)換發(fā)生在賦值表達(dá)式和有返回值的函數(shù)調(diào)用表達(dá)式中。在賦值表達(dá)式中，如果賦值符左右兩側(cè)的操作數(shù)類型不同，則將賦值符右邊操作數(shù)強制轉(zhuǎn)換為賦值符左側(cè)的類型后，賦值給賦值符左側(cè)的變量。

字符型數(shù)據(jù)在計算機中用ASCII碼表示。 3.2運算符、表達(dá)式與語句

3.2.1表達(dá)式與運算符

Java中的語句有很多種形式，表達(dá)式就是其中的一種。表達(dá)式由操作數(shù)與運算符組成。操作數(shù)可以是常量、變量，也可以是方法，而運算符就是數(shù)學(xué)中的運算符號，如“+”、“-”、“*”、“/”、“%”等。下面以表達(dá)式z+100為例，“z”與“100”都是操作數(shù)，而“+”就是運算符，如圖3-5所示。圖3-5表達(dá)式由操作數(shù)與運算符組成

Java提供了許多運算符，這些運算符除了可以處理一般的數(shù)學(xué)運算外，還可以做邏輯運算、地址運算等。根據(jù)其所使用的類的不同，運算符可分為賦值運算符、一元運算符、算術(shù)運算符、關(guān)系運算符、遞增與遞減運算符、邏輯運算符、條件運算符、括號運算符等。

1．賦值運算符

當(dāng)為各種不同數(shù)據(jù)類型的變量賦值時，必須使用賦值運算符(=)。表3-6列出的賦值運算符雖然只有一個，但它是Java語言中必不可少的。表3-6賦?值?運?算?符等號(=)在Java中并不是“等于”的意思，而是“賦值”的意思。

例如，圖3-6所示的語句是將整數(shù)22賦值給num這個變量。又如：

num=num-3

其含義是把num-3的值運算之后再賦值給num存放，因為之前已經(jīng)把num的值設(shè)為22，所以執(zhí)行這個語句時，Java會先處理等號后面的部分num-3(值為19)，再賦值給等號前面的變量num，執(zhí)行后，存放在變量num的值就變成了19。圖3-6表達(dá)式的賦值范例

2．一元運算符

對于大部分表達(dá)式而言，運算符前后都會有操作數(shù)。但是有一種運算符較特別，它只需要一個操作數(shù)，稱為一元運算符。下面的語句就是由一元運算符與一個操作數(shù)所組成的。表3-7一元運算符輸出結(jié)果：

a=127,～a=–128

b=false,!b=true

程序說明：

(1)第6行聲明了byte變量a，并賦值為該類型的最大值，即a的值為127。

(2)第7行聲明了boolean變量b，賦值為false。

(3)第8行輸出a與～a的運算結(jié)果。

(4)第9行輸出b與!b的運算結(jié)果。b的值為false，因此進行“！”運算后，b的值就變成了true。

3.算術(shù)運算符

在數(shù)學(xué)中經(jīng)常會用到算術(shù)運算符。表3-8列出了算術(shù)運算符的成員。

1)加法運算符“+”

加法運算符用于將加法運算符“+”的前后兩個操作數(shù)相加。

2)減法運算符“-”

減法運算符用于將減法運算符“-”前面的操作數(shù)減去后面的操作數(shù)。

3)乘法運算符“*”

乘法運算符用于將乘法運算符“*”的前后兩個操作數(shù)相乘。

4)除法運算符“/”

除法運算符用于將除法運算符“/”前面的操作數(shù)除以后面的操作數(shù)。

5)余數(shù)運算符“%”

余數(shù)運算符用于將余數(shù)運算符“%”前面的操作數(shù)除以后面的操作數(shù)，取其所得到的余數(shù)。

下面程序聲明了兩個整型變量a、b，并分別賦值為5和3，再將a%b的運算結(jié)果輸出。

【例3-16】TestJava3_16.java。

4.關(guān)系運算符與if語句

設(shè)計者常常會在if語句中用到關(guān)系運算符，所以有必要介紹if語句的用法。if語句的格式如下：

if(判斷條件)

語句;

如果括號中的判斷條件成立，則會執(zhí)行后面的語句；如果判斷條件不成立，則后面的語句不會被執(zhí)行。

當(dāng)x的值大于0，即判斷條件成立時，會執(zhí)行輸出字符串“IlikeJava！”的操作；相反，當(dāng)x的值為0或小于0時，if語句的判斷條件不成立，則不會執(zhí)行上述操作。表3-9列出了關(guān)系運算符的成員，這些運算符在數(shù)學(xué)上也是經(jīng)常使用的。在Java中，關(guān)系運算符的表示方式和在數(shù)學(xué)中很類似，但是由于賦值運算符為“=”，因此為了避免混淆，當(dāng)使用關(guān)系運算符“等于”(==)時，必須用兩個等號表示，而關(guān)系運算符“不等于”的形式有些特別，用“!=”代表，這是因為在鍵盤上取得數(shù)學(xué)上的不等于符號“≠”較為困難，所以就用“!=”表示不等于。當(dāng)使用關(guān)系運算符去判斷一個表達(dá)式成立與否時，若判斷式成立則會產(chǎn)生一個響應(yīng)值true，若判斷式不成立則會產(chǎn)生響應(yīng)值false。下面程序判斷if語句括號中的條件是否成立，若成立則執(zhí)行if后面的語句。

【例3-17】TestJava3_17.java。程序說明：

(1)在第6行中，由于5>2的條件成立，所以執(zhí)行第7行的語句，即輸出返回值true。

(2)在第8行中，若if語句的參數(shù)為true，判斷成立，所以接著執(zhí)行第9行的語句，輸出字符串HelloTestJava!。

(3)第11行中，3+6并不等于3-6，if的判斷條件不成立，所以第12行語句不被執(zhí)行。

5.遞增與遞減運算符

遞增與遞減運算符在C/C++?中就已經(jīng)存在，Java仍然將它們保留了下來，這是因為它們具有相當(dāng)大的便利性。表3-10列出了遞增與遞減運算符的成員。表3-10遞增與遞減運算符善用遞增與遞減運算符可使程序更加簡潔。例如，聲明一個int類型的變量a，在程序運行中使其加1，語句如下：

a=a+1; //?a加1后再賦值給a存放

也可以利用遞增運算符“++”寫出更簡潔的語句，而語句的意義是相同的。例如：

a++; //?a加1后再賦值給a存放，a++?為簡潔寫法

在程序中還可以看到另外一種遞增運算符“++”的用法，即遞增運算符“++”在變量的前面，如?++a，這和a++?所代表的意義是不一樣的。a++?會先執(zhí)行整個語句后再將a的值加1，而?++b則先把b的值加1后，再執(zhí)行整個語句。下面程序?qū)與b的值皆設(shè)為3，并將a++?及?++b輸出，讀者可以輕易地比較出兩者的不同。程序說明：

(1)在第8行中，輸出a++?及運算后a的值，所以執(zhí)行a++?后，a的值才會加1，變成4。

(2)在第10行中，輸出?++b運算后b的值，所以執(zhí)行?++b前，b的值先加1，變成4。

同樣地，遞減運算符“--”的使用方式和遞增運算符“++”是相同的，遞增運算符“++”用來將變量值加1，而遞減運算符“--”則用來將變量值減1。

此外，遞增與遞減運算符只能將變量加1或減1，若要將變量加或減非1的數(shù)，則還得用原來“a=a+2”的方法。

6.邏輯運算符

在if語句中也經(jīng)常用到邏輯運算符。表3-11列出了邏輯運算符的成員。

當(dāng)使用邏輯運算符&&時，運算符前后的兩個操作數(shù)的返回值皆為真，運算的結(jié)果才會為真；使用邏輯運算符“||”時，運算符前后的兩個操作數(shù)的返回值只要有一個為真，運算的結(jié)果就會為真。例如：

(1)?a>0&&b>0 //兩個操作數(shù)皆為真，運算結(jié)果才為真

(2)?a>0||b> 0 //兩個操作數(shù)只要一個為真，運算結(jié)果就為真在第1個例子中，a?>?0且b?>?0時，表達(dá)式的返回值為true，即表示這兩個條件必須同時成立結(jié)果才為真；在第2個例子中，只要a?>?0或者b?>?0，表達(dá)式的返回值即為true，這兩個條件僅需要一個成立即可。讀者可以參考表3-12所列結(jié)果。由表3-12可以看出，在條件中，只要有一個條件為假(false)，相與的結(jié)果就是假(false)；相反地，如果有一個條件為真(true)，那么相或的結(jié)果就為真(true)。下面程序判斷a的值是否在0～100之間，如果不在則表示成績輸入錯誤，如果a的值在50～60之間，則需要補考。

【例3-19】TestJava3_19.java。

程序說明：

(1)當(dāng)程序執(zhí)行到第7行時，if會根據(jù)括號中a的值作判斷，若a?<?0或a?>?100，則條件成立，執(zhí)行第8行的語句，輸出字符串“輸入的數(shù)據(jù)有錯誤！”。由于學(xué)生成績介于0～100分之間，因此當(dāng)a的值不在這個范圍時，就會視為輸入錯誤。

(2)不管第8行是否執(zhí)行，都會接著執(zhí)行第9行的程序。if再根據(jù)括號中a的值做判斷，若a?<?60且a?>?49，則條件成立，表示該成績需要進行補考，執(zhí)行第10行的語句，輸出“準(zhǔn)備補考吧！”。

7.括號運算符

除了前面所述運算符外，括號()也是Java的運算符，如表3-13所示。3.2.2運算符的優(yōu)先級

表3-14列出了各個運算符的優(yōu)先級排列，數(shù)字越小，表示優(yōu)先級越高。表3-14運算符的優(yōu)先級3.2.3表達(dá)式

表達(dá)式是由常量、變量或其他操作數(shù)與運算符組合而成的語句。例如，下面的例子均是表達(dá)式正確的使用方法。

此外，Java還有一些相當(dāng)簡潔的寫法，即將算術(shù)運算符和賦值運算符結(jié)合成為新的運算符。表3-15列出了這些運算符。表3-15簡潔的表達(dá)式程序說明：

(1)第6行分別把變量a、b賦值為5及8。

(2)第7行在運算之前先輸出變量a、b的值，a為5，b為8。

(3)第8行計算a+=b，這個語句相當(dāng)于a=a+b，將a+b的值存放到a中，即計算5+8的結(jié)果后賦值給a存放。

(4)第9行輸出運算之后變量a、b的值，所以a的值變成13，而b仍為8。

除了前面所提到的算術(shù)運算符和賦值運算符的結(jié)合可以存在于簡潔的表達(dá)式中外，遞增、遞減運算符也同樣可以應(yīng)用在簡潔的表達(dá)式中。表3-16列出了一些簡潔寫法的運算符及其范例說明。表3-16簡潔表達(dá)式的范例3.2.4表達(dá)式的類型轉(zhuǎn)換

當(dāng)int類型遇上了float類型時，到底誰是“贏家”呢？Java是一種很有彈性的程序設(shè)計語言，當(dāng)上述的情況發(fā)生時，只要堅持“以不流失數(shù)據(jù)為前提”的大原則，即可做不同的類型轉(zhuǎn)換，使不同類型的數(shù)據(jù)、表達(dá)式都能繼續(xù)存儲。依照大原則，當(dāng)Java發(fā)現(xiàn)程序的表達(dá)式中有類型不相符的情況時，會依據(jù)下列規(guī)則來處理類型的轉(zhuǎn)換。

(1)占用字節(jié)較少的類型轉(zhuǎn)換成占用字節(jié)較多的類型。

(2)字符類型會轉(zhuǎn)換成int類型。

(3)?int類型會轉(zhuǎn)換成float類型。

(4)表達(dá)式中若某個操作數(shù)的類型為double，則另一個操作數(shù)也會轉(zhuǎn)換成double類型。

(5)布爾類型不能轉(zhuǎn)換成其他類型。圖3-7數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換過程案例2根據(jù)成績計算績點

【案例描述】

Java語言中的變量可以隨時聲明隨時使用，但在不同的位置定義的變量，它的作用范圍不同，變量的作用范圍是在一定的范圍內(nèi)有效的。本案例演示了在多個位置定義變量之間的關(guān)系。

【技術(shù)要點】

變量在一定范圍內(nèi)有效，即變量超出其作用范圍，其占用的內(nèi)存空間將會被回收。此時對其重新進行聲明是可以的。

【代碼與注釋】

程序名稱為VarScope.java?！具\行結(jié)果】

程序運行結(jié)果如圖3-8所示。

【程序解析】

第2行定義的變量w是類變量，作用域是整個類；第6行定義的變量z是局部變量，作用域只能是?{}?內(nèi)。圖3-8程序運行結(jié)果【相關(guān)知識】

局部變量是在方法內(nèi)定義的變量,也稱為自動(Automatic)變量。它的作用域為它所在方法或方法中的某塊代碼，離開該方法，局部變量將會被清除。在成員方法內(nèi)定義的變量是該成員方法的“局部”變量。如果在幾個成員方法中使用相同的變量名，則所代表的是不同的變量。在一個確定的域中，變量名應(yīng)該是唯一的。通常一個域用大括號“{”和“}”來劃定。局部變量在方法或方法的某一塊代碼中聲明。

類變量是在類中聲明的，不是在類的方法中聲明的，顯然它的作用域是整個類。

方法參數(shù)用于將數(shù)據(jù)傳遞給方法，它的作用域不能超越使用它的方法。 3.3循環(huán)與選擇性語句

3.3.1程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計

一般來說，程序的結(jié)構(gòu)包含下面三種：

(1)順序結(jié)構(gòu)；

(2)選擇結(jié)構(gòu)；

(3)循環(huán)結(jié)構(gòu)。

這三種不同的結(jié)構(gòu)有一個共同點，就是它們都只有一個入口，也只有一個出口。程序中使用了上面這些結(jié)構(gòu)到底有什么好處呢？這些單一入、出口可以讓程序易讀、好維護，也可以減少調(diào)試的時間。下面以流程圖的方式來介紹這三種結(jié)構(gòu)的不同。

1.順序結(jié)構(gòu)

本書前面例子采用的都是順序結(jié)構(gòu)，程序由上而下逐行執(zhí)行，一條語句執(zhí)行完之后繼續(xù)執(zhí)行下一條語句，一直到程序的末尾。這種結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。圖3-9順序結(jié)構(gòu)的基本流程

2.選擇結(jié)構(gòu)

選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)條件的成立與否再決定要執(zhí)行哪些語句的結(jié)構(gòu)，其流程圖如圖3-10所示。

這種結(jié)構(gòu)可以依據(jù)判斷條件的結(jié)構(gòu)來決定要執(zhí)行的語句。當(dāng)判斷條件的值為真時，就運行“語句1”；當(dāng)判斷條件的值為假時，執(zhí)行“語句2”。不論執(zhí)行哪一個語句，最后都會再回到“語句3”繼續(xù)執(zhí)行。例如，下面程序聲明了兩個整數(shù)a及b，并賦初值，如果a大于b，則在顯示器中輸出a-b的計算結(jié)果。無論a是否大于b，最后均輸出a*b的值。圖3-10選擇結(jié)構(gòu)的基本流程

3.循環(huán)結(jié)構(gòu)

循環(huán)結(jié)構(gòu)根據(jù)判斷條件的成立與否，決定程序段落的執(zhí)行次數(shù)，而這個程序段落就稱為循環(huán)主體。循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖如圖3-11所示。圖3-11循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本流程3.3.2選擇結(jié)構(gòu)

1.?if語句

在前面簡單地介紹了if的用法。要根據(jù)判斷的結(jié)構(gòu)來執(zhí)行不同的語句時，使用if語句就是一個很好的選擇，它會準(zhǔn)確地檢測判斷條件成立與否，再決定是否要執(zhí)行后面的語句。

if語句的格式如下：若if語句主體中要處理的語句只有1個，可省略左、右大括號。當(dāng)判斷條件的值不為假時，就會逐一執(zhí)行大括號里面所包含的語句。if語句的流程圖如圖3-12所示。圖3-12if語句的流程圖

2.?if…else語句

當(dāng)程序中存在含有分支的判斷語句時，就可以用if...else語句處理。當(dāng)判斷條件成立時，執(zhí)行if語句主體；當(dāng)判斷條件不成立時，則會執(zhí)行else后面的語句主體。if…else語句的格式如下：若在if語句主體或else語句主體中要處理的語句只有一個，則可以將左、右大括號去除。if…else語句的流程圖如圖3-13所示。圖3-13if...else語句的基本流程下面例子聲明一個整型變量a，并給其賦初值5，在程序中判斷a是奇數(shù)還是偶數(shù)，再將判斷的結(jié)果輸出。

【例3-24】TestJava3_24.java。程序說明：

(1)第6～9行為if...else語句。在第6行中，if的判斷條件為a%2==1，若a除以2取余數(shù)得到的結(jié)果為1，則表示a為奇數(shù)，若a除以2取余數(shù)得到的結(jié)果為0，則a為偶數(shù)。

(2)當(dāng)a除以2取余數(shù)的結(jié)果為1時，執(zhí)行第7行語句，輸出“a為奇數(shù)！”；否則執(zhí)行第9行語句，輸出“a為偶數(shù)！”。

讀者可以自行更改變量a的初值，再重復(fù)執(zhí)行程序。

從上面的程序中可以發(fā)現(xiàn)，程序的縮進在這種選擇結(jié)構(gòu)中起著非常重要的作用，它可以使設(shè)計者編寫的程序結(jié)構(gòu)層次清晰，在維護上也比較簡單。所以本書建議讀者以后在編寫程序時要養(yǎng)成縮進的好習(xí)慣。

3.條件運算符

條件運算符可以代替if…else語句，如表3-17所示。表3-17條件運算符輸出結(jié)果：

a=5,b=13

最大的數(shù)是：13

程序說明：

(1)第6行聲明變量并為其賦初值。a、b為要比較大小的兩個整數(shù)值；max存放比較大小后最大的那個值。

(2)第7行賦值，當(dāng)a?>?b時，max=a，否則max=b。

(3)第8行輸出a、b的值。

(4)第9行輸出最大值。

可以自行更改a、b的值，再運行此程序。讀者可以發(fā)現(xiàn)，使用條件運算符編寫程序時較為簡潔，它用一個語句就可以替代一長串的if...else語句，所以條件運算符的執(zhí)行速度也較快。

4.?if...elseif...else語句

如果需要在if...else中判斷多個條件，則需要if...elseif...else語句，其格式如下：

3.3.3多重選擇語句—switch語句

switch語句可以將多選一的情況簡化，使程序簡潔易懂。本節(jié)將介紹如何使用switch語句和break語句；此外，還要討論在switch語句中如果不使用break語句會出現(xiàn)的問題。

要在許多選擇條件中找到并執(zhí)行其中一個符合判斷條件的語句時，除了可以使用if...else不斷地判斷之外，還可以使用另一種更方便的方式，即多重選擇—switch語句。使用嵌套if...else語句最常發(fā)生的狀況就是容易將if與else配對混淆而造成閱讀及運行上的錯誤。使用switch語句可以避免這種錯誤的發(fā)生。要特別注意的是，在switch語句里的選擇值只能是字符或常量。switch語句的執(zhí)行流程如下：

(1)計算括號中表達(dá)式的結(jié)果。

(2)根據(jù)表達(dá)式的值檢測是否符合執(zhí)行case后面的選擇值，若所有case的選擇值皆不符合，則執(zhí)行default所包含的語句，執(zhí)行完畢后離開switch語句。

(3)如果某個case的選擇值符合表達(dá)式的結(jié)果，則執(zhí)行該case所包含的語句，一直遇到break語句后離開switch語句。

(4)若沒有在case語句結(jié)尾處加上break語句，則會一直執(zhí)行到switch語句的尾端才離開switch語句。

(5)若沒有定義default該執(zhí)行的語句，則什么也不會執(zhí)行，直接離開switch語句。

根據(jù)上面的描述，可以繪制出如圖3-14所示的switch語句流程圖。圖3-14switch語句的基本流程程序說明：

(1)第7行利用變量存放一個運算符號，如3+2、5*7等。

(2)第8～25行為switch語句。當(dāng)oper為字符?+、-、*、/?時，輸出運算的結(jié)果后離開switch語句。若所輸入的運算符皆不在這些范圍內(nèi)，則執(zhí)行default所包含的語句，輸出“未知的操作！”，再離開switch。

(3)選擇值為字符時，必須用單引號將字符包圍起來。

程序運行結(jié)果會因為沒有加上break語句而出現(xiàn)錯誤，所以程序設(shè)計者在使用switch語句時要特別注意是否需要加上break語句。3.3.4while循環(huán)

while是循環(huán)語句，也是條件判斷語句。當(dāng)事先不知道循環(huán)該執(zhí)行多少次時，就要用到while循環(huán)。

while循環(huán)的格式如下：當(dāng)while循環(huán)主體有且只有一個語句時，可以將大括號除去。在while循環(huán)語句中，只有一個判斷條件，它可以是任何表達(dá)式。當(dāng)判斷條件的值為真時，循環(huán)執(zhí)行一次，再重復(fù)測試判斷條件，執(zhí)行循環(huán)主體，直到判斷條件的值為假，跳離while循環(huán)。

下面列出了while循環(huán)執(zhí)行的流程。

(1)第一次進入while循環(huán)前，就必須先為循環(huán)控制變量(或表達(dá)式)賦起始值。

(2)根據(jù)判斷條件的內(nèi)容決定是否要繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。如果條件判斷值為真(true)，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)主體；如果條件判斷值為假(false)，則跳出循環(huán)執(zhí)行其他語句。

(3)執(zhí)行完循環(huán)主體內(nèi)的語句后，重新為循環(huán)控制變量(或表達(dá)式)賦值(增加或減少)。由于while循環(huán)不會自動更改循環(huán)控制變量(或表達(dá)式)的內(nèi)容，所以在while循環(huán)中為循環(huán)控制變量賦值的工作要由設(shè)計者自己來做。完成后回到第(2)步重新判斷是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。

根據(jù)上述程序流程可以繪制出如圖3-15所示的while循環(huán)流程圖。圖3-15while循環(huán)的基本流程程序說明：

(1)在第6行中，將循環(huán)控制變量i的值賦值為1。

(2)第7行進入while循環(huán)的判斷條件為i<=10，第一次進入循環(huán)時，由于i的值為1，所以判斷條件的值為真，即進入循環(huán)主體。

(3)第8～11行為循環(huán)主體，sum+i后指定給sum存放，i的值加1，回到循環(huán)起始處，繼續(xù)判斷i的值是否仍在所限定的范圍內(nèi)，直到i大于10跳出循環(huán)，表示累加的操作已經(jīng)完成，最后將sum的值輸出。3.3.5do…while循環(huán)

do…while循環(huán)用于未知循環(huán)執(zhí)行次數(shù)的情況下。while循環(huán)和do…while循環(huán)的最大不同就是進入while循環(huán)前，while語句會先測試判斷條件的真假，再決定是否執(zhí)行循環(huán)主體，而do…while循環(huán)則是“先做再說”，每次都先執(zhí)行一次循環(huán)主體，然后再測試判斷條件的真假，所以無論循環(huán)成立的條件是什么，使用do…while循環(huán)時，至少都會執(zhí)行一次循環(huán)主體。當(dāng)循環(huán)主體只有一個語句時，可以將左、右大括號去掉。第一次進入do...while循環(huán)語句時，不管判斷條件(它可以是任何表達(dá)式)是否符合執(zhí)行循環(huán)的條件，都會直接執(zhí)行循環(huán)主體。循環(huán)主體執(zhí)行完畢，才開始測試判斷條件的值，如果判斷條件的值為真，則再次執(zhí)行循環(huán)主體，如此重復(fù)測試判斷條件，執(zhí)行循環(huán)主體，直到判斷條件的值為假，才會跳離do…while循環(huán)。下面列出了do…while循環(huán)執(zhí)行的流程：

(1)進入do...while循環(huán)前，為循環(huán)控制變量(或表達(dá)式)賦起始值。

(2)直接執(zhí)行循環(huán)主體，循環(huán)主體執(zhí)行完畢，才開始根據(jù)判斷條件的內(nèi)容決定是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)：條件判斷值為真(true)時，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)主體；條件判斷值為假(false)時，跳出循環(huán)，執(zhí)行其他語句。

(3)執(zhí)行完循環(huán)主體內(nèi)的語句后，重新為循環(huán)控制變量(或表達(dá)式)賦值(增加或減少)。由于do…while循環(huán)和while循環(huán)一樣，不會自動更改循環(huán)控制變量(或表達(dá)式)的內(nèi)容，所以在do…while循環(huán)中賦值循環(huán)控制變量的工作要由自己來做。之后回到第(2)步重新判斷是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。

根據(jù)上述描述可以繪制出如圖3-16所示的do...while循環(huán)流程圖。圖3-16do…while循環(huán)的基本流程首先聲明程序中要使用的變量(循環(huán)記數(shù)及累加操作數(shù))及sum(累加的總和)，并將sum設(shè)初值為0。由于要計算1?+?2?+?…?+?10，因此在第一次進入循環(huán)時將i的值設(shè)為1。接著判斷i是否小于等于10，如果i小于等于10，則計算sum+i的值后再指定給sum存放。當(dāng)i的值已經(jīng)不滿足循環(huán)條件時，i即會跳出循環(huán)，表示累加的操作已經(jīng)完成，再輸出sum的值，程序結(jié)束運行。

程序說明：

(1)第8～12行利用do…while循環(huán)計算1～10的數(shù)的累加。

(2)第14行輸出1～10的數(shù)的累加結(jié)果：1+2+…+10=?55。

do...while循環(huán)不管條件是什么，都是先做再說，因此循環(huán)的主體最少會被執(zhí)行一次。在日常生活中，如果能夠多加注意，并不難找到do…while循環(huán)的影子。例如，在利用提款機提款前，會先進入輸入密碼的畫面，讓使用者輸入三次密碼，如果皆輸入錯誤，則會將銀行卡吞掉，其程序的流程就是利用do…while循環(huán)設(shè)計而成的。

3.3.6for循環(huán)

當(dāng)很明確地知道循環(huán)要執(zhí)行的次數(shù)時，就可以使用for循環(huán)，其語句格式如下：若在循環(huán)主體中要處理的語句只有1個，則可以將大括號去掉。下面列出了for循環(huán)的流程：

(1)第一次進入for循環(huán)時，為循環(huán)控制變量賦起始值。

(2)根據(jù)判斷條件的內(nèi)容檢查是否要繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)，當(dāng)判斷條件值為真(true)時，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)主體內(nèi)的語句；當(dāng)判斷條件值為假(false)時，則會跳出循環(huán)，執(zhí)行其他語句。

(3)執(zhí)行完循環(huán)主體內(nèi)的語句后，循環(huán)控制變量會根據(jù)增減量的要求，更改循環(huán)控制變量的值，再回到第(2)步重新判斷是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。

根據(jù)上述描述可以繪制出如圖3-17所示的for循環(huán)流程圖。

下例利用for循環(huán)來完成由1至10的數(shù)的累加運算。圖3-17for循環(huán)的基本流程3.3.7循環(huán)嵌套

當(dāng)循環(huán)語句中又出現(xiàn)循環(huán)語句時，就稱為嵌套循環(huán)，如嵌套for循環(huán)、嵌套while循環(huán)等。當(dāng)然也可以使用混合嵌套循環(huán)，也就是循環(huán)中又有其他不同種類的循環(huán)。下面以打印九九乘法表為例介紹嵌套循環(huán)的用法。

【例3-31】TestJava3_31.