实验2Java基本语法和算法案例.doc

实验2 Java基本语法和算法案例一. 实验目的1. 通过阅读本实验的知识点和例题，借助已有的C语言基础，学习与算法有关的Java语言的基本语法。2. 利用C语言和Java语言的基础知识，尝试用Java语言编写几个简单的算法，来解决现实中所遇到的计算问题。二. 知识点和例题1. 基本数据类型根据存储长度和编码的不同，Java语言的数据（常量、变量）可分为逻辑型、整数型、浮点型和字符型四种基本类型。在不同的类型上定义了不同的运算。1 逻辑型逻辑型用关键字boolean代表，它只能取true和false两个值，true代表真，false代表假，这也是逻辑型唯一的两个常量。C语言无此类型，false和true分别用0和非0代表；C+逻辑型的关键字为bool，机器内部分别用0和1表示false和true，并允许在逻辑型与整型之间自动转换，Java则不允许这种转换。声明和使用逻辑型变量的例子：boolean x = true, y;/ 声明逻辑型变量x和y，x赋予初值truey = 1 = 2;/ 因12，故y被赋予逻辑值false（注意“=”与“=”的区别）System.out.println(x);/ 打印x的值（true）System.out.println(y); / 打印y的值（false）2 整数型整数型有byte、short、int 和long四种子类型，机器内部分别用1、2、4、8字节保存它们。长度不同造成表示数据范围不同，每种类型都有其固定的取值范围：关键字长度(bits)取值范围byte8-128127short16-3276832767int32-21474836482147483647long64-92233720368547758089223372036854775807声明和使用整数型变量的例子：byte b1 = -128, b2 = 127;System.out.println(b1);/ 输出-128System.out.println(b2);/ 输出127short s1 = -32768, s2 = 32767;System.out.println(s1);/ 输出-32768System.out.println(s2);/ 输出32767int i1 = -2147483648, i2 = 2147483647;System.out.println(i1);/ 输出-2147483648System.out.println(i2);/ 输出2147483647int i3 = i1, i4 = i2;/ i3 = -2147483648, i4 = 2147483647i3-; i4+;/ 若计算正确,则i3 = -2147483649, i4 = 2147483648System.out.println(i3);/ 输出2147483647()System.out.println(i4);/ 输出-2147483648()long l1 = i1, l2 = i2; / l1 = -2147483648, l2 = 2147483647l1-; l2+;/ 若计算正确,则l1 = -2147483649, l2 = 2147483648System.out.println(l1);/ 输出-2147483649()System.out.println(l2);/ 输出2147483648()即输出结果为：-128127-3276832767-214748364821474836472147483647-2147483648-21474836492147483648int型变量i3和i4的值之所以出错，是因为它们超出了int型的取值范围。3 浮点型浮点型用来表示实数的近似值，它分为单精度（float）和双精度（double）两种类型，机器内部分别用4字节和8字节来保存。对于浮点型来说，长度不同不仅造成实数表示范围（数量级）的不同，也造成实数表示精度（有效数字）的不同：关键字长度(bits)取值（绝对值）精度（十进制位数）float321.410-453.410+387double644.910-3241.810+30815和C语言一样，浮点常量既可以按照习惯法书写，也可按照“科学法”书写。在浮点常量尾部分别加f和d来区分float和double型常量，默认为double型常量。使用浮点型的例子：float f1 = 3.1415926f; / 习惯法float常量书写float f2 = 0.31415926e+1f; / 科学法float常量书写double d1 = 3.1415926d; / 习惯法double常量书写double d2 = 0.31415926e+1; / 科学法double常量书写(忽略尾部d)double PI = Math.PI; / 用Math类中定义的常量Math.PI表示System.out.println(f1); / 输出3.1415925System.out.println(f2); / 输出3.1415925System.out.println(d1); / 输出3.1415926System.out.println(d2); / 输出3.1415926System.out.println(PI); / 输出3.141592653589793即输出结果为：3.14159253.14159253.14159263.14159263.141592653589793float变量f1和f2分别用习惯法和科学法书写的float常量3.1415926f和0.31415926e+1f赋值，但由于float的精度只有7位，故输出数据的最后一位是不准确的。double变量d1和d2分别用习惯法和科学法书写的double常量3.1415926d和0.31415926e+1赋值，由于double的精度有15位，故输出数据的最后一位是准确的。double变量PI用Math类中的常量Math.PI赋值，由于double的精度是15位，故输出数据的前15位数字都是准确的。4 字符型与C一样，Java的字符型也是用关键字char代表，但与C不同的是，它采用UNICODE编码而不是ASCII编码，因此可用任何一个字符（包括汉字）为它的变量赋值。例如：char x = 我;5 基本数据类型的转换当不同类型的数据做赋值或混合运算时，将遵循精度由低向高转换的原则：byte short int long float double当把精度级别低的数据赋给精度级别高的变量时，这种转换是自动完成的，例如：double x = 100; / int型常量100自动转换为double型100.0后赋给x当把精度级别高的数据赋给精度级别低的变量时，则必须使用强制类型转换，例如：int y = (int)39.2/ double型常量39.2被强制转换为int型39后赋给y2. 数组和字符串1 数组数组是一组同类型变量按下标顺序组成的复合数据类型。Java没有类似于C语言的通过语法数组元素类型 数组名数组元素个数;例如：int A10;来声明的、元素个数固定、保存在栈中的数组，也没有用于创建动态数组并指向数组元素的“指针”。所有数组均需要通过“声明”和“创建”两个步骤来建立。声明一维数组的两种格式：数组元素类型 数组名;例如：int a;或数组元素类型 数组名;例如：int a;声明二维数组的两种格式：数组元素类型 数组名; / 多维数组以此类推例如：double a;或数组元素类型 数组名;例如：double a;多维数组以此类推。声明数组，仅仅是定义了数组的名字和数组元素的数据类型，相当于C语言声明了一个指向动态数组的指针，要使用该数组，还需要通过创建数组，即给该数组分配内存这一步骤。创建一维数组的格式如下：数组名 = new 数组元素类型数组元素个数;例如：a = new int10;创建二维数组的格式如下：数组名 = new 数组元素类型数组第一维元素个数数组第二维元素个数;例如：a = new int510;多维数组以此类推。声明和创建数组也可以一次完成，例如：double a = new double10;/ 声明并创建一维数组double b = new double510; / 声明并创建二维数组使用一个数组是通过下标访问其数组元素。下标的范围为0数组元素个数减1，例如：int a = new int10; / 数组元素为a0a9double b = new double22; / 数组元素为：a00, a01, a10, a11声明、创建和使用数组的例子：int a = new int10;for (int i = 0; i 10; i+) ai = i;声明一个一维数组的同时也可以给数组元素赋一组初始值，称为数组的初始化：数组元素类型 数组名 = 初值表 ;例如：int a = 1, 2, 3, 4, 5, 6 ;这相当于：int a = new int6;a0 = 1; a1 = 2; a2 = 3; a3 = 4; a4 = 5; a5 = 6; 即初始化数组的同时也完成了数组的创建。2 字符串和C语言一样，Java语言本身也不包括字符串类型，但可以使用java.lang包中的String类来创建字符串对象，这点与C+ 相似。字符串的几种创建和赋值方式：String s1 = A string in s1;String s2 = new String(A string in s2);String s3; s3 = new String(); s3 = A string in s3;String s4 = s3;/ 声明s4同时用s3的值为其赋值String s5; s5 = s4;/ 先声明s5，然后将s4的值赋给它3. 运算符和表达式 运算符 算术运算符算术运算符有“+（加）、-（减）、*（乘）、 /（除）和%（求余）”五个，其中求余运算符“%”只对整型有效。另外，同一种算术运算符对于不同的数据类型有着不同的定义，例如: 3/4等于0，而3.0/4.0等于0.75。算术运算符的优先级为：先乘除，后加减；结合性（同级运算的次序）为：自左向右。 增量运算符单目（即相关的操作数只有一个）的增量运算符“+”和“-”完成对变量增1和减1的运算。前置（即运算符在操作数前）增量运算符的增量运算先于其它运算；后置增量运算符的增量运算后于其它运算。使用增量运算符的例子：int x = 3, y = 4, z;z = +x + y-;System.out.println(x); / 输出 4System.out.println(y); / 输出 3System.out.println(z); / 输出 8z等于8的原因是因为x和y的增量运算分别先于和后于二者的加法运算。 关系运算符关系运算符用于比较两个算术表达式的大小，运算结果为一个逻辑值（true或false）：运算符： = = !=运算：小于小于等于大于大于等于等于不等于优先级： |_ 优先级相同(高)_| |优先级相同(低)|关系运算符的优先级低于算术运算符和增量运算符；关系运算符的结合性是自左向右。使用关系运算符的例子：int x = 3, y = 4;boolean a, b;a = x y;b = x = y;System.out.println(a); / 输出 trueSystem.out.println(b); / 输出 false 逻辑运算符逻辑运算符用于对一个或两个逻辑值的逻辑运算，运算结果仍为逻辑值（true 或false）。运算符： ! & |运算： 非 与 或优先级： 高 低逻辑运算符的优先级低于关系运算符；逻辑运算符的结合性是自左向右。逻辑运算结果服从布尔运算规则：ab! aa & ba | btruetruefalsetruetruetruefalsefalsefalsetruefalsetruetruefalsetruefalsefalsetruefalsefalse使用关系运算符和逻辑运算符组合的例子：x = 60 & x = 70 & x = 80 & x = 90 & x = 10060 70 80 90 100不及格 及格 中 良 优 赋值运算符赋值运算符=将其右边表达式的值赋给其左边的变量，赋值表达式的值为左边变量的值。赋值运算符可以与算术运算符组合起来而构成“复合运算符”：+=、-=、*=、/=、%=。赋值运算符和复合运算符的左边，都必须是有固定存储地址的变量。赋值运算符的优先级低于逻辑运算符；赋值运算符的结合性是自右向左。使用赋值运算符和复合运算符的例子：int a, b;a = b = 5;/ 首先将5赋给b，右边表达式的值为b的值5，再将该值赋给aSystem.out.println(a); / 输出 5a += 5;/ 复合表达式，相当于 a = a + 5System.out.println(a); / 输出 10 字符串连接运算符运算符“+”除了对数值进行“加”运算外，还可以对字符串进行首尾连接操作。使用字符串连接运算符的例子：int x = 3, y = 4;String s = 3, t = 4;System.out.println(x + y); / 输出7System.out.println(s + t);/ 输出34对同一运算符赋予不同的意义，称为“运算符重载”。 表达式调用Math类中的方法可用来完成更复杂的数学运算（如幂函数、指数函数、对数函数、三角函数的计算等）；String类中的方法可用来完成诸如连接、比较、查找、子串等字符串操作。由操作数（运算符运算的对象或方法要求的函数自变量）、运算符、方法调用组合而成的一个有意义的式子称为表达式，表达式的运算结果产生一个值。数学表达式例子：求阶乘的近似值（Stirling公式）/ 从键盘输入一个整型数n，注意：若使用这段源代码，package语句之后必须加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.print(n = );s = keyboard.readLine();catch (Exception e) int n = Integer.parseInt(s);long facN = (long)(Math.exp(-n) * Math.pow(n, n) * Math.sqrt(2 * Math.PI * n);System.out.print(n);System.out.print(! = );System.out.print(facN);4. 语句语句是从英文statement翻译过来，意指声明、陈述和综述，它被翻译为语句虽不确切，但很难有更好的中文词汇与之对应。事实上，语句代表了程序中的一个处理单位，它可能是： 由分号结尾的标识符声明、表达式、方法调用或命令； 由一对花括号括起的“复合语句”； 由关键字和(复合)语句组成的控制结构。这里仅阐述最后一类语句，其语法与C完全相同。 if条件语句语法：if (逻辑表达式0) 语句0else if (逻辑表达式1) 语句1else if (逻辑表达式 n-1) 语句n-1else 语句n执行机制：计算表达式0，若为true则执行语句0后退出，若为false则计算表达式1，若为true则执行分支1后退出，若为false则计算表达式2，若无else if或表达式0n-1的值均为false,则若有else则执行分支n后退出，若无else则直接退出。if条件语句的例题：从键盘输入一个年份（公元），判断该年是否为闰年/ 从键盘输入一个整型数n，注意：若使用这段源代码，package语句之后必须加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.print(n = );s = keyboard.readLine();catch (Exception e) int n = Integer.parseInt(s);/ 先打印出n的值System.out.print(n);/ 判断n是否代表闰年并打印判断结果boolean IsLeapYear = (n%4 = 0 & n%100 != 0) | (n%400 = 0);if (IsLeapYear)System.out.print( is a leap year.);elseSystem.out.print( is not a leap year.); switch开关语句语法：switch (表达式) case 常量表达式 0: 语句序列0case 常量表达式 1: 语句序列1case 常量表达式 n-1: 语句序列n-1default: 语句序列n执行机制：计算表达式，若其值等于常量表达式i (i=0, , n-1)，则从分支i开始往下顺序执行各个分支，若其值与所有常量表达式均不等，则在有default的情况下执行分支n，否则直接退出。例题：/ 从键盘输入一个整型数n，注意：若使用这段源代码，package语句之后必须加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.print(n = );s = keyboard.readLine();catch (Exception e) int n = Integer.parseInt(s);/ 判断该数代表星期几并输出switch (n) case 0:System.out.println(星期日(Sunday);break;case 1:System.out.println(星期一(Monday);break;case 2:System.out.println(星期二(Tuesday);break;case 3:System.out.println(星期三(Wednesday);break;case 4:System.out.println(星期四(Thursday);break;case 5:System.out.println(星期五(Friday);break;case 6:System.out.println(星期六(Saturday);break;default:System.out.println(输入数据错误！); for循环语句语法：for (表达式1; 表达式2; 表达式3) 语句一般情况下，“表达式1”为赋值表达式(或变量声明和赋值表达式)，“表达式2”为关系表达式，“表达式3”为增量表达式。尾部的语句称为“循环体”。执行机制：a. 计算表达式1；b. 计算表达式2，若值为true则执行语句，否则退出；c. 计算表达式3；d. 回到b。例题：求整数1n的和（用for循环语句实现）。/ 从键盘输入一个整型数n，注意：若使用这段源代码，package语句之后必须加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.print(n = );s = keyboard.readLine();catch (Exception e) int n = Integer.parseInt(s);/ 计算1n的和并输出int sum = 0;for (int i = 1; i = n; i +)sum += i;System.out.print(整数1n的和为: );System.out.print(sum); while循环语句语法：while (逻辑表达式) 语句尾部的语句称为“循环体”。执行机制：a. 计算逻辑表达式，若值为true则执行语句，否则退出；b. 回到a。例题：求整数1n的和（用while循环语句实现）。/ 从键盘输入一个整型数n，注意：若使用这段源代码，package语句之后必须加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.print(n = );s = keyboard.readLine();catch (Exception e) int n = Integer.parseInt(s);/ 计算1n的和并输出int sum = 0, i = 1;while (i = n) sum += i; i +;System.out.print(整数1n的和为: );System.out.print(sum);仔细观察就会发现：对该题目来说，for语句求解算法和while语句求解算法的执行机制是完全一样的，因此也可以这样说，for语句实际上是while语句的一种简化表示。 do-while循环语句语法：do 语句 while (逻辑表达式);中部的语句称为“循环体”。执行机制：a. 执行语句；b. 计算逻辑表达式，若值为true则回到a，否则退出。例题：求整数1n的和（用do-while循环结构实现）。/ 从键盘输入一个整型数n，注意：若使用这段源代码，package语句之后必须加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.print(n = );s = keyboard.readLine();catch (Exception e) int n = Integer.parseInt(s);/ 计算1n的和并输出int sum = 0, i = 1;do sum += i; i +; while (i 100) break;System.out.print(整数1n的和为: );System.out.print(sum);其中循环控制while(true) 也可以写成for(;)，二者都会造成所谓“死循环”，因为前者的逻辑表达式true和后者的三个空表达式都会控制循环永远地执行下去。三. 作业1. 仔细阅读“知识点和例题”。必要时可以将例题拷入Eclipse编辑器的Java应用程序框架试运行，验证例题后给出的输出结果，同时根据该结果理解源程序的语法和语义。2. 编写程序解决给定问题 计算月还贷额月还贷额的计算公式如下：其中Mp 月还贷额（Monthly payment）La 总贷款额（Loan amount）Mi 月利率（Monthly interest）Np