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Java面向对象程序设计 河南理工大学计算机学院张俊Telmail zhangjun 程序设计例题 1 编程序 打印数字金字塔 输出阶数可变 112112321123432112345432112345654321 123456787654321 相关知识点 Java程序的起点 main方法Java基本输入输出打包及导入循环语句 知识点1 main方法 声明格式 publicstaticvoidmain String args 注意事项 main方法必须属于一个类 不能独立存在于类外javaXXX告诉编译器执行XXX类中的main方法程序执行过程就是main方法执行的过程 main方法执行完最后一条语句 则程序退出参数args 表示程序的执行参数 知识点2 控制台的输入和输出 程序想要与环境进行交互 必须包含输入输出操作 控制台方式标准输出设备 System out 标准输入设备 System in 图形界面方式 控制台输出 3 17 P76 Java使用System out表示标准输出设备 默认为显示器控制台 println方法向标准输出设备打印一行字符串print方法向标准输出设备输出参数指定的字符串printf方法向标准输出设备输出指定格式的字符串printf Stringformat Object args format 格式字符串args 实际参数值printf thesumof1and2is d 1 2 控制台输出 3 17 P76 d md 十进制整数 o 八进制整数 x X 十六进制整数 f m nf m nf 浮点 e E 指数 g G 由数值大小和精度决定输出格式 s 字符串 c 字符 b B 布尔 控制台输出 3 17 P76 控制台输入 2 3 P21 9 Java使用System in表示标准输入设备 从标准输入设备 键盘 读入信息的方法 1 创建Scanner对象 java util Scanner Scannerinput newScanner System in 2 方法next nextByte nextShort nextInt nextLong nextFloat nextDouble next Boolean nextLine 分别获取String byte short int long float double boolean或一行文本 Run Run ComputerAreaWithConsoleInput ComputeAverage 知识点3 打包及导入 包 Package 是Java的程序组织方式 允许将不同的类组合成较小的单元便于查找和使用类文件有助于避免命名冲突在使用许多类时 类和方法的名称很难决定 有时需要使用与其他类相同的名称 包基本上隐藏了类并避免了名称上的冲突允许在更广的范围内进行信息隐藏保护类 数据和方法 可以在包内定义类 而在包外的代码不能访问该类 数据或方法 包将类名空间划分为更加容易管理的块 包既是命名机制也是可见性控制机制 打包类 8 8 P226 想将一个类放入包中 就必须将包的名字放在源文件的开头 类定义代码前 语法 package包名 package语句必须是程序的第一条语句如果源文件中没用package语句 该源文件会被放置在默认包中 默认包是一个没有名字的包 packagemypackage publicclassCalculate 类的导入 1 9 P14 一个类可以使用其所属包中的所有类 以及其它包中的所有public类访问其它包中的public类有两种方式 使用类的全路径名 java util Datedate newjava util Date 使用import语句 importjava util Date 明确导入 importjava util 通配导入 只能导入一个包中的所有类 其子包中的类不会被导入 静态导入 JDK5 0以来 import语句不但可以导入类 还可以导入静态方法和静态属性importstaticjava lang System 可以导入System类的所有静态方法和静态字段out println hello 知识点4 循环语句 whiledo whileforforeach 程序设计例题 2 编写程序 输入三个实数a b c 然后按递增顺序把它们输出 相关知识点 Java基础类型Java类型转换Java块判断语句 知识点1 数据类型 byteshortintlongfloatdoublecharboolean 数组枚举类接口 原始数据类型 引用数据类型 整型数据 整型数据简单来说就是整数 Java支持三种形式的整型常量的记法 分别是十进制 八进制和十六进制 十进制常数记法就是日常生活中用的整数的写法 如365 0 29456 八进制常数记法只需要在前面加个 0 即可 如012表示十进制数10 十六进制数记法是开头加上 0 x 或者 0X 如0 x12表示十进制数18 0X10表示十进制数 16 整型数据 2 8 P25 整型变量按所占存储空间的不同可分为四种不同的类型 byte8位 1字节 short16位 2字节 int32位 4字节 默认 long64位 8字节 10L 10l 注意C和C 中 数据类型的长度与机器相关 而Java中数据类型的长度固定 Java中没有unsigned类型 浮点型数据 2 8 P25 浮点数可以看成数学上的实数 根据浮点型数据存储位长的不同 可分为 单精度浮点数 float 32位 4字节 1 25f 1 25F双精度浮点数 double 64位 8字节 1 25 默认 数值数据类型表示范围 字符型数据 2 13 P35 Java使用单引号来标记字符常量 如 A r 就是普通的字符常量 Unicode表 字符可分为普通字符和特殊字符 控制字符就是一种特殊字符 是指回车 换行 制表等起控制作用的字符 特殊字符使用转义序列进行表示 r回车 n换行 t制表 Tab 字符型数据 与C C 不同 Java字符类型数据使用Unicode进行编码 所以Java字符类型数据占用16位 2字节 内存空间 逻辑 布尔 类型 3 2 P55 布尔变量使用关键字boolean定义 用于保存一个逻辑结果布尔常量只有两个 true 真 和false 假 布尔类型值不能与整型相互转换C C 中 整数中的零值可以和false互相转化 非零值则对应着true 在Java中是不可以的if x 0 op1elseop2 枚举类型 如果某个变量的取值只在一个集合之内 则可以使用枚举类型枚举类型的声明格式 enumSize SMALL MEDIUM LARGE EXTRA LARGE 枚举类型的变量声明 Sizes Size MEDIUM 字符串 String 类型 2 15 P39 Java字符串就是一个Unicode字符序列 字符串直接量可以使用双引号括起的字符序列表示 hello Java没有内置的字符串类型 但在标准Java库中提供了一个预定义的String类表示字符串类型每个用双引号括起来的字符串都是String类的一个实例egStrings Stringgreeting Hello 字符串类型 字符串拼接 检测字符串是否相等equals 方法检测两个字符串是否相等 则判断两个字符串是否存放在相同的位置 知识点2 类型转换及类型提升 2 11 P32 运算符是否可以具有不同类型的操作数 如果两种类型兼容 则可以进行运算 运算时会自动将窄类型提升为宽类型 以数据表达范围为标准 boolean类型与其它类型是不兼容类型byte char和short类型是平级类型byte char和short型值可提升为int型int可以提升到long型long型可以提升到float型float型可以自动提升为double型 类型转换及类型提升 对于表达式所有byte short和char类型将被提升为int一个操作数为long型 整个表达式提升为long型一个操作数为float型 整个表达式提升为float型一个操作数为double型 整个表达式提升为double型 类型转换及类型提升 自动转化规则 类型强制转换 如果想要将宽类型值赋值给窄类型 则需要强制类型转换强制类型转换使程序将变量视为某种类型 尽管此变量中包含的是另一类型的数据floatc 34 89675f 将c转换为整型 截尾取整 intb int c 10 知识点3 Java块 Java块 block 即复合语句 是指由一对花括号括起来的若干简单Java语句类块方法块语句块静态块块确定了变量的作用域 方法块和语句块内声明变量的作用域由声明处开始 直到块结束 Java块 块可以嵌套在另一块中 但不能在嵌套的两个块中声明同名的变量publicvoidmain String args intn intn intk 知识点4 判断语句 单向if双向ifif else嵌套switch语句 if语句例题 猜生日 GuessBirthday 通过询问朋友五个问题 猜出他出生于一个月的那一天 36 游戏的数学基础 19 10011 7 111 23 11101 switch case语句 switch case语句可用于替换多选if else语句在表达式可以得出多个值的情况下 使用switch case语句会带来更好的效果switch case语句的语法为 switch 表达式 case值1 操作1的语句 break case值2 操作2的语句 break case值n 操作n的语句 break default 默认语句 表达式计算出的变量值只能是char byte short 或int类型 常量表达式 并且和表达式计算出的值类型相同 break语句和default语句都不是必须的 switch case语句 这个结构的执行过程为 1 求出switch括号内变量的值 2 将其值顺序地和n1 n2 n3 比较 如果变量值和某个n值相等 程序就转到这个ni后面的语句开始执行 遇到break语句则跳出整个switch语句 3 如果变量值和任何n值都不等 则执行default后面的语句 最后跳出switch结构 4 default子句可有可无 staticintdaysInMonth intmonth intdays switch month case2 days 28 break case4 case6 case9 case11 days 30 break default days 31 return days 获取各个月份的天数 程序设计例题 3 打印n阶杨辉三角形 相关知识点 数组一维数组多维数组 知识点1 数组 在Java程序中 数组具有下列特点 同一数组中的所有元素均属于相同的数据类型 该数据类型称为数组的基本元素类型 数组一经创建 其元素个数就保持不变 这个长度称为数组的长度 length 数组中的每一个元素均能借助于下标 index 来访问 数组元素的类型既可以是基本类型 如int float等 也可以是复合类型 如String Object 甚至数组类型 从而可以产生对象数组 多维数组 一维数组声明 6 2 1 P158 在Java语言中 一维数组变量声明方式如下 type arrayName 其中 type表示数组元素的类型 可以是8种基本数据类型之一 也可以是引用类型 用于表明定义的是一个数组arrayName就是所要声明的数组变量的名字 一维数组定义 创建 6 2 2 P158 在Java中 数组的创建必须使用 new 操作符 创建一维数组的语法格式如下 arrayName newelementType ARRAY SIZE 其中 arrayName为已经声明的一维数组变量名elementType为数组的基类型 它必须是声明arrayName时指定的数组基类型或其子类型ARRAY SIZE为整数类型 它指定了数组的长度数组一旦创建 其长度就不能改变 数组长度 6 2 3 P159 每个数组对象都有一个名为length的属性保存数组的元素个数arrayName length 一维数组初始化 6 2 3 P159 创建数组后 如果没有对数组元素进行初始化 则数组元素被赋值为对应于该元素类型的默认值 数值类型数组中元素的默认值是0字符类型数组元素默认值为 u0000 布尔类型数组元素默认值为false对象数组中元素的默认值是null 一维数组初始化 6 2 5 P160 对于一维数组可采用如下方法进行初始化 方法一 遍历数组元素进行初始化 int array newint 10 for inti 0 i array length i array i someValue 方法二 采用数组初始化列表进行数组创建和初始化 初始化列表中元素的数目就是数组的长度boolean bArray false true true false int iArray 0 1 2 一维数组元素引用 6 2 4 P159 对数组的元素的访问可以通过下标进行 arrayName index 其中 arrayName是声明的数组名index是一个整型数值 用于表示要访问的元素下标 注意下标取值范围应该小于arrayName length 0 length 数组的处理 数组处理经常使用for循环 类型相同 次数固定 for inti 0 i array length i array i 相关操作 也可以使用foreach循环for typevar array var相关操作 一般用于数组不变的情况下 foreach foreach循环用来依次处理数组或集合中的每个元素而不必为指定下标而分心 for variable 集合 循环体 语法 int a 2 3 3 4 for inte a System out println e 示例 foreach循环 6 2 7 P161 编写一个选择排序演示程序 该程序将一个一维整型数组按从小到大的顺序排序后输出算法思想 假设待排序数组长度为n 则进行如下操作 第一次从数组里面找出最小的元素 放在第一个元素 下标为0 的位置 第二次从剩下的元素里面找出最小的元素 放在第二个元素 下标为1 的位置 依此类推 共执行n趟 使用选择排序算法进行排序for inti 0 i array length i for intj i 1 j array length j if array j array i 交换array j 与array i 的值inttemp array j array j array i array i temp 数组的复制 6 5 P166 数组复制就是将一个数组的内容拷贝到另一个数组中 复制后应该有两个一模一样的数组 int source 1 2 3 4 5 int target source 数组的复制 数组复制有三种方法 a 利用循环语句逐个拷贝数组的每个元素int source 1 2 3 4 5 int target newint source length for inti 0 i source length i target i source i 数组的复制 b System类的静态方法arraycopy arraycopy sourceArray src pos targetArray target pos length sourceArray 源数组src pos 源数组复制起始位置targetArray 目标数组target pos 目标数组存放起始位置length 复制元素个数eg System arraycopy s 0 t 0 s length 数组的复制 c 使用clone方法int source 1 2 3 4 5 int target source clone 注 调用clone方法要求数组的基本元素类型实现Cloneable接口 多维数组 多维数组就是数组的数组 其数组基类型还是一个数组类型如果一个数组的基类型是一维数组则该数组称为二维数组 如果一个数组的基类型为二维数组则该数组为三维数组 依此类推 在多维数组中访问一个元素要用到不止一个数组下标 多维数组 多维数组的声明elementType arrayName 同样的 定义三维数组的语法格式为 elementType arrayName 一般把多维数组各维自左向右依次称为第一维 第二维 多维数组 创建多维数组也要用到new运算符 arrayName newelementType DIMENSION 1 SIZE DIMENSION 2 SIZE 其中 arrayName为二维数组的名字 elementType为数组的基类型 必须是声明arrayName时指定的数组元素类型或其子类型 DIMENSION 1 SIZE和DIMENSION 2 SIZE分别指明数组各维的长度 60 多维数组 一种简单的声明 创建并初始化二维数组的方法 int array newint 4 3 array 0 0 1 array 0 1 2 array 0 2 3 array 1 0 4 array 1 1 5 array 1 2 6 array 2 0 7 array 2 1 8 array 2 2 9 array 3 0 10 array 3 1 11 array 3 2 12 int array 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 等价于 多维数组 多维数组元素的访问 arrayName d1 index d2 index dn index 其中 arrayName为数组名字 n为数组的维数 d1 index d2 index dn index均为整型变量 代表所要访问的元素在各维中的下标 62 多维数组 多维数组的长度 int x newint 3 4 多维数组 锯齿形数组Java二维数组实际上数组的数组 作为数组基类型的数组可以是不同长度的 多维数组 二维数组的处理 一般情况下使用二重for循环处理二维数组for inti 0 i a length i for intj 0 j a i length j 程序设计例题 4 编写函数求给定正整数的最大的数据位5 打印所有三位的Armstrong数 数的数值与其各位数字立方和相等 6 打印所有除以11后所得的商正好是它各位数字平方和的三位数 相关知识点 Java运算符 运算符与表达式 7 食堂管理员带1000元钱去市场买鸡 市场价小鸡4元 公鸡12元 母鸡16元 该管理员打算正好买100只鸡 要求三种鸡都要买并尽量多买母鸡 编写程序 替他指定采购方案 8 编写程序实现人机石头剪子布程序 相关知识点 Java常用类Math Math类 5 10 P137 Math是Java预定义的类 java lang 该类定义了与数学运算相关操作的集合类常量 PIE类方法 三角函数方法取整方法min max abs 和random方法等 72 三角函数方法 sin doublea cos doublea tan doublea acos doublea asin doublea atan doublea 参数为弧度角度与弧度的相互转化 toDegrees Math PI 2 toRadians 90 示例 Math sin 0 returns0 0Math sin Math PI 6 returns0 5Math sin Math PI 2 returns1 0Math cos 0 returns1 0Math cos Math PI 6 returns0 866Math cos Math PI 2 returns0 73 指数方法 exp doublea e的a次幂log doublea a的自然对数log10 doublea 以10为底的a的对数pow doublea doubleb a的b次幂 sqrt doublea a的平方根 示例 Math exp 1 returns2 71Math log 2 71 returns1 0Math pow 2 3 returns8 0Math pow 3 2 returns9 0Math pow 3 5 2 5 returns22 91765Math sqrt 4 returns2 0Math sqrt 10 5 returns3 24 74 取整方法 doubleceil doublex 向上取整doublefloor doublex 向下取整doublerint doublex 返回离x最近的整数 如果两个整数离x距离相同 返回偶数intround floatx longround doublex 四舍五入 75 示例 Math ceil 2 1 returns3 0Math ceil 2 0 returns2 0Math ceil 2 0 returns 2 0Math ceil 2 1 returns 2 0Math floor 2 1 returns2 0Math floor 2 0 returns2 0Math floor 2 0 returns 2 0Math floor 2 1 returns 3 0Math rint 2 1 returns2 0Math rint 2 0 returns2 0Math rint 2 0 returns 2 0Math rint 2 1 returns 2 0Math rint 2 5 returns2 0Math rint 2 5 returns 2 0Math round 2 6f returns3Math round 2 0 returns2Math round 2 0f returns 2Math round 2 6 returns 3 76 min max和abs方法 max a b min a b 返回最大值或最小值abs a 返回绝对值 Examples Math max 2 3 returns3Math max 2 5 3 returns3 0Math min 2 5 3 6 returns2 5Math abs 2 returns2Math abs 2 1 returns2 1 random方法 示例 规律 random 返回 0 0 1 0 区间的任意数 9 精确计算a b 相关知识点 Java常用类String String类 为了表示字符串 在java lang包中定义了类String用于表示不可变的字符串为了提高效率 节约内存 Java对具有相同的字符序列的字符串直接量使用同一实例 Strings1 hello Strings2 hello String类的构造方法 String类 字符串长度 length 字符串 长度 由length 方法确定 语法 publicintlength 返回字符串中的字符数 String类 Stringname JohnSmith System out println name length String类 Strings1 hello s1 hello Strings2 hello s1 s2 Strings3 newString hello s1 s3 Strings4 newString hello s3 s4 字符串比较 equals 字符串1 字符串2 字符串1 字符串2 由equals 方法确定 检查组成字符串内容的字符 同一个对象 用 运算符检查 检查字符串是否指向同一个或不同的对象 String类 String类 86 搜索字符串 字符串1 情形1 indexOf char 方法indexOf String 方法lastIndexOf方法 找到第一个匹配 索引 0123 情形2 如果没有找到匹配 则返回 1 返回找到的第一个匹配的位置索引 8 1 2String类 87 提取 拼接 替换 分隔字符串 String类 88 更改字符串中字符的大小写 Hello 使用toUpperCase 方法 HELLO HELLO 使用toLowerCase 方法 hello 语法 publicStringtoUpperCase 语法 PublicStringtoLowerCase String类 String类 字符串与数组间的转换 90 StringBuffer StringBuilder类 String类 创建后 直接修改 不变性的概念 解决方法 StringBuffer类 String的对等类 表示可增加和可编写字符的可变序列 将字符插入到字符串中间或附加到字符串末尾 91 StringBuffer StringBuilder类 StringBuffer用于表示可以修改的字符串 可以替换String类使用 92 StringBuffer StringBuilder类 93 publicclassStringBuf 构造方法 protectedStringBuf publicstaticvoidmain String args StringBufferbuf newStringBuffer Java buf append GuideVer1 buf append 3 intindex 5 buf insert index Student index 23 buf setCharAt index intstart 24 intend 25 buf replace start end 4 Strings buf toString StringBuffer对象与String的转换System out println s 10 百灯判熄有100盏灯 编号1 100 分别对应100个控制开关 开始时全部开关朝上 表示开 然后进行以下操作 编号凡是1的倍数灯反向拨开关一次 编号为2倍数的灯再反向拨一次 问 最后有为熄灭状态灯的编号 11 公安人员审问四个偷窃嫌疑犯A B C DA 是B偷的 不是D偷的B 我没有偷 是C偷的C A没有偷 是B偷的D 我没有偷 我用的是我家里的已确切地知道 四个人中只有一个是偷窃者 还知道四人说的话中要么全是实话 要么全是假话 请根据四个人的答话 判断谁是偷窃者 三种基本算法 递推递归迭代 递推法 递推法 递推法实际上是一种递推关系 就是为了得到问题的解 把它推到比原问题简单的问题求解 可分为 顺推法倒推法 递推 顺推 斐波那契兔子问题 有一对小兔子 出生一个月后变大兔子开始怀孕 再过一个月生出一对小兔子 这时共有两对兔子 同时大兔子再次怀孕 第三个月 以前出生的小兔子变成大兔子 以前怀孕的大兔子又生出一对小兔子 这时共有三对兔子 两对大兔子 一对小兔子 所有大兔子又都全部怀孕 第四个月 以前出生的小兔子变成大兔子 以前怀孕的大兔子又各生出一对小兔子 这时共有五对兔子 三对大兔子 两对小兔子 所有大兔子又都怀孕 假设在兔子生养过程中没有死亡 编程序 计算n个月后 有多少对兔子F1 1 F2 1 Fn Fn 1 Fn 2 递推 顺推 楼梯有24阶台阶 如果一步走1阶或2阶 试问有多少种走法 u1 1 u2 2 un un 1 un 2 递推 海盗分金块问题10名海盗抢得了窖藏的100块金子 并打算瓜分这些战利品 他们的习惯是按下面的方式进行分配 最厉害的一名海盗提出分配方案 然后所有的海盗 包括提出方案者本人 就此方案进行表决 如果50 或更多的海盗赞同此方案 此方案就获得通过并据此分配战利品 否则提出方案的海盗将被扔到海里 然后下一名最厉害的海盗又重复上述过程 他们是残忍的 都乐于看到他们的一位同伙被扔进海里 他们是贪婪的 都千方百计多得一些金块然而他们是聪明的 而且知道其他的海盗也是聪明的 这些金块不能再分 也不允许几名海盗共有金块 最凶的一名海盗应当提出什么样的分配方案才能使他获得最多的金子呢 递推 逆推 六个顾客买花 第一个买走全部的1 2加1 2盆 第二个买走剩余的1 3加1 3盆 第三个买走剩下的1 4加1 4盆 第四个顾客买走剩余的1 5加1 5盆 第五个顾客买走剩余的1 6加1 6盆 第六个顾客一看还剩9盆 便全部买走 请问共有多少盆花 un 1 un 1 n n 1 n 一个猴子摘了一堆桃子 第一天吃了一半零一个 第二天吃了剩余的一半零一个 第三天又吃了剩余的一半零一个 如此下去 第十天吃完后剩余一个桃子 编程求猴子最初摘了几个桃子 递归 汉诺塔问题 一个印度的古老传说 在世界中心贝拿勒斯 在印度北部 的圣庙里 一块黄铜板上插着三根宝石针 印度教的主神梵天在创造世界的时候 在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片 这就是所谓的汉诺塔 不论白天黑夜 总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片 一次只移动一片 不管在哪根针上 小片必须在大片上面 僧侣们预言 当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上时 世界就将在一声霹雳中消灭 而梵塔庙宇和众生也都将同归于尽 考虑一下把64片金片由一根针上移到另一根针上 并且始终保持上小下大的顺序 这需要多少次移动呢 这里需要递归的方法 假设有n片 移动次数是f n 显然f 1 f 3 f 7 且f k 1 2 f k 1 此后不难证明f n 2 n 1 n 64时 f 64 2 64 1 18446744073709551615假如每秒钟一次 共需多长时间呢 一个平年365天有31536000秒 闰年366天有31622400秒 平均每年31556952秒 计算一下 18446744073709551615 31556952 584554049253 855年这表明移完这些金片需要5845亿年以上 而地球存在至今不过45亿年 太阳系的预期寿命据说也就是数百亿年 真的过了5845亿年 不说太阳系和银河系 至少地球上的一切生命 连同梵塔 庙宇等 都早已经灰飞烟灭 相关知识点 方法 第5章 P123 定义方法的动机 在程序编写过程中 存在这样一些操作 除了操作的数据不同外 其它执行过程都是一样的为了减少代码编写量 便于程序的维护 可以将这些代码放在一个位置 方法使用别人定义的功能 无需 无法 知道其具体的实现原理 只需按照要求传递参数即可信息隐藏 黑盒 方法 为了完成某个操作组织在一起的语句集合定义方法的语法 修饰符返回值类型方法名 参数列表 方法体 方法定义 方法签名 方法签名 方法的标识 由方法名和参数列表组成 形式参数 形式参数 在方法头中定义的变量 实际参数 方法调用时 会传递一个值给参数 该值就会被实际参数引用 返回值类型 方法执行会返回一个值 返回值类型是该值的数据类型 如果该方法不返回任何值 则返回值类型使用关键字void声明 调用方法 使用方法的动作叫做调用 call invoke intlarger max 3 4 System out println helloworld 调用方法 方法追踪 i为5 animation 方法追踪 j的值为2 animation 116 方法追踪 调用max 5 2 animation 方法追踪 调用max i j i值传递给num1j值传递给num2 animation 方法追踪 声明变量result animation 方法追踪 num1 num2 为真 animation 方法追踪 result赋值为5 anima