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一、程序逻辑结构

1. 顺序结构

2. 分支结构

（1）if 语句

（2）switch 语句

2. 循环结构

（1）while 循环

（2）break

（3）continue

（4）for 循环

二、输入输出

1. 输出到控制台

2. 从键盘输入

三、方法的使用

1. 方法定义

2. 实参和形参的关系

3. 方法重载

4. 递归

四、数组

3. 数组的使用

4. 基本类型变量与引用类型变量的区别

5.认识 null

6. 练习

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一、程序逻辑结构

1. 顺序结构

顺序结构比较简单，按照代码书写的顺序一行一行执行。

2. 分支结构

（1）if 语句

语法格式

if(布尔表达式){
// 语句
}

如果布尔表达式结果为true，执行if中的语句，否则不执行。

if(布尔表达式){
// 语句1
}else{
// 语句2
}

如果布尔表达式结果为true，则执行if中语句，否则执行else中语句

if(布尔表达式1){
// 语句1
}else if(布尔表达式2){
// 语句2
}else{
// 语句3
}

表达式1成立，执行语句1，否则表达式2成立，执行语句2，否则执行语句3 【代码示例】判断一个数字是正数，负数，还是零

int num = 10;
if (num > 0) {System.out.println("正数");
} else if (num < 0) {System.out.println("负数");
} else {System.out.println("0");
}

（2）switch 语句

switch(表达式){case 常量值1:{语句1;[break;]}case 常量值2:{语句2;[break;]}default:{内容都不满足时执行语句;[break;]}
}

执行流程： 1. 先计算表达式的值 2. 和case依次比较，一旦有响应的匹配就执行该项下的语句，直到遇到break时结束 3. 当表达式的值没有与所列项匹配时，执行default

【代码示例】根据 day 的值输出星期

int day = 1;
switch(day) {case 1:System.out.println("星期一");break;case 2:System.out.println("星期二");break;case 3:System.out.println("星期三");break;case 4:System.out.println("星期四");break;case 5:System.out.println("星期五");break;case 6:System.out.println("星期六");break;case 7:System.out.println("星期日");break;default:System.out.println("输入有误");break;
}

【注意事项】 多个case后的常量值不可以重复 switch的括号内只能是以下类型的表达式：         基本类型：byte、char、short、int，注意不能是long类型         引用类型：String常量串、枚举类型 break 不要遗漏, 否则会失去 "多分支选择" 的效果 switch 不能表达复杂的条件，只能是常量 switch 虽然支持嵌套, 但是很丑，一般不推荐~

2. 循环结构

（1）while 循环

        基本语法格式:

while(循环条件){循环语句;
}

循环条件为 true, 则执行循环语句; 否则结束循环 【代码示例】计算 1 - 100 的和

int n = 1;
int result = 0;
while (n <= 100) {result += n;n++;
}
System.out.println(num);
// 执行结果
5050

（2）break

break 的功能是让循环提前结束. 【代码示例】找到 100 - 200 中第一个 3 的倍数

int num = 100;
while (num <= 200) {if (num % 3 == 0) {System.out.println("找到了 3 的倍数, 为:" + num);break;}num++;
}
// 执行结果
找到了 3 的倍数, 为:102

执行到 break 就会让循环结束.

（3）continue

continue 的功能是跳过这次循环, 立即进入下次循环 【代码示例】找到 100 - 200 中所有 3 的倍数

int num = 100;
while (num <= 200) {if (num % 3 != 0) {num++; // 这里的 ++ 不要忘记! 否则会死循环.continue;}System.out.println("找到了 3 的倍数, 为:" + num);num++;
}

执行到 continue 语句的时候, 就会立刻进入下次循环(判定循环条件), 从而不会执行到下方的打印语句

（4）for 循环

        【基本语法】

for(表达式①;布尔表达式②;表达式③){表达式④;
}

表达式1: 用于初始化循环变量初始值设置，在循环最开始时执行，且只执行一次 表达式2: 循环条件，满则循环继续，否则循环结束 表达式3: 循环变量更新方式

【执行过程】 ①②③④--->②③④--->②③④--->②③④--->②③④--->②③④--->...--->②为false，循环结束。

【代码示例】计算 5 的阶乘

int result = 1;
for (int i = 1; i <= 5; i++) {result *= i;
}
System.out.println("result = " + result);

【注意事项】 1. 和 if ，while类似, for 下面的语句可以不写 { } , 但是不写的时候只能支持一条语句. 建议还是加上 { } 2. 和 if ，while类似, for 后面的 { 建议和 while 写在同一行. 3. 和 if ，while类似, for 后面不要多写 分号, 否则可能导致循环不能正确执行. 4. 和while循环一样，结束单趟循环用continue，结束整个循环用break

二、输入输出

1. 输出到控制台

System.out.println(msg); // 输出一个字符串, 带换行
System.out.print(msg); // 输出一个字符串, 不带换行
System.out.printf(format, msg); // 格式化输出

【代码示例】

System.out.println("hello world");
int x = 10;
System.out.printf("x = %d\n", x)

2. 从键盘输入

使用 Scanner 读取字符串/整数/浮点数

import java.util.Scanner; // 需要导入 util 包
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入你的姓名：");
String name = sc.nextLine();
System.out.println("请输入你的年龄：");
int age = sc.nextInt();
System.out.println("请输入你的工资：");
float salary = sc.nextFloat();
System.out.println("你的信息如下：");
System.out.println("姓名: "+name+"\n"+"年龄："+age+"\n"+"工资："+salary);
sc.close(); // 注意, 要记得调用关闭方法
// 执行结果
请输入你的姓名：
张三
请输入你的年龄：
18
请输入你的工资：
1000
你的信息如下：
姓名: 张三
年龄：18
工资：1000.0

三、方法的使用

方法就是一个代码片段， 类似于 C 语言中的 "函数"。

1. 方法定义

// 方法定义
修饰符 返回值类型 方法名称([参数类型 形参 ...]){方法体代码;[return 返回值];
}

【代码示例】实现一个两个整数相加的方法

public class Method{// 方法的定义public static int add(int x, int y) {return x + y;}
}

【注意事项】 1. 修饰符：现阶段直接使用public static 固定搭配 2. 返回值类型：如果方法有返回值，返回值类型必须要与返回的实体类型一致，如果没有返回值，必须写成void 3. 方法名字：采用小驼峰命名 4. 参数列表：如果方法没有参数，()中什么都不写，如果有参数，需指定参数类型，多个参数之间使用逗号隔开 5. 方法体：方法内部要执行的语句 6. 在java当中，方法必须写在类当中 7. 在java当中，方法不能嵌套定义 8. 在java当中，没有方法声明一说 9. 定义方法的时候, 不会执行方法的代码. 只有调用的时候才会执行. 10. 一个方法可以被多次调用.

【方法调用过程】 调用方法--->传递参数--->找到方法地址--->执行被调方法的方法体--->被调方法结束返回--->回到主调方法继续往下执行

2. 实参和形参的关系

方法的形参相当于数学函数中的自变量，比如：1 + 2 + 3 + … + n的公式为 sum(n) =(1 + n)*n Java中方法的形参就相当于sum函数中的自变量n，用来接收sum函数在调用时传递的值的。形参的名字可以随意取，对方法都没有任何影响，形参只是方法在定义时需要借助的一个变量，用来保存方法在调用时传递过来的值。

public static int getSum(int N){ // N是形参return (1+N)*N / 2;
}
getSum(10); // 10是实参,在方法调用时，形参N用来保存10
getSum(100); // 100是实参，在方法调用时，形参N用来保存100

【注意】在Java中，实参的值永远都是拷贝到形参中，形参和实参本质是两个实体 【代码示例】交换两个整型变量

public class TestMethod {public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = 20;swap(a, b);System.out.println("main: a = " + a + " b = " + b);}public static void swap(int x, int y) {int tmp = x;x = y;y = tmp;System.out.println("swap: x = " + x + " y = " + y);}
}
// 运行结果
swap: x = 20 y = 10
main: a = 10 b = 20

可以看到，在swap函数交换之后，形参x和y的值发生了改变，但是main方法中a和b还是交换之前的值，即没有交换成功。

【原因分析】

实参a和b是main方法中的两个变量，其空间在main方法的栈(一块特殊的内存空间)中，而形参x和y是swap方法中的两个变量，x和y的空间在swap方法运行时的栈中，因此：实参a和b 与 形参x和y是两个没有任何关联性的变量，在swap方法调用时，只是将实参a和b中的值拷贝了一份传递给了形参x和y，因此对形参x和y操作不会对实参a和b产生任何影响。

【注意】对于基础类型来说, 形参相当于实参的拷贝. 即 传值调用 【解决办法】传引用类型参数 (例如数组来解决这个问题)

public class TestMethod {public static void main(String[] args) {int[] arr = {10, 20};swap(arr);System.out.println("arr[0] = " + arr[0] + " arr[1] = " + arr[1]);}public static void swap(int[] arr) {int tmp = arr[0];arr[0] = arr[1];arr[1] = tmp;}
}
// 运行结果
arr[0] = 20 arr[1] = 10

3. 方法重载

在Java中，如果多个方法的名字相同，参数列表不同，则称该几种方法被重载了。

public class TestMethod {public static void main(String[] args) {add(1, 2); // 调用add(int, int)add(1.5, 2.5); // 调用add(double, double)add(1.5, 2.5, 3.5); // 调用add(double, double, double)}public static int add(int x, int y) {return x + y;}public static double add(double x, double y) {return x + y;}public static double add(double x, double y, double z) {return x + y + z;}
}

【注意】 1. 方法名必须相同 2. 参数列表必须不同(参数的个数不同、参数的类型不同、类型的次序必须不同) 3. 与返回值类型是否相同无关

4. 递归

一个方法在执行过程中调用自身, 就称为 "递归". 递归相当于数学上的 "数学归纳法", 有一个起始条件, 然后有一个递推公式.

【递归的必要条件】 1. 将原问题划分成其子问题，注意：子问题必须要与原问题的解法相同 2. 递归出口

【代码示例】 递归求 N 的阶乘

public static void main(String[] args) {int n = 5;int ret = factor(n);System.out.println("ret = " + ret);
}
public static int factor(int n) {System.out.println("函数开始, n = " + n);if (n == 1) {System.out.println("函数结束, n = 1 ret = 1");return 1;}int ret = n * factor(n - 1);System.out.println("函数结束, n = " + n + " ret = " + ret);return ret;
}
// 执行结果
函数开始, n = 5
函数开始, n = 4
函数开始, n = 3
函数开始, n = 2
函数开始, n = 1
函数结束, n = 1 ret = 1
函数结束, n = 2 ret = 2
函数结束, n = 3 ret = 6
函数结束, n = 4 ret = 24
函数结束, n = 5 ret = 120
ret = 120

执行过程图

 程序按照序号中标识的 (1) -> (8) 的顺序执行

关于 "调用栈" 方法调用的时候, 会有一个 "栈" 这样的内存空间描述当前的调用关系. 称为调用栈. 每一次的方法调用就称为一个 "栈帧", 每个栈帧中包含了这次调用的参数是哪些, 返回到哪里继续执行等信息.

四、数组

数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。

1. 数组中存放的元素其类型相同 2. 数组的空间是连在一起的 3. 每个空间有自己的编号，即数组的下标。

1. 数组的创建

T[] 数组名 = new T[N];

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

2. 数组的初始化 1. 动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数

int[] array = new int[10];

2. 静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定

语法格式： T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan};

int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};

【注意事项】 静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。 静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。 静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。

如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值 如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null 

3. 数组的使用

3.1 遍历数组

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < array.length; i++){System.out.println(array[i]);
}

在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度。 也可以使用 for-each 遍历数组

int[] array = {1, 2, 3};
for (int x : array) {System.out.println(x);
}

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错

3.2 作为函数的参数

参数传基本数据类型

public static void main(String[] args) {int num = 0;func(num);System.out.println("num = " + num);
}
public static void func(int x) {x = 10;System.out.println("x = " + x);
}
// 执行结果
x = 10
num = 0

发现在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值. 参数传数组类型(引用数据类型)

public static void main(String[] args) {int[] arr = {1, 2, 3};func(arr);System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
}
public static void func(int[] a) {a[0] = 10;System.out.println("a[0] = " + a[0]);
}
// 执行结果
a[0] = 10
arr[0] = 10

发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变. 因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。

【总结】 所谓的 "引用" 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).

3.3 作为函数的返回值 获取斐波那契数列的前N项

public class TestArray {public static int[] fib(int n){if(n <= 0){return null;}int[] array = new int[n];array[0] = array[1] = 1;for(int i = 2; i < n; ++i){array[i] = array[i-1] + array[i-2];}return array;}public static void main(String[] args) {int[] array = fib(10);for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.println(array[i]);}}
}

4. 基本类型变量与引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值； 而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

public static void func() {
int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}

在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。 a、b是基本类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。 array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该 地址，引用变量便可以去操作对象。

5.认识 null

 null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用.

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Test.main(Test.java:6)

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.

6. 练习

数组转字符串

import java.util.Arrays
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
String newArr = Arrays.toString(arr);
System.out.println(newArr);
// 执行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

使用这个方法后续打印数组就更方便一些. Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作数组的常用方法.

数组拷贝

import java.util.Arrays;
public static void func(){// newArr和arr引用的是同一个数组// 因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果int[] arr = {1,2,3,4,5,6};int[] newArr = arr;newArr[0] = 10;System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr));// 使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝：// copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组// arr和newArr引用的不是同一个数组arr[0] = 1;newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));// 因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响arr[0] = 10;System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));// 拷贝某个范围.int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));
}

求数组中元素的平均值

public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3,4,5,6};System.out.println(avg(arr));
}
public static double avg(int[] arr) {int sum = 0;for (int x : arr) {sum += x;}return (double)sum / (double)arr.length;
}
// 执行结果
3.5

查找数组中指定元素(顺序查找)

public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3,10,5,6};System.out.println(find(arr, 10));
}
public static int find(int[] arr, int data) {for (int i = 0; i < arr.length; i++) {if (arr[i] == data) {return i;}}return -1; // 表示没有找到
}
// 执行结果
3

查找数组中指定元素(二分查找) 针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找

以升序数组为例, 二分查找的思路是先取中间位置的元素, 然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较：         如果相等，即找到了返回该元素在数组中的下标         如果小于，以类似方式到数组左半侧查找         如果大于，以类似方式到数组右半侧查找

public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3,4,5,6};System.out.println(binarySearch(arr, 6));
}
public static int binarySearch(int[] arr, int toFind) {int left = 0;int right = arr.length - 1;while (left <= right) {int mid = (left + right) / 2;if (toFind < arr[mid]) {// 去左侧区间找right = mid - 1;} else if (toFind > arr[mid]) {// 去右侧区间找left = mid + 1;} else {// 相等, 说明找到了return mid;}}// 循环结束, 说明没找到return -1;
}
// 执行结果
5

数组逆序

思路 设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素. 然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可.

数组排序(冒泡排序)

给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序. 算法思路 假设排升序： 1. 将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素就在数组的末尾 2. 依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好

public static void main(String[] args) {int[] arr = {9, 5, 2, 7};bubbleSort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
public static void bubbleSort(int[] arr) {for (int i = 0; i < arr.length; i++) {for (int j = 1; j < arr.length-i; j++) {if (arr[j-1] > arr[j]) {int tmp = arr[j - 1];arr[j - 1] = arr[j];arr[j] = tmp;}}} // end for
} // end bubbleSort
// 执行结果
[2, 5, 7, 9]

冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法

public static void main(String[] args) {int[] arr = {9, 5, 2, 7};Arrays.sort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));
}