實(shí)驗(yàn)2 Java基本語法和算法案例

1、實(shí)驗(yàn)2 Java基本語法和算法案例一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過閱讀本實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)和例題，借助已有的C語言基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)與算法有關(guān)的Java語言的基本語法。2. 利用C語言和Java語言的基礎(chǔ)知識(shí)，嘗試用Java語言編寫幾個(gè)簡單的算法，來解決現(xiàn)實(shí)中所遇到的計(jì)算問題。二. 知識(shí)點(diǎn)和例題1. 基本數(shù)據(jù)類型根據(jù)存儲(chǔ)長度和編碼的不同，Java語言的數(shù)據(jù)（常量、變量）可分為邏輯型、整數(shù)型、浮點(diǎn)型和字符型四種基本類型。在不同的類型上定義了不同的運(yùn)算。1 邏輯型邏輯型用關(guān)鍵字boolean代表，它只能取true和false兩個(gè)值，true代表真，false代表假，這也是邏輯型唯一的兩個(gè)常量。C語言無此類型，false

2、和true分別用0和非0代表；C+邏輯型的關(guān)鍵字為bool，機(jī)器內(nèi)部分別用0和1表示false和true，并允許在邏輯型與整型之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換，Java則不允許這種轉(zhuǎn)換。聲明和使用邏輯型變量的例子：boolean x = true, y;/ 聲明邏輯型變量x和y，x賦予初值truey = 1 = 2;/ 因12，故y被賦予邏輯值false（注意“=”與“=”的區(qū)別）System.out.println(x);/ 打印x的值（true）System.out.println(y); / 打印y的值（false）2 整數(shù)型整數(shù)型有byte、short、int 和long四種子類型，機(jī)器內(nèi)部分別用1、2、

3、4、8字節(jié)保存它們。長度不同造成表示數(shù)據(jù)范圍不同，每種類型都有其固定的取值范圍：關(guān)鍵字長度(bits)取值范圍byte8-128127short16-3276832767int32-21474836482147483647long64-92233720368547758089223372036854775807聲明和使用整數(shù)型變量的例子：byte b1 = -128, b2 = 127;System.out.println(b1);/ 輸出-128System.out.println(b2);/ 輸出127short s1 = -32768, s2 = 32767;System.out.pri

4、ntln(s1);/ 輸出-32768System.out.println(s2);/ 輸出32767int i1 = -2147483648, i2 = 2147483647;System.out.println(i1);/ 輸出-2147483648System.out.println(i2);/ 輸出2147483647int i3 = i1, i4 = i2;/ i3 = -2147483648, i4 = 2147483647i3-; i4+;/ 若計(jì)算正確,則i3 = -2147483649, i4 = 2147483648System.out.println(i3);/ 輸出21

5、47483647()System.out.println(i4);/ 輸出-2147483648()long l1 = i1, l2 = i2; / l1 = -2147483648, l2 = 2147483647l1-; l2+;/ 若計(jì)算正確,則l1 = -2147483649, l2 = 2147483648System.out.println(l1);/ 輸出-2147483649()System.out.println(l2);/ 輸出2147483648()即輸出結(jié)果為：-128127-3276832767-214748364821474836472147483647-21474

6、83648-21474836492147483648int型變量i3和i4的值之所以出錯(cuò)，是因?yàn)樗鼈兂隽薸nt型的取值范圍。3 浮點(diǎn)型浮點(diǎn)型用來表示實(shí)數(shù)的近似值，它分為單精度（float）和雙精度（double）兩種類型，機(jī)器內(nèi)部分別用4字節(jié)和8字節(jié)來保存。對(duì)于浮點(diǎn)型來說，長度不同不僅造成實(shí)數(shù)表示范圍（數(shù)量級(jí)）的不同，也造成實(shí)數(shù)表示精度（有效數(shù)字）的不同：關(guān)鍵字長度(bits)取值（絕對(duì)值）精度（十進(jìn)制位數(shù)）float321.410-453.410+387double644.910-3241.810+30815和C語言一樣，浮點(diǎn)常量既可以按照習(xí)慣法書寫，也可按照“科學(xué)法”書寫。在浮點(diǎn)常量尾部

7、分別加f和d來區(qū)分float和double型常量，默認(rèn)為double型常量。使用浮點(diǎn)型的例子：float f1 = 3.1415926f; / 習(xí)慣法float常量書寫float f2 = 0.31415926e+1f; / 科學(xué)法float常量書寫double d1 = 3.1415926d; / 習(xí)慣法double常量書寫double d2 = 0.31415926e+1; / 科學(xué)法double常量書寫(忽略尾部d)double PI = Math.PI; / 用Math類中定義的常量Math.PI表示System.out.println(f1); / 輸出3.1415925System

8、.out.println(f2); / 輸出3.1415925System.out.println(d1); / 輸出3.1415926System.out.println(d2); / 輸出3.1415926System.out.println(PI); / 輸出3.141592653589793即輸出結(jié)果為：3.14159253.14159253.14159263.14159263.141592653589793float變量f1和f2分別用習(xí)慣法和科學(xué)法書寫的float常量3.1415926f和0.31415926e+1f賦值，但由于float的精度只有7位，故輸出數(shù)據(jù)的最后一位是不準(zhǔn)確

9、的。double變量d1和d2分別用習(xí)慣法和科學(xué)法書寫的double常量3.1415926d和0.31415926e+1賦值，由于double的精度有15位，故輸出數(shù)據(jù)的最后一位是準(zhǔn)確的。double變量PI用Math類中的常量Math.PI賦值，由于double的精度是15位，故輸出數(shù)據(jù)的前15位數(shù)字都是準(zhǔn)確的。4 字符型與C一樣，Java的字符型也是用關(guān)鍵字char代表，但與C不同的是，它采用UNICODE編碼而不是ASCII編碼，因此可用任何一個(gè)字符（包括漢字）為它的變量賦值。例如：char x = 我;5 基本數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換當(dāng)不同類型的數(shù)據(jù)做賦值或混合運(yùn)算時(shí)，將遵循精度由低向高轉(zhuǎn)換的原

10、則：byte short int long float double當(dāng)把精度級(jí)別低的數(shù)據(jù)賦給精度級(jí)別高的變量時(shí)，這種轉(zhuǎn)換是自動(dòng)完成的，例如：double x = 100; / int型常量100自動(dòng)轉(zhuǎn)換為double型100.0后賦給x當(dāng)把精度級(jí)別高的數(shù)據(jù)賦給精度級(jí)別低的變量時(shí)，則必須使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，例如：int y = (int)39.2/ double型常量39.2被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為int型39后賦給y2. 數(shù)組和字符串1 數(shù)組數(shù)組是一組同類型變量按下標(biāo)順序組成的復(fù)合數(shù)據(jù)類型。Java沒有類似于C語言的通過語法數(shù)組元素類型 數(shù)組名數(shù)組元素個(gè)數(shù);例如：int A10;來聲明的、元素個(gè)數(shù)固定、保存

11、在棧中的數(shù)組，也沒有用于創(chuàng)建動(dòng)態(tài)數(shù)組并指向數(shù)組元素的“指針”。所有數(shù)組均需要通過“聲明”和“創(chuàng)建”兩個(gè)步驟來建立。聲明一維數(shù)組的兩種格式：數(shù)組元素類型 數(shù)組名;例如：int a;或數(shù)組元素類型 數(shù)組名;例如：int a;聲明二維數(shù)組的兩種格式：數(shù)組元素類型 數(shù)組名; / 多維數(shù)組以此類推例如：double a;或數(shù)組元素類型 數(shù)組名;例如：double a;多維數(shù)組以此類推。聲明數(shù)組，僅僅是定義了數(shù)組的名字和數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型，相當(dāng)于C語言聲明了一個(gè)指向動(dòng)態(tài)數(shù)組的指針，要使用該數(shù)組，還需要通過創(chuàng)建數(shù)組，即給該數(shù)組分配內(nèi)存這一步驟。創(chuàng)建一維數(shù)組的格式如下：數(shù)組名 = new 數(shù)組元素類型數(shù)組元素

12、個(gè)數(shù);例如：a = new int10;創(chuàng)建二維數(shù)組的格式如下：數(shù)組名 = new 數(shù)組元素類型數(shù)組第一維元素個(gè)數(shù)數(shù)組第二維元素個(gè)數(shù);例如：a = new int510;多維數(shù)組以此類推。聲明和創(chuàng)建數(shù)組也可以一次完成，例如：double a = new double10;/ 聲明并創(chuàng)建一維數(shù)組double b = new double510; / 聲明并創(chuàng)建二維數(shù)組使用一個(gè)數(shù)組是通過下標(biāo)訪問其數(shù)組元素。下標(biāo)的范圍為0數(shù)組元素個(gè)數(shù)減1，例如：int a = new int10; / 數(shù)組元素為a0a9double b = new double22; / 數(shù)組元素為：a00, a01, a10,

13、a11聲明、創(chuàng)建和使用數(shù)組的例子：int a = new int10;for (int i = 0; i 10; i+) ai = i;聲明一個(gè)一維數(shù)組的同時(shí)也可以給數(shù)組元素賦一組初始值，稱為數(shù)組的初始化：數(shù)組元素類型 數(shù)組名 = 初值表 ;例如：int a = 1, 2, 3, 4, 5, 6 ;這相當(dāng)于：int a = new int6;a0 = 1; a1 = 2; a2 = 3; a3 = 4; a4 = 5; a5 = 6; 即初始化數(shù)組的同時(shí)也完成了數(shù)組的創(chuàng)建。2 字符串和C語言一樣，Java語言本身也不包括字符串類型，但可以使用java.lang包中的String類來創(chuàng)建字符串對(duì)

14、象，這點(diǎn)與C+ 相似。字符串的幾種創(chuàng)建和賦值方式：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;/ 聲明s4同時(shí)用s3的值為其賦值String s5; s5 = s4;/ 先聲明s5，然后將s4的值賦給它3. 運(yùn)算符和表達(dá)式 運(yùn)算符 算術(shù)運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符有“+（加）、-（減）、*（乘）、 /（除）和%（求余）”五個(gè)，其中求余運(yùn)算符“%”只對(duì)整型有效。另外，同一種算術(shù)運(yùn)算符對(duì)于不同的

15、數(shù)據(jù)類型有著不同的定義，例如: 3/4等于0，而3.0/4.0等于0.75。算術(shù)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)為：先乘除，后加減；結(jié)合性（同級(jí)運(yùn)算的次序）為：自左向右。 增量運(yùn)算符單目（即相關(guān)的操作數(shù)只有一個(gè)）的增量運(yùn)算符“+”和“-”完成對(duì)變量增1和減1的運(yùn)算。前置（即運(yùn)算符在操作數(shù)前）增量運(yùn)算符的增量運(yùn)算先于其它運(yùn)算；后置增量運(yùn)算符的增量運(yùn)算后于其它運(yùn)算。使用增量運(yùn)算符的例子：int x = 3, y = 4, z;z = +x + y-;System.out.println(x); / 輸出 4System.out.println(y); / 輸出 3System.out.println(z); / 輸

16、出 8z等于8的原因是因?yàn)閤和y的增量運(yùn)算分別先于和后于二者的加法運(yùn)算。 關(guān)系運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算符用于比較兩個(gè)算術(shù)表達(dá)式的大小，運(yùn)算結(jié)果為一個(gè)邏輯值（true或false）：運(yùn)算符： = = !=運(yùn)算：小于小于等于大于大于等于等于不等于優(yōu)先級(jí)： |_ 優(yōu)先級(jí)相同(高)_| |優(yōu)先級(jí)相同(低)|關(guān)系運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)低于算術(shù)運(yùn)算符和增量運(yùn)算符；關(guān)系運(yùn)算符的結(jié)合性是自左向右。使用關(guān)系運(yùn)算符的例子：int x = 3, y = 4;boolean a, b;a = x y;b = x = y;System.out.println(a); / 輸出 trueSystem.out.println(b); / 輸

17、出 false 邏輯運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符用于對(duì)一個(gè)或兩個(gè)邏輯值的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果仍為邏輯值（true 或false）。運(yùn)算符： ! & |運(yùn)算： 非 與 或優(yōu)先級(jí)： 高 低邏輯運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)低于關(guān)系運(yùn)算符；邏輯運(yùn)算符的結(jié)合性是自左向右。邏輯運(yùn)算結(jié)果服從布爾運(yùn)算規(guī)則：ab! aa & ba | btruetruefalsetruetruetruefalsefalsefalsetruefalsetruetruefalsetruefalsefalsetruefalsefalse使用關(guān)系運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符組合的例子：x = 60 & x = 70 & x = 80 & x = 90 & x = 1006

18、0 70 80 90 100不及格 及格 中 良 優(yōu) 賦值運(yùn)算符賦值運(yùn)算符=將其右邊表達(dá)式的值賦給其左邊的變量，賦值表達(dá)式的值為左邊變量的值。賦值運(yùn)算符可以與算術(shù)運(yùn)算符組合起來而構(gòu)成“復(fù)合運(yùn)算符”：+=、-=、*=、/=、%=。賦值運(yùn)算符和復(fù)合運(yùn)算符的左邊，都必須是有固定存儲(chǔ)地址的變量。賦值運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)低于邏輯運(yùn)算符；賦值運(yùn)算符的結(jié)合性是自右向左。使用賦值運(yùn)算符和復(fù)合運(yùn)算符的例子：int a, b;a = b = 5;/ 首先將5賦給b，右邊表達(dá)式的值為b的值5，再將該值賦給aSystem.out.println(a); / 輸出 5a += 5;/ 復(fù)合表達(dá)式，相當(dāng)于 a = a + 5S

19、ystem.out.println(a); / 輸出 10 字符串連接運(yùn)算符運(yùn)算符“+”除了對(duì)數(shù)值進(jìn)行“加”運(yùn)算外，還可以對(duì)字符串進(jìn)行首尾連接操作。使用字符串連接運(yùn)算符的例子：int x = 3, y = 4;String s = 3, t = 4;System.out.println(x + y); / 輸出7System.out.println(s + t);/ 輸出34對(duì)同一運(yùn)算符賦予不同的意義，稱為“運(yùn)算符重載”。 表達(dá)式調(diào)用Math類中的方法可用來完成更復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算（如冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)的計(jì)算等）；String類中的方法可用來完成諸如連接、比較、查找、子串等字符串

20、操作。由操作數(shù)（運(yùn)算符運(yùn)算的對(duì)象或方法要求的函數(shù)自變量）、運(yùn)算符、方法調(diào)用組合而成的一個(gè)有意義的式子稱為表達(dá)式，表達(dá)式的運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)值。數(shù)學(xué)表達(dá)式例子：求階乘的近似值（Stirling公式）/ 從鍵盤輸入一個(gè)整型數(shù)n，注意：若使用這段源代碼，package語句之后必須加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.print(n = );s = keyboard.readLine();ca

21、tch (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. 語句語句是從英文statement翻譯過來，意指聲明、陳述和綜述，它被翻譯為語句雖不確切，但很難有更好的中文詞匯與之對(duì)應(yīng)。事實(shí)上，語句代表了程序中的一個(gè)處理單位，它可能是： 由分號(hào)結(jié)尾的標(biāo)識(shí)符聲明、表達(dá)式、方法調(diào)用

22、或命令； 由一對(duì)花括號(hào)括起的“復(fù)合語句”； 由關(guān)鍵字和(復(fù)合)語句組成的控制結(jié)構(gòu)。這里僅闡述最后一類語句，其語法與C完全相同。 if條件語句語法：if (邏輯表達(dá)式0) 語句0else if (邏輯表達(dá)式1) 語句1else if (邏輯表達(dá)式 n-1) 語句n-1else 語句n執(zhí)行機(jī)制：計(jì)算表達(dá)式0，若為true則執(zhí)行語句0后退出，若為false則計(jì)算表達(dá)式1，若為true則執(zhí)行分支1后退出，若為false則計(jì)算表達(dá)式2，若無else if或表達(dá)式0n-1的值均為false,則若有else則執(zhí)行分支n后退出，若無else則直接退出。if條件語句的例題：從鍵盤輸入一個(gè)年份（公元），判斷該年是

23、否為閏年/ 從鍵盤輸入一個(gè)整型數(shù)n，注意：若使用這段源代碼，package語句之后必須加上/ 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);/ 判斷n是否代表閏年并打印判斷結(jié)果

24、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開關(guān)語句語法：switch (表達(dá)式) case 常量表達(dá)式 0: 語句序列0case 常量表達(dá)式 1: 語句序列1case 常量表達(dá)式 n-1: 語句序列n-1default: 語句序列n執(zhí)行機(jī)制：計(jì)算表達(dá)式，若其值等于常量表達(dá)式i (i=0, , n-1)，則從分支i開始往下順序

25、執(zhí)行各個(gè)分支，若其值與所有常量表達(dá)式均不等，則在有default的情況下執(zhí)行分支n，否則直接退出。例題：/ 從鍵盤輸入一個(gè)整型數(shù)n，注意：若使用這段源代碼，package語句之后必須加上/ 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)

26、;/ 判斷該數(shù)代表星期幾并輸出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

27、 6:System.out.println(星期六(Saturday);break;default:System.out.println(輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤！); for循環(huán)語句語法：for (表達(dá)式1; 表達(dá)式2; 表達(dá)式3) 語句一般情況下，“表達(dá)式1”為賦值表達(dá)式(或變量聲明和賦值表達(dá)式)，“表達(dá)式2”為關(guān)系表達(dá)式，“表達(dá)式3”為增量表達(dá)式。尾部的語句稱為“循環(huán)體”。執(zhí)行機(jī)制：a. 計(jì)算表達(dá)式1；b. 計(jì)算表達(dá)式2，若值為true則執(zhí)行語句，否則退出；c. 計(jì)算表達(dá)式3；d. 回到b。例題：求整數(shù)1n的和（用for循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)）。/ 從鍵盤輸入一個(gè)整型數(shù)n，注意：若使用這段源代碼，packag

28、e語句之后必須加上/ 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);/ 計(jì)算1n的和并輸出int sum = 0;for (int i = 1; i = n; i +)sum += i;System.out.print(整數(shù)1n的和為

29、: );System.out.print(sum); while循環(huán)語句語法：while (邏輯表達(dá)式) 語句尾部的語句稱為“循環(huán)體”。執(zhí)行機(jī)制：a. 計(jì)算邏輯表達(dá)式，若值為true則執(zhí)行語句，否則退出；b. 回到a。例題：求整數(shù)1n的和（用while循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)）。/ 從鍵盤輸入一個(gè)整型數(shù)n，注意：若使用這段源代碼，package語句之后必須加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.p

30、rint(n = );s = keyboard.readLine();catch (Exception e) int n = Integer.parseInt(s);/ 計(jì)算1n的和并輸出int sum = 0, i = 1;while (i = n) sum += i; i +;System.out.print(整數(shù)1n的和為: );System.out.print(sum);仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)：對(duì)該題目來說，for語句求解算法和while語句求解算法的執(zhí)行機(jī)制是完全一樣的，因此也可以這樣說，for語句實(shí)際上是while語句的一種簡化表示。 do-while循環(huán)語句語法：do 語句 while

31、 (邏輯表達(dá)式);中部的語句稱為“循環(huán)體”。執(zhí)行機(jī)制：a. 執(zhí)行語句；b. 計(jì)算邏輯表達(dá)式，若值為true則回到a，否則退出。例題：求整數(shù)1n的和（用do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)）。/ 從鍵盤輸入一個(gè)整型數(shù)n，注意：若使用這段源代碼，package語句之后必須加上/ import java.io.*;BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in);String s = ;try System.out.print(n = );s = keyboard.readLine();catch (E

32、xception e) int n = Integer.parseInt(s);/ 計(jì)算1n的和并輸出int sum = 0, i = 1;do sum += i; i +; while (i 100) break;System.out.print(整數(shù)1n的和為: );System.out.print(sum);其中循環(huán)控制while(true) 也可以寫成for(;)，二者都會(huì)造成所謂“死循環(huán)”，因?yàn)榍罢叩倪壿嫳磉_(dá)式true和后者的三個(gè)空表達(dá)式都會(huì)控制循環(huán)永遠(yuǎn)地執(zhí)行下去。三. 作業(yè)1. 仔細(xì)閱讀“知識(shí)點(diǎn)和例題”。必要時(shí)可以將例題拷入Eclipse編輯器的Java應(yīng)用程序框架試運(yùn)行，驗(yàn)證例題后給出的輸出結(jié)果，同時(shí)根據(jù)該結(jié)果理解源程序的語法和語義。2. 編寫程序解決給定問題 計(jì)算月還貸額月還貸額的計(jì)算公式如下：其中Mp 月還貸額（Monthly payment）La 總貸款額（Loan amount）Mi 月利率（Monthly interest）N