一躏嚎、數(shù)據(jù)類型初階
1轧拄、概述
- Java定義了基本數(shù)據(jù)類型诅病、引用數(shù)據(jù)類型和自定義類型。
- 本主題將介紹Java的八種基本數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型中的String類型芋哭。
基本數(shù)據(jù)類型如下表所示：
| 類型 | 占用空間 | 取值范圍 |
|---|---|---|
| byte（字節(jié)型） | 1字節(jié) | -128~127 |
| short（短整型） | 2字節(jié) | -216~216-1 |
| int（整型） | 4字節(jié) | -231~231-1 |
| long（長整型） | 8字節(jié) | -9223372036854775808~9223372036854775807 |
| float（單精度） | 4字節(jié) | -3.402823510^38~ 3.402823510^38-1 |
| double（雙精度） | 8字節(jié) | -1.79769310^308~ 1.7976931310^308 |
| char（字符型） | 1字節(jié) | 0~65535 |
| boolean（布爾型） | 1或4字節(jié) | false沉衣、true |
2郁副、椉跷空間
- 棧空間存取數(shù)據(jù)的效率高存谎。
- 棧中的數(shù)據(jù)按 “先進(jìn)后出” 的方式管理拔疚。
- 棧空間存儲空間較小既荚，不能存放大量的數(shù)據(jù)稚失。
- JVM將基本類型的數(shù)據(jù)存放在棧空間恰聘。
3、堆空間
- 堆空間存取數(shù)據(jù)的效率最低晴叨。
- 數(shù)據(jù)存放的位置隨機(jī)分配凿宾。
- 堆空間存儲數(shù)據(jù)的空間大，能存放大容量的數(shù)據(jù)兼蕊。
二初厚、變量的定義和變量使用的原因
1、什么是變量
- 變量就是可變的量孙技。
- 常量就是不可變的量产禾。
- 字面量：Java的變量和常量中存放的具體的數(shù)據(jù)稱為字面量。
2牵啦、為什么使用變量
計算機(jī)的高級語言普遍使用變量來管理內(nèi)存中存儲的數(shù)據(jù)亚情。
描述：圖一是棧空間中存儲基本數(shù)據(jù)類型的示意圖哈雏，椑慵空間最上面有一個數(shù)據(jù)是字符‘男’拌夏，這個數(shù)據(jù)存儲在棧空間中的一個地址表示空間中履因，比如障簿，0x3a50：0x是十六進(jìn)制的表示方式，3a50是具體的內(nèi)存單元在椪て空間中的地址站故。如果在寫程序時，通過內(nèi)存地址來讀取這些數(shù)據(jù)毅舆，是非常抽象西篓、難以理解、難以記憶的憋活。為此岂津，高級語言使用變量來操作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，而不直接使用這些地址進(jìn)行操作悦即。圖二所示吮成，把數(shù)據(jù)‘男’，設(shè)一個變量sex來表示辜梳，我們在程序中或調(diào)用變量名sex來操作男粱甫，那么計算機(jī)底層會將sex和這個數(shù)據(jù)實際的地址進(jìn)行一一對應(yīng)，這樣程序員只需要記住這個變量名就可以很方便的操作內(nèi)存中該數(shù)據(jù)作瞄，這就是變量使用的意義茶宵。
3、變量管理引用類型的數(shù)據(jù)
引用類型的數(shù)據(jù)是存放在堆空間中的宗挥，堆空間中有個數(shù)組乌庶，這個數(shù)組在堆空間中的地址是aa00，如何操作這個數(shù)組呢契耿？Java語言是采取以下處理方式瞒大，首先在棧空間中定義一個變量宵喂，這個變量名叫scores糠赦，這個變量存放的數(shù)據(jù)是堆空間中這個數(shù)組的地址aa00，棧中使用十六進(jìn)制0xaa00來表示锅棕，這樣我們在操作這個數(shù)組時拙泽，通過使用棧中的scores這個變量，調(diào)用該變量中保存的數(shù)組裸燎，即堆空間中該數(shù)組地址來操作數(shù)組顾瞻。
三、變量的命名德绿、定義和初始化
1荷荤、變量的命名
- 首字母是英文字母退渗、$或下劃線，由字母蕴纳、數(shù)字会油、下劃線組成。
- 變量的命名遵循見名知義的原則古毛。
- Java變量名建議不用中文翻翩。
- 變量名首字母建議不用大寫字母。
- 用駝峰命名法命名多個單詞組成的變量名稻薇。例如：sumScore
- 變量名不要使用Java關(guān)鍵字嫂冻。
2、變量的定義
定義變量：每個變量必須屬于一種數(shù)據(jù)類型塞椎。
格式： 類型 變量名1桨仿，變量2，……案狠，變量n;
示例：
byte score;//保存單科分?jǐn)?shù)
short age;//保存年齡
int sumScore;//保存總分
long fileSize;//保存文件長度
float x,y;
double result;//保存運(yùn)算結(jié)果
char sex;保存性別
boolean isContinue;//表示是否繼續(xù)
String name;//表示姓名
3服傍、變量的初始化
變量的初始化用賦值語句等號，將等號右側(cè)的數(shù)據(jù)存儲在左側(cè)的變量中莺戒。
age = 23;
score = 70+5;
i = 10/5;
result = Math.pow(2,5)+3.5;
sex = '男';
isContinue = true;
name = "張"+"大飛";
四伴嗡、用變量簡化計算
【示例-1】保存中間結(jié)果急波，用分步驟計算簡化復(fù)雜運(yùn)算
計算 (sqrt(20)+sqrt(10))/(sqrt(20)-sqrt(10)) =
要求：顯示結(jié)果保留小數(shù)點后1位从铲，即對小數(shù)點后第2位四舍五入。
方案一：整體計算
第一步：精確結(jié)果
代碼
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("(sqrt(20)+sqrt(10))/(sqrt(20)-sqrt(10))="+
(Math.sqrt(20)+Math.sqrt(10))/(Math.sqrt(20)-Math.sqrt(10)));
}
}
結(jié)果：5.828427124746191
第二步：保留一位小數(shù)
代碼
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("(sqrt(20)+sqrt(10))/(sqrt(20)-sqrt(10))="+
Math.round(10*(Math.sqrt(20)+Math.sqrt(10))/(Math.sqrt(20)-Math.sqrt(10)))/10.0);
}
}
結(jié)果：5.8
方案二：分布計算
代碼
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
double sqrt20=Math.sqrt(20);//將20的平方根保存在sqrt20中
double sqrt10=Math.sqrt(10);//將10的平方根保存在sqrt10中
double result=(sqrt20+sqrt10)/(sqrt20-sqrt10);
result=Math.round(result*10)/10.0;
System.out.println("(sqrt(20)+sqrt(10))/(sqrt(20)-sqrt(10))="+result);
}
}
結(jié)果：5.8
五澄暮、用變量保存多種類型的數(shù)據(jù)
【示例-2】不同類型的變量存放對應(yīng)類型的數(shù)據(jù)名段，變量的值可以改變。
預(yù)期結(jié)果見下圖：
代碼
public class Test02 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
String name="張飛";
char sex='男';
short age=35;
//float height=1.99f;
String type="豪放的";
System.out.println("嗨泣懊，大家好!俺叫"+name+"伸辟，今年"+age+"歲，俺是一個"+type+sex+"士");
name="王菲";
sex='女';
age=33;
type="文靜的";
System.out.println("嗨馍刮，大家好!俺叫"+name+"信夫，今年"+age+"歲，俺是一個"+type+sex+"士");
}
}
結(jié)果：
嗨卡啰，大家好!俺叫張飛静稻，今年35歲，俺是一個豪放的男士
嗨匈辱，大家好!俺叫王菲振湾，今年33歲，俺是一個文靜的女士
六亡脸、變量的作用域
- Java用一對大括號作為語句塊的范圍押搪，稱為作用域树酪。
- 作用于中德變量不能重復(fù)定義。
- 離開作用域大州，變量所分配的內(nèi)存空間將被JVM回收续语。
【示例-1】對于以下代碼，若將注釋符號去掉厦画，結(jié)果怎樣绵载？
public static void main(String[] args) {
{
String name="張三";
// String name="張三";
}
}
如果將注釋符號去掉，大括號中將出現(xiàn)兩個完全一樣的變量name苛白，因此娃豹，按照以上介紹的知識點，會出現(xiàn)變量重復(fù)定義的語法錯誤购裙。在程序中懂版，將注釋符號去掉后，會報錯出現(xiàn)紅色波浪線躏率，這是語法錯誤的標(biāo)志躯畴，將光標(biāo)移動到此位置會出現(xiàn)提示，具體見下圖所示：
點擊修改建議薇芝，修改后兩個變量名不一致了蓬抄，就不會有語法錯誤了，下圖所示：
這個案例說明：在同一作用域下變量不能重復(fù)定義夯到。
【示例-2】對于以下代碼嚷缭，第12和第13行是否會有語法錯誤？
在程序中檢驗：
代碼
public class Test03 {
public static void main(String[] args) {
{//語句塊（1）
String name="張三";
System.out.println(name);
}//語句塊（1）結(jié)束
String name="張三";
System.out.println(name);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
張三
張三
程序能夠運(yùn)行出結(jié)果耍贾，證明此代碼是沒有語法錯誤的阅爽。
分析：有兩個變量都叫name，但是第一個name作用域在語句塊（1）中荐开，離開了這個語句塊付翁，語句塊中所有定義的變量所占用的空間都將被Java虛擬機(jī)回收。那么晃听，在語句塊（1）之外百侧，再次定義變量name，就不會出現(xiàn)重復(fù)定義變量的語法錯誤能扒。
【示例-3】對于以下代碼佣渴，將第12行的注釋符號去掉，結(jié)果如何赫粥？
在程序中檢驗：
代碼
public class Test04 {
public static void main(String[] args) {
String name="張三";
System.out.println(name);
{//語句塊（1）
String name="張三";
System.out.println(name);
}//語句塊（1）結(jié)束
}
}
將注釋符號去掉后观话，語句塊（1）中的name報錯，出現(xiàn)語法錯誤的紅色波浪線越平，將光標(biāo)移到報錯位置频蛔，提示重復(fù)的局部變量name灵迫。第一個name的作用域是從main函數(shù)開始到main函數(shù)結(jié)束，在main函數(shù)中再次定義重復(fù)的變量就會出現(xiàn)變量重復(fù)定義的問題晦溪，修改語句塊（1）中的變量名就不會有問題了瀑粥。
七、基本數(shù)據(jù)類型的包裝類
1三圆、概述
Java為基本數(shù)據(jù)類型提供了對應(yīng)的類狞换，這些類稱作包裝類。如下表所示：
| 包裝類的類型 | 說明 |
|---|---|
| Byte類 | byte類型的包裝類 |
| Short類 | short類型的包裝類 |
| Integer類 | int類型的包裝類 |
| Long類 | long類型的包裝類 |
| Float類 | float類型的包裝類 |
| Double類 | double類型的包裝類 |
| Character類 | char類型的包裝類 |
| Boolean類 | boolean類型的包裝類 |
2舟肉、為什么使用包裝類
- 包裝類中封裝了一些很實用的方法和常量修噪。例如：Byte.MIN_VALUE是Byte類中的一個常量，存放了byte類型數(shù)據(jù)的最小值路媚。
- 包裝類在集合中用來定義集合元素的類型黄琼。
3、包裝類的常用方法和常量
Integer
- Integer.MIN_VALUE：int類型的最小值：-2^31
- Integer.MAX_VALUE：int類型的最大值：2^31-1
- int Integer.parselnt(String sInteger);
作用：將字符串類型的整數(shù)轉(zhuǎn)換為int類型的數(shù)據(jù)整慎。
- String Integer.toBinaryString(int value);
作用：將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制脏款，返回結(jié)果String類型。- String Integer.toHexString(int value);
作用：將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制裤园，返回結(jié)果String類型撤师。
Long
- Long.MIN_VALUE：long類型的最小值
- Long.MAX_VALUE：long類型的最大值
- long Long.parseLong(String sLong);
作用：將字符串類型的整數(shù)轉(zhuǎn)換為long類型的數(shù)據(jù)。
- String Long.toBinaryString(long value);
作用：將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制拧揽，返回結(jié)果String類型剃盾。- String Long.toHexString(long value);
作用：將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制，返回結(jié)果String類型强法。
Double
- Double.MAX_VALUE：double類型的最大值
- double Double.parseDouble(String sDouble);
作用：將字符串類型的浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為double類型的數(shù)據(jù)万俗。
- String Double.toBinaryString(double value);
作用：將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，返回結(jié)果String類型饮怯。- String Double.toHexString(double value);
作用：將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制，返回結(jié)果String類型嚎研。
【示例】
<1> 獲取byte類型的最大蓖墅、最小值，并測試Byte.parseByte方法临扮。
<2>獲取int類型的最大论矾、最小值，并測試Integer.parseInt杆勇、Integer.toBinaryString等方法贪壳。
代碼
public class Test05 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(Byte.MIN_VALUE+"~"+Byte.MAX_VALUE);
System.out.println(Byte.parseByte("108")+10);
System.out.println(Integer.MIN_VALUE+"~"+Integer.MAX_VALUE);
System.out.println(Integer.parseInt("50000")+5);
System.out.println(Integer.toBinaryString(16));
System.out.println(Integer.toHexString(16));
}
}
結(jié)果：
-128~127
118
-2147483648~2147483647
50005
10000
10
八、二進(jìn)制補(bǔ)碼
1蚜退、概述
- 計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部以二進(jìn)制形式存儲數(shù)據(jù)闰靴。
- 在Java程序中輸入的十進(jìn)制的數(shù)據(jù)都會被自動轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制彪笼，Java內(nèi)部也以二進(jìn)制來進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，但返回的結(jié)果是十進(jìn)制蚂且。
2配猫、補(bǔ)碼規(guī)則
- 在計算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用二進(jìn)制的補(bǔ)碼來存儲杏死。
- 二進(jìn)制的最高位是符號位泵肄，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)淑翼。
- 正數(shù)的值是其本身腐巢，負(fù)數(shù)的值是最高位（符號位）不變，其它位逐位取反玄括，再加1系忙。
- 兩數(shù)相加，若最高位（符號位）有進(jìn)位惠豺，則進(jìn)位被舍棄银还。
例如： (1101)2 最高位是1，因此是負(fù)數(shù)
0010 逐位取反
0011 加1
(1101)2 = -3
| 二進(jìn)制數(shù) | 十進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼 | 十進(jìn)制值 |
|---|---|---|
| 0000 | 0 | 0 |
| 0001 | +1 | 1 |
| 0010 | +2 | 2 |
| 0011 | +3 | 3 |
| 0100 | +4 | 4 |
| 0101 | +5 | 5 |
| 0110 | +6 | 6 |
| 0111 | +7 | 7 |
| 1000 | -8 | 8 |
| 1001 | -7 | 9 |
| 1010 | -6 | 10 |
| 1011 | -5 | 11 |
| 1100 | -4 | 12 |
| 1101 | -3 | 13 |
| 1110 | -2 | 14 |
| 1111 | -1 | 15 |
例如：4位二進(jìn)制補(bǔ)碼中洁墙，5-3的結(jié)果是2
0101 5
+ 1101 -3
————————————————————
0010 2
3蛹疯、為什么使用補(bǔ)碼
- 可以將符號位和其他位統(tǒng)一處理。
- 最高位不再表示數(shù)值热监，而是作為符號位捺弦，正好將數(shù)值折半，即一半是0至正數(shù)孝扛，一半是負(fù)數(shù)列吼。
- 減法也可以按加法來處理。
例如：
（1）4位二進(jìn)制數(shù)共有16個數(shù)苦始，用補(bǔ)碼表示寞钥，則一半是07，一半是-1-8陌选。
（2）8位二進(jìn)制數(shù)共有256個數(shù)理郑，用補(bǔ)碼表示，則一半是0127咨油，一半是-1-128您炉。
例如：7-3 可以表示為7+（-3），二進(jìn)制表示為：
0111 7
+ 1101 -3
————————————————————
0100 4
4役电、補(bǔ)碼運(yùn)算的特征
- 計算機(jī)中正數(shù)和負(fù)數(shù)的關(guān)系是取反加一赚爵。
【示例】在四位二進(jìn)制數(shù)中，已知3的二進(jìn)制值是0011，若要求-3冀膝，則：
0011 3
1100 逐位取反
1101 +1
則-3的二進(jìn)制值是1101唁奢。
- 補(bǔ)碼運(yùn)算是封閉的：運(yùn)算結(jié)果保留在補(bǔ)碼范圍之內(nèi)，超范圍就溢出畸写。
【示例】四位二進(jìn)制的補(bǔ)碼運(yùn)算中驮瞧，請計算5+4的結(jié)果：
0101 5
+ 0100 4
————————————————————
1001 -7
- 4位二進(jìn)制補(bǔ)碼最多能表示2^4（16）個數(shù)，數(shù)的范圍是-8~7枯芬。
- 8位二進(jìn)制補(bǔ)碼最多能表示2^8（256）個數(shù)论笔，數(shù)的范圍是-128~127。
- 16位二進(jìn)制補(bǔ)碼最多能表示2^16（65536）個數(shù)千所，數(shù)的范圍是-32768~32767狂魔。
- 32位二進(jìn)制補(bǔ)碼最多能表示232個數(shù)，數(shù)的范圍是-231~2^31-1淫痰。
5最楷、補(bǔ)碼運(yùn)算的原理
正數(shù)+負(fù)數(shù)=模。
模：某種類型數(shù)據(jù)的總數(shù)待错。
例如：
4位二進(jìn)制數(shù)的模是2^4=16
8位二進(jìn)制數(shù)的模是2^8=256
16位二進(jìn)制數(shù)的模是2^16=65536
32位二進(jìn)制數(shù)的模是2^32
【示例】在4位二進(jìn)制中籽孙，7+（-7） = 16
0111
+ 1001
——————————————
10000
因此，負(fù)數(shù)=模-正數(shù)火俄，這就是逐位取反加1的原因犯建。
-7 = 16 - 7
10000
- 00111
——————————————
01001
