Java基础语法详解：从零开始掌握输入输出与数据类型转换！

引言：Java编程的基石

Java是一门广泛应用于企业级开发的编程语言，它以其跨平台性、面向对象和强类型系统著称。对于刚入门的开发者来说，理解Java的基础语法是迈向高级编程的第一步。

在这篇文章中，我们将从最基础的输入输出开始，逐步讲解Java的数据类型及其转换规则，并通过实战练习帮助你巩固所学内容。无论你是编程小白还是对Java略有了解的朋友，这篇文章都能为你提供清晰的学习路径！

第一部分：Java输入输出（I/O）

1.1 控制台输入：Scanner类

在Java中，我们通常使用Scanner类从控制台读取用户输入。Scanner类位于java.util 包中。

代码示例：简单输入

import java.util.Scanner; 
 
public class ConsoleInput {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); 
        System.out.print(" 请输入你的名字：");
        String name = scanner.nextLine();  // 读取一行输入 
        System.out.println(" 你好，" + name + "！");
        scanner.close();  // 关闭Scanner 
    }
}

比喻： Scanner就像一个“对话框”，它允许程序与用户进行互动。

1.2 控制台输出：System.out.println()

System.out.println() 是Java中最常用的输出方法。它会将指定的内容打印到控制台，并自动换行。

代码示例：简单输出

public class ConsoleOutput {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("Hello,  World!"); // 不换行 
        System.out.println("  Hello, Java!"); // 换行 
    }
}

比喻： System.out.println() 就像一个“打印机”，它会将程序的结果输出到屏幕上。

1.3 格式化输出：PrintStream与Formatter

对于复杂的输出需求，我们可以使用PrintStream和Formatter类来格式化输出内容。

代码示例：格式化输出

public class FormattedOutput {
    public static void main(String[] args) {
        double pi = 3.1415926;
        int radius = 5;
        // 格式化输出圆的面积 
        System.out.printf(" 半径为%d的圆的面积是%.2f%n", radius, Math.PI * radius * radius);
    }
}

输出结果：

半径为5的圆的面积是78.54

比喻： 格式化输出就像一个“美工”，它能让程序的输出更加整洁、美观。

第二部分：Java数据类型及其转换

2.1 数据类型的分类

在Java中，数据类型分为两类：

基本数据类型（Primitive Types）
- byte, short, int, long（整数类型）
- float, double（浮点类型）
- char（字符类型）
- boolean（布尔类型）
引用数据类型（Reference Types）
- 数组、类、接口等。

比喻：数据类型就像快递盒子

每种数据类型就像一个不同大小的快递盒子，用来存储不同类型的数据。例如：

int盒子适合存储整数。
double盒子适合存储小数。
String盒子适合存储文字。

2.2 基本数据类型的范围

数据类型	占用字节	最小值	最大值
byte	1	-128	127
short	2	-32,768	32,767
int	4	-2,147,483,648	2,147,483,647
long	8	-9,223,372,036,854,775,808	9,223,372,036,854,775,807
float	4	±1.4e-45	±3.4e+38
double	8	±4.9e-324	±1.7e+308
char	2	'\u0000' (0)	'\uffff' (65,535)

2.3 数据类型转换

1. 显式转换（强制类型转换）

当我们将一种数据类型的值赋给另一种类型时，需要进行显式转换。

代码示例：显式转换

public class TypeConversion {
    public static void main(String[] args) {
        int intValue = 100;
        double doubleValue = intValue; // 自动提升 
        System.out.println(doubleValue);  // 输出：100.0 
 
        double doubleNum = 3.14;
        int intNum = (int) doubleNum; // 强制转换 
        System.out.println(intNum);  // 输出：3 
    }
}

比喻： 显式转换就像“强行压缩”，它可能会导致数据丢失。

2. 隐式转换（自动类型提升）

Java会自动将较小范围的数据类型提升为较大范围的类型，以避免数据丢失。

代码示例：隐式转换

public class ImplicitConversion {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = 100;
        int i = b; // 自动提升 
        System.out.println(i);  // 输出：100 
    }
}

2.4 自动装箱与拆箱

Java允许基本数据类型与对应的包装类之间进行自动转换。

代码示例：自动装箱与拆箱

public class BoxingUnboxing {
    public static void main(String[] args) {
        Integer boxedInt = 100; // 装箱 
        int unboxedInt = boxedInt; // 拆箱 
        System.out.println(unboxedInt);  // 输出：100 
    }
}

比喻： 装箱就像把散装的糖果装进盒子里，拆箱就是从盒子里取出糖果。

第三部分：实战练习——巩固你的Java基础

练习题 1：温度转换器

编写一个程序，将摄氏温度转换为华氏温度。

公式：
F=C×1.8+32F=C×1.8+32

代码示例：温度转换器

import java.util.Scanner; 
 
public class TemperatureConverter {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); 
        System.out.print(" 请输入摄氏温度：");
        double celsius = scanner.nextDouble(); 
        double fahrenheit = celsius * 1.8 + 32;
        System.out.println(celsius  + "°C = " + fahrenheit + "°F");
        scanner.close(); 
    }
}

练习题 2：BMI计算器

编写一个程序，根据用户的身高和体重计算BMI值。

代码示例：BMI计算器

import java.util.Scanner; 
 
public class BMICalculator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); 
        System.out.print(" 请输入你的体重（kg）：");
        double weight = scanner.nextDouble(); 
        System.out.print(" 请输入你的身高（m）：");
        double height = scanner.nextDouble(); 
        double bmi = weight / (height * height);
        System.out.println(" 你的BMI指数是：" + bmi);
        scanner.close(); 
    }
}

练习题 3：年龄分类

编写一个程序，根据用户的年龄判断其属于哪个年龄段。

代码示例：年龄分类

import java.util.Scanner; 
 
public class AgeClassifier {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); 
        System.out.print(" 请输入你的年龄：");
        int age = scanner.nextInt(); 
        if (age < 12) {
            System.out.println(" 你是一个儿童。");
        } else if (age < 18) {
            System.out.println(" 你是一个青少年。");
        } else if (age < 60) {
            System.out.println(" 你是一个成年人。");
        } else {
            System.out.println(" 你是一个老年人。");
        }
        scanner.close(); 
    }
}