本文介绍的编程基础知识非常Java适合初学者。
要学习编程，你需要了解编程语言的语法和功能。
你要不断的练习、练习和实践来处理你遇到的各种问题。
1. 马上开始 － 编写你的第1个Java程序
检查在开发环境中是否安装了 Java Development Kit (JDK)。
让我们来编写第1个Java程序，在控制台上输出“Hello，world！”，
Hello，World！ 步骤1：编写代码
选择一个文本编辑器，Windows：TextPad、NotePad++；Mac OS X：jEdit、gedit；Ubuntu：gedit。
在编辑器内输入以下代码，输入完毕后保存为“Hello.Java"文件，扩展名“.java"，文件名需要与类名一致区分大小写。
public class Hello {
public static void main(String[] args){
System.out.println("Hello，World！");
}
}步骤2：编译源码
运行命令“javac”编译源文件"Hello.java"，编译成功后会生成二进制文件“hello.class”。在终端中运行下面命令：
// 进入Hello.java所在目录
javac Hello.java
在IDEs（例如Eclispe、NetBeans）中不需要显示编译文件，因为他们支持即时编译。
步骤3：运行程序
运行"java"命令，
java Hello
Hello，World！需要注意的是“java Hello”并没有包含“.class"扩展名。
在IDEs中，源文件右键 ＝》运行... ＝》Java Application会起到同样的作用。
编程的简要说明
/* ...... */
// ... 一直到行末尾
这都是注释的方式，注释会被编译器忽略不会被执行，但是注释方便读者更好的阅读和理解程序，有两种注释的方式：
- 多行注释：以/*开头，以*/结尾，可以跨越多行。
- 单行注释：以//开头，直到行尾。
public class Hello { ...... }
这个单元就是类的声明方式，类用关键字“class”进行定义，{ ..... }里面是类的主题内容，关键字"public”稍后会说明。
在Java中，源文件名需要和类名保持一致，同时以“.java"为文件扩展名。
public static void main（String[] args) { ...... }
这个单元是main()方法的定义，{ ...... }方法的主体中包含了编程语句。
System.out.println("Hello, world！");
字符串是由双引号和引号之间的文本组成，上面语句运行后，会在控制台输出Hello, world！，不包括两端的引号。
2. Java术语和语法
语句: 表示着一段程序的执行以；为结尾。
块: 一个块是由一组大括号和里面的语句组成，通常被视为一个单独的单元。我们的程序有两个块组成，一个块包含着Hello类的主体，另一个块包含着main()方法的主体，不需要在结束括号添加分号。
注释：多行注释以/*卡头，以*/结尾，单行注释以//开头直到行尾，注释会被变编译器忽略不会被执行，但是注释提供了解释、使用的文档说明，所以请自由的使用注释。
空白：空格，制表符和换行符统称为空白。一个空格标记分割，其余的空白会被忽略，但是他们会帮助你和你的读者更好的理解你的程序，所以请自由的使用空格。
区分大小写：Java是大小写敏感的，ROSE、Rose、rose是不同的变量，还有文件名也是区分大小写的。
3. Java程序模板
编程中你可以使用下面的模板，在你的程序中选择一个有意义的"Classname"，在main方法体中写入编程语句，不用担心其他的项和关键字，我会在适当的时候加以解释。
public class Classname { // 选择一个有意义的类名
public static void main(String[] args){
// 这里是你的编程语句
}
}4. 使用System.out.println()和System.out.print()输出
你可以使用 System.out.println()和System.out.print()将文本输出到控制台上：
- System.out.println(aString) 输出字符串，折行，光标位于折行开头的位置。
- System.out.print(aString)输出字符串，光标位于输出文本的后面。
运行下面的代码，并解释生成的输出：
public class PrintTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, world!");
System.out.println();
System.out.print("Hello, world!");
System.out.println("Hello,");
System.out.print(" ");
System.out.print("world!");
System.out.println("Hello, world!");
}
}
Hello, world!
Hello, world!Hello,
world!Hello, world! 练习
1. 用System.out.println()打印下面的输出语句。
* * * * * * * * * * * * * * *
* * * * * * * * *
* * * * * * * * *
* * * * * * * * *
* * * * * * * * * * *
(a) (b) (c)5. 编写一个加法的程序
public classFiveNumberSum {
public static void main(String[] args) {
int number1 = 11; // 声明5个int变量来存储5个数值
int number2 = 22;
int number3 = 33;
int number4 = 44;
int number5 = 55;
int sum; // 声明1个sum变量来存储相加之和
sum = number1 + number2 + number3 + number4 + number5;
System.out.print("The sum is ");
System.out.println(sum); // 输出相加之和
}
}
The sum is 165
int number1 = 11;
int number2 = 22;
int number3 = 33;
int number4 = 44;
int number5 = 55;
声明了5个int型变量number1、number2、number3、number4和number5，将11、22、33、44和55利用操作符"="赋给变量，你可以在一条语句中声明多个变量，用逗号分割，例如：
int number1 = 11, number2 = 22, number3 = 33, number4 = 44, number5 = 55;
int sum;
声明一个没有初始化的int型变量。
sum = number1 + number2 + number3 + number4 + number5;
sum存储number1到number5相加之和，操作符"+"表示加法，和数学上的一样。
System.out.print("The sum is ");
System.out.println(sum);
打印输出变量sum值，sum不加双引号，否则会直接输出"sum"。
练习
- 用操作符"*"修改上面的程序，并计算相乘的结果.
6. 程序是什么
程序是顺序执行的指令序列，参考下面的流程图。
例子
根据圆的半径计算周长和面积并输出。
public class CircleComputation {
public static void main(String[] args) {
// 声明变量
double radius, area, circumference;
final double PI = 3.14159265;
// 初始化圆半径
radius = 1.2;
// 计算面和周长
area = radius * radius * PI;
circumference = 2.0 * radius * PI;
// 打印输出结果
System.out.print("The radius is ");
System.out.println(radius);
System.out.print("The area is ");
System.out.println(area);
System.out.print("The circumference is ");
System.out.println(circumference);
}
}
The radius is 1.2
The area is 4.523893416
The circumference is 7.5398223600000005double radius, area, circumference;
声明了3个double变量radius、area和circumference，double变量存储实数。
final double PI = 3.14159265;
声明一个double型变量PI并设置了初值，PI被声明为final，意味着它的值不能被改变。
radius = 1.2;
将1.2赋值给radius。
area = radius * radius * PI;
circumference = 2.0 * radius * PI;
根据圆的半径计算面积和周长。
System.out.print("The radius is ");
System.out.println(radius);
System.out.print("The area is ");
System.out.println(area);
System.out.print("The circumference is ");
System.out.println(circumference);
打印计算结果。值得注意的是main（）方法体中顺序执行的语句。
练习
- 参考上面的例子，编写程序：根据长度和宽度打印输出矩形的周长和面积。
- 参考上面的例子，编写程序：根据半径和高度打印输出圆柱体的表面积和体积。
7. 什么是变量
计算机操纵数据，变量存储数据，之所以叫变量因为它的值可以被改变。
变量就是一块地址，存储特定类型的值，换句话说，一个变量有一个名称，数据类型和存储该类型的值。
- 变量有名称，例如半径，面积，年龄，高度，变量的名称是唯一的，我们可以获取（radius*radius*3.1416）和设置（adius＝1.2）变量存储的值。
- int：整数例如123和－456。
- double：浮点数或者实数，例如：3.1416、－55.66、7.8e9和－1.2e3.4， 有一个可选的小数点和小数部分，也可以用科学计数法表示。
- String：文本例如"Hello"，"Good Moring!"。文本字符串包含在双引号里面。
- 变量存储特定类型的值。值得注意的是，大多数编程语言中变量都关联着类型以及该类型的值。int变量可以存储整数例如123，但不能存储实数例如12.34，也不能存储文本例如"你好"。早期的编程语言引入类型的概念来简化数据的理解。
下图说明了3种数据类型：int，double和String，int变量存储整数，double存储实数，字符串存储文本内容。
变量使用前需要被声明，你可以使用下面的声明方式：
varType varName; // 声明变量的类型
varType varName1, varName2,...; // 声明多个同一类型的变量
varType varName = initialValue; // 声明变量的类型并赋值
varType varName1 = initialValue1, varName2 = initialValue2,... ; // 声明多个变量并分别赋值请注意：
- 声明语句以分号（;）为结尾。
- 声明多个变量，变量间以逗号（,）分隔。
- 操作符＝，用来给变量赋值。
举例：
int sum; // 声明1个int型变量sum。
int number1, number2; // 声明2个int型变量number1，number2以分号相隔。
double average; // 声明1个double型变量average。
int height = 20; // 声明1个int型变量并初始化。变量声明后，你可以利用操作符"="给变量赋值或重新赋值，例如：
int number; // 声明1个int型变量number。
number = 99; // 给变量"number"分配了一个整数99。
number = 88; // 给变量"number"重新分配了一个整数88。
number = number + 1; // 计算"number + 1", 将结果赋值给"number"。
int sum = 0; // 声明1个"int"变量"sum"并设置初值0。
sum = sum + number; // 计算"sum + number"，将结果复制给"sum"。
int num1 = 5, num2 = 6; // 一条语句中声明了两个变量并设置初值, 用逗号分隔。
double radius = 1.5; // 声明1个"double"变量"radius"并设置初值1.5。
int number; // 错误: 变量"number"已经声明。
sum = 55.66; // 错误: "sum"是"int"型变量不能存储实数。
sum = "Hello"; // 错误: "sum"是"int"型变量不能存储字符串。请注意：
- 每个变量只能声明一次。（没有两套房子对应着一个地址吧。）
- 你可以在程序内的任意位置声明。
- 一旦声明了某个类型的变量，它只能存储该类型的值，例如一个int型变量职能存储整数例如123，不能存储浮点类型例如－2.17或者文本“Hello"。
- 变量声明后类型不能改变。
在上面的列子中我已经展示了两种类型：int类型存储整数，double类型存储浮点数，编程时混合使用int和double时，需要特别的小心稍后我会解释。
x=x+1?
对于赋值操作符（＝）在编程和数学中我们要区别对待，数学中"x=x+1"等式是不成立的，但在编程中意为着x＋1后的值重新赋值给x。
x+y=1
数学中是有效，编程中无效。在编程中等式右侧是计算值；等式的左侧是变量，也就是说优先计算等式右侧，之后赋值给等式左侧。有一些编程语言使用 :=为赋值操作符，避免与等号混淆。
8. 基本的算数运算
基本的算数运算符是：
| 运算符 | 含义 | 例子 |
|---|---|---|
+ | 加法 | x + y |
- | 减法 | x - y |
* | 乘法 | x * y |
/ | 除法 | x / y |
% | 取模（求余） | x % y |
++ | 递增（一元） | ++x or x++ |
-- | 递减（一元） | --x or x-- |
加法、减法、乘法、除法和取模是两个操作数二元运算，而自增和自减是一个操作数一元运算。
例子
下面的程序说明了这些运算：
/**
* 算数运算符测试
*/
public classArithmeticTest {
public static void main(String[] args) {
int number1 = 98; // 声明了一个int型变量number1设置初值98
int number2 = 5; // 声明了一个int型变量number2设置初值5
int sum, difference, product, quotient, remainder; // 声明5个变量来存储计算结果
// 执行算数运算
sum = number1 + number2;
difference = number1 - number2;
product = number1 * number2;
quotient = number1 / number2;
remainder = number1 % number2;
// 打印输出结果
System.out.print(number1);
System.out.print("和");
System.out.print(number2);
System.out.print("的相加, 相减, 相乘, 相除和取模的结果分别为");
System.out.print(sum);
System.out.print(", ");
System.out.print(difference);
System.out.print(", ");
System.out.print(product);
System.out.print(", ");
System.out.print(quotient);
System.out.print(", 和");
System.out.println(remainder);
++number1; // number1自增1, 相当于"number1=number1 + 1"
--number2; // number2自减2, 相当于"number2=number2 - 1"
System.out.println("number1递增后的结果为" + number1);
System.out.println("number2递增后的结果为" + number2);
quotient = number1 / number2;
System.out.println(number1 + " 和" + number2 + "新的商为" + quotient);
}
}
98和5的相加, 相减, 相乘, 相除和取模的结果分别为103, 93, 490, 19, 和3
number1递增后的结果为99
number2递增后的结果为4
99和4新的商为24
程序剖析
int number1 = 98;
int number2 = 5;
int sum, difference, product, quotient, remainder;
为了程序的需要声明了全都是int型的变量number1、number2、 sum、difference、product、quotient和remainder。
sum = number1 + number2;
difference = number1 - number2;
product = number1 * number2;
quotient = number1 / number2;
remainder = number1 % number2;
开始执行number1和number2的运算，注意下整数相除后产生的截断整数，例如98/5 → 19, 99/4 → 24和1/2 → 0。
System.out.print(number1); // 输出变量值
System.out.print("和");
System.out.print(number2);
System.out.print("的相加, 相减, 相乘, 相除和取模的结果分别为");
......
打印运算结果并适当的加以描述，输出普通文本需要加双引号，变量不需要。
System.out.println("sum"); // 输出"sum"
System.out.println(sum); // 输出变量sum存储的值例如98++number1;
--number2;
举例说明了自增和自减操作， "++"和"--"只有一个操作数（一元运符）而不像"+"、"-"、"*"、"/"和"%"有两个操作数（二元运算符），++放在操作数之前称作预增，放在操作数之后称作后增，预增和后增的最终结果都是使操作数自增1，但是两者有所区别，我会在后面说明。
System.out.println("number1递增后的结果为" + number1);
System.out.println("number2递增后的结果为" + number2);
打印自增/自减后的结果。这里我们将文本字符串和变量通过"+"操作符联合输出，在这种情况下"+"不执行加法操作，而是字符串连接符。
练习
- 使用"+"操作符使用一条println()语句打印所有的输出结果。
- 增加一个新int型变量number3，设置初始值为77，计算和打印三个数之和。
- 编程中我们使用＊来表示乘法，试着计算并打印输出结果：1的31倍加上2的17倍加上3的87倍的和。
9. 累加1000个数？使用循环
假设你想计算从1～1000累加和，按照上面的例子你要在程序中写1000行代码！不过有个更简单的方式就是使用循环，要知道计算机最擅长的就是重复性的计算。
例子
来试试下面的程序：使用循环来计算从1累加到1000的和
/*
* 使用循环计算从最小值到最大值的累加和
*/
public class RunningNumberSum {
public static void main(String[] args) {
int lowerbound = 1; // 存储最小值
int upperbound = 1000; // 存储最大值
int sum = 0; // 声明sum变量来存储中间的累加和
int number = lowerbound;
while (number <= upperbound) {
sum = sum + number; // 将number累加到sum中
++number; // 开始累加下个数
}
// 打印输出结果
System.out.println("从" + lowerbound + "到" + upperbound + "的累加之和为" + sum);
}
}
从1到1000的累加之和为500500
程序剖析
int lowerbound = 1;
int upperbound = 1000;
定义两个变量分别存储最小值和最大值。
int sum = 0;
定义一个变量来存储累加之和。
int number = lowerbound;
while (number <= upperbound) {
sum = sum + number;
++number;
}
这个我们称之为循环，一个while循环的语法如下：
initialization-statement;
while (test) {
loop-body;
}
next-statement;
从上面的流程图我们可以看出，首先执行初始化语句，校验test，如果为真执行方法体，每执行一次方法体后都会重新校验test，为真继续执行，直到test为假的时候退出循环。
程序循环的总次数：upperbound-lowerbound+1，循环结束后打印输出结果。
System.out.println("从" + lowerbound + "到" + upperbound + "的累加之和为" + sum);练习
- 修改上面的程序计算从9到888累加和。
- 修改上面的程序计算从1到1000的奇数累加和。
- 修改上面的程序计算从1到1000每个数都被7除的累加和。
- 修改上面的程序计算从1到100每个数平方的累加和。
- 修改上面的程序计算从1到10的乘积。
10. 条件（判断）
如果你想计算从1到1000的奇数之和，有很多种方法，你可以声明两个变量：sumOdd和sumEven，使用条件语句判断奇数和偶数，之后累加到相应的变量，程序如下：
/*
* 分别计算从最小值到最大值的奇数和偶数和
*/
public class OddEvenSum {
public static void main(String[] args) {
int lowerbound = 1, upperbound = 1000; // 最小值, 最大值
int sumOdd = 0; // 奇数累加和, 初始化为0
int sumEven = 0; // 偶数累加和, 初始化为0
int number = lowerbound;
while (number <= upperbound) {
if (number % 2 == 0) { // 偶数
sumEven += number; // 等价于sumEven = sumEven + number
} else { // 奇数
sumOdd += number; // 等价于sumOdd = sumOdd + number
}
++number; // 下个数值
// 打印输出结果
System.out.println("奇数和从" + lowerbound + "到" + upperbound + "为" + sumOdd);
System.out.println("偶数和从" + lowerbound + "到" + upperbound + "为" + sumEven);
System.out.println("两者之差为" + (sumOdd - sumEven));
}
}
}
奇数和从1到1000为250000
偶数和从1到1000为250500
两者之差为-500
程序剖析
int lowerbound = 1, upperbound = 1000;
声明用于循环的最小值和最大值。
int sumOdd = 0;
int sumEven = 0;
声明两个变量分别来存储累加奇数和累加偶数。
if (number % 2 == 0) {
sumEven = sumEven + number;
} else {
sumOdd = sumOdd + number;
}
这是一个条件语句。可以使用这一种条件语句：if-then活if-then-else。
// if-then
if ( test ) {
true-body;
}
// if-then-else
if ( test ) {
true-body;
} else {
false-body;
}
if-then条件语句，test为真执行true-body。if-then-else语句，test为真执行true-body，test为假执行false-body。在我们的程序中，我们使用求余操作符（%）取2的余数来校验奇偶。
比较运算符
有6比较运算符：
| 操作符 | 含义 | 举例 |
|---|---|---|
== | 等于 | x == y |
!= | 不等于 | x != y |
> | 大于 | x > y |
>= | 大于等于 | x >= y |
< | 小于 | x < y |
<= | 小于等于 | x <= y |
值得注意的是双等号（==）是用来比较相等；一个等号（=）是赋值操作。
并列条件
验某个数值是否在1～100之间：1<=x<=100，这里面有条件(x>=1) 与 (x<=100)，编程中你需要用( x >= 1 ) && ( x <= 100 ) 来表示， "&&"操作符表示"与"操作，同样校验某个数值是否可以被2或3整除，你可以使用 ( x % 2 ==0 ) || ( x % 3 == 0 ) ，"||"操作符表示"或"操作。
有三个逻辑运算符
| 操作符 | 含义 | 举例 |
|---|---|---|
&& | 逻辑与 | (x >= 1) && (x <= 100) |
|| | 逻辑或 | (x < 1) || (x > 100) |
! | 逻辑非 | !(x == 8) |
举例：
(x >= 0) && (x <= 100) // 验证x是否大于等于0小于等于100，错误的用法：0 <= x <= 100
(x < 0) || (x > 100) // 验证x是否小于0或者大于100
!((x >= 0) && (x <= 100)) // 条件非
// 验证闰年：闰年要被4整除但不能被100整除，或者直接被400整除
((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)练习
- 编程校验1～1000之间被13或者15或者17整除，但是不能被30整除的数都有哪些。
- 编程计算从公元1年到公元2010年所有的闰年。
11. 浮点类型
回想一下，在Java中变量有名称、类型和存储该类型的值。我们之前已经使用过int类型，int型变量只能存储整型，例如123和-456；它不能存储一个实数，例如12.34。编程中，真正的实数例如3.1416和-55.66称之为浮点数，它们属于类型double，你可以使用浮点数（例如1.23，－4.5）或者科学计数法（例如1.2e3，－4E5.6）其中e或E表示10的指数。
例子
/*
* 摄氏温度和华氏温度之间的转换
*/
public class h {
public static void main(String[] args) {
double celsius, fahrenheit;
celsius = 37.5;
fahrenheit = celsius * 9.0 / 5.0 + 32.0;
System.out.println(celsius + " degree C is " + fahrenheit + " degree F.");
fahrenheit = 100.0;
celsius = (fahrenheit - 32.0) * 5.0 / 9.0;
System.out.println(fahrenheit + " degree F is " + celsius + " degree C.");
}
}
37.5 degree C is 99.5 degree F.
100.0 degree F is 37.77777777777778 degree C.
12. 混合使用int、double和类型转换
虽然你可以使用double存储整数（例如：double count=5.0），但是强烈建议你使用int来存储，因为int比double更高效（运行时间、存储等）。
你的程序有时会同时使用int和double，例如用int来存储1～1000累加之和，用double来存储平均值，混合使用类型的场景你要格外的小心。
值得注意的是：
- 对于算数运算('+', '-', '*', '/')，两个int会产生一个int；同样的两个double会产生一个double，例如1/2 → 0，1.0/2.0 → 0.5。
- 一个int和一个double会产生一个double，例如1.0/2 → 0.5，1/2.0 → 0.5。
你可以将int赋值给double变量，int类型会自动转换为double类型：3 → 3.0，举例：
int i = 3;
double d;
d = i; // 3 → 3.0, d = 3.0
d = 88; // 88 → 88.0, d = 88.0
double nought = 0; // 0 → 0.0; int 0和double 0.0有些细微的差别
但是不能直接将double赋值给int变量，因为小数部分可能会丢失，编译器也会发出错误的警告，举例：
double d = 5.5;
int i;
i = d; // 错误: 丢失精度
i = 6.6; // 错误: 丢失精度类型转换操作符
将一个double赋值给int变量，你需要显示的调用类型转换操作符来截断小数，如下：
(new-type)expression;举例：
double d = 5.5;
int i;
i = (int) d; // 强制的将double转换为int，d变量值不受影响
i = (int) 3.1416; // i = 3
值得注意的是强制类型转换是以(int)或(double)的形式，适用于一个操作数的运算符（一元运算符）。
类型转换是一个操作，就像自增、自减，强制转换一个特定类型的数值。(int)3.1416返回3，(double）5返回5.0。
例子
运行下面的代码并解释输出的原因
/*
* 计算从最小值到最大值的累加之和, 同时计算平均值
*/
public class TypeCastingTest {
public static void main(String[] args) {
int lowerbound = 1, upperbound = 1000;
int sum = 0; // sum为"int"
double average; // average为"double"
// 计算和(使用"int")
int number = lowerbound;
while (number <= upperbound) {
sum = sum + number;
++number;
}
System.out.println("The sum from " + lowerbound + " to " + upperbound + " is " + sum);
// 计算平均值(使用"double")
average = sum / (upperbound - lowerbound + 1);
System.out.println("平均值1为" + average);
average = (double)sum / (upperbound - lowerbound + 1);
System.out.println("平均值2为" + average);
average = sum / 1000;
System.out.println("平均值3为" + average);
average = sum / 1000.0;
System.out.println("平均值4为" + average);
average = (double)(sum / 1000);
System.out.println("平均值5为" + average);
}
}
从1到1000累加和为500500
平均值1为500.0
平均值2为500.5
平均值3为500.0
平均值4为500.5
平均值5为500.0
平均值1不正确，因为int/int生成int(500)，最后被转换成double(500.0)。
对于平均值2，sum首先被转换成double，随后，double/int产生一个double。
对于平局值5，int/int产生int(500)，之后被强制转换成double。
练习
- 创建一个类HarmonicSeriesSum来计算谐波系列1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + .... + 1/n的总和，其中n＝1000，sum为double类型，特别注意1/2输出0，1.0/2输出0.5。试着改变的n的值1000，5000，10000，50000，100000重新计算。
- 修改上面类为GeometricSeriesSum来计算几何级数1 + 1/2 + 1/4 + 1/8 + ....的总和，其中n=1000。
13. 总结
本文介绍的编程基础知识非常Java适合初学者。
要学习编程，你需要了解编程语言的语法和功能。
你要不断的练习、练习和实践来处理你遇到的各种问题。
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