JAVA-基本程序设计结构（变量、常量、数据类型）

1.变量

1.变量概念

变量是程序的基本组成单位。无论是何种高级语言，变量都是其程序的基本组成单位。

变量组成元素：类型+名称+值

变量相当于内存中一个数据存储空间的表示，通过变量名可以访问到变量值。

变量使用步骤：声明变量—赋值—使用

注意：

• 变量表示内存中的一个存储区域[不同的变量，类型不同，占据的空间大小不同。 例如：int—4字节 double—8字节]

• 该区域有自己的名称[变量名]和类型[数据类型]

• 变量必须先声明，后使用，即有顺序

• 该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化

• 变量在同一个作用域内不能重名

• 变量 = 变量名+值+数据类型

2.声明变量

1. 声明一个变量时，先指定变量的类型，然后是变量名。 

    类型 变量名;    例如 double salary;

2. 声明是一个完整的 Java 语句，所有的 Java 语句都以分号结束，所以在声明变量时分号是必须的。

3. 作为变量名的标识符由 字母、数字、货币符号以及“标点连接符”组成，首字符不能为数字。

• 字母——一种语言中表示字母的任何Unicode字符
• 标点连接符——下划线(_)、波浪线以及其他一些符号

4. 标识符的字母区分大小写（例如 main与Main为不同标识符），长度基本没有限制。

5. 不能使用关键字作为变量名

6. 可以在一行中声明多个变量

3.初始化变量

1. 声明一个变量后，必须用赋值语句显式地初始化变量，不可以使用未初始化的变量值。

2. 赋值： 变量 = 值

3. 在 Java 中可以将声明放在代码中的任何地方，但必须在使用该变量的前面。

PS：从 Java10 开始，对于局部变量，如果可以从变量的初始值推断出它的类型，就不需要再声明类型，只需要使用关键字 var 而无须指定类型。

4.常量

1. 在 Java 中，可以使用关键字final 指示常量。

    关键字 final 表示这个变量只能被赋值一次。一旦赋值，就不能在更改了。一般，常量名使用全部大写比较流行。

    PS：为常量赋值会报错

例如：

public class Constants
{
  public static void main(String[] args)
  {
      final double CM_PER_INCH = 2.54;
      double paperWidth = 8.5;
      double paperHeight = 11;
      System.out.println("Paper size in centimeters:"
                        + paperWidth * CM_PER_INCH + " by " + paperHeight * CM_PER_INCH);
  }
}

 2. 可以使用关键字 static final 设置一个类常量

类常量：可以一个类的多个方法中使用的常量

例如:

 

public class Constants2
{
    public static final double CM_PER_INCH = 2.54;

    public static void main(String[] args)
    {
        double paperWidth = 8.5;
        double paperHeight = 11;
        System.out.println("Paper size in centimeters:"
                + paperWidth * CM_PER_INCH + " by " + paperHeight * CM_PER_INCH);
    }
}

 

类常量的定义位于 main 方法之外。 目的是，同一个类的其他方法也可以使用这个常量。

如果一个常量被声明为 public ，那么其他类的方法也可以使用这个常量。

5.枚举类型

可以自定义枚举类型来解决一个变量只包含有限的一组值的问题。枚举类型包括有限个命名值。

（初版待更新）

2.基本数据类型

Java 是一种强类型语言，必须为每一个变量声明一个明确的类型，在内存中分配不同的大小内存空间（字节）。

在 Java 中，一共有8种基本类型，其中有4种整形、2种浮点型、1种字节型 char(用于表示Unicode编码的代码单元) 和1种用于表示真值的  boolean 类型。

 

1.整形

 1.整形用于表示没有小数部分的数，可以是负数。

Java 整形

类型	存储需求	取值范围
int[整型]	4字节	-2 147 483 648 ~ 2 147 483 647（略高于20亿）
short[短整型]	2字节	-32 768 ~ 32 767
long[长整型]	8字节	-9 223 372 036 854 775 808 ~ 9 223 372 036 854 775 807
byte[字节]	1字节	-128 ~ 127

2.在Java中，整型的范围与运行Java代码的机器无关，各种数据类型的取值范围和字段长度是固定的，不受具体OS[操作系统]的影响（可移植性）

3.Java的整形常量默认为 int 型，声明 long 型常量须后加 'l' 或 'L'

4.Java程序中变量常声明为int型，除非不足以表示大数，才用long

5.bit：计算机中最小的存储单位 byte(字节)：计算机中基本存储单元

   1 byte = 8 bit

6.Java没有无符号(unsigned)形式的 int、long、short 或 byte 类型

2.浮点类型

1.浮点类型用于表示有小数部分的数值（可正可负）

浮点类型

类型	存储类型	取值范围
float[单精度]	4字节	大约 ± 3.402 823 47 x 10³⁸（6 ~ 7 位有效数字）
double[双精度]	8字节	大约 ± 1.797 693 134 862 315 70 x 10³⁰⁸（15 位有效数字）

• 浮点数在机器中的存放形式为：浮点数 = 符号位 + 指数位 + 尾数位
• 尾数部分可能丢失，造成精度损失（小数都是近似值）

2.在Java中，浮点型的取值范围和字段长度是固定的，不受具体OS[操作系统]的影响（可移植性）

3.Java 的浮点型常量默认为double型，声明 float 型常量须后加 'f' 或 'F'（也可以在double型数值后面添加 'D' 或 'd'）

4.浮点类型常量有两种表示形式

• 十进制形式
• 科学计数法形式：5.12e2[5.12*10的2次方] 5.12E-2[5.12/10的2次方]（+为乘、-为除、e和E均可）

可以使用十六进制表示浮点数的字面量。在十六进制法中，使用p表示指数，而不是e（指数采用十六进制，指数采用十进制）

例如： 0.125 = 2⁻³ 可以写为 0x1.0p-3

5.通常情况下使用double型，double型比float型更精确，double数字精确度是float型的两倍

6.所有的浮点数都遵循 IEEE 754规范。有3个特殊的浮点数值表示溢出和出错情况

• 正无穷大
• 负无穷大
• NaN（不是一个数）
  例如：一个正整数除以 0 的结果为正无穷大。 计算 0/0 或者负数的平方根结果为NaN

PS：Double.POSITIVE_INFINITY、Double.NEGATIVE_INFINITY 和 Double.NaN（以及相应的Float类型常量）分别表示这个三个特殊的值

       不能用以下方式检测一个特定结果是否等于Double.NaN：

if ( x == Double.NaN )

       所有的NaN值都认为是不同的。可以用 Double.isNaN 方法来判断：

if ( Double.isNaN(x) )

7.浮点数值不适用于无法接受舍入误差的精确计算。这种舍入误差的主要原因是浮点数采用二进制，而二进制系统中无法精确地表示分数1/10

   如果需要精确地计算，不允许有舍入误差，则应该使用 BigDecimal 类

   当我们对运算结果是小数的进行判断时，要小心应该是以两个数值的差值的绝对值，在某个精度范围内判断

    如果是直接查询得到的小数或者直接赋值，可以判断相等

3.字符类型

1.char类型[2字节]可以表示单个字符。有些Unicode字符可以用一个char值描述，一些Unicode字符则需要两个char值。

2.char类型的字面量值要用单引号括起来。char类型的值可以表示为十六进制值，其范围从 \u0000 ~ \uFFFF

3.Java中还允许使用转义字符 '\' 来将其后的字符转变为特殊字符型常量。Unicode 转义序列会在解析代码之前处理。

4.在Java中，char的本质是一个整数，在输出时，是Unicode码对应的字符。

5.可以直接给char赋一个整数，然后输出时，会按照对应的Unicode字符输出

6.char类型可以进行运算，相当于一个整数，因为其有对应的Unicode码

PS：字符类型本质探讨

1.字符型存储到计算机中，需要将字符对应的码值（整数）找出来

   存储：'a' ==> 码值 97 ==> 二进制 ==> 存储

   读取：二进制 ==> 97 ==> 'a' ==> 显示

2.字符和码值的对应关系是通过字符编码表决定的

• ASCII（ASCII编码表 一个字节表示，一共128个字符，实际上一个字节可以表示256个字符，只用128个）
  ASCII码一共规定了128个字符的编码，只占用了一个字节的后面7位，最前面一位统一规定为0
  缺点：不能表示所有字符
• Unicode（Unicode编码表 固定大小的编码 使用两个字节来表示字符，字母和汉字统一都是占用两个字节，这样浪费空间）
  Unicode将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，使用Unicode没有乱码问题
  缺点：一个英文字母和一个汉字都占用2个字节，这对于存储空间来说是浪费
  2的16次方为 65536，编码最多为65536个字符
  编码 0-127 的字符是与ASCII的编码一样，所以Unicode码兼容ASCII码
• utf-8（编码表，大小可变的编码表 字母使用1个字节，汉字使用3个字节）
  UTF-8 是在互联网上使用最广的一种 Unicode 的实现方式
  UTF-8 是一种变长的编码方式。它可以使用 1- 6 个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度
• gbk（可以表示汉字，而且范围广，字母使用1个字节，汉字2个字节）
• gb2312（可以表示汉字，gb2312 < gbk）
• big5 码（繁体中文，台湾，香港）

4.布尔类型

1.布尔类型也叫boolean类型，boolean类型数据只允许取值true和false，无null。boolean类型占1字节。

2.boolean类型适用于逻辑运算，一般用于程序流程控制

• if条件控制语句
• while循环控制语句
• do-while循环控制语句
• for循环控制语句

3.在Java中，整形值和布尔值之间不能进行相互转换。不可以用0或非0的整数替代false和true。

5.自动类型转换

自动类型转换：当Java程序在进行赋值或者运算时，精度小的类型会自动转为精度大的类型

数据类型转换规则

 

 

黑色箭头，无信息丢失的转换

绿色箭头，可能有精度损失的转换

1.自动类型转换使用细节：

• 有多种类型的数据混合运算时，系统首先自动将所有数据转换成容量最大的那种数据类型，然后再进行计算
  当用一个二元运算符连接两个值时（列如 n+f，n为整数，f为浮点数），先将两个操作数转为同一类型
• 当我们把精度（容量）大的数据类型赋值给精度（容量）小的数据类型时，就会报错，反之会进行自动类型转换

• （byte，short）和char之间不会相互自动转换
  当把数值赋值给byte时，先判断该数是否在byte范围内，如果是就可以进行赋值
  在使用变量赋值对目标时，要先判断变量类型是否可以转换到目标类型
  

  • byte b1 = 10; //对，byte取值范围为 -128 ~ 127

  • byte a1 = 1000; //错，byte取值范围为 -128 ~ 127
  • int n2 =1; //对
  • byte b2 = n2; //错，变量赋值要判断其类型，n2为int型
  • char c1 = b1; //错，byte不能自动转为char型

• byte，short，char 三者可以进行计算，在计算时首先转换为int型
  
  • short s2 = b1 + s1; //错，b1 + s1 ==> int + int = int，而s2为short
  • byte b3 = b1 + b2; //错，b1 + b2 ==> int + int = int，而b3为byte
  • int t1 = b1 + s1; //对
• boolean不参与转换
• 自动提升原则：表达式结果的类型自动提升为操作数中最大的类型
  

6.强制类型转换

强制类型转换是自动类型转换的逆过程，将容量大的数据类型转换为容量小的数据类型。语法格式为：[强制转换符-圆括号]() + 变量名  例如：double n =9.99; int x = (int) n;

1.强制类型转换会造成信息损失——精度降低或溢出

2.强制类型转换通过截断小数部分将浮点值转换为整型

   如果想用舍入（round）一个浮点数来得到最接近的整数，可以使用 Math.round 方法

   PS：在调用round时，仍需要使用强制类型转换（int）。原因是 round 方法的返回值类型是 long 类型。

3.如果试图将一个数从一种类型强制转换为另一种类型，而又超出了目标类型的表示范围，结果就会阶段成一个完全不同的值。 例如：(byte) 实际上会得到 44

4.强制转换符只针对最近的操作数有效，往往会使用小括号提升优先级

   int x = (int)10 * 3.5 + 6 * 1.5; //错

   int x = (int)(10 * 3.5 + 6 * 1.5); //对

5.char类型可以保存int的常量值，但不能保存int的变量值，需要强制转换

   char c1 = 100; //对

   int x = 10; //对

   char c2 = x; //错

   char c3 = (char)x; //对

6.byte，short，char 类型在计算时当做int类型处理

7.基本数据类型和String类型转换

1.基本数据类型转String类型

  语法：将基本类型的值+"" 即可

2.String类型转基本数据类型

  语法：通过基本类型的包装类调用parseXX方法 即可

  整型(int)——  Integer.parseInt()

  长整型(long)——  Long.parseLong()

  短整型(short)——  Short.parseShort()

  字节(byte)——   Byte.parseByte()

  单精度(float)——  Float.parseFloat()

  双精度(double)——  Double.parseDouble()

  布尔类型(boolean)——  Boolean.parseBoolean()

3.在将String类型转成基本数据类型时，要确保String类型能够转成有效的数据。

   可以将"123" ——> 123整数，但是不可以把"Hellow"转成一个整数

4.如果格式处理不正确，会抛出异常，程序会终止

8.+号的使用

1.当+左右都是数值型时，做加法运算

2.当+左右有一方为字符串，做拼接运算

3.运算顺序为从左到右

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参考资料：

JAVA核心技术卷I

bilibili韩顺平：https://space.bilibili.com/651245581