第3章：变量
3.1 为什么需要变量
俗话说，一个程序就是一个世界，变量是程序的基本组成单位。无论是使用哪种高级程序语言编写程序，变量都是其程序的基本组成单位。
变量有三个基本要素：类型+名称+值
比如：
class Test{
public static void main(String[] args){
int a = 1; // 定义了一个变量，类型int整型，名称a，值1
int b = 3; // 定义了一个变量，类型int整型，名称b，值3
b = 89; // 把89值赋给b变量
System.out.println(a); //输出a变量的值
System.out.println(b); // 输出b变量的值
}
}
简单的原理示意图：
3.2 变(变化)量(值)的介绍
3.2.1 概念
变量相当于内存中一个数据存储空间的表示，你可以把变量看做是一个房间的门牌号，通过门牌号我们可以找到房间，而通过变量名可以访问到变量(值)。
3.2.2 变量使用的基本步骤
● 1) 声明变量
int a;
● 2) 赋值
a = 60; //应该这么说: 把 60 赋给 a 使用 System.out.println(a);
//也可以一步到位[int a = 60; 通常我们是一步完成]
3.2.3 变量使用注意事项
- 变量表示内存中的一个存储区域【不同的变量，类型不同，占用的空间大小不同，比如：int为4个字节，double为8个字节，先有基本印象，后续会学到字节】
- 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/值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=数据类型 + 变量名 + 值，这一点大家注意，也是变量的三要素
public class VarDetail{
public static void main(String[] args){
//变量必须先声明，后使用, 即有顺序
int a = 50;
System.out.println(a);
//该区域的数据/值可以在同一类型范围内不断变化
//a = "jack"; //×,因为不是同一类型范围内变化
a = 88; //对
System.out.println(a);
//变量在同一个作用域内不能重名
// int a = 77; //×
}
}
class Dog{
public static void main(String[] args){
int a = 66; //对
}
}
3.3 程序中 +号的使用
相信大家，对这个+号也很迷惑吧，有时作为运算符，有时却是连接符，到底怎么区分呢？
- 当左右两边都是数值型时，则做加法运算
- 当左右两边有一方为字符串，则做拼接运算
- 运算顺序，是从左到右
大家理解后，试着先做做下面题目，看是否真的掌握了。
System.out.println(100 + 98); // 198
System.out.println("100" + 98); // 10098
System.out.println(100 + 3 + "hello，小猫咪"); // 103hello，小猫咪
System.out.println("hello" + 100 + 3); // hello1003
3.4 数据类型
每一种数据都定义了明确的数据类型，在内存中分配了不同大小的内存空间(字节)。
上图说明【爱摸鱼的TT~要求小伙伴背下来！！！】
- java数据类型分为两大类：基本数据类型和引用数据类型
- 基本数据类型有8种，数值型【byte、short、int、long、float、double】、char、boolean
- 引用数据类型【类、接口、数组】
3.4.1 整数类型
基本介绍
Java 的整数类型就是用于存放整数值的，比如 12 , 30, 3456 等等
案例演示
byte n1 = 10;
short n2 = 10;
int n3 = 10;//4 个字节
long n4 = 10; //8 个字节
整型的类型
整型的使用细节
- Java各整数类型有固定的范围和字段长度，不受具体OS【操作系统】的影响，以保证java程序的可移植性。
- Java的整型常量（具体值）默认为int类型，声明long型常量须后加‘l’或‘L’。
- Java程序中变量常声明为int型，除非不足以表示大数，才使用long
- bit：计算机中最小存储单位。byte：计算机中基本存储单位，1byte= 8bit。【二进制再详细说，简单举例byte 3 和 short 3】
byte n1 = 3; short n2 = 3;
思考题：long类型，有几个bit【8个字节 * 8bit = 64】
long n = 3; // 内存中存在形式
public class IntDetail{
public static void main(String[] args){
//Java 的整型常量（具体值）默认为 int 型，声明 long 型常量须后加‘l’或‘L’
int n1 = 1; // 4个字节
//int n2 = 1L; //对不对?不对
long n3 = 1L; //对
}
}
3.4.2 浮点类型
基本介绍
Java 的浮点类型可以表示一个小数，比如 123.4 ，7.8 ，0.12 等等
浮点类型的分类
说明一下
-
关于浮点数在机器中存放形式的简单说明，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)。
浮点型使用细节
- 与整数类型类似，Java浮点类型也有固定的范围和字段长度，不受具体OS的影响。【float 4个字节，double 8个字节】
- Java的浮点类型常量（具体值）默认为double型，声明float型常量，须后加‘f’或‘F’。
- 浮点型常量有两种表示形式
○ 十进制形式：5.12 512.0f .512（必须有小数点）
○ 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】 - 通常情况下，应该使用double型，因为它比float型更精确。
double num9 = 2.1234567851；
float num10 = 2.1234567851F； - 浮点数使用缺陷：2.7 和 8.1/3 比较
在数学算术方面，8.1/3的结果就是2.7，而在计算机中却不是这样，那该怎么比较浮点数的大小呢？那我们看看下面的案例吧。
public class FloatDetail{
public static void main(String[] args){
//Java 的浮点型常量(具体值)默认为 double 型，声明 float 型常量，须后加‘f’或‘F'
//float num1 = 1.1; //对不对?错误
float num2 = 1.1F; //对的
double num3 = 1.1; //对
double num4 = 1.1f; //对，自动转换缘故
//十进制数形式：如：5.12 512.0f .512 (必须有小数点）
double num5 = .123; //等价 0.123
System.out.println(num5);
//科学计数法形式:如：5.12e2 [5.12 * 10 的 2 次方 ] 5.12E-2 []
System.out.println(5.12e2);//512.0
System.out.println(5.12E-2);//0.0512
//通常情况下，应该使用 double 型，因为它比 float 型更精确。
//[举例说明]double num9 = 2.1234567851;float num10 = 2.1234567851F;
double num9 = 2.1234567851;
float num10 = 2.1234567851F;
System.out.println(num9);
System.out.println(num10);
//浮点数使用陷阱: 2.7 和 8.1 / 3 比较
//看看一段代码
double num11 = 2.7;
double num12 = 2.7; //8.1 / 3 = 2.7
System.out.println(num11);//2.7
System.out.println(num12);//接近 2.7 的一个小数，而不是 2.7
//得到一个重要的使用点: 当我们对运算结果是小数的进行相等判断是，要小心
//应该是以两个数的差值的绝对值，在某个精度范围类判断
if( num11 == num12) {
System.out.println("num11 == num12 相等");
}
//正确的写法 , ctrl + / 注释快捷键, 再次输入就取消注释
if(Math.abs(num11 - num12) < 0.000001 ) {
System.out.println("差值非常小，到我的规定精度，认为相等...");
}
// 可以通过 java API 来看
System.out.println(Math.abs(num11 - num12));
//细节:如果是直接查询得的的小数或者直接赋值，是可以判断相等
}
}
所以，如何才能避免在比较浮点数时不进入陷阱呢？
那应该是以两个数的差值的绝对值，在某个精度范围类判断。
3.4.3 字符类型
基本介绍
字符类型可以表示单个字符,字符类型是 char，char 是两个字节(可以存放汉字)，多个字符我们用字符串 String(我们后面详细讲解 String)
案例演示
#代码
char c1 = 'a';
char c2 = '\t';
char c3 = '韩';
char c4 = 97;
字符类型使用细节
- 字符常量是用单引号（‘’）括起来的单个字符。例如：char c1 = ‘a’; char c2 = ‘中’; char c3 = ‘9’;
- 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。例如：char c3 = ‘\n’；
- 在java中，char的本质是一个整数，在输出时，是Unicode码对应的字符。
- 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【97 -> a】
- char类型是可以进行运算的，相当于一个整数，因为它都对应有Unicode码。
public class CharDetail {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
//在java中，char的本质是一个整数，在默认输出时，是unicode码对应的字符
//要输出对应的数字，可以(int)字符
char c1 = 97;
System.out.println(c1); // a
char c2 = 'a'; //输出'a' 对应的 数字
System.out.println((int)c2);
char c3 = '爱';
System.out.println((int)c3);//38889
char c4 = 38889;
System.out.println(c4);//韩
//char类型是可以进行运算的，相当于一个整数，因为它都对应有Unicode码.
System.out.println('a' + 10);//107
//小测试
char c5 = 'b' + 1;//98+1==> 99
System.out.println((int)c5); //99
System.out.println(c5); //99->对应的字符->编码表ASCII(规定好的)=>c
}
}
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，比如’a’
存储：‘a’ ->码值97 ->二进制（1100001） -> 存储
读取：二进制（1100001） -> 97 -> ‘a’ ->显示
上面所说的字符和码值的对应关系是通过字符编码表决定的，接下来就介绍这些字符编码表。
3.5 ASCII码介绍（了解）
ASCII码相信大家有所听过吧，它就是上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码（使用一个字节），对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为ASCII码。
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，最前面的1位统一规定为0。特别提示一个字节可以表示256个字符，而ASCII码只用了128个字符，怎么说呢，在美国对于他们国家是够用的了，而对于其他国家还是不能表示所有字符，所以很明显体现出其缺点就是不能表示所有字符。
那还有其他编码能弥补其缺点吗？
3.6 Unicode编码介绍（了解）
而对于Unicode编码来说，其好处将世界所有的符号都纳入其中，每个符号都给予一个独一无二的编码，使用Unicode没有乱码的问题；有优点也难免会出现缺点的吧，那是啥呢？
Unicode编码的缺点是一个英文字母和一个汉字都占用2个字符，这对于存储空间来说是一个浪费。
从上面的占位空间来看，我们计算下Unicode最多编码多少个字符，2的16次方是65536，所以说最多编码是65536个字符。编码0-127的字符是与ASCII的编码一样的，比如‘a’在ASCII码是0x61，在Unicode码是ox0061，都对应97，因此Unicode码兼容ASCII码。
3.7 UTF-8编码介绍（了解）
UTF-8是在Unicod基础上改进的，其是在互联网上使用最广的一种Unicode的实现方式。
它是一种变长的编码方式，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。
根据其优势大小可变的编码，其字母占1个字节，汉字占3个字节。
3.8 布尔类型 boolean
- 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个字节；
- boolean类型适于逻辑运算，一般用于程序流程控制（具体的后面详细介绍）；
○ 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
public class Boolean01{
public static void main(String[] args){
boolean isPass = true;
if(isPass == true){
System.out.println("考试通过，恭喜！");
}else{
System.out.println("再接再厉！");
}
}
}
3.9 基本数据类型转换
3.9.1 自动类型转换
当一个java程序在进行赋值或者在运算时，精度小的类型自动转换为精度大的数据类型，这一过程就是自动类型转换。
下面是数据类型按精度（容量）大续爱排序为（背！！！，规则）
3.9.2 自动类型转换注意和细节
- 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，反之就会进行自动类型转换。
- （byte、short）和 char 之间不会相互自动转换。
- byte、short、char 他们三者可以计算，在计算时首先把所有操作数转换为int类型。
- 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。
//自动类型转换细节
public class AutoConvertDetail {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
//细节1： 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
int n1 = 10; //ok
//float d1 = n1 + 1.1;//错误 n1 + 1.1 => 结果类型是 double
//double d1 = n1 + 1.1;//对 n1 + 1.1 => 结果类型是 double
float d1 = n1 + 1.1F;//对 n1 + 1.1 => 结果类型是 float
//细节2: 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，反之就会进行自动类型转换。
//
//int n2 = 1.1;//错误 double -> int
//细节3: (byte, short) 和 char之间不会相互自动转换
//当把具体数赋给 byte 时，(1)先判断该数是否在byte范围内，如果是就可以
byte b1 = 10; //对 , -128-127
// int n2 = 1; //n2 是int
// byte b2 = n2; //错误，原因：如果是变量赋值，判断类型就直接是int了，这样都不满足自动转换
//
// char c1 = b1; //错误， 原因 byte 不能自动转成 char
//
//
//细节4: byte，short，char 他们三者可以计算，在计算时首先转换为int类型
byte b2 = 1;
byte b3 = 2;
short s1 = 1;
//short s2 = b2 + s1;//错, b2 + s1 => int
int s2 = b2 + s1;//对, b2 + s1 => int
//byte b4 = b2 + b3; //错误: b2 + b3 => int
//
//boolean 不参与转换
boolean pass = true;
//int num100 = pass;// boolean 不参与类型的自动转换
//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
//看一道题
byte b4 = 1;
short s3 = 100;
int num200 = 1;
float num300 = 1.1F;
double num500 = b4 + s3 + num200 + num300; //float -> double
}
}
3.9.3 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。使用时要加上强制转换符( )，但可能造成精度降低或溢出，使用时需要格外注意啦。
int i = (int)1.9;
System.out.println(i);
int j = 100;
byte b1 = (byte)j;
System.out.println(b1);
3.9.4 强制类型转换细节说明
- 当进行数据的大小从 大 ->小，就需要使用强制转换。
- 强制符号只针对于最近的操作数有效，往往会使用小括号提升优先级。
- char类型可以保存int的常量值，但不能保存int的变量值，需要强制转换才行。
- byte和short、char类型在进行运算时，都会统一当作int类型处理。
public class ForceConvertDetail {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
//演示强制类型转换
//强转符号只针对于最近的操作数有效，往往会使用小括号提升优先级
//int x = (int)10*3.5+6*1.5;//编译错误： double -> int
int x = (int)(10*3.5+6*1.5);// (int)44.0 -> 44
System.out.println(x);//44
char c1 = 100; //ok
int m = 100; //ok
//char c2 = m; //错误
char c3 = (char)m; //ok
System.out.println(c3);//100对应的字符, d字符
}
}
3.10 基本数据类型转换—练习
判断是否能够通过编译
1. short s = 12; // ok
s = s - 9; //错误 int -> short
2. byte b = 10; // ok
b = b + 11; // 错误 int -> byte
b = (byte)(b+11); // 正确，使用强转
3. char c = 'a' ; // ok
int i = 16; // ok
float d = .314F; // ok
double result = c + i + d; // ok float -> double
4. byte b = 16; // ok
short s = 14; // ok
short t = s + b; // 错误 int - > short
3.11 基本数据类型和String类型的转换
3.11.1 介绍和使用
在程序开发中，我们经常需要将基本数据类型转换成String类型，或者将String类型转换成基本数据类型。那该怎么转换嗯？
● 基本数据类型转String类型
○ 语法：将基本类型的值 + " " 即可
● String类型转基本数据类型
○ 语法：通过基本数据类型的包装类调用parseXX方法 即可
那怎么将字符串类型转换成char类型呢？含义是指 把字符串的第n个字符得到（使用 . charAt(n)）
public class StringToBasic {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
//基本数据类型->String
int n1 = 100;
float f1 = 1.1F;
double d1 = 4.5;
boolean b1 = true;
String s1 = n1 + "";
String s2 = f1 + "";
String s3 = d1 + "";
String s4 = b1 + "";
System.out.println(s1 + " " + s2 + " " + s3 + " " + s4);
//String->对应的基本数据类型
String s5 = "123";
//会在OOP（面向对象）讲对象和方法的时候会详细
//解读 使用 基本数据类型对应的包装类的相应方法，得到基本数据类型
int num1 = Integer.parseInt(s5);
double num2 = Double.parseDouble(s5);
float num3 = Float.parseFloat(s5);
long num4 = Long.parseLong(s5);
byte num5 = Byte.parseByte(s5);
boolean b = Boolean.parseBoolean("true");
short num6 = Short.parseShort(s5);
System.out.println("===================");
System.out.println(num1);//123
System.out.println(num2);//123.0
System.out.println(num3);//123.0
System.out.println(num4);//123
System.out.println(num5);//123
System.out.println(num6);//123
System.out.println(b);//true
//怎么把字符串转成字符char -> 含义是指 把字符串的第一个字符得到
//解读 s5.charAt(0) 得到 s5字符串的第一个字符 '1'
System.out.println(s5.charAt(0));
}
}
3.11.2 注意事项
- 在将String类型转化成基本数据类型时，要确保String类型能够转成有效的数据，比如：我们可以把“123”转成一个整数，但不能把“hello”转成一个整数；
- 如果格式不正确，就会抛出异常，程序就会终止，这个问题在异常处理章节会详细说明
/**
* 演示字符串转基本数据类型的细节
*/
public class StringToBasicDetail {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
String str = "hello";
//转成int
int n1 = Integer.parseInt(str);
System.out.println(n1);
}
}
3.12 本章巩固习题
- 程序阅读题，看看输出什么？
public class Homework01 {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
int n1;
n1 = 13;
int n2;
n2 = 17;
int n3;
n3 = n1 + n2;
System.out.println("n3 = " + n3);
int n4 = 38;
int n5 = n4 - n3;
System.out.println("n5 = " + n5);
}
}
- 使用char类型，分别保存\n \t \r \ 1 2 3等字符，并打印输出
public class Homework02 {
public static void main(String[] args) {
char c1 = '\n';
char c2 = '\t';
char c3 = '\r';
char c4 = '\\';
char c5 = '1';
char c6 = '2';
char c7 = '3';
System.out.println(c1);
System.out.println(c2);
System.out.println(c3);
System.out.println(c4);
System.out.println(c5);
System.out.println(c6);
System.out.println(c7);
}
}
- 编程，保存两本书名，用+拼接，看效果。保存两个性别，用加号拼接，看效果。保存两本书的价格，用加号拼接，看效果。
public class Homework03 {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
//编程，保存两本书名，用+拼接，看效果。保存两个性别，
//用加号拼接，看效果。保存两本书价格，用加号拼接，看效果
String book1 = "天龙八部";
String book2 = "笑傲江湖";
System.out.println(book1 + book2);//天龙八部笑傲江湖
//性别应该使用char保存
char c1 = '男';
char c2 = '女';
System.out.println(c1 + c2);//得到 男 字符码值 + 女 字符码值
//保存两本书价格
double price1 = 123.56;
double price2 = 100.11;
System.out.println(price1 + price2);//就是 123.56+100.11
}
}
- 编程实现下面效果：
姓名 年龄 成绩 性别 爱好
xx xx xx xx xx
public class Homework04 {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
/*
姓名 年龄 成绩 性别 爱好
xx xx xx xx xx
要求：
1) 用变量将姓名、年龄、成绩、性别、爱好存储
2) 使用+
3) 添加适当的注释
4) 添加转义字符, 使用一条语句输出
*/
//姓名
String name = "jack";
int age = 20;
double score = 80.9;
char gender = '男';
String hobby = "打篮球";
//输出了信息, 可以使用换行
System.out.println("姓名\t年龄\t成绩\t性别\t爱好\n" + name + "\t"
+ age + "\t" + score + "\t" + gender + "\t" + hobby);
}
}
本手册会持续更新，感谢大家的阅读~
对学习Java感兴趣的小伙伴、有任何问题都欢迎大家加我的WeChat：Zxutt_996一起探讨
一起遇到志同道合的我们吧，让我们一起在学习Java的路上打怪升级！加油，未来是我们的~