【JavaSE】方法的使用

news2024/9/24 20:33:47

方法的使用

    • BIT-5-方法的使用
    • 绪论
    • 1. 方法概念及使用
      • 1.1什么是方法
      • 1.2 方法定义
      • 1.3 实参和形参的关系（重要）
      • 1.4 没有返回值的方法
    • 2. 方法重载
      • 2.1 为什么需要方法重载
      • 2.2 方法重载概念
    • 3. 递归
      • 3.1 生活中的故事
      • 3.2 递归的概念
      • 3.2 递归执行过程分析
      • 3.3 递归练习

BIT-5-方法的使用

【本节目标】

  1. 掌握方法的定义以及使用

  2. 掌握方法传参

  3. 掌握方法重载

  4. 掌握递归

绪论

在编程中也是一样，某段功能的代码可能频繁使用到，如果在每个位置都重新实现一遍，会：

  1. 使程序变得繁琐

  2. 开发效率低下，做了大量重复性的工作

  3. 不利于维护，需要改动时，所有用到该段代码的位置都需要修改

  4. 不利于复用

因此，在编程中，我们也可以将频繁使用的代码封装成"函数"(方法)，需要时直接拿来链接(即方法名–方法的入口地址)使用即可，避免了一遍一遍的累赘。

1. 方法概念及使用

1.1什么是方法

方法就是一个代码片段. 类似于 C 语言中的 “函数”。方法存在的意义(不要背, 重在体会):

  1. 是能够模块化的组织代码(当代码规模比较复杂的时候).

  2. 做到代码被重复使用, 一份代码可以在多个位置使用.

  3. 让代码更好理解更简单.

  4. 直接调用现有方法开发, 不必重复造轮子.

比如：在日历程序中经常要判断一个年份是否为闰年，则有如下重复性代码：

int  year = 1900;
if((0 == year % 4 && 0 != year % 100) || 0 == year % 400){
    System.out.println(year+"年是闰年");
}else{
    System.out.println(year+"年不是闰年");
}

那么如何把重复性的代码封装成方法呢？

1.2 方法定义

方法语法格式

// 方法定义
修饰符 返回值类型 方法名称([参数类型 形参 ...]){
 方法体代码;
 [return 返回值];
}

public static 返回值 方法名(形式参数列表) {
	方法体;
}

    public static void main(String[] args) {
        
    }

示例一：实现一个函数，检测一个年份是否为闰年

public static boolean isLeapYear(int year) {

    if((0 == year % 4 && 0 != year % 100) || 0 == year % 400){

        return true;
    }else{
 
        return false;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    boolean ret = isLeapYear(2020);
    System.out.println(ret);
}

方法名采取小驼峰的方式

实参和形参要一一匹配

返回值要和接收类型匹配

示例二: 实现一个两个整数相加的方法

public static int add(int a,int b) {
    return a+b;
}


public static void main(String[] args) {
    int sum = add(2,3);
    System.out.println(sum);
}

在Java当中函数的定义位置没有要求，C语言当中一般从上到下。

代码示例: 计算 1! + 2! + 3! + 4! + 5!

public static int fac(int i) {
    int fac = 1;
    for (int j = 1; j <= i ; j++) {
        fac *= j;
    }
    return fac;
}

public static void main(String[] args) {
    Scanner scan = new Scanner(System.in);
    int num = scan.nextInt();
    int sum = 0;
    for (int i = 1; i <= num ; i++) {
        //计算i的阶乘
        sum += fac(i);
    }
    System.out.println(sum);
}

【注意事项】

  1. 修饰符：现阶段直接使用public static 固定搭配

  2. 返回值类型：如果方法有返回值，返回值类型必须要与返回的实体类型一致，如果没有返回值，必须写成void

  3. 方法名字：采用小驼峰命名

  4. 参数列表：如果方法没有参数，()中什么都不写，如果有参数，需指定参数类型，多个参数之间使用逗号隔开

  5. 方法体：方法内部要执行的语句

  6. 在java当中，方法必须写在类当中

  7. 在java当中，方法不能嵌套定义

  8. 在java当中，没有方法声明一说

补充

在多个.c文件当中只能有一个main函数，在多个.java文件当中可以有多个main函数。

1.3 实参和形参的关系（重要）

代码示例: 交换两个整型变量

public class TestMethod {
 public static void main(String[] args) {
 int a = 10;
 int b = 20;
 swap(a, b);
 System.out.println("main: a = " + a + " b = " + b);
 }
 public static void swap(int x, int y) {
 int tmp = x;
 x = y;
 y = tmp;
        System.out.println("swap: x = " + x + " y = " + y);
 }
}
// 运行结果
swap: x = 20 y = 10
main: a = 10 b = 20

可以看到，在swap函数交换之后，形参x和y的值发生了改变，但是main方法中a和b还是交换之前的值，即没有交换成功。

原因;形参是实参的一份临时拷贝，对形参的改变，不影响实参。

而Java当中并没有指针，所以关于交换数字的解决办法，我们后期学习了类和对象之后，才能解决这个问题。

1.4 没有返回值的方法

方法的返回值是可选的. 有些时候可以没有的，没有时返回值类型必须写成void

代码示例

class Test {
 public static void main(String[] args) {
 int a = 10;
 int b = 20;
 print(a, b);
 }
 public static void print(int x, int y) {
 System.out.println("x = " + x + " y = " + y);
 }
}

另外, 如刚才的交换两个整数的方法, 就是没有返回值的

2. 方法重载

2.1 为什么需要方法重载

public static int sumInt(int a,int b) {
    return (a+b);
}
public static void main(String[] args) {
    int sum1 = sumInt(1,2);
    System.out.println(sum1);
    double sum2 = sumInt(1.5,2.5);
    System.out.println(sum2);
}
//Java编译器会报错
//不兼容的类型: 从double转换到int可能会有损失

由于参数类型不匹配, 所以不能直接使用现有的 add 方法.

一种比较简单粗暴的解决方法如下：

public static int sumInt(int a,int b) {
    return (a+b);
}
public static double sumDou(double a,double b) {
    return (a+b);
}
public static void main(String[] args) {
    int sum1 = sumInt(1,2);
    System.out.println(sum1);
    double sum2 = sumDou(1.5,2.5);
    System.out.println(sum2);
}

上述代码确实可以解决问题，但不友好的地方是：需要提供许多不同的方法名，而取名字本来就是让人头疼的事

情。那能否将所有的名字都给成add呢？

答案是可以的，Java当中允许方法名相同，在调用方法的时候会根据传递的参数类型匹配不同的方法。

java当中可以取相同的名字会根据传递的参数，调用对应的方法。

但是不能方法名和形式列表内容完全相同

代码如下

public static int sum(int a,int b) {
    return (a+b);
}
public static int sum(int a,int b,int c) {
    return (a+b+c);
}
public static double sum(double a,double b) {
    return (a+b);
}
public static void main(String[] args) {
    int sum1 = sum(1,2);
    System.out.println(sum1);
    double sum2 = sum(1.5,2.5);
    System.out.println(sum2);
}

2.2 方法重载概念

image-20221110184548405

在自然语言中，一个词语如果有多重含义，那么就说该词语被重载了，具体代表什么含义需要结合具体的场景。

在Java中方法也是可以重载的。

在Java中，如果多个方法的名字相同，参数列表不同，则称该几种方法被重载了。

image-20221110183822807

注意：

  1. 方法名必须相同

  2. 参数列表必须不同(参数的个数不同、参数的类型不同、类型的次序必须不同)

  3. 与返回值类型是否相同无关

  4. 和参数的类型名无关

image-20221110184218978

  1. 编译器在编译代码时，会对实参类型进行推演，根据推演的结果来确定调用哪个方法

补充：

public class Test {
    public static int add(int a,int b){
        return a+b;
    }

    public static int add(int a,int b,int c){
        return a+b+c;
    }

    public static int add(int... arr){
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            sum += arr[i];
        }
        return sum;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(add(1, 2, 3, 4));
    }
}
//打印
10

这里的int... arr与int[] arr类似

我们把int... arr这样的参数称为可变参数，但是这样代码的可读性降低，我们一般不这样写。

6.作业+递归+数组

3. 递归

3.1 生活中的故事

从前有坐山，山上有座庙，庙里有个老和尚给小和尚将故事，讲的就是：

"从前有座山，山上有座庙，庙里有个老和尚给小和尚讲故事，讲的就是：

“从前有座山，山上有座庙…”

“从前有座山……”

上面的故事有个特征：自身中又包含了自己，该种思想在数学和编程中非常有用，因为有些时候，我们遇到的问题直接并不好解决，但是发现将原问题拆分成其子问题之后，子问题与原问题有相同的解法，等子问题解决之后，原问题就迎刃而解了。

3.2 递归的概念

一个方法在执行过程中调用自身, 就称为 “递归”.

递归相当于数学上的 “数学归纳法”, 有一个起始条件, 然后有一个递推公式.

例如, 我们求 N!

起始条件: N = 1 的时候, N! 为 1. 这个起始条件相当于递归的结束条件.

递归公式: 求 N! , 直接不好求, 可以把问题转换成 N! == N * (N-1)！

递归的必要条件：

  1. 自己调用自己

  2. 递归出口

代码示例：递归求N的阶乘

public static int fac(int n) {
    if(n > 1) {
        return n * fac(n-1);
    }else {
        return 1;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(fac(5));
}
//------------------
//编译器运行结果为
//120

3.2 递归执行过程分析

执行过程图

image-20221111122304619

程序按照序号中标识的 (1) -> (8) 的顺序执行.

3.3 递归练习

代码示例1 按顺序打印一个数字的每一位(例如 1234 打印出 1 2 3 4)

public static void print(int n) {
    if (n < 10) {
        System.out.println(n%10);
        return;
    }
    print(n / 10);
    System.out.println(n % 10);
}

代码示例2 递归求 1 + 2 + 3 + … + 10

public static int sum(int n) {
    if(n ==1) {
        return 1;
    }
    return n + sum(n - 1);
}
public static void main(String[] args) {
    Scanner scan = new Scanner(System.in);
    int num = scan.nextInt();
    System.out.println(sum(num));
}

代码示例3 写一个递归方法，输入一个非负整数，返回组成它的数字之和. 例如，输入 1729, 则应该返回1+7+2+9，它的和是19

public static int func(int n) {
    if(n < 10) {
        return n;
    }
    return (n%10) + func(n / 10);
}

代码示例4 求斐波那契数列的第 N 项

public static int fibonacci(int n) {
    if(n >2) {
        return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
    }
    return 1;
}

补充

循环和递归有什么区别呢？

递归的好处是：代码少，不好的地方：不好书写

循环的好处是：容易理解

递归浪费的空间比较多。经常会出现栈溢出的情况。

汉诺塔问题

image-20221112141350454

如果有一个盘子：A->C 1(2^1-1)

两个盘子：A->B A->C B->C 3(2^2-1)

三个盘子：A->C A->B C->B A->C B->A B->C A->C 7(2^3-1)

核心思想：n个盘子，

n-1个盘子从pos1借助pos3移动到pos2.

第n个盘子从pos1->pos3

再将n-1个盘子借助pos1移动到pos3

核心思想：n个盘子先把n-1个放好，n-2个放好……

public static void hanoiTower(int n,char pos1,char pos2,char pos3) {
    if(n == 1) {
        move(pos1, pos3);
        return;
    }
    hanoiTower(n-1,pos1,pos3,pos2);
    move(pos1, pos3);
    hanoiTower(n-1,pos2,pos1,pos3);

}
public static void move(char pos1,char pos2) {
    System.out.println(pos1 + "->" + pos2);
}
public static void main(String[] args) {
    hanoiTower(1,'A','B','C');
    System.out.println();
    hanoiTower(2,'A','B','C');
    System.out.println();
    hanoiTower(3,'A','B','C');
}

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