day04_基本数据类型丶变量丶类型转换

前置知识

计算机世界中只有二进制。那么在计算机中存储和运算的所有数据都要转为二进制。包括数字、字符、图片、声音、视频等。

进制

进制也就是进位计数制，是人为定义的带进位的计数方法 。不同的进制可以按照一定的规则进行转换。

进制的分类

十进制：由0到9 数字组成，进位规则：逢十进一，
二进制：由0到1 数字组成，进位规则：逢二进一
八进制：由0到7 数字组成，进位规则：逢八进一
十六进制：由0到9数字和字母a到f 组成，进位规则：逢十六进一

在Java代码中如何表示四种进制的值

public class Demo1 {
    /*
        十进制：Java中，数值默认都是10进制，不需要加任何修饰。
        二进制：数值前面以0b开头，b大小写都可以。
        八进制：数值前面以0开头。
        十六进制：数值前面以0x开头，x大小写都可以。

        注意: 书写的时候, 虽然加入了进制的标识, 但打印在控制台展示的都是十进制数据.
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 十进制：正常表示
        System.out.println(10);//10

        //二进制：0b或0B开头
        System.out.println(0B10);//2
        
        //十六进制：0x或0X开头
        System.out.println(0x10);//16

        //八进制：0开头 
        System.out.println(010);//8
    }
}

计算机如何存储运算数据

计算机中的数据，都是以二进制补码的形式在存储和运算，而补码则是通过反码和原码推算出来的。

原码：可直观看出数据大小，就是二进制定点表示法，即最高位为符号位，【0】表示正，【1】表示负，其余位表示数值的大小。
反码 : 正数的反码与其原码相同，负数的反码是对其原码逐位取反，但符号位除外。
补码 : 数据以该状态进行运算，正数的补码与其原码相同；负数的补码是在其反码的末位加1。

Java中如何存储字符

在计算机的内部都是二进制的0、1数据，如何让计算机可以直接识别人类文字的问题呢？就产生出了编码表的概念。编码表 ：就是将人类的文字和一个十进制数进行对应起来组成一张表格。常见字符和数值的对应关系如下图所示：

总结：

将所有的英文字母，数字，符号都和十进制进行了对应，因此产生了世界上第一张编码表ASCII（Amercan Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换码）。
Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。
Java中使用的字符集：Unicode字符集。存储字符时：需要查找码表,找到字符对应的数字,将数字转换为二进制数存放到计算机中。使用字符时：将对应的二进制数转换为十进制找到ASC表中对应的字符显示出来
如果编码和解码的使用不是同一种编码表，则会出现乱码问题。

例如：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //字符类型变量
        char c = 'a';
        int i = 1;
        //字符类型和int类型计算
        System.out.println(c + i);//98
    }
}

计算机中的存储单位

进制：计算机中的数据不同于人们生活中的数据，人们生活采用十进制数，而计算机中全部采用二进制数表示，它只包含0、1两个数，逢二进一，1+1=10。每一个0或者每一个1，叫做一个bit（比特）。
字节：是我们常见的计算机中最小存储单元。计算机存储任何的数据，都是以字节的形式存储，右键点击文件属性，我们可以查看文件的字节大小。 8个bit（二进制位） 0000-0000表示为1个字节，写成1 byte或者1 B，计算机数据计量单位如下所示

数据类型

Java是一种强类型语言，针对每种数据都给出了明确的数据类型。Java的数据类型分为两大类：

基本数据类型：包括整数、浮点数、字符、布尔类型
引用数据类型：包括类、数组、接口。

今天我们重点学习的是基本数据类型，关于引用数据类型，后面我们会重点学习。

那为什么会有不同的数据类型呢？

不同的数据类型分配了不同的内存空间
不同的内存空间，所存储的数据大小是不一样的

在这里，我们给出每种基本数据类型的内存占用和取值范围，大家了解一下：

整型系列(整数)

/*
注意事项：
   Java中的默认整数类型是int，给 byte 或者 short赋值时，其值只要不超出其取值范围就可以直接赋值，否则报错
   声明long类型数值的时候 要在数值的末尾+l/L。 建议使用大写的L
   
 */
public class Demo01DataTypeTest {
    public static void main(String[] args) {
        /*
         （1）byte：字节类型： 占内存：1个字节  存储范围：-128~127
         */
        byte b = 127;
        //  b = 128;  不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失
        System.out.println("b = " + b);

        /*
            short：短整型类型：占内存：2个字节，存储范围：-32768~32767
         */
        short s = 20;
        System.out.println("s = " + s);

        /*
            int：整型：占内存：4个字节，存储范围：-2的31次方 ~ 2的31次方-1
         */
        int i = 30;
        System.out.println("i = " + i);

        /*
            long：长整型：占内存：8个字节，存储范围：-2的63次方 ~ 2的63次方-1
         */
        long l = 2222222222L; //如果要表示某个超过int范围的常量整数它是long类型，那么需要在数字后面加L
        System.out.println("l = " + l);
    }
}

浮点型系列（小数）

/*
浮点型：
    1.	浮点类型 默认的数据类型是 double，
	2.	声明float类型的数据 要在数值的末尾 + f/F
		建议大家使用 F
	3.浮点类型底层采用的是科学计数法表示
	   double d1 = 3.14e2;
	          d1 = 3.14E2;
    4. 小数底层存储方式与 整数不同，细分为 符号位 指数位  尾数位
	5. 小数不能精确的表示一个值
 */
public class Demo02DataTypeTest {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        float：单精度浮点型
            占内存：4个字节
            精度：科学记数法的小数点后6~7位
         */
        float f = 3.14F; //如果要表示某个常量小数是float类型，那么需要在数字后面加F或f，否则就是double类型
        System.out.println("f = " + f); //f = 3.14
        f = 3.14E10F;
        System.out.println("f = " + f); //f = 3.13999995E10

        /*
        double：双精度浮点型
            占内存：8个字节
            精度：科学记数法的小数点后15~16位
        */
        double d = 3.14;
        System.out.println("d = " + d); //d = 3.14
        d = 3.14e10;
        System.out.println("d = " + d); //d = 3.14E10
    }
}

单字符类型：char

字符常量的几种表示方式

一个字符，例如：'A'，'0'，'尚'
转义字符，例如：\n：换行。转义：把一个字符通过在前面附加“\”符号，让它从自己原本的含义，转变为新的含义
\u字符的Unicode编码值的十六进制型
直接给char类型变量赋值十进制的0~65535之间的Unicode编码值

/*
字符类型:
    占内存：2个字节 ,有且只能存储一个字符

 */
public class Demo04DataTypeTest {
    public static void main(String[] args) {
        //一个字符
        char c1 = 'A';
        System.out.println("c1 = " + c1);  //c1 = A

        //（2）转义字符
        char c2 = '\t';
        System.out.println("你好" + c2 + "世界");  //你好	世界

        //（3）字符的Unicode编码值的十六进制型
        char c3 = '\u5c1a'; 
        System.out.println("c3 = " + c3);  //c3 = 尚

        //（4）直接给char类型变量赋值十进制的0~65535之间的Unicode编码值
        char c4 = 97;
        System.out.println(c4);// a
    }
}

布尔类型

虽然计算机底层使用0和1表示false和true，但是在代码中不能给boolean类型的变量赋值0和1，只能赋值false和true

/*
boolean
   占内存：1个字节
   有且仅有两个值 true / false
 */
public class Demo03DataTypeTest {
    public static void main(String[] args) {
        boolean flag = true;
        System.out.println(flag); //true
        flag = false;
        System.out.println(flag); //false
    }
}

总结：

书写long类型的常量，需要在数字后面加大写L（建议用大写）或小写l
如果要表示某个常量小数是float类型，那么需要在数字后面加F或f，否则就是double类型
书写char类型的字符常量，我们可以直接写单个字符或者写转义字符又或者直接写Unicode编码值的十六进制形式。因为在Java中是使用Unicode编码表表示。（兼容ASCII码），每一个字符都有一个唯一的Unicode编码值。
虽然计算机底层使用0和1表示false和true，但是在代码中不能给boolean类型的变量赋值0和1，只能赋值false和true
浮点类型不精确，因为十进制的小数部分转二进制会需要舍去。float类型的4个字节能表示的数字范围比long类型的8个字节还要大因为小数底层存储方式与整数不同

变量

字面量就是数据/数值，只有“字面量”机制的话，是远远不够的，因为只有字面量内存是无法重复利用的。使用变量之后，内存空间就得到了复用。所谓变量：可变化的量。它的意思是变量中存储的数据不是一成不变的，是可以被改变的，假设变量 i 中之前存储的数据是 10，我们可以将 10 换成 100，变量就是这个意思。声明变量的实质就是申请内存空间。变量的作用：用来存储数据，代表内存的一块存储区域，这块内存中的值是可以改变的。根据变量名进行使用，可以输出，也可以修改值。变量定义的格式包括三个要素：

数据类型：规定了变量可以存储数据大小及存储什么样子的数据
变量名：告诉程序员如何访问这块内存及其里面的数据
数据值：存储在变量中的数据

变量的声明和赋值

方式一：先声明，后赋值（使用前赋值即可）

public class Demo01Variable {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            变量的定义格式
                数据类型 变量名称;
                变量名称 = 数据值;
        */
        byte a;//声明了一个byte类型(1个字节)的变量,给变量名称叫做a

        //把数字66存储到byte类型的变量a中
        a = 66;

        //打印变量a中保存的数据
        System.out.println(a);// 66

        //把数字88存储到byte类型的变量a中,原有的数据66将被替换
        a = 88;

        //打印变量a中保存的数据
        System.out.println(a);// 88
        
    }
}

还可以在同一行声明多个同一种数据类型的变量，中间使用逗号隔开。但不建议使用这种方式，降低程序的可读性。

public class Demo02Variable {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            变量的定义格式
                数据类型 变量名称1,变量名称2,变量名称3;
                变量名称1 = 数据值1;
                变量名称2 = 数据值2;
                变量名称3 = 数据值3;
          */
        //声明了三个int类型(4个字节)的变量,给每个变量分别起名为c,d,e
        int c, d, e;

        //给c,d,e 变量分别赋值
        c = 200;
        d = 300;
        e = 500;

        //打印各种变量中保存的数据
        System.out.println(c);//200
        System.out.println(d);//300
        System.out.println(e);//500
    }
}

方式二：声明变量且同时赋值

public class Demo03Variable {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            变量的定义格式二:
                数据类型 变量名称 = 数据值;
        */

        //声明了一个short类型(2个字节)的变量,变量名称为b,同时给b赋值为100
        short b = 100;
        
        System.out.println(b);// 100
    }
}

也可以在同一行声明多个同一种数据类型的变量，中间使用逗号隔开。但不建议使用这种方式，降低程序的可读性。

public class Demo04Variable {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        变量的定义格式
                数据类型 变量名称1 = 数据值1,变量名称2 = 数据值2,变量名称3 =数据值3 ;
        */
        //声明3个long类型的变量f,g,h，并且同时各自赋值
        long f = 600L,g = 700L,h = 800L;

        //打印long类型(8个字节)的变量中保存的内容
        System.out.println(f);  //600
        System.out.println(g);  //700
        System.out.println(h);  //800
    }
}

变量定义的注意事项:

变量名称：在同一个大括号范围内，变量的名字不可以相同。对变量重写赋值时，前面一定不要加数据类型，否则相当于重新声明一个新的变量会报错
变量的作用域：变量的有效范围。大家可以记住一句话，变量出了所在的大括号就从内存中释放了。如果超过作用域，也会报“找不到符号”错误。例如：局部变量只在方法体当中有效，方法体执行结束该变量的内存就释放了。
变量赋值：定义的变量，不赋值不能使用。赋值又叫初始化，如果没有初始化，会报“未初始化”错误
定义long类型的变量时：需要在整数的后面加L（大小写均可，建议大写）。因为整数默认是int类型，整数太大可能超出int范围。
定义float类型的变量时：需要在小数的后面加F（大小写均可，建议大写）。因为浮点数的默认类型是 double， double的取值范围是大于float的，类型不兼容。
什么类型变量一定要存储什么类型的字面值， 存储了其他类型的数据就可以报错。 例如：int类型的变量存储了字符串就会报错

代码示例

public class Demo04Variable {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        1. 变量名不允许重复定义
        */
        int a = 10;
        // int a = 20;  错误代码，重复定义变量名
        a = 20;
        System.out.println(a);

        /*
        3. 变量在使用之前一定要进行赋值
        */
        int i;
        //System.out.println(i);错误

        /*
        4. 定义float和long变量的注意事项
                定义float类型变量的使用: 需要在数值的后面加入F的标识,F可以大写也可以小写.但是, 建议大写
                定义long类型变量的使用 : 需要在数值的后面加入L的标识,L可以大写也可以小写.但是, 建议大写
        */
        float f = 12.3F;
        long l = 1000L;
        System.out.println(f);
        System.out.println(l);

        /*
        5. 变量的作用域范围
                变量的作用域 : 只在它所在的大括号中有效
        */
        {
            int x = 20;
            // 当这个大括号中的代码执行完毕后, 内部所[定义]的变量就会丛内存中消失
            System.out.println(x);
        }

        //System.out.println(x); 错误：变量的作用域 : 只在它所在的大括号中有效
    }
}

数据类型转换

Java程序中要求参与的运算的数据，必须要保证数据类型的一致性，如果数据类型不一致将发生类型的转换。
boolean类型不参与数据类型转换。

自动类型转换

将取值范围小的类型自动提升为取值范围大的类型的过程就是自动类型转换。
自动类型转换是自动完成的,不需要我们代码的干预。
自动类型转换对原有数据大小是没有影响的，数据类型的转换关系（取值范围从小到大），如图所示：

下列情况就会发生自动类型转换

当把存储范围小的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围大的变量时，

int i = 'A';//char自动升级为int
double d = 10;//int自动升级为double

byte b = 127; //右边的整数常量值必须在-128~127范围内
//byte bigB = 130;错误，右边的整数常量值超过byte范围
long num = 1234567; //右边的整数常量值如果在int范围呢，编译和运行都可以通过，这里涉及到数据类型转换
long bigNum = 12345678912L;//右边的整数常量值如果超过int范围，必须加L，否则编译不通过

当存储范围小的数据类型与存储范围大的数据类型一起混合运算时，会按照其中最大的类型运算

int i = 1;
byte b = 1;
double d = 1.0;

double sum = i + b + d;//混合运算，升级为double

当byte,short,char数据类型进行算术运算时，按照int类型处理

byte b1 = 1;
byte b2 = 2;
byte b3 = b1 + b2;//编译报错，b1 + b2自动升级为int

char c1 = '0';
char c2 = 'A';
System.out.println(c1 + c2);//113

强制类型转换

将取值范围大的类型强制转换成取值范围小的类型的过程就是强制类型转换

特点：

自动转换是Java自动执行的，而强制转换需要我们自己手动执行。
转换格式：数据类型变量名 = （数据类型）被转数据值；
强制类型转换对原有数据大小是有影响的，有可能造成数据溢出和精度损失

下列情况就会发生强制类型转换

当把存储范围大的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围小的变量时，需要强制类型转换，提示：有风险，可能会损失精度或溢出

public class Demo02Convert {
    public static void main(String[] args) {
        short s = 1;
        /*
            s是short类型,1是int类型,运算时类型不一致,会发生自动类型转换
            short类型(2个字节)的s会自动转换成int类型
            最终变成了两个int数据相加,结果是int类型
            不能直接赋值给左侧的short类型的变量s
            但是在赋值之前把int类型的结果,强制转换成short类型(砍掉左侧的2个字节的内容),

        */
        s = (short) (s + 1);
        System.out.println(s);

        double d = 9.999;
        int i = (int) d;//精度损失
        System.out.println(i);//9

        int a = 8888;
        byte b = (byte) a;//数据溢出
        System.out.println(b);//-72

    }

}

当某个值想要提升数据类型时，也可以使用强制类型转换。提示：这个情况的强制类型转换是没有风险的。

int i = 1;
int j = 2;
double shang = (double)i/j;

基本数据类型之间是存在固定的转换规则的，无论是哪个程序，将这 6 个规则套用进去，问题迎刃而解：

八种基本数据类型中，除 boolean 类型不能转换，剩下七种类型之间都可以进行转换；
如果整数型字面量没有超出 byte,short,char 的取值范围，可以直接将其赋值给 byte,short,char 类型的变量；
小容量向大容量转换称为自动类型转换，容量从小到大的排序为：byte < short(char) < int < long < float < double，其中 short 和 char 都占用两个字节，但是 char 可以表示更大的正整数；
大容量转换成小容量，称为强制类型转换，编写时必须添加“强制类型转换符”，但运行时可能出现精度损失，谨慎使用；
byte,short,char 类型混合运算时，先各自转换成 int 类型再做运算；
多种数据类型混合运算，各自先转换成容量最大的那一种再做运算；