Java 编程的逻辑

编程基础

程序：基本上就是告诉计算机要操作的数据和执行的指令序列，即对什么数据做什么操作

数据类型和变量

整数类型：byte/short/int/long（取值范围1/2/4/8）
小数类型：float/double（不同的取值范围和精度）
-字符类型：char（单个字符）
真假类型：boolean（真假）

变量：给数据起名字，方便找不同的数据，它的值可以变，但含义不应变。

数组类型

三种赋值形式

1
2
3

int[] arr = {1,2,3};
int[] arr = new int[]{1,2,3};
int[] arr = new int[3]; //3可以为变量，生成动态的长度的数组

数组长度确定后不可变

默认值：数值类型的值为0, boolean为false, char为空字符

数组内存空间：一个基本类型变量，内存中只会有一块对应的内存空间。但数组有两块：一块用于存储数组内容本身，另一块用于存储内容的位置。

基本运算

算术运算

运算时要注意结果的范围，使用恰当的数据类型
小数计算结果不精确

比较运算

（a++）是先用原来的值进行其他操作，然后再对自己做修改
（++a）是先对自己做修改，再用修改后的值进行其他操作。

逻辑运算

与（&）：两个都为true才是true，只要有一个是false就是false；
或（|）：只要有一个为true就是true，都是false才是false；
非（!）：针对一个变量，true会变成false,false会变成true；
异或（^）：两个相同为false，两个不相同为true；

条件执行

if语句

if(判断条件){
	代码块1
else{
	代码块2
}

在if/else if/else中，判断的顺序是很重要的，后面的判断只有在前面的条件为false的时候才会执行

三元运算符

1	判断条件?表达式1:表达式2

switch

switch(表达式){
	case 值1:
    	break;
    case 值2:
    	break;
    default:代码n+1
}

表达式值的数据类型只能是byte、short、int、char、枚举和String（Java 7以后 ) break是指跳出switch语句

实现原理

程序最终都是一条条的指令，CPU有一个指令指示器，指向下一条要执行的指令.有一些特殊的指令，称为跳转指令，这些指令会修改指令指示器的值，让CPU跳到一个指定的地方执行。跳转有两种：一种是条件跳转；另一种是无条件跳转。条件跳转检查某个条件，满足则进行跳转，无条件跳转则是直接进行跳转。

if、if/else、if/else if/else、三元运算符都会转换为条件跳转和无条件跳转，

switch的转换和具体系统实现有关。

分支比较少:跳转指令
分支比较多：跳转表（ key为条件值（编译器会自动排序，方便二分查找），value 为跳转地址）

跳转表中如果值是连续的，则优化为一个数组，连找都不用找了

因为需要排序所以switch类型需要支持排序(byte/short/int/string(通过hashCode))

不支持Long（跳转表值的存储空间一般为32位，容纳不下long）

条件执行的本质依赖于条件跳转、无条件跳转和跳转表。

循环

多次重复执行某些类似的操作

while

1
2
3

while（条件语句）{
	代码块
}

do/while

1
2
3

do{
	代码块;
}while(条件语句)

条件语句是什么，代码块都会至少执行一次

for

1
2
3

for(初始化语句;循环条件;步进操作){
	循环体
}

循环条件必须返回一个boolean类型外，其他语句没有什么要求(甚至可以为空 for（；；）)

执行的流程:

执行初始化指令；
检查循环条件是否为true，如果为false，则跳转到第6步；
循环条件为真，执行循环体；
执行步进操作；
步进操作执行完后，跳转到第2步，即继续检查循环条件；
for循环后面的语句。

foreach

1
2
3

for(int element :arr){
	System.out.println (element);
}

循环控制

break：提前结束循环

continue：跳过循环体中剩下的代码，然后执行步进操作

实现原理

和if一样，循环内部也是靠条件转移和无条件转移指令实现的，在if中，跳转只会往后面跳，而for会往前面跳，第6行就是无条件跳转指令。break/continue语句也都会转换为跳转指令。

解决复杂问题的基本策略是分而治之，将复杂问题分解为若干相对简单的子问题，然后子问题再分解为更小的子问题……

函数的用法

使用函数来减少重复代码和分解复杂操作。

修饰符 返回值类型 函数名字(参数类型 参数名字,...){
    操作
    return 返回值;
}

返回值：函数可以没有返回值，如果没有返回值则类型写成void，如果有则在函数代码中必须使用return语句返回一个值，这个值的类型需要和声明的返回值类型一致。

Main函数表示程序的入口；

在函数中修改数组元素内容和在调用者中修改是完全一样的。

return可以用于函数内的任意地方

需要的返回值是一种复合结果时可以使用对象；

同一个类里，函数可以重名,但参数不同(重载).Java编译器会自动进行类型转换，并寻找最匹配的函数

调用自己的函数就叫递归函数(递归层数过多会爆栈，栈溢出错误)

递归其实是有开销的，而且使用不当，可能会出现意外的结果，可以通过循环实现

通过函数来减少重复代码、分解复杂操作是计算机程序的一种重要思维方式。

基本原理

从main函数开始顺序执行
函数调用可以看作一个无条件跳转
跳转到对应函数的指令处开始执行
碰到return语句或者函数结尾的时候，再执行一次无条件跳转
跳转回调用方，执行调用函数后的下一条指令。

计算机系统主要使用内存中的栈来存放函数调用过程中需要的数据，包括参数、返回地址，以及函数内定义的局部变量。

使用CPU内的一个存储器存储返回值

代码及对于栈执行情况

数组和对象类型，实际的内容空间一般不是分配在栈上的，而是分配在堆。

递归调用

递归函数的执行过程，函数代码虽然只有一份，但在执行的过程中，每调用一次，就会有一次入栈，生成一份不同的参数、局部变量和返回地址。

每一次调用都需要分配额外的栈空间用于存储参数、局部变量以及返回地址，需要进行额外的入栈和出栈操作。

递归的次数比较多时，应该考虑其他方式。

个人思考

第一章整体看下来发现还是有一些比较基础的东西都遗忘了，比如说居然都忘记还有short这个数据类型，主要是平时用的比较少，像循环基本都是用for，其他两种真的很少用。蛮喜欢基本原理这一部分，即使是最基础的，一章看下来也能学到东西。

理解数据背后的二进制

字符的编码与乱码

常见非Unicode编码

ASCII:美国大概只需要128个字符，所以就规定了128个字符的二进制表示方法。这个方法是一个标准，称为ASCII编码

ISO 8859-1:它也是使用一个字节表示一个字符，其中0～127与ASCII一样，128～255规定了不同的含义。在128～255中，128～159表示一些控制字符，以及被Windows-1252取代。

Windows-1252:与ISO 8859-1基本是一样的，区别只在于数字128～159.

GB2312：GB2312标准主要针对的是简体中文常见字符，包括约7000个汉字和一些罕用词和繁体字。

GBK：在GB2312的基础上，向下兼容GB2312。GBK增加了14 000多个汉字。