本文主要介紹Java中的數字和字元串,首先討論了Java中的數字和字元,然後介紹了一個可以簡化代碼的編譯器特性————自動裝箱與拆箱,最後對Java中的字元串進行了詳細的闡述。 ...
一.數字
在用到數字時,大多數情況下我們都會使用基本數據類型。例如:
int i = 500;
float gpa = 3.65f;
byte mask = 0xff;
然而,有時候我們既需要用到數字又需要用到對象。Java為每個基本數據類型都提供了包裝類。這些類將基本數據類型包裝在對象中。通常,這個包裝動作是由編譯器完成的。當你在需要使用包裝類的時候使用基本數據類型,編譯器將會把這個基本數據類型包裝到包裝類中去,這種行為稱為裝箱;當你在需要使用基本數據類型的時候使用包裝類,編譯器會把基本數據類型從包裝類的對象中取出來,這種行為稱為拆箱。在本文的最後一小節將會對自動裝箱和拆箱進行介紹。
所有的數字包裝類都是抽象類Number的子類:
註: 還有4個Number類的子類本文不會討論。BigDecimal和BigInteger用於高精度計算,AtomicInteger和AtomicLong則用於多線程程式中。
在以下情形中,你應該使用Number類而不是基本數據類型:
- 方法的參數是一個對象(通常是在操作數字集合時);
- 要使用類定義的常量,例如MIN_VALUE和MAX_VALUE,它們提供了數據類型的上下限;
- 要使用基本數據類型之間互相轉換的方法,基本數據類型與字元串相互轉換的方法,以及進位間互相轉換的方法。
下麵的表格列出了所有Number類的子類都實現的方法:
每個Number類的子類都包含了很多與字元串和其他進位間轉換的比較實用的方法。下麵的表格列出了Integer類中的這些方法,其他子類的這些方法較為類似,不再一一列出。
Java支持基本數學運算以及它們的運算符:+,-,*,/和%。此外,位於java.lang包中的Math類還提供了執行高級運算的方法和常量。Math類中的方法都是靜態的,你可以通過類名去直接調用它們:
Math.cos(angle);
Math類包含兩個常量:
- Math.E,自然常數的近似值
- Math.PI,圓周率的近似值
Math類中包含了超過40個靜態方法,下麵列出了一下比較基礎的方法:
下表列出了Math類中的指數和對數方法:
下表中總結了Math類中提供的一系列三角函數。每個方法的參數都以弧度表示,可以使用toRadians方法將角度轉換為弧度。
Math類中的random()方法還可以用來生成隨機數。該方法返回一個介於0.0到1.0之間(包括0.0但不包括1.0)的偽隨機數。要獲取不同範圍內的數字,可以對方法返回的結果進行一些運算,例如,要生成0到9之間的整數,可以這樣寫:
int number = (int)(Math.random() * 10);
當需要生成單個隨機數時,使用這個方法的效果很好。如果需要生成一系列隨機數,則應該使用java.util包中的Random類中的方法。
二.字元
大部分情況下,如果要使用單個字元,我們都會用char類型。例如:
char ch = 'a';
// Unicode for uppercase Greek omega character
char uniChar = '\u03A9';
// an array of chars
char[] charArray = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' };
不過,有時候我們仍然需要使用對象來表示字元。Java提供了一個包裝類Character,可以將字元包裝到這個對象中。此外,這個類還提供了很多操作字元的方法。
可以使用Character類的構造方法來創建一個Character對象:
Character ch = new Character('a');
在某些情況下,Java編譯器會自動為你創建一個Character對象。例如,如果你將char類型傳遞給一個需要對象作為參數的方法,則編譯器會自動將char類型轉換為Character對象。反之也成立,在需要char類型的時候使用Character對象,Java編譯器也會自動將Character對象轉換為char類型。這個特性自動裝箱(或拆箱),我們馬上會在下一小節中介紹有關裝箱和拆箱的內容。
下邊列出了Character類中比較實用的一些方法:
某些字元前面加上反斜杠()表示轉義字元,對於編譯器來說有特殊的含義。下表列出了Java中的轉義字元:
當字元串中出現轉義字元時,編譯器會首先對它進行轉義。例如,你要輸出下麵的語句:
She said "Hello!" to me.
那麼你可以這樣寫:
System.out.println("She said \"Hello!\" to me.");
三.自動裝箱和拆箱
自動裝箱是指Java編譯器自動將基本數據類型轉換為對應的包裝類的行為,例如將int轉為Integer,double轉為Double。同理,自動拆箱是指將包裝類轉為對應的基本數據類型的行為。
下麵是一個自動裝箱的例子:
Character ch = 'a';
當出現以下情況時,編譯器將會啟用自動裝箱:
- 將基本數據類型傳遞給需要包裝類作為參數的方法
- 將基本數據類型賦值給包裝類的對象
例如:
List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i += 2)
li.add(i);
li是Integer的集合,li.add()需要Integer作為參數。但是這裡我們傳遞的變數i是int類型,代碼仍然可以通過編譯。這是因為編譯器在編譯時自動調用了Integer.valueOf()方法將i轉換為了Integer對象:
List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i += 2)
li.add(Integer.valueOf(i));
當出現以下情況時,編譯器將會啟用自動拆箱:
- 將包裝類傳遞給需要基本數據類型作為參數的方法
- 將包裝類賦值給基本類型的變數
考慮下麵的程式:
public static int sumEven(List<Integer> li) {
int sum = 0;
for (Integer i: li)
if (i % 2 == 0)
sum += i;
return sum;
}
由於%和+運算符不能應用於Integer對象,因此編譯器在編譯時自動調用了intValue方法將Integer轉為int:
public static int sumEven(List<Integer> li) {
int sum = 0;
for (Integer i : li)
if (i.intValue() % 2 == 0)
sum += i.intValue();
return sum;
}
自動裝箱和拆箱使開發人員可以編寫更清晰、更簡潔的代碼,使其易於閱讀。下表列出了基本數據類型及其對應的包裝類:
四.字元串
字元串在Java中被廣泛使用,它的本質是一連串字元。Java提供了String類來創建和操作字元串。
1.創建字元串
創建字元串最直接的方式就像下麵這樣:
String greeting = "Hello world!";
在這個例子中,"Hello world!"是一個字元串常量。字元串常量是指用雙引號括起來的一連串字元。每當編譯器在代碼中遇到字元串時,就會創建一個String對象。因此,也可以在字元串常量上調用String類的方法,因為它們就是字元串對象。
與其他對象一樣,也可以使用構造器來創建String對象。String類有13個構造器,具體可以參考API文檔。下麵的例子使用一個字元數組作為參數來創建String對象:
char[] helloArray = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '.' };
String helloString = new String(helloArray);
System.out.println(helloString);
String類是不可變的。因此一旦創建一個String對象之後就不能對它進行修改。String類中雖然提供了一些操作字元串的方法,但由於Java中字元串的不可變性,這些方法真正做的是創建並返回包含操作結果的新字元串。
2.字元串的長度
通過String類的length方法,可以獲取字元串對象中包含的字元數。下麵的程式將會輸出17:
String palindrome ="Dot saw I was Tod";
System.out.println(palindrome.length());
迴文是說一個詞語或句子是對稱的,即從前往後和從後往前的字元順序是相同的(忽略大小寫和標點符號)。下麵的程式將一個會問字元串反轉,它用到了charAt(i)方法,這個方法會返回字元串的第i個字元:
public class StringDemo {
public static void main(String[] args) {
String palindrome = "Dot saw I was Tod";
int len = palindrome.length();
char[] tempCharArray = new char[len];
char[] charArray = new char[len];
// put original string in an array of chars
for (int i = 0; i < len; i++) {
tempCharArray[i] = palindrome.charAt(i);
}
// reverse array of chars
for (int j = 0; j < len; j++) {
charArray[j] = tempCharArray[len - 1 - j];
}
String reversePalindrome = new String(charArray);
System.out.println(reversePalindrome);
}
}
運行該程式會產生以下輸出:
doT saw I was toD
在這個例子中,程式先將字元串轉換為一個字元數組,然後將這個數組反轉為第二個數組,最後使用這個數組構造了一個字元串。String類中的getChars方法可以將字元串或字元串的一部分轉換為字元數組,所以上面的第一個迴圈可以使用以下語句代替:
palindrome.getChars(0, len, tempCharArray, 0);
上面的語句代表將palindrome字元串中從索引為0到len(不包括len)的字元複製到tempCharArray數組中從索引為0開始的位置。
3.拼接字元串
String類中包含一個用來拼接兩個字元串的方法:
string1.concat(string2);
這將會返回一個將string2添加到string1之後得到的新的字元串。
在拼接字元串時,更一般的做法是使用+運算符:
"Hello," + " world" + "!"
上面的運算結果是:
"Hello, world!"
+運算符被廣泛地應用在print語句中,例如:
String string1 = "saw I was ";
System.out.println("Dot " + string1 + "Tod");
將會輸出:
Dot saw I was Tod
4.將數字轉換為字元串
在第一小節中,我們已經知道可以使用包裝類中的方法將字元串轉換為數字,例如Integer類的parseInt和valueOf可以將字元串分別轉換為int類型和Integer對象。那麼如何將數字轉換為字元串呢?有幾種簡單的方法可以將數字轉換為字元串。
將數字與空字元串相加:
int i = 1;
String s1 = "" + i;
使用String類的valueOf也可以將數字轉換為字元串:
int i = 2;
String s2 = String.valueOf(i);
每個包裝類都包含一個帶參數的toString方法,它可以將給定的參數轉換為字元串:
int i = 3;
String s3 = Integer.toString(i);
5.獲取子串
如果要從一個字元串中獲取子串,可以使用substring方法。substring方法有以下兩個版本:
例如,如果要從下麵的字元串中獲取“roar”這個單詞,可以這樣寫:
String anotherPalindrome = "Niagara. O roar again!";
String roar = anotherPalindrome.substring(11, 15);
6.在字元串中查找字元或子串
String提供了在字元串中查詢指定字元或字元串的位置的方法:indexOf和lastIndexOf。indexOf方法從前向後查找,而lastIndexOf方法則是從後向前查找。如果找不到,它們將會返回-1。
String類還提供了一個contains方法,它可以用來判斷字元串中是否包含給定的字元序列。當只需要判斷是否包含某字元序列而不關心其位置時,可以使用這個方法。
註:CharSequence是String類實現的一個介面。因此,你可以使用字元串作為contains方法的參數。
7.替換字元串中的字元或子串
String類中有四個方法可以用來替換字元或子串,它們分別是:
上面的第三個和第四個方法用到了正則表達式,有關這一部分的內容會在以後的教程中進行介紹。
下麵的例子分別使用了上面的四個方法:
String s = "Hello World!";
String s1 = s.replace('o', 'b');
String s2 = s.replace("ll", "bb");
String s3 = s.replaceAll("[aeiou]", "b");
String s4 = s.replaceFirst("[aeiou]", "b");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
System.out.println(s3);
System.out.println(s4);
正則表達式[aeiou]用於匹配a、e、i、o、u中的任意一個字元。上面的例子輸出如下:
Hellb Wbrld!
Hebbo World!
Hbllb Wbrld!
Hbllo World!
8.字元串的比較
String類中提供了很多用於比較整個字元串或字元串的某一部分的方法:
9.其他比較常用的字元串方法
除了上面的這些方法,String類的方法還有很多,不再一一列舉。最後再介紹幾個比較常用的方法:
五.StringBuilder類
StringBuilder類也可以用來存儲字元串,但與String不同,它可以被修改。它可以被看做是包含字元序列的變長數組,因此,可以通過方法調用來改變字元系列的長度和內容。
除非是為了編寫更簡潔的代碼或更好的性能,否則應該始終使用String。例如,如果你需要拼接非常多的字元串,那麼使用StringBuilder的append方法會更加高效。
與String類似,StringBuilder也有length()方法,可以用來獲取StringBuilder對象中的字元序列的長度。此外,StringBuilder類中還有一個capacity()方法,可以用來獲取當前StringBuilder對象的容量。當字元序列的長度達到所能容納的最大字元數時,StringBuilder將會自動進行擴容。
StringBuilder一共有4個構造方法:
下麵是StringBuilder中常用的方法: