Analyse von 30 häufig gestellten Fragen für Java-Anfänger

Dieser Artikel beantwortet 30 häufig gestellte Fragen für Java-Einsteiger. Kann ich % durch eine Dezimalzahl dividieren? Gibt es einen Unterschied in den Auswirkungen von a += b und a = a + b? Warum dauert die Deklaration eines Arrays so lange? Warum verwendet die JAVA-Bibliothek keine zufällige Pivot-Schnellsortierung?

1.2 Grundlegende Datentypen

F. Warum führt -0/3 zu 0 und -0,0/3,0 zu -0,0? (Beachten Sie, dass das folgende Ergebnis 0 ein negatives Vorzeichen hat)

A In Java werden ganze Zahlen durch Zweierkomplementzahlen dargestellt. Es gibt nur eine Möglichkeit, 0 im Zweierkomplement darzustellen. Gleitkommazahlen hingegen werden nach dem IEEE-Standard dargestellt und es gibt zwei Möglichkeiten, 0, 0 und -0 darzustellen.

F. Kann ich % durch eine Dezimalzahl dividieren?

A. Natürlich. Wenn beispielsweise angle eine nicht negative Zahl ist, dann konvertiert angle % (2 * Math.PI) den Winkel in einen Wert zwischen 0 und 2 π.

F. Wenn a und b beide Basistypvariablen sind, gibt es dann einen Unterschied in den Auswirkungen von a += b und a = a + b?

A. Wenn a und b unterschiedlicher Art sind, können die Auswirkungen der beiden Aussagen unterschiedlich sein. a += b entspricht a = (int) (a + b). In diesem Fall kann a vom Typ int und b vom Typ float sein. Aber unter den gleichen Umständen wird a = a + b einen Fehler kompilieren und melden.

1.3 Bedingte Anweisungen und Schleifenanweisungen

F Warum kann ich == nicht verwenden, um die Stringgleichheit zu beurteilen?

A. Dies spiegelt den Unterschied zwischen Basistypen (int, double, boolean) und Referenztypen (String) wider.

F. Gibt es Umstände, unter denen die geschweiften Klammern eines Anweisungsblocks nicht weggelassen werden können?

A. Im folgenden Beispiel ist der erste Codeabschnitt zulässig, aber der zweite Codeabschnitt verursacht einen Kompilierungsfehler. Aus technischer Sicht handelt es sich bei dieser Anweisung um eine Variablendeklaration und nicht um eine Anweisung, sodass ein Fehler gemeldet wird.

// legal
for (int i = 0; i <div class="cnblogs_code_toolbar"><span class="cnblogs_code_copy"><img src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/001/00193eabe270982797aba73cdd73470b-1.gif" alt="Analyse von 30 häufig gestellten Fragen für Java-Anfänger"></span></div>

F. Unten gibt es Gibt es Situationen in den beiden Codeteilen, in denen ihre Auswirkungen unterschiedlich sind?

for (<init> <boolean>; <incr>) {
   
}

<init>;
while (<boolean>) {
   
   <incr>
}</incr></boolean></init></incr></boolean></init>

A. 有的。如果在循环块里使用 continue 语句。在for的代码里，计数器会加一；而在while的代码里，因为被continue略过了，计数器不加一。

 

1.4  数组

Q. 某些Java开发人员使用 int a[] 而不是 int[] a 去声明一个数组。这两者有什么区别？

A. 在Java中这两种用法都是合法的，他们的作用都是一样的。前者是在C中的定义数组的方法。后者是JAVA推荐的方法，因为它的写法 int[] 更能表明这是一个 int 的数组。

Q. 为什么数组下标从0 开始 而不是从 1 开始？

A. 这种传统起源于机器语言的编程方法。在机器语言中，数组下标被用来计算元素位置与第一个元素之间的偏移量。如果从1开始的话，计算偏移时还需要做一次减法运算，那是种浪费。

Q. 如果我用 负数 作为数组下标会发生什么事？

A. 下标小于0 或者 大于等于数组长度，JAVA运行时会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常，并且中止程序运行。

Q. 使用数组时还有其他需要注意的陷阱吗？

A. 需要记住，JAVA在你创建一个数组时会去初始化它，所以声明一个数组需要 O（N）的时间。

Q. 既然 a[] 是一个数组，为什么 System.out.println(a) 会打印出一个16进制的数，就像 @f62373 这样，而不是打印出数组的元素？

A. 好问题。这条语句打印出的是 数组在内存中的地址，不幸的是，在绝大多数情况下，这不是你需要的。

 

1.5 输入输出语句

Q. 我可以从标准input中重新读一次数据吗？

A. 不可以，你只能读一次。

Q. 怎样输入 end-of-file (eof) 符号?

A. 操作系统自动包括它了。

Q. 使用 printf() 时还有哪些用法？

A. 对于整数来说，使用 o 输出八进制，使用 x 输出十六进制。对于浮点数来说，使用 e 或者 g 输出科学计数法形式。

Q. 行结束的符号是什么？

A. 不同的文件系统使用了不同的符号。在 Unix 系统上，新行的符号是 '\n' ；在 Windows 系统上，每一行都有两个字符组成的字符串终结 "\r\n" ；在 Macs 系统上，终结符号是 "\n\r" 。如果要打印行号，可以使用 System.out.println() ，或者使用下面的语句得到当前操作系统下的行结束符：

String NEWLINE = System.getProperty("line.separator");

Q. 下面两种写法，哪一种更有效率？

String s;                         
while (!StdIn.isEmpty()) {        while (!StdIn.isEmpty()) {
    s = StdIn.readString();           String s = StdIn.readString();
    ...                               ...
}                                 }

A. 从效率角度说，两者没有区别。 但是第二种写法更好，因为它限制了变量的作用域。

 

2.1 函数调用

Q. 当把数组当作函数调用时的参数时，我常常感到疑惑？

A. 是的。你需要牢记传值参数（参数是基本变量类型）和传引用参数（比如数组）之间的区别。

Q. 那为什么不把所有的参数都使用传值的方式，包括对待数组？

A. 但数组很大时，复制数组需要大量的性能开销。因为这个原因，绝大多数变成语言支持把数组传入函数但不复制一个副本——MATLAB语言除外。

 

2.3 递归调用

Q. 有没有只能用循环而不能用递归的情况？

A. 不可能，所有的循环都可以用递归替代，虽然大多数情况下，递归需要额外的内存。

Q. 有没有只能用递归而不能用循环的情况？

A. 不肯能，所有的递归调用都可以用循环来表示。比如你可以用while的方式来实现栈。

Q. 那我应该选择哪个，递归的方式 还是 循环的方式？

A. 根据代码的可读性和效率性之间做权衡。

Q. 我担心使用递归代码时的空间开销和重复计算（例如用递归解Fibonacci）的问题。有没有其他需要担心的？

A. 在递归代码中创建大数据类型（比如数组）时需要额外注意，随着递归的推进，内存使用将会迅速增加，由于内存使用增加，操作系统管理内存的时间开销也会增加。

 

4.2 排序与查找

Q. 为什么我们要花大篇幅来证明一个程序是正确的？

A. 为了防止错误的结果。二分查找就是一个例子。现在，你懂得了二分查找的原理，你就能把递归形式的二分查找改写成循环形式的二分查找。Knuth 教授在 1946年就发表了二分查找的论文，但是第一个正确的二分查找的程序在 1962年在出现。

Q. 在JAVA内建库中有没有排序和查找的函数？

A. 有的。在 java.util.Arrays 中包含了 Arrays.sort() 和 Arrays.binarySearch() 方法。对于Comparable 类型它使用了 归并排序，对于基本数据类型，它使用了快速排序。因为基本类型是值传递，快速排序比归并排序更快而且不需要额外的空间。 

Q. 为什么JAVA库不用 随机pivot方式的快速排序？

A. 好问题。 因为某些程序员在调试代码时，可能需要确定性的代码实现。使用随机pivot违背了这个原则。

 

4.3 栈和队列

Q. 在Java库中有对stacks 和 queues 的实现吗?

A. Java库中内建 java.util.Stack，但是你应该避免使用它如果你需要一个真正的栈的话。因为它是实现了额外的功能，比如访问第N个元素。另外，它也支持从栈底部插入元素，所以它看上去更像是一个队列。尽管实现了这些额外的功能对编程人员是一个加分，可是我们使用数据结构并不只是想使用所有功能，而是需要我们正好需要的那种结构。JAVA对于栈的实现就是一个典型的宽接口的例子。

Q. 我想使用数组来表示一个包含泛型的栈，但是以下代码编译报错。为什么？

private Item[] a = new Item[max]; 
oldfirst = first;

A. 不错的尝试。不幸的是，创建一个泛型数组在 Java 1.5里不支持。你可以使用cast，比如下面的写法：

private Item[] a = (Item[]) new Object[max]; 
oldfirst = first;

根本的原因是JAVA中的数组是“协变的（covariant）”，但是泛型并不是。比如， String[] 是 Object[]的一种子类型，但是 Stack并不是 Stack 许多程序员认为“协变的”数组是JAVA在数据类型方面的一个缺点。但是，如果我们不考虑泛型，“协变的”数组是有用的，比如实现 Arrays.sort(Comparable[]) 方法，然后当参数是 String[]时它也可以被正常调用。

Q. 可不可以在数组上使用 foreach 方式？

A. 可以的（虽然 数组并没有实现 Iterator 接口）。请参考下面的代码：

public static void main(String[] args) {
   for (String s : args)
      StdOut.println(s);
}

Q. 在 linked list 上使用 iterator 是不是比循环或者递归更有效率？

A. 编译器在翻译时，可能把那种“尾递归”形式翻译成等价的循环形式。所以可能并没有可以被观测到的性能提升。

尾部递归是一种编程技巧。如果在递归函数中，递归调用返回的结果总被直接返回，则称为尾部递归。尾递归是极其重要的，不用尾递归，函数的堆栈耗用难以估量，需要保存很多中间函数的堆栈。比如f(n, sum) = f(n-1) + value(n) + sum; 会保存n个函数调用堆栈，而使用尾递归f(n, sum) = f(n-1, sum+value(n)); 这样则只保留后一个函数堆栈即可，之前的可优化删去。

Q. 自动装箱机制会怎么处理下面的情况？

Integer a = null;
int b = a;

A. 它将返回一个运行时错误。基础类型不允许它对应的装箱类型里的值是null。

Q. 为什么第一组打印的是 true，但是后面两组打印的是 false？

Integer a1 = 100;
Integer a2 = 100;
System.out.println(a1 == a2);   // true

Integer b1 = new Integer(100);
Integer b2 = new Integer(100);
System.out.println(b1 == b2);   // false

Integer c1 = 150;
Integer c2 = 150;
System.out.println(c1 == c2);   // false

A. 第二组代码打印 false 是因为 b1 和 b2 指向不同的 Integer 对象引用。第一组和第三组依赖于自动装箱机制。 令人意外的第一组打印了 true 是因为在 -128 和 127 之间的值会自动转换成同样的immutable型的Integer 对象。对于超出那个范围的数，Java会对于每一个数创建一个新的Integer对象。

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