【JavaSE-7】方法的使用
1、方法的概念和使用
1.1、什么是方法
方法（method）是程序中最小的执行单元，类似于 C语言中的函数，方法存在的意义：
- 是能够模块化的组织代码(当代码规模比较复杂的时候).
- 做到代码被重复使用, 一份代码可以在多个位置使用.
- 让代码更好理解更简单.
- 直接调用现有方法开发, 不必重复造轮子
注意：
- 方法必须先创建才可以使用，该过程称为方法定义。
- 方法创建后并不是直接可以运行的，需要手动使用后，才执行，该过程称为方法调用
1.2、方法的定义
方法定义语法格式：
//方法定义
修饰符 返回值类型 方法名称(参数类型1 形参1,参数类型2 形参2...){
方法体代码;
[return 返回值];
}
类比main函数：public static void main(String[] args)，其中void是返回值类型；main是方法名称；String[] args是参数类型和形参。
例子：
判断闰年
1、能被4整除且不能被100整除的是闰年
2、能被400整除的是闰年
//判断闰年方法
public static boolean isLeapYear(int year){
if((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)){
System.out.println(year+"是闰年");
return true;
}else{
System.out.println(year+"不是闰年");
return false;
}
}
【注意事项】
- 修饰符：现阶段直接使用
public static固定搭配 - 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 - 方法名字：采用小驼峰命名（首字母小写，后续单词首字母大写）
- 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 - 方法体：方法内部要执行的语句
- 在java当中，方法必须写在类当中
- 在java当中，方法不能嵌套定义
- 在java当中，没有方法声明一说，方法只有先定义，才能调用。
- 方法的返回值类型是
void时，可以省略return；但是也可以写，后面不加数据即可。
1.3、方法调用的执行过程
方法的调用方式：
方法名(参数1,参数2,...);
调用过程：
- 调用方法
方法名(参数1,参数2,...); - 传递参数，注意参数的数量与类型必须与方法定义中的设置相匹配，否则程序将报错 。
- 找到方法地址
- 执行被调方法的方法体
- 被调方法结束返回
- 回到主调方法继续往下执行。
例子：
public class Test01 {
//判断闰年方法
public static boolean isLeapYear(int year){
if((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)){
System.out.println(year+"是闰年");
return true;
}else{
System.out.println(year+"不是闰年");
return false;
}
}
public static void main(String[] args) {
Scanner scan = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入年份：");
int year = scan.nextInt();
//方法的调用
boolean ret = isLeapYear(year);
}
}
在其他函数中去调用方法时的参数称为实际参数（实参）即上述main函数中的boolean ret = isLeapYear(year);这句代码中year，在方法定义中的参数称为形式参数（形参）即上述isLeapYear方法中的public static boolean isLeapYear(int year)这句代码的year。
【注意事项】
- 定义方法的时候，不会执行方法的代码，只有调用时才会执行。
- 一个方法可以多次调用。
例子：
计算 1! + 2! + 3! + 4! + 5!
//求阶乘
public static int fac(int n){
if(n == 1 || n == 0){
return 1;
}else {
return n * fac(n - 1);
}
}
public static void main(String[] args) {
//计算 1! + 2! + 3! + 4! + 5!
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {
sum += fac(i);
}
System.out.println(sum);
}
1.4、实参和形参的关系
- 形参：方法定义中的参数
- 等同于规定了变量定义的格式。
- 实参：方法调用中的参数
- 等同于使用变量或常量。
形参只是拿到了实参的值，形参的名字可以随意取，对方法没有影响；形参和实参的名字也可以相同。
方法放在main前或者后都可以，与 C语言不同（自顶向下编译）。在 java 中，实参的值永远都是赋值到形参中，形参和实参本质是两个实体。
例子1：
//交换两个数值
public static void swap(int x, int y){
int tmp =x;
x = y;
y = tmp;
}
public static void main(String[] args) {
int a = 10,b = 20;
System.out.println("交换前："+ a +" "+b);
swap(a,b);
System.out.println("交换后："+ a +" "+b);
}
【运行结果】
交换前：10 20
交换后：10 20
【分析】
实参a和b是main方法中的两个变量，其分配的内存空间在main方法的栈(一块特殊的内存空间)中，而形参x和y是swap方法中的两个变量，x和y的内存空间在swap方法运行时的栈中，因此：实参a和b 与 形参x和y是两个没有任何关联性的变量，在swap方法调用时，只是将实参a和b中的值拷贝了一份传递给了形参x和y，因此对形参x和y操作不会对实参a和b产生任何影响。
对于基本数据类型来说，形参相当于实参的拷贝，即传值调用。
【解决办法】
传引用数据类型参数（如数组）因为引用数据类型在内存中存储的是地址值，指向在堆内存中申请的一片内存。
例子2：
public class TestMethod {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {10, 20};
swap(arr);
System.out.println("arr[0] = " + arr[0] + " arr[1] = " + arr[1]);
}
public static void swap(int[] arr) {
int tmp = arr[0];
arr[0] = arr[1];
arr[1] = tmp;
}
}
// 运行结果
arr[0] = 20 arr[1] = 10
2、方法重载
2.1、为什么需要方法重载
首先，如果我们定义一个函数add()实现两个整数的相加，但后面如果想实现两个浮点数的相加时，会因为参数的数据类型的不同导致报错。
例子1：
只有我们重新写一个方法，定义形参的数据类型是double的方法才能实现，但是这种形式的缺点就是需要命名不同的方法名，并且容易记忆混乱，那么可以直接使用同一个方法名吗？由此引出方法重载。
2.2、方法重载概念
在日常交流中，一个词语如果有多重含义，比如：喜欢，情侣之间说喜欢与子女对父母说喜欢，这个词语的含义是不同的，这个时候我们可以认为该词语含义被重载，具体代表什么意思就需要结合具体的场景。
java 中，如果多个方法的方法名相同，参数列表不同，与返回值无关，则称这几种方法被重载了。
其中参数列表不同包括：个数不同，类型不同，顺序不同。
例子：
之后调用该方法时通过 IDEA 会有提示，根据需要传入的实参类型，选择相应的方法。
【注意事项】
- 方法名必须相同。
- 参数列表必须不同（参数个数/参数类型/参数的次序）。
- 多个方法必须定义在同一个类中。
- 与返回值类型是否相同无关。
- 如果仅仅因为返回值类型不同，是不能构成重载的。
- 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。
2.3、方法签名（了解）
在同一个作用域中不能定义两个相同名称的标识符，但是在类中可以定义方法名相同的方法。
是因为有方法签名的存在。
方法签名即是：经过编译器编译修改之后方法最终的名字。具体方式：方法全路径名+参数列表+返回值类型，构成方法完整的名字。每一个方法都有签名。
将编写的代码经过编译后，会生成.class文件，在该文件所在的目录下打开命令行窗口，输入javap -v 字节码文件名即可
例子：
public class TestMethod {
public static int add(int x, int y){
return x + y;
}
public static double add(double x, double y){
return x + y;
}
public static void main(String[] args) {
add(1,2);
add(1.5, 2.5);
}
}
生成的字节码文件：
方法签名中的一些特殊符号说明：
3、递归
3.1、递归的概念
一个方法在执行过程中调用自身，就称为“递归”。递归相当于数学的“数学归纳法”，有一个起始条件，然后有一个递推公式。
递归条件：将原问题划分成其子问题，子问题。
3.2、递归练习
按顺序打印一个数字的每一位(例如 123打印出 1 2 3 )
public class Test03 {
//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 > 9){
print(n / 10);
}
System.out.print(n % 10+" ");
}
public static void main(String[] args) {
print(123);
}
}
【分析】
递归求 1 + 2 + 3 + … + 10
//递归求 1 + 2 + 3 + ... + 10
public static int fac(int n){
if(n == 1){
return 1;
}else{
return n+fac(n-1);
}
}
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 sum(int n){
while(n > 9){
return n % 10 + sum(n/10);
}
return n % 10;
}
求斐波那契数列第 n 项
第一项从 1 开始：1 1 2 3 5 8…
public static int fib(int n){
if(n == 1 || n == 2){
return 1;
}else{
return fib(n-1) + fib(n-2);
}
}
非递归：
if(n == 1){
return 1;
}
if(n == 2){
return 1;
}
int n1 = 1;
int n2 = 1;
int n3 = 0;
while(n > 2){
n3 = n1 + n2;
n1 = n2;
n2 = n3;
n--;
}
return n3;
第 1 项从 0 开始 ：0 1 1 2 3 5 8
public static int fib(int n){
if(n == 1){
return 0;
}
if(n == 2){
return 1;
}
return fib(n-1)+fib(n-2);
}
非递归：
if(n == 1){
return 0;
}
if(n == 2){
return 1;
}
int n1 = 0;
int n2 = 1;
int n3 = 0;
while(n > 2){
n3 = n1 + n2;
n1 = n2;
n2 = n3;
n--;
}
return n3;
递归求解汉诺塔问题
有3根柱子，A，B，C；A柱上放N个盘子，上面小，下面大
问题：
把A柱上所有盘子挪到C柱上（可以借助B柱）
过程中：所有柱子上的盘子，也要下面大，上面小，且一次只能移动一个盘子。
// 定义一个方法用于解决汉诺塔问题
public static void hanoi(int n, char source, char auxiliary, char target){
// 如果只有一个圆盘，直接将其从源柱移动到目标柱
if (n == 1) {
System.out.println("Move disk 1 from "+source+" to "+target);
return;
}
// 先将 n - 1 个圆盘从源柱借助目标柱移动到辅助柱
hanoi(n - 1, source, target, auxiliary);
// 再将第 n 个圆盘从源柱移动到目标柱
System.out.println("Move disk "+ n +" from "+source+" to "+target);
// 最后将 n - 1 个圆盘从辅助柱借助源柱移动到目标柱
hanoi(n - 1, auxiliary, source, target);
}
分析：
- 把
n-1个盘子从源柱子借助目标柱子移动到辅助柱子。 - 把第
n个盘子从源柱子移动到目标柱子。 - 把
n-1个盘子从辅助柱子借助源柱子移动到目标柱子。
时间复杂度：O(2<sup>n</sup>)
如n=4时，
将上面 3 个盘子从源柱 A 借助目标柱 C 移动到辅助柱 B：
将第 4 个盘子从源柱 A 移动到目标柱 C：
将辅助柱 B 上的 3 个盘子借助源柱 A 移动到目标柱 C