1.方法的基本用法
1.1 什么是方法(method)
方法就是一个代码片段，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
例如一个代码：计算1！+2！+3！+4！+5！
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
int tmp = 1;
for (int j = 1; j <= i; j++) {
tmp *= j;
}
sum += tmp; }
System.out.println("sum = " + sum);这段代码使用了双重循环，容易发生错误
我们便可以使用方法来优化这段代码。
1.2 方法的语法
基本语法
//方法定义
public static 返回值 方法名称(小驼峰命名方式) (参数类型 形参) {
方法体;
[retur 返回值;]
}
//方法的调用
返回值变量 = 方法名称(实参);代码实例： 实现一个方法实现两个整数相加
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
//方法的调用
int ret = add(a, b);
System.out.println("ret = " + ret);
}
//方法的定义
public static int add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
// 执行结果
ret = 30注意事项：
- public 和 static 两个关键字在此处具有特定含义, 我们暂时不讨论, 后面会详细介绍
- 方法定义时, 参数可以没有. 每个参数要指定类
- 方法定义时, 返回值也可以没有, 如果没有返回值, 则返回值类型应写成 void
- 方法定义时的参数称为 “形参”, 方法调用时的参数称为 “实参”
- 方法的定义必须在类之中, 代码书写在调用位置的上方或者下方均可.
- Java 中没有 “函数声明” 这样的概念
1.3 方法调用的执行过程
基本规则
- 定义方法的时候, 不会执行方法的代码. 只有调用的时候才会执行
- 当方法被调用的时候, 会将实参赋值给形参
- 参数传递完毕后, 就会执行到方法体代码
- 当方法执行完毕之后(遇到 return 语句), 就执行完毕, 回到方法调用位置继续往下执行
- 一个方法可以被多次调用
代码示例1计算两个整数相加
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println("第一次调用方法之前");
int ret = add(a, b);
System.out.println("第一次调用方法之后");
System.out.println("ret = " + ret);
System.out.println("第二次调用方法之前");
ret = add(30, 50);
System.out.println("第二次调用方法之后");
System.out.println("ret = " + ret);
}
public static int add(int x, int y) {
System.out.println("调用方法中 x = " + x + " y = " + y);
return x + y;
}
}
// 执行结果
一次调用方法之前
调用方法中 x = 10 y = 20
第一次调用方法之后
ret = 30
第二次调用方法之前
调用方法中 x = 30 y = 50
第二次调用方法之后
ret = 80代码示例2计算1！+2！+3！+4！+5！
class Test {
public static void main(String[] args) {
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
sum += factor(i);
}
System.out.println("sum = " + sum);
}
public static int factor(int n) {
System.out.println("计算 n 的阶乘中! n = " + n);
int result = 1;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
result *= i;
}
return result;
}
}
// 执行结果
计算 n 的阶乘中! n = 1
计算 n 的阶乘中! n = 2
计算 n 的阶乘中! n = 3
计算 n 的阶乘中! n = 4
计算 n 的阶乘中! n = 5
sum = 153这样可以避免在一个方法里使用二重循环，让代码更清晰明了
1.4 实参和形参的关系(重点)
代码示例交换两个整型变量
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
swap(a, b);
System.out.println("a = " + a + " b = " + b);
}
public static void swap(int x, int y) {
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
}
// 运行结果
a = 10 b = 20为什么明明通过swap()方法交换了两个变量，但是输出结果还是没有变呢？
原因分析
刚才的代码, 没有完成数据的交换.
对于基础类型来说，形参相当于实参的拷贝，即传值调用
int a = 10;
int b = 20;
int x = a;
int y = b;
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;可以看到，对x和y的修改，不影响a和b
解决方法：传引用类型参数(例如用数组来解决这个问题)
(这个代码的运行过程，后面学习数组的时候再详细解释)
class Test {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {10, 20};
swap(arr);
System.out.println("a = " + arr[0] + " b = " + arr[1]);
}
public static void swap(int[] arr) {
int tmp = arr[0];
arr[0] = arr[1];
arr[1] = tmp;
}
}
// 运行结果
a = 20 b = 101.5 没有返回值的方法
方法的返回值是可选的，有些时候可以没有
代码示例
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
print(a, b);
}
public static void print(int x, int y) {
System.out.println("x = " + x + " y = " + y);
}
}例如刚刚交换两个整数的方法，就是没有返回值的
2.方法的重载
有些时候我们需要一个方法同时兼容多种参数的情况，我们就可以使用到方法重载
2.1 重载要解决的问题
代码实例
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
int ret = add(a, b);
System.out.println("ret = " + ret);
double a2 = 10.5;
double b2 = 20.5;
double ret2 = add(a2, b2);
System.out.println("ret2 = " + ret2);
}
public static int add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
// 编译出错
Test.java:13: 错误: 不兼容的类型: 从double转换到int可能会有损失
double ret2 = add(a2, b2);由于参数类型不匹配，所以不能直接使用现有的add方法
那么试着创建这样一段代码呢？
代码示例
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
int ret = addInt(a, b);
System.out.println("ret = " + ret);
double a2 = 10.5;
double b2 = 20.5;
double ret2 = addDouble(a2, b2);
System.out.println("ret2 = " + ret2);
}
public static int addInt(int x, int y) {
return x + y;
}
public static double addDouble(double x, double y) {
return x + y;
}
}这样的写法是对的(例如 Go 语言就是这么做的)，但是 Java 认为 addInt 这样的名字不友好，不如直接就叫 add
2.2 使用重载
代码示例
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
int ret = add(a, b);
System.out.println("ret = " + ret);
double a2 = 10.5;
double b2 = 20.5;
double ret2 = add(a2, b2);
System.out.println("ret2 = " + ret2);
double a3 = 10.5;
double b3 = 10.5;
double c3 = 20.5;
double ret3 = add(a3, b3, c3);
System.out.println("ret3 = " + ret3);
}
public static int add(int x, int y) {
return x + y;
}
public static double add(double x, double y) {
return x + y;
}
public static double add(double x, double y, double z) {
return x + y + z;
}
}方法的名字都叫 add，但是有的 add 是计算 int 相加，有的是 double 相加；有的计算两个数字相加，有的是计算三个数字相加
同一个方法名，提供了不同的版本实现，称为方法重载
2.3 重载的规则
针对同一个类
- 方法名相同
- 参数不同(参数个数或者类型)
- 返回值不做要求
代码实例
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
int ret = add(a, b);
System.out.println("ret = " + ret);
}
public static int add(int x, int y) {
return x + y;
}
public static double add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
// 编译出错
Test.java:13: 错误: 已在类 Test中定义了方法 add(int,int)
public static double add(int x, int y) {
^ 1 个错误当两个方法名字相同，参数列表也相同，但返回值不同的时候，不构成重载
3.方法的递归
3.1 递归的概念
一个方法在执行的过程中调用自己，就称为"递归"
递归相当于数学上的"数学归纳法"，有一个起始条件，然后有一个递推公式
例如：我们求N！
起始条件：N = 1的时候，N!为1.这个起始条件相当于递归的结束条件
递归公式：求N！，直接不好求，可以转换成N! = N*(N-1)!
代码示例：递归求N！阶乘
public static void main(String[] args) {
int n = 5;
int ret = factor(n);
System.out.println("ret = " + ret);
}
public static int factor(int n) {
if (n == 1) {
return 1;
}
return n * factor(n - 1); // factor 调用函数自身
}
// 执行结果
ret = 1203.2 递归执行过程分析
递归的程序的执行过程不太容易理解，要想理解清楚递归，必须先理解清楚 “方法的执行过程”，尤其是 “方法执行结束之后，回到调用位置继续往下执行”
代码示例：递归求N！，加上日志版本
public static void main(String[] args) {
int n = 5;
int ret = factor(n);
System.out.println("ret = " + ret);
}
public static int factor(int n) {
System.out.println("函数开始, n = " + n);
if (n == 1) {
System.out.println("函数结束, n = 1 ret = 1");
return 1;
}
int ret = n * factor(n - 1);
System.out.println("函数结束, n = " + n + " ret = " + ret);
return ret; }
// 执行结果
函数开始, n = 5
函数开始, n = 4
函数开始, n = 3
函数开始, n = 2
函数开始, n = 1
函数结束, n = 1 ret = 1
函数结束, n = 2 ret = 2
函数结束, n = 3 ret = 6
函数结束, n = 4 ret = 24
函数结束, n = 5 ret = 120
ret = 120执行过程图
1
程序先向右(黑色线条)递到最后的结束条件，即等于1的时候，此时1作为返回值开始向左返回结果(红色线条)，依次相乘，直到得到最后的结果
关于 “调用栈”
方法调用的时候，会有一个 “栈” 这样的内存空间描述当前的调用关系，称为调用栈
每一次的方法调用就称为一个 “栈帧”，每个栈帧中包含了这次调用的参数是哪些，返回到哪里继续执行等信息
后面我们借助 IDEA 很容易看到调用栈的内容
例如上图就一个简单的栈，栈遵循先进后出，后进先出的原则，第一次调用方法是fac(5)，因此它是最先压栈，也是最后弹栈(这里涉及的一些专业词汇可以去搜索意思，这里只做简单了解，后续会继续加深学习)注意事项：如果一个递归方法没有结束条件，那么就会发生栈溢出异常
3.3 递归练习
代码示例1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 num) {
if (num > 9) {
print(num / 10);
}
System.out.println(num % 10);
}代码示例2递归求1+2+3+…+10
public static int sum(int num) {
if (num == 1) {
return 1;
}
return num + sum(num - 1);
}代码示例3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 num) {
if (num < 10) {
return num;
}
return num % 10 + sum(num / 10);
}代码示例4求斐波那契数的第N项
斐波那契数列介绍
public static int fib(int n) {
if (n == 1 || n == 2) {
return 1;
}
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}当我们求 fib(40) 的时候发现，程序执行速度极慢，原因是进行了大量的重复运算
class Test {
public static int count = 0; // 这个是类的成员变量. 后面会详细介绍到.
public static void main(String[] args) {
System.out.println(fib(40));
System.out.println(count);
}
public static int fib(int n) {
if (n == 1 || n == 2) {
return 1;
}
if (n == 3) {
count++;
}
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
}
// 执行结果
102334155
39088169 // fib(3) 重复执行了3千万次因此我们可以使用循环来优化次代码，避免出现冗余运算
public static int fib(int n) {
int last2 = 1;
int last1 = 1;
int cur = 0;
for (int i = 3; i <= n; i++) {
cur = last1 + last2;
last2 = last1;
last1 = cur;
}
return cur;
}这样程序的效率就大大提高了
3.4 递归小结
递归是一种重要的编程解决问题的方式
有些问题天然就是使用递归方式定义的(例如斐波那契数列，二叉树等)，此时使用递归来解就很容易
有些问题使用递归和使用非递归(循环)都可以解决，那么此时更推荐使用循环， 相比于递归，非递归程序更加高效
