java 学习笔记之二

位运算

lesson2a

一、计算机中数据的表示方法

计算机是一种 电子设备 ,由复杂的电子元器件组合而成,一个电子元器件 有带电和 不带电 两种状态,通常我们将 带电状态 表示为 数值1,不带电状态 表示为 数值0,多个这样的 元器件 的组合可以表示更多状态,也就是可以表示更多的数据,如 000表示0,001表示1,010表示2,011表示3,依此类推,111表示7,一个元器件可表示 一位(bit)数据,这种表示数据的方式就叫 二进制。在实际的电子设备中,我们将 8个 这样的 元器件 形成一个单元,这样的单元叫 一个字节(byte),一个字节能表示多少个数呢?表示数值的范围是0-255。

一个字节由8个二进位组成,其中最右边的一位称为“最低有效位”或“最低位”,最左边的一位称为“最高有效位”或“最高位”。每一个二进位的值是0或1。

二进制计数的缺点: 书写太长,容易出错,一般计算机的数据位数都是4的整数倍,所以,在计算机里通常采用 16进制计数法 。用数字可以表示各种信息,计算机里只有数值,当你在内存中看到一个数值时,这个数值可能代表各种意义,生活中的数值也可以代表其他意义,如1234可以代表 密码,存款额,电报信息,根据上下线索,我们就能够知道这数值代表的意义。

原码、反码和补码

1. 原码

将 最高位 作为 符号位 (以0代表正,1代表负),其余各位 代表数值本身的绝对值(以二进制表示)。为了简单起见,我们用1个字节来表示一个整数。

+7的原码为:00000111

-7的原码为:10000111

问题:

+0的原码为:00000000

-0的原码为:10000000

2. 反码

一个数如果为正,则它的反码与原码相同;

一个数如果为负,则符号位为1,其余各位 是对原码取反。

为了简单起见,我们用1个字节来表示一个整数。

+7的反码为:00000111

-7的反码为:11111000

问题:

+0的反码为:00000000

-0的反码为:11111111

3. 补码利用溢出,我们可以将减法变成加法。

对于十进制数,如果从9得到结果5,可以用减法:

9-4=5

因为4+6=10,我们将6作为4的补数,将上式的减法改写为加法:

9+6=15

去掉高位1(也就是减去10),得到结果5。

对于16进制数,如果从c得到结果5,可以用减法:

c-7=5

因为7+9=16,我们将9作为7的补数,将上式的减法改写为加法:

c+9=15

去掉高位1(也就是减去16),得到结果5。

在计算机中,如果我们用1个字节表示一个数,一个字节有8位,超过8位就进1,在内存中情况为:

1 00000000

进位1被丢弃

已知一个负数的补码,将其转换为十进制数,步骤:

1、先对各位取反;

2、将其转换为十进制数;

3、加上负号,再减去1。

例如:

11111010,最高位为1,是负数,先对各位取反得00000101,转换为十进制数得5,加上负号得-5,再减1得-6。

位运算符

为了方便对二进制位进行操作,java给我们提供了 四个 二进制位操作符:

&按位与

|按位或

^按位异或

~按位取反

1. 按位与

一个房间里有两个开关控制房间的灯的明暗。当两个开关同时处于打开状态时,灯才能亮。

开关1开关2灯的状态

关关暗

开关暗

关开暗

开开亮

按位与

01101101

00110111

00100101

结论:按位与,只有壹(1)壹(1)为1。

lesson2b

2.按位或

一个房间里有两个开关控制房间的灯的明暗。s当任何一个开关处于打开状态时,灯就能亮。

开关1开关2灯的状态

关关暗

开关亮

关开亮

开开亮

按位或

01101101

00110111

01111111

结论:按位或,只有零(0)零(0)为0。

3.按位异或

一个房间里有两个开关控制房间的灯的明暗。当两个开关处于不同状态时,灯就能亮。

开关1开关2灯的状态

关关暗

开关亮

关开亮

开开暗

按位异或

01101101

00110111

01011010

结论:按位异或,只有零(0)壹(1)或壹(1)零(0)为1。

4.按位取反

~01101101

10010010

结论:对二进制数按位取反,即0变成1,1变成0。

5.移位运算符

java中有三个移位运算符

左移:>

无符号右移:>>>

数xx>2x>>>2

170001000100 0100010000000100 0100000100 01

-171110111111 1011110011111011 1100111011 11

leeson3c

1. 对类库作了简单介绍和怎样使用。

2. java.lang.integer : static string tohexstring( int i )//将一个十进制数转换成十六进制数

移位操作举例

1class test

2{

3public static void main(string[] args)

4{

5int i=0xffffffff ;//i= -1 ;

6//int c=i//c= -4 ?低八位 fc

7//int c=i>>2;//c= -1;

8int c=i>>>2;//c= 3f(高八位)

9system.out.println(i);

10system.out.println(integer.tohexstring(c));

11

12}

13}

3. 练习:将一个整数110从右端开始的4~7位变为0。

方法:左移3位取反

key:00001111------> 01111000------> 10000111------->再与110进行与运算

4. 左移一位相当于乘以2,反之,右移一位相当于除以2。

java的面向对象编程

class point : int x; int y; void output(){ println(x/y) };

面向对象编程概述

简单的说,面向对象编程(object oriented programming,简称oop)描述的是对象之间的相互作用。

面向对象编程与面向过程编程的区别:

过程化程序设计先确定算法,再确定数据结构;

面向对象编程先确定数据结构,再确定运算。

面向过程编程的程序员,习惯于建立数据结构存放数据并定义方法(函数)来操作数据;

面向对象编程的程序员则构造一个对象模型,将数据与方法组织在一起。

lesson2d

1. 对象对象的状态对象的行为

我们可以把现实世界的事物抽象成对象。

对象一般都有两个特征:状态(state)和 行为 (behavior)。

软件的对象概念是由现实世界对象抽象而来 。把现实世界对象的状态保存在软件对象的变量中;现实世界对象的行为通过软件对象的方法(函数)来实现。

2.类和对象

1) 把相似的对象划归成一个类。

2) 在软件中,类,就是一个模板,它定义了通用于一个特定种类的所有对象的状态(变量)和行为(方法)。

3) 类是创建对象的模板,对象是类的实例。

3.面向对象程序设计

1) 从程序设计的角度看,类是面向对象程序中最基本的程序单元。类实质上定义的是一种数据类型,这种数据类型就是对象类型 。所以我们可以使用类名称来声明 对象变量。

2) 声明对象变量之后,还不能使用对象。必须用运算符new创建对象实体之后,才能使用对象。

class point : main(): new pt; pt.x=10;pt.y=5;pt.output();

4.面向对象编程的难点

掌握面向对象的困难之处在于思路的转换。

我们通常习惯于考虑解决问题的方法,而不是考虑将问题抽象成对象再去解决它。

一个简单的例子:编写一个驾驶汽车的方法

1) 面向过程的程序设计:

编写一个方法,void drivecar();

2) 面向对象的程序设计:

将一辆汽车看成一个对象,将所有汽车对象的共性抽取出来,设计一个类car,类中有一个方法void drive(),用car这个类实例化一个具体的对象car,调用:car.drive()。

5.类的构造方法

?1) 构造方法的名字和类名相同,并且没有返回值。

?2) 构造方法主要用于为类的对象定义初始化状态。

?3) 我们不能直接调用构造方法,必须通过new关键字来自动调用,从而创建类的实例。

注意:java的类都要求有构造方法,如果没有定义构造方法,java编译器会为我们提供一个缺省的构造方法,也就是不带参数的构造方法。

class point : point(){初始化};

point(int a,int b){……};//构造对象时,系统自动调用。

6.反编译工具:(针对字节码)javap point (加载的是一个类)

lesson2e

java会给用户提供一个 无参 构造函数,一旦用户定义了一个构造函数,则…….

1.new关键字的作用

?1)为对象分配内存空间。

?2)引起对象构造方法的调用。

?3)为对象返回一个引用。

2.缺省构造方法

?当我们用 缺省的构造方法 初始化对象时,系统用 默认值 初始化对象的成员变量。

3.各种数据类型的默认值为:

数值型0

booleanfalse

char‘"0’

对象null

说白了,就是构造方法可以重载,但构造对象时又去调用哪一个构造方法呢?想一想?

4.方法的重载(overload)

重载构成的条件:方法的名称相同,但参数类型或参数个数不同,才能构成方法的重载。

class point: void output(){println(x/y};||void output(int x,int y){…};

caution: 当方法中的 形参 与 成员变量 相同时,成员变量 在该方法体内不可见,想可见,用this变量或将参数名改为其它名字。

5.特殊变量this

1) this变量代表对象本身

2) 当类中有两个同名变量,一个属于类(类的成员变量),而另一个属于某个特定的方法(方法中的局部变量),使用this区分成员变量和局部变量。

3) 使用this简化构造函数的调用。例:point(){ this(1,1); }

6.关于实例方法和 实例数据成员 的进一步说明

一个类所有的实例(对象)调用的成员方法在内存中只有一份拷贝,尽管在内存中可能有多个对象,而数据成员在类的每个对象所在内存中都存在着一份拷贝。

lesson2f

1.this变量允许相同的实例方法为不同的对象工作。每当调用一个实例方法时,this变量 将被设置成引用该实例方法的特定的类对象。方法的代码接着会与this所代表的对象的特定数据建立关联。

class point: static void output(){….}; //静态方法,只属类本身,又称类方法。

main(): point.output(); //直接用类名去调用静态方法。

2.在静态方法中不能访问非静态的方法和成员变量 。但可访问静态的成员方法和变量。

caution: 编程时,脑海中要有内存模型的概念。-----孙鑫老师言

想一想在一个非静态的方法中是否可以访问静态的方法和变量呢?(从内存模型的角度去考虑)。

3.关键字static

?1)静态方法和静态变量是属于某一个类,而不属于类的对象。

?2)静态方法和静态变量的引用直接通过类名引用。

?3)在静态方法中不能调用非静态的方法和引用非静态的成员变量。反之,则可以。

eg: 可以用类的对象obj去调用静态的方法method(),如:obj.method()。

main(): new pt; pt.output(); //static void output(){….};

4.main()方法也是静态方法,不属于任何一个类。为了解决程序运行的问题。要区分类方法和实例方法,虽然他们都只有一份拷贝(在内存中)。

5.静态成员变量之应用:用于统计计数。

6.常量的定义

final double pi=3.1415926; //必须声明的同时进行初始化。但实际上,可以将初始化工作放在构造函数中。

lesson2g

1. point(){ this(1,1);}//语句this(1,1)前面不能有任何语句

2. 常量的定义

?使用关键字final定义常量,例如:final double pi=3.1415926;

注意: 作为一种约定,在定义常量时,通常采用大写形式。

3. final常量可以在声明的同时赋初值,也可以在构造函数中赋初值。为了节省内存,我们通常将常量声明为静态的(static)。

注:static final double pi=3.1415926; 声明同时必须进行初始化(因为有了static修饰)。

class animal : int height, weight;| void eat(){…}; void breathe(){…};void sleep(){…}

class fishextends animal:

class integration: main(): new an; new fh;||an.breathe(); fh.breathe();fh.height=30;

4. 类的继承

?1) 理解继承是理解面向对象程序设计的关键。

?2) 在java中,通过关键字extends 继承一个已有的类,被继承的类称为父类(超类,基类),新的类称为子类(派生类)。

?3) 在java中,不允许多继承。

class fish extends animal: void breathe(){ super.breathe(); 重写这个方法};

5. 方法的覆盖(override)

?1) 在 子类 中 定义一个与父类同名、返回类型、参数类型均相同的一个方法,称为方法的覆盖。

?2) 覆盖发生在 子类 与 父类 之间。

3) 用super.breathe()来访问被子类覆盖的父类方法

6. 特殊变量super

?1) 特殊变量super,提供了对父类的访问。

?2) 可以使用super访问父类被子类隐藏的变量或覆盖的方法。

?3) 每个 子类构造方法 的第一条语句,都是隐含地调用super( ),如果父类没有这种形式的构造函数,那么在编译的时候就会报错。

lesson2h

class animal : animal(){print(animal);};

class fish extends :fish(){super(); …. };//没有父亲,哪有孩子呢?

若类animal中有自定义构造函数(带参数),则…….

注:构造方法是不能继承的,所以只能用super来代替。

class integration: static void fn(animal an);

main(): new fh; animal an; an=fh; integration.fn(an);

1.多态性

1) 通过覆盖父类的方法来实现,在运行时根据传递的 对象引用,来调用相应的方法。

2) 子类对象的引用赋给父类的变量,子类有的方法就调用子类的方法,若子类没有的方法就调用父类的方法。

2. 操作符instanceof的使用:

main(): new an; new fh; if(an instanceof animal){..is…} | if(fh instanceof fish){…is…}.

if(an instanceof fish){….is…} else{…isn’t…}

if(fh instanceof animal){…is…} else{…isn’t….}.//子类对象是父类的一个实例

于是,将an = fh;再去判断以上操作?

lesson2i

面向对象的程序设计

?问题:求一个长方形的周长和面积。

1. 以面向过程的程序设计方式思考:

1) 确定长方形周长和面积的算法。

2) 编写两个方法(函数)分别计算长方形的周长和面积。

3) 求周长的方法(函数)和求面积的方法(函数)需要两个参数,分别是长方形的长和宽。

面向过程的程序设计代码:

class rectangle

{

static int perimeter(int length,int width)

{

return 2*(length+width);

}

static int area(int length,int width)

{

return length*width;

}

public static void main(string[] args)

{

system.out.println("perimeter = “ + rectangle.perimeter(5,4));

system.out.println("area = “ + rectangle.area(5,4));

}

}

2. 以面向对象的程序设计方式思考:

1) 一个长方形可以看成一个长方形对象。

2) 一个长方形对象有两个状态(长和宽)和两个行为(求周长和求面积)。

3) 将所有长方形的共性抽取出来,设计一个长方形类。

4) 通过长方形对象的行为,就可以求出某个具体的长方形对象的周长和面积。

class rectangle : int l; int w; |int perimeter(){……}; int area(){… …}

main(); new rect1; new rect2; rect1.l=10;rect1.w=5; println(…………);

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