Java中方法使用的深入講解
方法的使用
1.方法的基本用法
什么是方法，方法就是一個代碼片段，類似于C/C++ 語言中的"函數(shù)"。
1.1方法存在的意義:
- 是能夠模塊化的組織代碼(當代碼規(guī)模比較復雜的時候).
- 做到代碼被重復使用, 一份代碼可以在多個位置使用.
- 讓代碼更好理解更簡單.
- 直接調(diào)用現(xiàn)有方法開發(fā)，不必重復造輪子。
1.2方法定義語法
基本語法：
// 方法定義
public static 方法返回值 方法名稱（[參數(shù)類型 形參 ...]){
方法體代碼;
[return 返回值];
}
// 方法調(diào)用
返回值變量 = 方法名稱(實參...);
代碼示例：實現(xiàn)一個方法實現(xiàn)兩個正數(shù)相加
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
// 方法的調(diào)用
int ret = add(a, b);
System.out.println("ret = " + ret);
}
// 方法的定義
public static int add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
// 執(zhí)行結(jié)果
ret = 30
注意事項：
- 就目前而言，只要在 main 函數(shù)中調(diào)用的方法，需要寫 public 和 static 這兩個關鍵字。
- 方法定義時, 參數(shù)可以沒有，如果有，則每個參數(shù)都要指定類型。
- 方法定義時, 返回值也可以沒有, 如果沒有返回值, 則返回值類型應寫成 void。
- 方法定義時的參數(shù)稱為 “形參”, 方法調(diào)用時的參數(shù)稱為 “實參”。
- 方法的定義必須在類之中, java中沒有函數(shù)聲明的概念，所以代碼書寫在調(diào)用位置的上方或者下方均可。
1.3 方法調(diào)用的執(zhí)行過程
基本規(guī)則：
- 定義方法的時候, 不會執(zhí)行方法的代碼。只有調(diào)用的時候才會執(zhí)行。
- 當方法被調(diào)用的時候, 會將實參賦值給形參。
- 參數(shù)傳遞完畢后, 就會執(zhí)行到方法體代碼。
- 當方法執(zhí)行完畢之后(遇到 return 語句), 就執(zhí)行完畢, 回到方法調(diào)用位置繼續(xù)往下執(zhí)行。
- 一個方法可以被多次調(diào)用。
代碼示例：計算1！+2！+3！+4！+5！
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("計算" + n + "的階乘中!");
int result = 1;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
result *= i;
}
return result;
}
}
// 執(zhí)行結(jié)果
計算 1 的階乘中!
計算 2 的階乘中!
計算 3 的階乘中!
計算 4 的階乘中!
計算 5 的階乘中!
sum = 153
使用方法，避免使用二重循環(huán)，當然也可以將整個過程都放到一個方法中，讓代碼更簡單清晰。
1.4 實參和形參的關系(重要)
代碼示例：交換兩個整型變量
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;
}
}
// 運行結(jié)果
a = 10 b = 20
那么可以看到，變量a和b的值并沒有完成交換。
原因分析：
對于基礎類型來說，形參相當于實參的拷貝，即傳值調(diào)用。
解決方法：
如果目前想要解決這個問題，可以傳引用類型參數(shù)(例如數(shù)組來解決這個問題)。對于數(shù)組的使用，現(xiàn)在先做了解，后面我會總結(jié)。
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;
}
}
// 運行結(jié)果
a = 20 b = 10
1.5 沒有返回值的方法
方法的返回值是可選的，有些時候可以沒有的。
代碼示例：
class Test {
public static void show(int x, int y) {
System.out.println("Hello World!");
}
public static void main(String[] args) {
show();
}
}
//運行結(jié)果：
Hello World!
例如剛才的交換兩個整數(shù)的方法，也是沒有返回值的。在使用時要注意方法是否有返回值，如果有則需要用相同類型的變量來接受。
2.方法的重載
有些時候我們需要用一個函數(shù)同時兼容多種參數(shù)的情況，這時候我們就用到方法的重載。
2.1重載要解決的問題
代碼示例：
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);
}
public static int add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
// 編譯出錯
Test.java:13: 錯誤: 不兼容的類型: 從double轉(zhuǎn)換到int可能會有損失
double ret2 = add(a2, b2);
^
由于參數(shù)類型不匹配，所以不能直接使用現(xiàn)有的add方法。
2.2 使用重載
代碼示例：
class Test {
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;
}
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);
}
}
那么可以看到方法名字都叫add，但是有的add是int相加，有的是double相加，有的計算三個數(shù)字相加，所以，對于同一個方法名字，提供不同版本的實現(xiàn)，稱為方法重載。
2.3重載的規(guī)則
針對同一個類:
- 方法名相同。
- 方法的參數(shù)不同(參數(shù)個數(shù)或者參數(shù)類型)。
- 方法的返回值類型不影響重載。
代碼示例：
class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 20;
int ret = add(a, b);
System.out.println("ret = " + ret);
}
public static int add(int x, int y) {
return x + y;
}
public static double add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
// 編譯出錯
Test.java:13: 錯誤: 已在類 Test中定義了方法 add(int,int)
public static double add(int x, int y) {
^ 1 個錯誤
那么可以看到，當兩個方法的名字相同，參數(shù)也相同，但是只有返回值不同的時候，不構成函數(shù)重載。
3.方法遞歸
3.1遞歸的概念
一個方法在執(zhí)行過程中調(diào)用自身, 就稱為 “遞歸”。
遞歸相當于數(shù)學上的 “數(shù)學歸納法”, 有一個起始條件, 然后有一個遞推公式。
例如, 我們求 N!
起始條件: N = 1 的時候, N! 為 1。這個起始條件相當于遞歸的結(jié)束條件。
遞歸公式: 求 N! , 直接不好求, 可以把問題轉(zhuǎn)換成 N！=> N*(N-1)！
代碼示例：遞歸求 N 的階乘
public static int factor(int n) {
if (n == 1) {
return 1;
}
return n * factor(n - 1); // factor 調(diào)用函數(shù)自身
}
public static void main(String[] args) {
int n = 5;
int ret = factor(n);
System.out.println("ret = " + ret);
}
// 執(zhí)行結(jié)果
ret = 120
有了方法遞歸，可以發(fā)現(xiàn)不用使用循環(huán)，那么他的過程是怎么執(zhí)行的，且看下面分析。
3.2遞歸執(zhí)行過程分析
遞歸的程序的執(zhí)行過程不太容易理解, 要想理解清楚遞歸, 必須先理解清楚方法的執(zhí)行過程", 尤其是 "方法執(zhí)行結(jié)束之后，回到調(diào)用位置繼續(xù)往下進行。
代碼示例：遞歸求 N 階乘，加上"日志"版本
public static int factor(int n) {
System.out.println("函數(shù)開始, n = " + n);
if (n == 1) {
System.out.println("函數(shù)結(jié)束, n = 1 ret = 1");
return 1;
}
int ret = n * factor(n - 1);
System.out.println("函數(shù)結(jié)束, n = " + n + " ret = " + ret);
return ret;
}
public static void main(String[] args) {
int n = 5;
int ret = factor(n);
System.out.println("ret = " + ret);
}
// 執(zhí)行結(jié)果
函數(shù)開始, n = 5
函數(shù)開始, n = 4
函數(shù)開始, n = 3
函數(shù)開始, n = 2
函數(shù)開始, n = 1
函數(shù)結(jié)束, n = 1 ret = 1
函數(shù)結(jié)束, n = 2 ret = 2
函數(shù)結(jié)束, n = 3 ret = 6
函數(shù)結(jié)束, n = 4 ret = 24
函數(shù)結(jié)束, n = 5 ret = 120
ret = 120
執(zhí)行過程圖：
3.3遞歸練習
代碼示例1：按順序打印一個數(shù)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);
}
代碼示例2：遞歸求 1 + 2 + 3 + … + 10
public static int sum(int num) {
if (num == 1) {
return 1;
}
return num + sum(num - 1);
}
代碼示例3：寫一個遞歸方法，輸入一個非負整數(shù)，返回組成它的數(shù)字之和. 例如，輸入 1729, 則應該返回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);
}
代碼示例4：求斐波那契數(shù)列的第N項
public static int fib(int n) {
if (n == 1 || n == 2) {
return 1;
}
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
用遞歸來求解，可以發(fā)現(xiàn)求前幾項是非?？焖俚?，但當我們求fib(40)的時候，發(fā)現(xiàn)程序運行速度極慢，原因是遞歸會造成大量的重復運算。
那么有效的解決方法就是利用迭代的方法來求解。
public static int fib(int n) {
int f1 = 1;
int f2 = 1;
int cur = 0;
for (int i = 3; i <= n; i++) {
cur = f1 + f2;
f2 = f1;
f1 = cur;
}
return cur;
}
//此時可以發(fā)現(xiàn)求解fib(40)非常的快，結(jié)果是102334155
3.4遞歸小結(jié)
- 遞歸是一種重要的編程解決問題的方式。
- 有些問題天然就是使用遞歸方式定義的(例如斐波那契數(shù)列, 二叉樹等), 此時使用遞歸來解就很容易。
- 有些問題使用遞歸和使用非遞歸(循環(huán))都可以解決. 那么此時更推薦使用循環(huán), 相比于遞歸, 非遞歸程序更加高效。
總結(jié)
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