第七章常用工具.ppt

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1、第七章常用工具、算法与数据结构7.1java的类库Java程序是由类的定义组成的，编写java的过程就是设计各种类和确定它们相互作用关系的过程。为了简化面向对象的编程过程，java事先设计并实现了一些体现常用功能的标准类，这些系统标准类根据实现的功能不同，可以划分成不同的集合，每个集合是一个包，合称为类库。什么是API？面向对象编程中的系统标准类和类库类似于面向过程编程中的库函数，都是一种应用程序编程接口，简称为API（ApplicationProgramInterface）7.1.1java的类库结构Java的类库是系统已实现的标准类的集合，是java编程的API，它可以帮助开发者方便、快捷

2、的开发java程序。根据功能的不同，java的类库被划分为若干个不同的包，每个包中都有若干个具有特定功能和相互关系的类和接口。在java中使用类库的方法是在程序的开头用import语句引入。Java1.0类库java.lang包java的核心类库，包含了运行java程序必不可少的系统类，如基本数据类型、基本数学函数、字符串处理、线程、异常处理等。这个包的加载是缺省的，不需要用import引入，系统自动加载。Java.io包Java.io包是java的标准输入/输出类库，凡是完成与操作系统有关的较底层的输入输出操作的java程序，都应在程序开头用import语句引入：importjava.io.

3、*;Java.util包这个包包括了java语言中的一些低级的实用工具，如处理时间的Date类、处理变长数组的Vector类、实现栈和杂凑表的Stack类和HashTable类等Java.awt包是java构建用户图形界面的类库。Java.applet包它仅包含一个有用的类，java.applet.Applet，实现运行于Internet浏览器中的javaApplet的工具类库。J包java语言用于实现网络功能的类库。Java1.1类库这个类库是对1.0内容的扩充和修正。（1）java.corba包和java.corba.orb包（2）java.lang.reflect（3）java.rmi包

4、、java.registry包和java.rmi.server包（4）java.security包、java.security.acl包和java.security.interfaces包（5）java.util.zip包（6）java.awt.dataransfer包（7）java.awt.event包（8）java.sql包是实现jdbc的类库，使java程序可以连接不同类型的数据库如Oracle、Sysbase、SQLServer、Mysql、Postgres等。3Java1.2简介Java1.2又称为java2，它可以细化为三个版本：（1）企业版主要用于服务器上运行的java应用，如E

5、JB和JSP两个部件。（2）标准版主要用于台式机上。（3）微型版主要用于移动电话、机顶盒、汽车导航系统等小型移动电话智能装置。关于更新的java类库的情况，可以参考SUN公司的网络文档，站点为：http:/7.1.2语言基础类类库本节后面的章节将围绕不同的具体功能来介绍实现他们的相应的类库。首先介绍基本的java.lang包。1.Object类Object是java程序中所有类的直接或间接父类，也是类库中所有类的父类。2.数据类型类每一个基本数据类型都对应一个数据类型类（见表7.1）。如果不同的数据类型要相互转换，则就要用到相应数据类型类的方法。比如：Interger.parseInt(Str

6、ings)数据类型类基本数据类型BooleanbooleanCharactercharDoubledoubleFloatfloatIntergerintergerLonglong下面以Interger为例，介绍其中的方法及其作用。其它类型Interger类相近。（1）MAX_VALUE域和MIN_VALUE域分别定义了int类型量的最大值和最小值。（2）构造函数：publicInterger(intvalue)publicInterger(Strings)可以分别利用int和String类型的量生成一个Integer类型的对象。（3）数据类型转换方法分别将当前对象所对应的int量转换为其它基本

7、数据类型的量并返回转换后的值。publicdoubledoubleValue()publicintintValue()publiclonglongValue()(4)字符串与int量相互转换的方法：publicStringtoString()方法将当前对象对应的int量转换为字符串。publicstaticintparseInt(Strings)方法是类的方法，它无需Integer对象，就可以方便的将字符串转换为int量。publicstaticIntergervalueOf(Strings)方法也是类的方法，它将一个字符串转换为Integer对象，再调用这个对象的intValue()方法返回

8、其对应的int数值。对于有些数据类型，如double和float，由于没有parseInt()这样的方法，所以只能用这种方法。3、Math类用来完成一些常用的数学运算，提供了若干实现不同标准数学函数的方法，这些方法都是static的，所以在使用的时候不需创建这种类型的对象，直接用类名做前缀。比如求两个整数的最大值：intI=9,j=7,k;k=Math.max(i,j);求110之间的一个随机数inti=(int)(Math.random*10);下面是Math类的主要属性和方法：publicfinalstaticdoubleE;/数学常量epublicfinalstaticdoublePI;

9、/圆周率常量publicfinalstaticabs(doublea);/求绝对值publicfinalstaticacos(doublea);/反余弦publicfinalstaticexp(doublea);/求e的参数次幂publicfinalstaticfloor(doublea);/求不大于参数的最大整数PublicstaticdoubleIEEEremainder(doublef1,doublef2);/求余Publicstaticdoublelog(doublea);/求自然对数Publicstaticdoublemax(doublea,doubleb);/求最大值Publics

10、taticfloatmin(floata,floatb);/求最小值Publicstaticdoublepow(doublea,doubleb);/求乘方Publicstaticdoublerandom();/产生0到1（不含1）之间的伪随机数Publicstaticdoublerint(doublea);/四舍五入Publicstaticdoublesqrt（doublea);/平方4、System类（1）用System类获取标准输入输出System类的属性有三个，分别是系统的标准输入、标准输出和标准错误输出；publicstaticInputStreamin;publicstaticPri

11、ntStreamout;publicstaticPrintStreamerr;charc=System.in.read();/从标准输入读入一个字节的信息并返回给一个字符常量System.out.println(“hello!guys，”);/从标准输出输出字符串（2）用System类的方法获取系统信息、完成系统操作System类提供了一些用来与java的系统进行交互操作的方法，利用他们可以获取java解释器和硬件平台的系统参量信息。publicstaticlongcurrentTimeMillis();获取自1970年1月1日零时至当前系统时刻的微秒数。publicstaticvoidexi

12、t(intstatus);在程序的用户线程执行完成之前，强制java虚拟机退出运行状态，并把状态信息返回给虚拟机的操作系统，如：System.exit(0);7.2数组与向量类7.2.1数组在java中数组的元素可以是简单类型的量，也可以是某一类的对象。数组的特点：l数组中元素类型相同l各元素是有先后顺序的l每个数组元素用数组名和它在数组中的顺序位置来表达，例如a0,代表数组名为a的第一个元素。创建一个java数组需要下面三个步骤：1、声明数组2、创建数组空间3、创建数组元素并初始化1.声明数组声明数组主要是声明数组的名称和数组所包含的元素的数据类型或元素的类名。格式为：格式1：数组元素类型数

13、组名;格式2：数组元素类型数组名;如：intMyIntArray;EmployeeEmployeeOFDept;2.创建数组空间Java不支持变长的数组，所以在创建数组空间时必须指明数组的长度，以确定开辟内存空间的大小。格式：数组名new数组元素类型数组元素的个数;如：MyIntArray=newint10;EmployeeOfDept=newEmployee15;创建数组空间的工作也可以与声明数组放在一起，用一条语句完成，例如：intMyIntArray=newint10;EmployeeEmployeeOFDept=newEmployee15;对于数组元素是基本数据类型的数组，还可以在创建

14、数组空间的同时给出数组元素的初值，而省略创建空间的new。intMyIntArray=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10;3.创建数组元素并初始化对于基本数据类型，都有缺省的初值，所以可以没有这一步。如果数组元素为对象，则创建数组元素并初始化是必不可少的。例如上面的数组EmployeeOfDept，它的每个数组元素都是一个Employee类的对象，在创建对象的同时必须执行它的构造函数。for(inti=0;iEmployeeOfDept.length;i+)EmployeeOfDepti=newEmployeeOfDept(.)从上面初始化数组的代码中，我们发现在使用java数组时还要注

15、意几个问题：（1）下标从0开始，下标的类型必须是整型或者可以转换为整型的量；（2）所有的数组都有一个属性length，返回数组元素的个数；（3）Java系统能自动检查是否有下标越界的情况，例如MyIntArray的长度为10，下标从0到9，如果引用了MyIntArray10，程序就会出错，所以最好用数组的长度作为下标的上界；7.2.2向量类Vector实现了变长数组。比较适合在下列情况下使用：（1）需要处理的对象数目不定；序列中的元素都是对象，或可以表示为对象；（2）需要将不同类的对象组合成一个数据序列（3）需要做频繁的对对象序列中的元素进行插入和删除（4）经常需要定位序列中的对象或其它的查找

16、操作（5）在不同的类之间传递大量的数据也可以使用Vector（6）Vector类的方法相对于数组要多一些，但是使用这个类也有一定的局限性，例如，其中的对象不能是简单数据类型等。一般在下面情况下，使用数组比较合适：1）序列中的数据是简单数据类型的数据2）序列中的元素的数目相对固定，插入、删除和查找操作较少。1、创建向量类的对象使用Vector类需要引入util包，即：importjava.util.Vector;Vector类的构造函数：publicVector(intinitCapacity,intcapacityIncrement);initCapacity:表示刚创建时Vector序列包含

17、的元素个数；capacityIncrement：表示如果需要向Vector中追加元素，一次性的追加多少个。例如：VectorMyVector=newVector(100,50);2、向向量序列中添加元素方法有两种:addElement(Objectobj)方法将新元素添加在向量序列的尾部insertElement(Objectobj,intindex)方法将新元素插入在序列指定的位置处：/object是对象，index是位置，0为第一个位置。下面是使用这两个方法的例子VectorMyVector=newVector();for(inti=1;i=10;i+)Stringname=“部门”+In

18、teger.toString(i);MyVector.addElement(newDepartment(i,name);MyVector.insertElement(newManagerEmployee(0,”总经理“,1000,f,newDate(),newDate(),0);3.修改和删除向量序列中的元素修改和删除向量序列中的元素有如下几个方法：有如下几个方法：void setElement(Object obj,int index);将向量序列将向量序列index位置处的对象元素设置成为位置处的对象元素设置成为obj，如果这如果这个位置原来有元素则被覆盖。个位置原来有元素则被覆盖。Boo

19、lean removeElement(Object obj);删除向量序列中第一个与指定的删除向量序列中第一个与指定的obj相同的元素，同时后相同的元素，同时后面的元素前移一位。面的元素前移一位。void removeElement(int index);删除指定位置处的元素，同时后面的元素前移删除指定位置处的元素，同时后面的元素前移void removeAllElement();删除向量中的所有元素。删除向量中的所有元素。下面的例子：VectorMyVector=newVector(100)for(inti=0;i10;i+)MyVector.addElement(“Welcom”);MyV

20、ector.addElement(“to”);MyVector.addElement(“Beijing”);While(MyVector.removeElement(“to”);删除所有“to”对象4.查找向量序列中的元素Object elementAt(int index);返回指定位置处的元素。返回指定位置处的元素。注意：返回的是注意：返回的是Object类型的对象，在使用之前要把类型的对象，在使用之前要把Object强制转换成具体的子类对象，例如，强制转换成具体的子类对象，例如，String str=(String)MyVector.elementAt(0);此语句把此语句把Object

21、强制转换成强制转换成String类型。类型。Boolean contains(Object obj);检查向量序列是否包含指定的对象元素，是则返回检查向量序列是否包含指定的对象元素，是则返回true，否则返回否则返回false。int indexOf(Object obj,int start_index);从指定的从指定的start_index位置开始向后搜索，返回第一个与指位置开始向后搜索，返回第一个与指定对象定对象Object相同的元素的下标位置，若指定的对象不相同的元素的下标位置，若指定的对象不存在，返回存在，返回1。intlastIndexOf(Objectobj,intstart_i

22、ndex)从指定的从指定的start_index位置开始向前搜索，返回第一个与指位置开始向前搜索，返回第一个与指定对象定对象Object相同的元素的下标位置，若指定的对象不相同的元素的下标位置，若指定的对象不存在，返回存在，返回1。下面是查找出程序向量中所有为下面是查找出程序向量中所有为“Welcom”的元素并将它的元素并将它们的位置输出的程序片断：们的位置输出的程序片断：int i=0;while(i=MyVector.indexOf(“Welcom”,i)!=-1)System.out.println(i);7.3字符串有两类字符串：字符串常量（String类）：一但创建后就不会再改变，不

23、能用任何方法改变其中的单个字符。字符串变量（StringBuffer类）：创建后还要发生变化的，有方法可以改变其中的单个字符。7.3.1String类字符串与字符：所有用双引号括起的字符串，系统会为它创建一个无名String对象。比如“a”,“b”,“abcd”。而字符常量是用单引号括起来的单个字符，比如a,n等。(1)创建字符串常量对象(调用其构造函数)publicString();/创建空串常量publicString(Stringvalue);/创建与value一致的串常量publicString(StringBufferbuffer);/创建与buffer变量一致的串常量publicS

24、tring(charvalue);/用字符数组初始化新建字符串常量创建String对象与创建其它类的对象一样，分为对象的声明和对象的创建两步，可以是一条独立的语句，也可以是两条语句。例：1)Strings;/声明S=newString(“ABC”);/创建，开辟内存空间也可以通过一条语句来完成；2)StringS=newString(“ABC”);在java中也可以通过下面的语句来创建String对象：3)StringS=“ABC”;(2)字符串常量的操作publicintlength();/求字符串的长度。Strings=“hello!”;System.out.println(s.lengt

25、h();/屏幕将显示6注意：注意：java是统一字节码是统一字节码unicode，占用，占用16bit，所以汉字和英文及其它符号相同，所以汉字和英文及其它符号相同，都是一个字符。都是一个字符。(3)判断字符串的前缀和后缀判断字符串的前缀和后缀(前后缀前后缀可长可短）可长可短）public boolean startsWith(String prefix);/判断串对象是否以判断串对象是否以prefix打头打头 public boolean endsWith(String suffix);/判断串对象是否以判断串对象是否以suffix结尾结尾(4)字符串中单个字符的查找publicintinde

26、xOf(intch);/查找字符ch的位置，并返回，找不到则返回-1publicintindexOf(intch,intfromIndex);/自fromIndex位开始往后查找；上述两个方法都是返回某字符出现的位置。例：Strings=“Java是面向对象的语言，JavaScript是脚本语言”；Intidx=s.indexOf(int)J);/返回0publicintlastIndexOf(intch);/从最后开始往前查找publicintlastIndexOf(intch,intfromIndex);/从fromIndex开始往前查找(5)字符串中子串的查找publicintindex

27、Of(Stringstr);/只是将上述4方法中的参数改了publicintindexOf(Stringstr,intfromIndex);publicintlastIndexOf(Stringstr,intfromIndex);publicintlastIndexOf(Stringstr);publiccharcharAt(intindex);/返回index位置的那个字符(6)比较两个字符串publicintcompareTo(StringanotherString);/返回当前串与参数串对应字符的差值，相等为零。publicbooleanequals(ObjectanObject);/重

28、载Object方法，判断字符串与其他对象是否相等,区分大小写publicbooleanequalsIgnoreCase(StringanotherString);/不区分大小写例：Strings1=“Hello!World”;Strings2=“hello!world”;Booleanb1=s1.equals(s2);Booleanb2=s1.equalsIgnoreCase(s2);例:Strings=“abc”,s1=“aab”,s2=“abd”,s3=“abc”;inti,j,k;i=pareTo(s1);j=pareTo(s2);k=pareTo(s3);7)连接字符子串publicS

29、tringconcat(Stringstr);/返回连接后的长串，原串不变。7.3.2字符串变量StringBuffer类StringBuffer类的每个对象都是可以扩充和修改的字符变量。(1)创建字符串变量StringBuffer对象（构造函数）publicStringBuffer();/构造空串对象publicStringBuffer(intlength);/构造length长的对象publicStringBuffer(Stringstr);/以str为初始化(2)字符串变量的扩充、修改与操作扩充方法：lpublicStringBufferappend(类型参数对象）;/转换参数对象为字符

30、串，附加于字符串变量之后。lpublicStringBufferinsert(intindex,类型参数对象）；/转换参数对象为字符串，从index位置插入。例：StringBufferMyStrBuff1=newStringBuffer();MyStrBuff1.append(“Hello,Guys!”);System.out.println(MyStrBuff1.toString();MyStrBuff1.insert(6,30);System.out.println(MyStrBuff1.toString();分析一下上面的执行结果：？publicvoidsetCharAt(intind

31、ex,charch);/更改变量第index个字符为ch.例：StringBufferMyStrBuff=newStringBuffer(“goat”);MyStrBuff.setCharAt(0,c);3.字符串的赋值与加法StringMyStr=“Hello,”;MyStr=MyStr+”Guys!”;相当于：StringMyStr=newStringBuffer().append(“Hello”).toString();MyStr=newStringBuffer().append(MyStr).append(“Guys!”).toString();7.3.3JavaApplication

32、命令行参数JavaApplication是用命令行来启动执行的，命令行参数成为向JavaApplication程序传入数据的常用而有效的手段。其语法格式如下：javaclass文件参数列表在程序中通过main方法中的形式参数来接收命令行的参数，与C/C+不同的是，第零个参数不是文件名，而是参数本身，且命令行输入的都默认为字符串String类型，通常要进行转换，才能应用于程序之中。参数之间用空格隔离，若本身有空格，则全部参数用双引号括起如：“louzhiliang”作一个。String的length属性要会用。见例7.3例7_3publicclassCommandLineParampublics

33、taticvoidmain(Stringargs)inta1,a2,a3;if(args.length5，不进行对调。574386第二次，A2=7和A3=4比较，47，进行对调，那么第二次比较完后的数据是:547386547386第三次，A3=7和A4=3比较，37,不进行对调。543786第五次，A6=6和A5=8比较，68，进行对调，那么第五次也就是最后一次的结果是543768publicclassTestpublicstaticvoidmain(Stringargs)intm=2,8,43,3,33,1,35,34,6,9;intn=sort(m);for(inti=0;im.lengt

34、h;i+)System.out.println(ni+n);/*冒泡排序算法*/publicstaticintsort(intm)intintLenth=m.length;/*执行intLenth次*/for(inti=0;iintLenth;i+)/*每执行一次，将最小的数排在后面*/for(intj=0;jintLenth-i-1;j+)inta=mj;intb=mj+1;if(ab)mj=b;mj+1=a;returnm;选择排序法(方法思路见P197)5364812715364827125364871235648712345687123456871234568712345678void

35、 void selectionSort(intselectionSort(int arrarr,intint size)size)intint j;j;intint temp;temp;intint minIndexminIndex;/;/每次查找到的最小元素下标每次查找到的最小元素下标 for(for(intint i=0;isize-1;i+)i=0;isize-1;i+)minIndexminIndex=i;/=i;/找到最小的元素，用找到最小的元素，用minIndexminIndex保存下标保存下标 for(j=i+1;jsize;j+)for(j=i+1;j arrjarrj)min

36、IndexminIndex=j;=j;if(i!=if(i!=minIndexminIndex)temp=temp=arriarri;arriarri=arrminIndexarrminIndex;arrminIndexarrminIndex=temp;=temp;插入排序法基本思想是:每步将一个待排序的记录，按其关键码大小，插入到前面已经排好序的记录的适当位置，从头做到尾就可以了。53648127356481273564812734568127345681271345682712345687123456787.4.2查找1，顺序查找2，对分查找（二分查找）要求数据序列有序/递归算法intfa

37、ctorial(intn)if(0=n)return1;elsereturnn*factorial(n-1);voidmain()System.out.println(factorial(3);栈栈(Stack)定义定义:是限定仅在表尾进行插入或删除操是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。作的线性表。允许插入和删除的一端允许插入和删除的一端称为栈顶称为栈顶(top)，另一端另一端称为栈底称为栈底(bottom)特点：特点：后进先出后进先出(LIFO)a1topbottoman.进栈进栈 出栈出栈7.5栈栈：一种后进先出的线性数据结构Stack类：包含在java.util包里。（1）构造方法

38、publicStack();（2）进栈出栈操作publicObjectpush(Objectitem);publicObjectpop();（3）检查栈是否为空publicbooleanempty();v迷宫求解迷宫求解通常用的是通常用的是“穷举求解穷举求解”的方法的方法v迷宫路径算法的基本思想迷宫路径算法的基本思想若当前位置若当前位置“可通可通”，则纳入路径，继续前，则纳入路径，继续前进进;若当前位置若当前位置“不可通不可通”，则后退，换方向继，则后退，换方向继续探索续探索;若四周若四周“均无通路均无通路”，则将当前位置从路径，则将当前位置从路径中删除出去。中删除出去。7.6链表与队列链表与

39、数组的不同：1）创建数组一次性开辟所需的空间，也即必须指明数组的固定长度。创建链表可以只创建一个节点（表头），需要时再动态创建节点。2）数组中元素是连续存储的，访问方便（只需要一个下标）；链表不是连续存储的，需要依靠一个属性指向下一个节点，访问较麻烦。3）数组中插入删除数据等操作需移动大量数据，不方便，链表则非常方便，只需修改那个指向下一个节点的属性即可，不必移动数据。Java语言的Util包简介线性表，链表等是常用的数据结构，在进行Java开发时，JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。CollectionListLinkedListArr

40、ayListVectorStackSetMapHashtableHashMapWeakHashMapList接口接口List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。LinkedList类LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList

41、提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。总结总结如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。7.8其他常用工具7.8.1日期类1。创建日期类DateMyDate1=newDate();DateMyDate2=newDate(73,11,31);/对应于1973年12月31日DateMyDate3=newDate(89,0,1,0,0);

42、/对应1989年1月1日0时0分DateMyDate4=newDate(100,0,1,23,59,59);/2000年1月1日23时59分59秒DateMyDate5=newDate(MyDate1.getTime();/日期时间与MyDate1相同。2获取日期和时间getYear(),getMonth(),getDate(),getDay(),getHours(),getMinutes(),getSeconds()/返回整型数据例：DateMyDate=newDate();StringDateMeg=Integer.toString(Date.getMonth()+Integer.toSt

43、ring(Date.getDate();System.out.println(DateMeg);3.比较日期和时间Booleanbefore(DatecompareDate);Booleanafter(DateckompareDate);Booleanequal(OabjectcompareDate);7.8.2随机类除了Math类的random()方法，还有util包里面的随机数类Random1。创建随机类Random类有两个构造函数publicRandom();/以当前系统时间为种子publicRandom(longseed);2.获取随机数publicintnextInt();publiclongnextLong();这两个方法从Random()对象中获取下一个整型或长整型，其取值范围在0到接近于2*106之间，且所获得的整型或长整型的概率平均分布，即如果不断调用上述方法从随机数序列中获取随机数并统计相同的随机数出现的次数，当调用次数足够多时，会发现不同的随机数出现的次数基本相同。例7.13