Java基础[02-计算机编程基础与Java实践].ppt

IT资讯交流网 WWW.IT315.ORG,第二章计算机编程基础与Java实践,张孝祥,微博：http:/,进制计数原理,十进制计数中的每一位只能表示0到9这十个数，当低位要表示十时，就用向高位进1的方式表示。同一个数量是可以用不同进制的数值来表示。一个人用十个手指头计数时就是十进制，当一个人只有九个手指头且用来计数时，就是九进制。计算机中采用的二进制计数方式，二进制计数中的每一位只能表示0和1这两个数，当低位等于2时，就用向高位进1和把低位清0的方式表示，即“逢二进位”。10（二进制）=2（十进制），11（二进制）=3（十进制），100（二进制）=4（十进制），111(二进制)=7（十进制），1000(二进制)=8（十进制）。十进制数中的每一位数字所表示的数值，等于这个数字乘以它所在位置的权值，由于十进制数计数的基数是10，也就是“逢十进位”，一个十进制整数从右到左的每位的权值分别是100、101、102、103、依次递增。例如，3151表示的数值是3103 1102 5101 1100，其中的最高位3表示3103，最低位1表示1100。二进制数中的每一位数字所表示的数值，也等于这个数字乘以它所在位置的权值，只是二进制数计数的基数是2，一个二进制整数从右到左的每位的权值分别是20、21、22、23、依次递增。例如下面的二进制数据：000表示022021020=0，001表示022021120=1，010表示022121020=2，011表示022121120=3，依此类推，111表示122121120=7。一个n位的十进制数据可以表示10n个数值，其中最大的数值是10n-1，例如，三位十进制可以表示000999等103个数值；同样的道理，一个n位的二进制数据可以表示2n个数值，其中最大的数值是2n-1，例如，三位二进制可以表示000111等23=8个数值。,2.4 十六进制与八进制,十六进制是一种“逢十六进位”的计数方法，其中的每一位数字不可以大于16，十六进制数据的每位表示的最大数值是15，而人们当初只创造了09这十个表示数字的符号，所以，计算机中的十六进制便借用A，B，C，D，E，F这六个字母来分别表示10、11、12、13、14、15。十六进制计数的每一位对应二进制数据的四位。由于十六进制计数的基数是16，一个十六进制整数从右到左的每位的权值分别是160、161、162、163、依次递增，例如，十六进制整数ff对应的十进制数为1516115160255，十六进制整数12对应的十进制数为1161216018。八进制是一种“逢八进位”的计数方法，其中的每一位数字不可以大于8。八进制计数的每一位对应二进制数据的三位。八进制计数的每一位对应二进制数据的三位。只要掌握了十六进与十进制和二进制的换算方式，自然也会了八进制的换算方式。,2.4 十六进制与二进制的对应关系,十六进制计数的每一位对应二进制数据的四位，如右图所示。,计算机最基本的电子原理,计算机是一种电子设备，由复杂的数字和模拟电子元器件组合而成。就象一根灯管只有“亮”和“不亮”两种状态一样，一个基本的数字电子元器件也有带电和不带电两种状态。如果将带电状态表示为数值1，不带电状态表示为数值0，多个这样的基本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。例如，假设有三个基本的数字电子元器件，它们可以有000、001、010、011、100、101、110、111等8种组合状态，即23种组合状态。三个基本的数字电子元器件表示的000、001、010、011、100、101、110、111等8种组合状态可以看成是8个二进制数据。计算机中的一切皆用二进制数表示，包括文字、图片、声音和影像等。,bit与byte,每个基本元器件在二进制数据中表示的一位数据称之为一个bit（比特）位，显然，一个bit位中的数字只能是0或1。在实际的电子设备中，通常将8或8的整数倍个基本元器件组合成一个基本单元进行生产和使用，8个基本元器件的组合所表示的数据量称之为一个byte（字节），也就是1个byte等于8个bit。一个字节表示的二进制数值范围是00000000-11111111，二进制数11111111对应的十进制数为127+126+125+124+123+122+121+120=255，所以，一个字节对应的十进制数值范围就是0-255，一共有256个数值。,在计算机应用领域，人们习惯将0作为一系列顺序号的起始号码，例如，二进制数据中的各个bit位的编号也是从0开始计算的，一个二进制数据的最低位称为第0位，次低位称为第1位，依此递推，一个字节的最高位为第7位。,计算机中的其他数值单位,在计算机领域，人们还经常使用210、220、230、240等数值作为度量单位，分别简称为K、M、G、T，它们对应的数值分别如下：1K=210=1024，约等于103；1M=220=10241024，约等于106，即约等于一百万（兆）；1G=230=102410241024，约等于109，即约等于十亿；1T=240=1024102410241024，约等于106106，即约等于万亿（即兆兆）。人们通常所说的硬盘大小和内存大小的基本单位就是byte（字节），譬如，1M内存就是指大约一百万个字节的数据量，而人们通常说的网络数据流量的基本单位是bit（比特），譬如，1M网速指的是大约一百万个比特的数据量。,计算机内部的数据传输原理,计算机系统结构,CPU与软件程序的工作原理,CPU可以完成多种操作，例如，对二进制数据的加减乘除运算、从内存或外部输入设备中读取一个数据、将一个数据写入到内存和外部输出设备中。CPU所能完成的每个操作都分别用一个二进制数值来代表，这些二进制数据称作操作码，也被称之为CPU指令，要想让CPU执行某种操作，只需要给CPU传送一个代表该操作的二进制数值即可。一个CPU所支持的所有操作码的集合，称之为这个CPU的指令集，现在常见PC机所使用的CPU可以完成近两百种基本的操作功能，也就是说该CPU的指令集中包含近两百种指令，为了能够表示出所有的指令，所以这种CPU的操作码通常用一个字节（也就是8个bit位）来表示。CPU的有些操作还需要一些参数信息，例如，要让CPU从内存或外设中读取一个数据进来，除了要给它传送相应的操作码外，还需要将内存或外设的地址号传递给它。传递给CPU的一个操作码和相应的操作数，就称之为一条指令，软件程序就是为了实现某种功能而预先编写好的多条CPU指令的集合。,2.5 完成两个数相加的指令集,需求：从二进制实验键盘中先后输入两个二进制数，执行加法，然后在屏幕上打印出结果。假设条件：假设00001111代表加法操作指令，00000011代表向外设输出数据的操作指令，00001100代表从外设中读取数据的操作指令，键盘的地址是00000001，显示器的地址是00000010。程序指令集如下：,2.5.1 CPU的内部部件结构,算术运算符的注意问题如果对负数取模，可以把模数负号忽略不记，如：5%-2=1。但被模数是负数就另当别论。对于除号“/”，它的整数除和小数除是有区别的：整数之间做除法时，只保留整数部分而舍弃小数部分。例如：int x=3510;x=x/1000*1000;x的结果是？“+”除字符串相加功能外，还能把非字符串转换成字符串，例如：System.out.println(5+5=+5+5);/打印结果是？,2.5.1 CPU执行程序时的工作原理,计算机语言与源程序,计算机语言是人与计算机之间进行沟通的语言。人们借助计算机语言把自己的想法传达给计算机，软件程序就是人们使用计算机语言编写出来的“文章”和“小说”。机器语言是最原始和最低级的计算机语言，它要求人们直接使用二进制形式的CPU指令来编写计算机上执行的软件程序。汇编语言是采用CPU指令的助记符形式来编写软件程序的计算机语言。针对机器语言的缺陷，人们想到了将各个CPU指令采用相应的英文单词或英文单词的缩写来表示，例如，用“ADD”代表加法指令，用“MOV”代表数据传递指令，用“SUB”代表减法指令，用“JP”代表跳转指令等等，这些英文单词或缩写称之为CPU操作指令的助记符。因为CPU只能够理解和识别二进制形式的CPU指令，所以汇编程序不能直接交给计算机去执行，而是需要一个翻译工具将汇编程序翻译成CPU可以执行的二进制形式的CPU指令集合。被翻译工具翻译前的汇编程序称为源程序，翻译工具翻译后得到的可以被CPU执行的二进制形式的CPU指令集合称为可执行程序。翻译工具本身也是一个可执行程序，称为汇编工具。高级语言是采用接近人类自然语言和数学表达式的形式来编写软件程序的计算机语言，它不依赖于计算机的硬件，编写出来的程序能在各种CPU指令系统的计算机上通用。每种高级语言都附带有相应的翻译工具软件，这些翻译工具软件可以生成与计算机底层硬件系统打交道的二进制形式的CPU指令，使得采用高级语言的编程人员不用了解计算机底层硬件系统的工作原理，就可以编写出在计算机底层硬件系统上运行的程序。Java就是一种高级语言。,2.4 java语言中表示整数的方式,虽然在计算机内部只能使用二进制数据，但是二进制计数具有书写太长、容易出错的缺点，并且非常不符合人们的使用习惯，所以，在各种高级语言中都不支持直接使用二进制数据。由于十进制数据不能够直观地反映一个数值在计算机内部的存储形式，也就是不能直观地反映一些电子元器件的各个单元的带电状态，为了在不使用二进制数据的情况下，还能够比较直观地反映一个数值在计算机内部的存储形式，各种程序设计语言通常都支持八进制或十六进制的数据形式。java语言中表示整数的方式十进制：0-9，满10进1.十六进制：0-9，A-F，满16进1.用0 x开头表示。八进制：0-7，满8进1.用0开头表示。在源程序被编译成计算机的可执行代码时，由编译程序将其中的各种进制的数据转换成对应的二进制数据。,负数的补码表示原理,两个很大的整数相加造成数据溢出的问题计算机中利用数据溢出和最终结果一致的原理来用补码表示负数减去一个正数等于加上对应的负数加上另外一个数据和加这个负数的结果一样，可以认为另外那个数和这个负数是等价的。如果最高bit位是1，那么它就是一个负数，所以最高bit位称为符号位。负数的二进制表现形式对应的正数二进制取反加1（注意：有学生不懂什么是取反）对字节范围的数来说，负数=256-正数利用补码可以把减法变加法（加负数）,进制的基本转换,十进制与二进制的转换十进制转成二进制 除以2取余数二进制转成十进制 乘以2的幂数十进制与八进制的转换十进制与十六进制的转换,2.5.2 赋值运算符,符号：=,+=,-=,*=,/=,%=示例：int a,b,c;a=b=c=3;int a=3;a+=5;等同运算a=a+5;思考：short s=3;s=s+2;s+=2;有什么区别？,2.5.3 比较运算符,注1：比较运算符的结果都是boolean型，也就是要么是true，要么是false。注2：比较运算符“=”不能误写成“=”。,2.5.4 逻辑运算符,2.5.4 逻辑运算符,逻辑运算符用于连接布尔型表达式，在Java中不可以写成33&x6。“&”和“&”的区别：单&时，左边无论真假，右边都进行运算；双&时，如果左边为真，右边参与运算，如果左边为假，那么右边不参与运算。“|”和“|”的区别同理，双或时，左边为真，右边不参与运算。异或()与或(|)的不同之处是：当左右都为true时，结果为false。,2.5.5 位运算符,位运算是直接对二进制进行运算。,2.5.5 位运算符,2.5.5 位运算符,练习：1.最有效率的方式算出2乘以8等于几？2.对两个整数变量的值进行互换(不需要第三方变量),2.5.6 三元运算符,格式(条件表达式)?表达式1：表达式2；如果条件为true，运算后的结果是表达式1；如果条件为false，运算后的结果是表达式2；示例：获取两个数中大数。int x=3,y=4,z;z=(xy)?x:y;/z变量存储的就是两个数的大数。,2.6 程序流程控制,判断结构选择结构循环结构,2.6.1 判断结构,if语句三种格式：if(true)执行语句；if(条件表达式)执行语句；else执行语句；,if(条件表达式)执行语句；else if(条件表达式)执行语句；else执行语句；,2.6.1 判断结构,if语句特点：a,每一种格式都是单条语句。b,第二种格式与三元运算符的区别：三元运算符运算完要有值出现。好处是：可以写在其他表达式中。c,条件表达式无论写成什么样子，只看最终的结构是否是true 或者 false;,2.6.2 选择结构,switch语句格式：switch(表达式)case 取值1:执行语句；break；case 取值2:执行语句；break；.default:执行语句；break；,2.6.2 选择结构,switch语句特点：a,switch语句选择的类型只有四种：byte，short，int，char。b,case之间与default没有顺序。先执行第一个case，没有匹配的case执行default。c,结束switch语句的两种情况：遇到break，执行到switch语句结束。d,如果匹配的case或者default没有对应的break，那么程序会继续向下执行，运行可以执行的语句，直到遇到break或者switch结尾结束。,2.6.3 循环结构,while语句格式：while(条件表达式)执行语句；,do while语句格式：do执行语句；while(条件表达式);do while特点：是条件无论是否满足，循环体至少执行一次。,代表语句：while，do while，for,2.6.3 循环结构,格式：for(初始化表达式；循环条件表达式；循环后的操作表达式)执行语句；(循环体)注：a,for里面的连个表达式运行的顺序，初始化表达式只读一次，判断循环条件，为真就执行循环体，然后再执行循环后的操作表达式，接着继续判断循环条件，重复找个过程，直到条件不满足为止。b,while与for可以互换，区别在于for为了循环而定义的变量在for循环结束就是在内存中释放。而while循环使用的变量在循环结束后还可以继续使用。c,最简单无限循环格式：while(true),for(;),无限循环存在的原因是并不知道循环多少次，而是根据某些条件，来控制循环。,2.6.4 其他流程控制语句,break(跳出)，continue(继续)break语句：应用范围：选择结构和循环结构。continue语句：应用于循环结构。注：a,这两个语句离开应用范围，存在是没有意义的。b,这个两个语句单独存在下面都不可以有语句，因为执行不到。c,continue语句是结束本次循环继续下次循环。d,标号的出现，可以让这两个语句作用于指定的范围。,语句练习,语句的嵌套应用累加 求和，计数器循环嵌套,2.2 标识符,Java中的名称规范：包名：多单词组成时所有字母都小写。xxxyyyzzz类名接口名：多单词组成时，所有单词的首字母大写。XxxYyyZzz变量名和函数名：多单词组成时，第一个单词首字母小写，第二个单词开始每个单词首字母大写。xxxYyyZzz常量名：所有字母都大写。多单词时每个单词用下划线连接。XXX_YYY_ZZZ,软件开发,什么是软件？软件：一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。常见的软件：系统软件：如：DOS，windows，Linux等。应用软件：如：扫雷，迅雷，QQ等。什么是开发？制作软件,人机交互,软件的出现实现了人与计算机之间的更好的交互。交互方式：图形化界面：这种方式简单直观，使用者易于接受，容易上手操作。命令行方式：需要有一个控制台，输入特定的指令，让计算机完成一些操作。较为麻烦，需要记录住一些命令。,