javaSE- 方法的使用

梦里梦外; 2023-10-08 17:15 54阅读 0赞

## 一、方法的基本用法 ##

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(不要背, 重在体会):

1.  是能够模块化的组织代码(当代码规模比较复杂的时候).
2.  做到代码被重复使用, 一份代码可以在多个位置使用.
3.  让代码更好理解更简单.
4.  直接调用现有方法开发, 不必重复造轮子

**回忆一个之前写过的代码: 计算 1! + 2! + 3! + 4! + 5!**

public static void main(String[] args) {
        
            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);
        }

这个代码中使用双重循环, 比较容易写错.  
接下来我们可以使用方法来优化这个代码

/**
         * 计算 n 阶乘
         * @param n
         * @return
         */
        public static int tmp(int n){
        
            int ret = 1;
            for(int i = 1; i <= n; i++){
        
                ret = ret * i;
            }
            return ret;
        }
        
        public static void main(String[] args) {
        
            int sum = 0;
            for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        
                //产生 1 - 5的数
                int ret = tmp(i);//tmp 这个函数就是 计算 n 阶乘
                sum = sum + ret;
            }
            System.out.println("sum = " + sum);
        }

![在这里插入图片描述][90c4df98e0034855ab054f6de1a9c7be.png]

像上面tmp函数的功能就是计算一个数的阶乘，这就是函数的基本用法，并且这个函数的功能是唯一的

### 1.1、方法定义语法 ###

// 方法定义
    public static 方法返回值 方法名称（[参数类型 形参 ...]){
        
    	方法体代码;
    	[return 返回值];
    }

![在这里插入图片描述][adcdcf99a6f849b2b10b3d4101a59ffc.png]

#### 1.1.1、代码示例: 实现一个方法实现两个整数相加 ####

public static int sumAdd(int x, int y){
        
            return x + y;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            int a = 10;
            int b = 20;
            int sum = sumAdd(a, b);
            System.out.println("sum = " + sum);
        }

![在这里插入图片描述][69c78d5164e5478f9ac50891b0e35452.png]

> 方法的参数叫做形参，main方法的参数叫实参，形参相当于实参的一份拷贝，这种传参方式被称为 按值传递（传值）  
> 由此引申出一个知识点， 在Java中 是没有 传址 的概念，只有传值，所以我们在调用方法的时候，只需要注重 形参 和 实参 的类型 和 个数 是否匹配（相同）  
> ![在这里插入图片描述][f86e88aa0b834820b4e7d50188cd986a.png]

#### 1.1.2、既然讲到函数（方法），也就会涉及函数栈帧问题 ####

想了解 c方面的或者想对比一下的，可以看这篇文章[函数栈帧销毁与创建（vs2013）- 修改版][vs2013_-]  
![在这里插入图片描述][c3d4332615ed40d08d8c16b0d65c0100.png]

#### 1.1.3、注意事项 ####

> 1.  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.
> 2.  方法定义时, 参数可以没有. 每个参数要指定类型
> 3.  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
> 4.  方法定义时的参数称为 “形参”, 方法调用时的参数称为 “实参”.
> 5.  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.
> 6.  Java 中没有 “函数声明” 这样的概念

#### 1.1.4、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.

#### 1.1.4、实参和形参的关系(重要) ####

public static void main(String[] args) {
        
            int a = 10;
            int b = 20;
            System.out.println("交换前：" + "a = " + a + " b = " + b);
            swap(a, b);
            System.out.println("交换前：" + "a = " + a + " b = " + b);
        }
    
        public static void swap(int x, int y) {
        
            int tmp = x;
            x = y;
            y = tmp;
        }

![在这里插入图片描述][d4588d088fe046f2b6d13d175b8b1b75.png]  
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  
可以看到, 对 x 和 y 的修改, 不影响 a 和 b  
解决办法: 传引用类型参数 (例如数组来解决这个问题），这个数组 的 时候在讲。

### 1.2、没有返回值的方法 ###

就像上面的swap函数，是没有返回值的

//有两种形式：
    	public static void swap(int x, int y) {
        
            int tmp = x;
            x = y;
            y = tmp;
        }
        
        public static void fun(int c){
        
            return;
        }

![在这里插入图片描述][4af1f222a5e84fddb3ae15646e0c1944.png]

### 1.3、方法的重载overlord（重点） ###

**有些时候我们需要用一个函数同时兼容多种参数的情况, 我们就可以使用到方法重载**

错误的例子

public static void main(String[] args) {
        
            int a = 10;
            int b = 20;
            int ret = add(a, b);
            System.out.println("ret = " + ret);
            double a2 = 12.5;
            double b2 = 18.5;
            double ret2 = add(a2, b2);//图 13
            System.out.println("ret2 = " + ret2);
        }
        
        public  static  int add(int x,int y){
        
            return  x+y;
        }

![在这里插入图片描述][45a4284e868d4a1bbdeb76c048578c98.png]  
由于参数类型不匹配, 所以不能直接使用现有的 add 方法

那么是不是应该创建这样的代码呢?

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;
        }

如果要计算float类型，那是不是要写一个addFloat函数，那这样不就很麻烦吗  
所以就要使用方法的重载

#### 1.3.1、使用重载 ####

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;
        }

![在这里插入图片描述][4cb4cd65892648a38bbf711484d28ff0.png]

> 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. 同一个方法名字, 提供不同版本的实现, 称为 方法重载

#### 1.3.2、重载的规则 ####

参考[JavaSE的标准文档][JavaSE]  
可以不是用一个类，继承关系也是可以的

*  方法名相同
 *  方法的参数不同(参数个数或者参数类型)
 *  方法的返回值类型不影响重载  
    ![在这里插入图片描述][ae0276d5316045979b83dd6cd57cc7bf.png]

### 1.4、方法递归 ###

##### 1.4.1、递归的概念 #####

> 一个方法在执行过程中调用自身, 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  
> 递推公式是递归的重点，推出它，递归就很好写。

###### 使用递归之前，需要一个前提 ######

1.  有一个趋近于终止的条件（停止递归的条件）
2.  自己调用自己

public static void main(String[] args) {
        
            func();
        }
        
         这样写，就不满足 使用递归所需的第一个条件 没有一个终止递归的条件
         所以该程序会无限递归死循环，最终导致栈溢出（栈空间不是无限大，是有限，func方法一直调用自己下去，最终肯定是会 爆满/溢出 的）
        因为 每次调用 func方法时，都会为其在栈上空间开辟块自己的空间
        public  static void func(){
        
            func();
        }

![在这里插入图片描述][ac58e03229cd480f8793e570abbe4dfe.png]

##### 那我该怎么去写一个可以使用的递归呢？ #####

**1. 有一个趋近于终止的条件（停止递归的条件）  
2. 自己调用自己**

##### 代码示例: 递归求 N 的阶乘 #####

public static void main(String[] args) {
        
            //递归求 N 的阶乘
            int n = 5;
            int ret = fun(n);
            System.out.println(ret);
        }
    
        public static int fun(int n){
        
            if(n == 1){
        
                return 1;
            }
            return n * fun(n-1);
        }
    
      	 1! == 1 //这就是我们的起始条件，也是我们的终止条件
    	 2! == 2*1 == 2 * 1!
    	 3! == 3*2*1 == 3 * 2!
    	 4! == 4*3*2*1 == 4 * 3!
    	 5! == 5*4*3*2*1 == 5 * 4!
    	 你发现了 求 5！的值，它是 5 * （5-1）！
    	 而  4！ == 4 * (4-1)！
    	    3!  == 3 * (3-1)!
    	    2!  == 2 * （2-1）！
    	
    	 5! == 5 * 4!== 5 * 4 * 3! == 5 * 4 * 3 * 2! == 5 * 3 * 2 * 1
    	 程序运行 跟我们刚才藏宝殿是一样的，一层一层的抢。从最里面的开始抢
    	 也就从我们终止条件开始
    	   n == 1;  return 1;// 这里的返回值 是返回到 调用它的上一层级（藏宝殿核心是第一层吗，抢完了，肯定去抢第二程啊）
    	   n == 2   return 2* factorial(2-1) == 2 * 1 == 2
    	   n == 3;  return 3 * 2 == 6
    	   n == 4;  return 4 * 6 == 24
    	   n == 5;  return 5 *   ==
    	 考验你们的时候，在下面评论，看你们到底有没有看懂学会
    	
    	递归的字面意思
    	    递归 n * factorial(n-1)l  n-1 就是它传过去的值，称为递， factorial（n-1）返回的值，称为归
    	    结合称为： 递归。

![在这里插入图片描述][986aa2a078f44483948646674b5b2c46.png]

###### 执行过程 ######

![public static void main(String[] args) {
        
            //递归求 N 的阶乘
            int n = 5;
            int ret = fun(n);
            System.out.println(ret);
        }
    
        public static int fun(int n){
        
            if(n == 1){
        
                return 1;
            }
            return n * fun(n-1);
        }

![在这里插入图片描述][bc85856b199842cfb390bcc5d3635e95.png]

> 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

#### 1.4.2、 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 main(String[] args) {
        
            //按顺序打印一个数字的每一位(例如 1234 打印出 1 2 3 4)
            int n = 4569;
            print(n);
        }
    
        public static void print(int n){
        
            if(n > 9){
        
                print(n / 10);
            }
            System.out.println(n % 10);
        }

![在这里插入图片描述][09781a25bbf943c393501cad27665dfa.png]

##### 代码示例2 递归求 1 + 2 + 3 + … + 10 #####

public static void main(String[] args) {
        
            //递归求 1 + 2 + 3 + ... + 10
            int a = 10;
            int ret = sumAdd(a);
            System.out.println(ret);
        }
    
        public static int sumAdd(int n){
        
            if(n == 1){
        
                return 1;
            }
            return n + sumAdd(n - 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 void main(String[] args) {
        
            //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
            int a = 1729;
            int ret = printAdd(a);
            System.out.println(ret);
        }
        public static int printAdd(int num){
        
            if(num <= 9){
        
                return num;
            }
            return num % 10 + printAdd(num / 10);
        }

##### 代码示例4 求斐波那契数列的第 N 项 #####

[斐波那契数列介绍][Link 1]  
斐波那契数列：1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89…

public static void main(String[] args) {
        
            ///代码示例4 求斐波那契数列的第 N 项
            //斐波那契数列：1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89...
            int n = 10;
            int ret = fibonacci(n);
            System.out.println(ret);
        }
    
        public static int fibonacci(int n){
        
            if(n == 1 || n == 2){
        
                return 1;
            }
            return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
        }

##### 用 递归的方法来求 斐波那契数，效率很低 #####

当我们求 fibonacci(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

public static int cont = 0;
    
        public static void main(String[] args) {
        
            ///代码示例4 求斐波那契数列的第 N 项
            //斐波那契数列：1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89...
            int n = 40;
            int ret = fibonacci(n);
            System.out.println(ret);
            System.out.println("函数执行了：" + cont + "次");
        }
    
        public static int fibonacci(int n){
        
            if(n == 1 || n == 2){
        
                return 1;
            }
            if(n == 3){
        
                cont++;
            }
            return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
        }

![在这里插入图片描述][d1a501ef648a4441b955b8318112ea90.png]  
![在这里插入图片描述][8882d1bb518c41359624711095fb3545.png]  
**可以使用迭代/循环的方式来求斐波那契数列问题, 避免出现冗余运算**

public static int cont = 0;
    
        public static int fibonacci(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;
                cont++;
            }
            System.out.println("函数执行了：" + cont + "次");
            return cur;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            ///代码示例4 求斐波那契数列的第 N 项
            //斐波那契数列：1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89...
            int n = 40;
            int ret = fibonacci(n);
            System.out.println(ret);
        }

![在这里插入图片描述][e1453d0934e14e4ebf9d42f387442ea6.png]

##### 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

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[JavaSE]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-8.html#jls-8.4.9
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