Javase-day08-字符串，静态static关键字，数组工具类Arrays，数学工具类Math
一、字符串
java.lang.String类代表字符串。
程序当中所有的双引号字符串，都是String类的对象。（就算没有new，也照样是）
字符串的特点：
- 字符串的内容永不可变。【重点】
- 因为字符串不可改变，所以字符串是可以共享使用的。
- 字符串效果上相当于是char[]字符数组，但是底层原理是byte[]字节数组。
注意：直接写上双引号，就是字符串对象。
1、创建字符串的常见 3+1 种方式。
三种构造方法：
- public String()：创建一个空白字符串，不含有任何内容。
- public String(char[] array)：根据字符数组的内容，来创建对应的字符串。
- public String(byte[] array)：根据字节数组的内容，来创建对应的字符串。
一种直接创建：
- String str = “Hello”; // 右边直接用双引号，就直接是字符串对象
示例：
public class DemoString {
public static void main(String[] args) {
// 使用空参构造
String str1 = new String(); // 创建了一个空的字符串对象
System.out.println("第1个字符串：" + str1); // 为空，什么内容都没有
// 根据【字符数组】创建字符串对象
char[] charArray = { 'A', 'B', 'C' }; // 数组的静态初始化
String str2 = new String(charArray);
System.out.println("第2个字符串：" + str2);
// 根据【字节数组】创建字符串对象
byte[] byteArray = { 97, 98, 99 }; // ASCII码中97代表a
String str3 = new String(byteArray);
System.out.println("第3个字符串：" + str3); // 第3个字符串：abc
// 直接用【双引号】创建字符串对象
String str4 = "Hello"; // 有双引号，没有new也直接算字符串对象
System.out.println("第4个字符串：" + str4); // 第4个字符串：Hello
}
}
2、字符串的常量池
引用类型存的都是地址！
字符串的常量池：程序当中直接写上的双引号字符串，就在字符串的常量池中。（字符串常量池再堆内存中）
- 对于基本类型来说，== 是进行数值的比较；对于引用类型来说，== 是进行【地址值】的比较；
- 双引号直接写的字符串在常量池中，new的不在字符串常量池中。
示例:
public class DemoStringPool {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "abc"; // 双引号直接创建字符串对象,在字符串常量池中
String str2 = "abc"; // 由于字符串常量池中已经有了"abc", 直接拿来用了, 实现了字符串的共享
// str1 和 str2表示的地址值都是一样的,指向的对象都是相同的。
char[] charArray = {'a', 'b', 'c'};
String str3 = new String(charArray); // 字符数组要先转换成底层的字节数组
// 但new出来的东西不在字符串常量池中
System.out.println(str1 == str2); // 地址值相同，true
System.out.println(str1 == str3); // false
System.out.println(str2 == str3); // false
}
}
字 符 串 常 量 池 \color{blue}{字符串常量池} 字符串常量池
3、字符串相关的常用方法
3.1 字符串中有关比较的常用方法
对字符串对象(引用类型的对象)来说, == 进行的是对象的地址值比较.若要比较字符串的内容，则可以使用下面两个方法：
- public boolean equals(Object obj)：参数可以是任何对象,只有参数是一个字符串,并且内容相同(大小写也要相同)的才会返回true.
注意事项：
- 任何对象都能用Object进行接收。
- equals()方法具有对称性，也就是a.equals(b)和b.equals(a)效果一样。
- 如果比较双方一个常量一个变量，推荐把常量字符串写在前面。
推荐：“abc”.equals(str) 不推荐：str.equals(“abc”)
- public boolean equalsIgnoreCase(String str)：忽略大小写，进行内容比较。
示例：
public class DemoStringEquals {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello"; // str1 和 str2 是一模一样的
char[] charArray = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
String str3 = new String(charArray); // 用字符数组创建一个字符串对象
System.out.println(str1.equals(str2)); // true
System.out.println(str2.equals(str3)); // true
System.out.println(str3.equals("Hello")); // true
System.out.println("hello".equals(str1)); // false，equals()方法区分大小写
// "hello"就是一个字符串对象，可以直接调用方法；
// “如果比较双方一个常量一个变量，推荐把常量字符串写在前面”。原因如下：
String str5 = null;
System.out.println("abc".equals(str5)); // 推荐(把常量写在前面)：false
// System.out.println(str5.equals("abc")); // 不推荐：报错，空指针异常-NullPointerException
String strA = "Java";
String strB = "java";
System.out.println(strA.equals(strB)); // false，严格区分大小写
System.out.println(strA.equalsIgnoreCase(strB)); // true，忽略大小写
// 注意，只有英文字母区分大小写，其他都不区分大小写
System.out.println("abc一123".equalsIgnoreCase("abc壹123")); // false
}
}
3.2 字符串有关获取的常用方法
String当中与获取相关的常用方法有：
-
public int length()：获取字符串当中含有的字符个数，拿到字符串长度。
-
public String concat(String str)：将当前字符串和参数字符串拼接，返回【新的字符串】
-
public char charAt(int index)：获取指定索引位置的单个字符。（索引从0开始）
-
public int indexOf(String str)：查找参数字符串在本字符串当中首次出现的索引位置，如果没有返回-1值。
示例：
public class DemoStringGet {
public static void main(String[] args) {
// 获取字符串的长度
int length = "asdasfeutrvauevbueyvb".length();
System.out.println("字符串的长度是：" + length);
// 拼接字符串
String str1 = "Hello"; // 注意：字符串的内容，创建后就永远不会改变
String str2 = "World";
String str3 = str1.concat(str2);
System.out.println(str1); // Hello，原封不动
System.out.println(str2); // World，原封不动
System.out.println(str3); // HelloWorld，新的字符串
// 获取指定索引位置的单个字符，索引从0开始
char ch = "Hello".charAt(1);
System.out.println("在1号索引位置的字符是：" + ch);
// 查找【参数字符串】在【本来字符串】当中出现的第一次索引位置
// 如果根本没有，返回-1值
String original = "HelloWorldHelloWorld"; // 本来的字符串
int index = original.indexOf("llo"); // "llo"是参数字符串
System.out.println("第一次索引值是：" + index); // 2
System.out.println("HelloWorld".indexOf("abc")); // 没有找到连着的"abc", 返回-1
}
}
3.3 字符串中有关截取的常用方法
String类中，与字符串截取相关的方法：
-
public String substring(int index)：截取从参数位置一直到字符串末尾，返回新字符串。
-
public String substring(int begin, int end)：截取从begin开始，一直到end结束，中间的字符串。
备注：[begin,end)，包含左边，不包含右边。
```java
示例：
public class DemoSubstring {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "HelloWorld";
String str2 = str1.substring(5);
System.out.println(str1); // HelloWorld，原封不动
System.out.println(str2); // World，新字符串
String str3 = str1.substring(4, 7);
System.out.println(str3); // 截取[4,7)-->oWo
// 下面这种写法，字符串的内容仍然是没有改变的
// 下面有两个字符串："Hello"，"Java"
// 本来地址值是Hello的0x666，
// 后来地址值变成了Java的0x999
String strA = "Hello"; // strA当中保存的是地址值。
System.out.println(strA); // Hello
strA = "Java"; // 这个只是把字符串对象“Java”的地址值，赋给了strA。
System.out.println(strA); // Java
}
}
3.4 字符串转换相关的常用方法
String类当中,与字符串转换相关的常用方法:
-
public char[] toCharArray()：将当前字符串拆分成为字符数组作为返回值。
字符串: “abc” , “123”
字符数组: {‘a’,‘b’,‘c’} , {1, 2, 3} -
public byte[] getBytes()：获得当前字符串底层的字节数组。(IO流中常用)
-
public String replace(CharSequence oldString, CharSequence newString)：
将所有出现的老字符串替换成为新的字符串，返回替换之后的结果新字符串。
备注：CharSequence是一个接口, 意思就是说可以接受字符串类型。
示例:
public class DemoStringConvert {
public static void main(String[] args) {
// 转换成为字符数组
char[] chars = "Hello".toCharArray();
System.out.println(chars[0]); // H
System.out.println(chars.length); // 5
// 转换成为字节数组
byte[] bytes = "abc".getBytes();
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
System.out.println(bytes[i]);
}
// 字符串的内容替换
String str1 = "How do you do?";
String str2 = str1.replace("o", "*");
System.out.println(str1); // How do you do?
System.out.println(str2); // H*w d* y*u d*?
String lang1 = "会不会玩儿呀！你大爷的！你大爷的！你大爷的！！！";
String lang2 = lang1.replace("你大爷的", "****");
System.out.println(lang2); // 会不会玩儿呀！****！****！****！！！
}
}
3.5 分割字符串的方法
分割字符串的方法：
- public String[] split(String regex)：按照参数的规则，将字符串切分成为若干部分，返回值是String数组。
split方法的参数其实是一个“正则表达式”，已经学过python的正则表达式了。
要注意：如果按照英文句点“.”进行切分，必须写【两个反斜杠】 --> "\\."（先进行字符串转义，再正则转义）
示例：
public class DemoStringSplit {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "aaa,bbb,ccc";
String[] array1 = str1.split(","); // array1 = {"aaa","bbb","ccc"}
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
System.out.println(array1[i]);
}
String str2 = "aaa bbb ccc";
String[] array2 = str2.split(" ");
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
System.out.println(array2[i]);
}
String str3 = "XXX.YYY.ZZZ";
String[] array3 = str3.split("\\.");
System.out.println(array3.length); // 0
for (int i = 0; i < array3.length; i++) {
System.out.println(array3[i]);
}
}
}
4、字符串练习。
题目一：
定义一个方法，把数组{1,2,3}按照指定格式拼接成一个字符串。格式参照如下：[word1#word2#word3]。
分析：
1. 首先准备一个int[]数组，内容是：1、2、3
2. 定义一个方法，用来将数组变成字符串
三要素
返回值类型：String
方法名称：arrayToString
参数列表：int[]
3. 调用方法，得到返回值，并打印结果字符串
答案：
public class TestOne {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3}; // 静态初始化一个整型数组
String result = arrayToString(array);
System.out.println(result);
}
public static String arrayToString(int[] array) {
String str = "[";
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
if (i == array.length - 1) {
str += "word" + array[array.length - 1] + "]";
} else {
str += "word" + array[i] + "#";
}
}
return str;
}
}
题目二：
键盘输入一个字符串，并且统计其中各种字符出现的次数。
种类有：大写字母、小写字母、数字、其他
思路：
1. 键盘输入，肯定要用到Scanner --> Scanner sc = new Scanner(System.in);
2. 键盘输入的是字符串，那么：String str = sc.next();
3. 需要对字符串一个字、一个字检查，String-->char[]，方法就是toCharArray()
4. 遍历char[]字符数组，对当前字符的种类进行判断，并且用四个变量进行++动作。
5. 打印输出四个变量，分别代表四种字符出现次数。
答案：
public class Demo07StringCount {
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入一个字符串：");
String input = sc.next(); // 获取键盘输入的一个字符串
int countUpper = 0; // 大写字母
int countLower = 0; // 小写字母
int countNumber = 0; // 数字
int countOther = 0; // 其他字符
char[] charArray = input.toCharArray();
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
char ch = charArray[i]; // 当前单个字符
if ('A' <= ch && ch <= 'Z') {
countUpper++;
} else if ('a' <= ch && ch <= 'z') {
countLower++;
} else if ('0' <= ch && ch <= '9') {
countNumber++;
} else {
countOther++;
}
}
System.out.println("大写字母有：" + countUpper);
System.out.println("小写字母有：" + countLower);
System.out.println("数字有：" + countNumber);
System.out.println("其他字符有：" + countOther);
}
}
二、静态static关键字
静态跟对象没有关系，静态只跟类有关系
-
定义一个同班的学生类，成员变量有：姓名，年龄，学号，所在教室。
-
对于姓名、年龄、学号这些成员变量来说，每个具体的学生(对象)都有【自己独立的数据】；
但是对于【所在教室】这个成员变量来说，这应该是【多个对象共用同一份数据】。 -
一旦使用static关键字，那么这样的内容不再属于具体的事物(对象)，而是【属于类】的，凡是本类的对象，都【共享同一份】。
-
只在类中保存一份数据(只用对一个对象的这个属性赋值，只写一遍，不用每个对象都写一遍)，
那么所有【根据本类创建的对象】都共享这个内容（所有对象都有这个数据了）。
1、静态static关键字修饰成员变量
- 如果一个【成员变量】使用了static关键字，那么这个变量不再属于对象自己，而是属于所在的类。多个对象共享同一份数据。
定义一个Student类：
public class Student {
private int id; // 学号
private String name; // 姓名
private int age; // 年龄
static String room;
// 所在教室，static关键字修饰的成员变量，一旦有一个对象赋值了此属性，那么用这个类所有的对象，都有这个相同的内容了
private static int idCounter = 0; // 学号计数器，每当new了一个新对象的时候，计数器++，
// 有static修饰，每个对象都共享idCounter这个成员变量
public Student() { // 无参构造，new了构造方法（无论有参无参），计数器都加一。
this.id = ++idCounter;
}
public Student(String name, int age) { // 有参构造，调用此构造方法，计数器加一。
this.name = name;
this.age = age;
this.id = ++idCounter;
}
public int getId() {return id;} // 所有对象都共享idCounter这个成员变量
public void setId(int id) {this.id = id;}
public String getName() {return name;}
public void setName(String name) {this.name = name;}
public int getAge() {return age;}
public void setAge(int age) {this.age = age;}
}
使用Student类：
public class DemoStaticField {
public static void main(String[] args) {
Student one = new Student("黄蓉", 16);
one.room = "101教室";
// Student类中的成员变量room有static修饰，是所有这个类的对象共享的，所有对象的room属性都是“101教室”了。
System.out.println("姓名：" + one.getName()
+ "，年龄：" + one.getAge() + "，教室：" + one.room
+ "，学号：" + one.getId());
Student two = new Student("郭靖", 19);
System.out.println("姓名：" + two.getName()
+ "，年龄：" + two.getAge() + "，教室：" + two.room // two.room没有赋值，但已经是“101教室”。
+ "，学号：" + two.getId());
}
}
2、静态static关键字修饰成员方法
-
一旦使用static修饰成员方法，那么这就成为了【静态方法】。静态方法不属于（具体事物的）对象，而是属于类的。
-
如果没有static关键字，那么必须首先创建对象，然后通过对象才能使用它。
如果有了static关键字，那么不需要创建对象，直接就能通过【类名称.静态变量/方法】来使用它。 -
无论是成员变量，还是成员方法。如果有了static关键字修饰，都推荐使用【类名称.静态成员变量/方法】进行调用。
格式：（静态变量是有static修饰的成员变量）
静态变量：类名称.静态变量；
静态方法：类名称.静态方法(参数)；
注意事项：
-
静态的不能直接访问非静态的。（而普通的成员方法，可以访问静态或非静态的成员变量）
原因：因为在内存中是【先】有的静态内容，【后】有的非静态内容。比方说：“先人不知道后人，但是后人知道先人。” -
静态方法当中不能用this。
原因：this代表当前对象（通过谁调用的方法，谁就是当前对象）。
在静态方法中，会将参数直接翻译为“类名称.静态方法名”，其中，没有用到”对象“，而this代表的是对象，这样就矛盾了！
定义一个MyClass类：
public class MyClass {
int num; // 成员变量
static int numStatic; // 静态变量
public void method() { // 创建一个成员方法
System.out.println("这是一个成员方法。");
// 成员方法可以访问成员变量
System.out.println(num);
// 成员方法可以访问静态变量
System.out.println(numStatic);
}
public static void methodStatic() { // 创建一个静态方法
System.out.println("这是一个静态方法。");
// 静态方法可以访问静态变量
System.out.println(numStatic);
// 静态方法不能直接访问非静态的变量。静态的不能直接访问非静态的【重点】
// System.out.println(num); // 错误写法！
// 静态方法中不能使用this关键字。this代表的是对象，而静态方法是直接用类名称来调用静态内容(变量，方法)，用不上对象.
// System.out.println(this); // 错误写法！
}
}
使用MyClass类：
public class Demo02StaticMethod {
public static void main(String[] args) {
MyClass obj = new MyClass(); // 首先创建对象
// 然后才能使用没有static关键字的内容
obj.method();
// 对于静态方法来说，可以直接通过【类名称.静态方法名】来调用（推荐），也可以通过对象名.方法名进行调用（不推荐）
MyClass.methodStatic(); // 正确，推荐。静态方法，强烈推荐通过类名称来调用【类名称.静态方法名】
obj.methodStatic(); // 正确，不推荐，会把【静态方法】误认为是【普通的成员方法】
// 这种写法在编译之后也会被 javac 翻译成为“类名称.静态方法名”
// myMethod()是本类中的静态方法，对于本来当中的静态方法，可以省略类名称
myMethod();
Demo02StaticMethod.myMethod(); // 不省略类名称，也完全等效
}
public static void myMethod() {
System.out.println("这是一个本类的静态方法！");
}
}
静 态 s t a t i c 内 存 图 ( 用 到 了 上 述 的 S t u d e n t 类 ) \color{blue}{静态static内存图(用到了上述的Student类)} 静态static内存图(用到了上述的Student类)
3、静态代码块
静态代码块的格式是：
public class 类名称 {
static {
// 静态代码块的内容
}
特点：
1、首次用到本类时，静态代码块执行唯一一次（第二次用到时，不再执行了）【重要】
2、静态内容总是优先于非静态，所以静态代码块比构造方法先执行。
静态代码块的典型用途：
用来一次性地对静态成员变量进行赋值。(在JDBC相关内容很有用处)
定义一个含有静态代码块的Person类：
public class Person {
static { // 静态代码块，只执行一次！
System.out.println("静态代码块执行！");
}
public Person() { // 无参构造
System.out.println("构造方法执行！");
}
}
public class Demo04Static {
public static void main(String[] args) {
【静态内容总是优先于非静态，所以静态代码块比构造方法先执行】
Person one = new Person(); // 显示：静态代码块执行！\n 构造方法执行！
【首次用到本类时，静态代码块执行唯一一次(第二次用到时，静态代码块的内容就不再执行了)】
Person two = new Person(); // 显示：构造方法执行！
}
}
三、数组工具类Arrays
【注意】
- 数组的长度不可以改变，但内容可以改变；字符串一旦创建，就不能更改。
- 字符串可以直接打印出来，但数组要用for来控制输出。
- String类是【字符串】。但String[]创建的是【字符串数组】。
java.util.Arrays是一个与数组相关的工具类，里面提供了大量静态方法，用来实现数组常见的操作。
-
public static String toString(数组)：将【参数数组】变成【字符串】。(按照默认格式：[元素1, 元素2, 元素3…])
整型数组：{1,2,3} ———> 默认格式的字符串：[1, 2, 3]
字符数组：{‘a’,‘b’,‘c’} ———> 默认格式的字符串：[a, b, c] -
public static void sort(数组)：按照默认升序（从小到大）对数组的元素进行排序。
备注：
必须是【数组】，才能用Array.sort()方法！
- 如果是数值，sort默认按照升序从小到大；
- 如果是字符串，sort默认按照字母升序；
- 如果是自定义的类型，那么这个自定义的类需要有Comparable或者Comparator接口的支持（今后学习）。
```java
示例：
public class DemoArrays {
public static void main(String[] args) {
int[] intArray = {10, 20, 30}; // int型数组
// 将int[]数组按照默认格式变成字符串
String intStr = Arrays.toString(intArray);
System.out.println(intStr); // 字符串可以直接打印出来，[10, 20, 30]
int[] array1 = {2, 1, 3, 10, 6};
Arrays.sort(array1); // 用这个方法只会排好序
System.out.println(array1);
// 直接打印int型数组名，由于引用类型存的是地址值，所以打印的是地址值-->[I@10f87f48
System.out.println(Arrays.toString(array1)); // [1, 2, 3, 6, 10]
String[] array2 = {"bbb", "aaa", "ccc"}; // String型数组，数组的内容可以改变！
Arrays.sort(array2); // array2直接被排好序：{"aaa","bbb","ccc"}
System.out.println(Arrays.toString(array2)); // [aaa, bbb, ccc]
}
}
Arrays类的练习
题目：
请使用Arrays相关的API，将一个随机字符串中的所有字符升序排列，并倒序打印。
答案：
import java.util.Arrays;
public class TestOne {
public static void main(String[] args) {
String str = "123azqwertyuiopasdfghjklzxcvbnm";
// 如何进行升序排列：sort
// 必须是一个数组，才能用 Arrays.sort方法
// String --> 数组，用 toCharArray
char[] charArray = str.toCharArray(); // 把字符串变成字符数组，再拿来排序
Arrays.sort(charArray); // charArray数组里面的内容已经排好序了
System.out.println(charArray); // 123aabcdefghijklmnopqrstuvwxyzz
// 由于是String类 （字符串类型），可以直接打印出内容，字符数组相当于字符串！
// 但是，字符串数组，直接打印名字还是会得到地址值。
// 将字符数组倒序打印
for (int i = charArray.length - 1; i >= 0; i--) {
System.out.print(charArray[i]);
} // 输出是：zzyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaa321
System.out.println();
System.out.println("====================");
char[] chars = {'a','b','1'};
System.out.println(chars); // ab1
// char类型数组也可以直接用数组名打印，打印的结果不是地址值,而是内容。char类型的数组就相当于一个字符串。
System.out.println("====================");
String[] strArray = {"aa","cc","bb"};
System.out.println(strArray); // [Ljava.lang.String;@10f87f48
// 字符串数组，直接打印名字，会得到地址值
}
}
四、数学工具类Math
java.lang.Math类是数学相关的工具类，里面提供了大量的静态方法，完成与数学运算相关的操作。
常用方法：
-
public static double abs(double num)：获取绝对值。有多种重载。
-
public static double ceil(double num)：向上取整。
-
public static double floor(double num)：向下取整。
-
public static long round(double num)：四舍五入。
-
Math.PI 代表近似的圆周率常量（double）。
示例：
public class Demo03Math {
public static void main(String[] args) {
// 获取绝对值
System.out.println(Math.abs(3.14)); // 3.14
System.out.println(Math.abs(0)); // 0
System.out.println(Math.abs(-2.5)); // 2.5
// 向上取整
System.out.println(Math.ceil(3.9)); // 4.0
System.out.println(Math.ceil(3.1)); // 4.0
System.out.println(Math.ceil(3.0)); // 3.0
// 向下取整，抹零
System.out.println(Math.floor(30.1)); // 30.0
System.out.println(Math.floor(30.9)); // 30.0
System.out.println(Math.floor(31.0)); // 31.0
System.out.println(Math.round(20.4)); // 20
System.out.println(Math.round(10.5)); // 11
System.out.println(Math.PI); // 3.141592653589793
}
}