Java-方法的使用

本章重点：

1. 掌握方法的定义以及使用

2. 掌握方法传参

3. 掌握方法重载

4. 掌握递归

1. 方法概念及使用

1.1 什么是方法(method)

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. 

//比如：现在要开发一款日历，在日历中经常要判断一个年份是否为闰年，则有如下代码：
int year = 1900;
if((0 == year % 4 && 0 != year % 100) || 0 == year % 400){
    System.out.println(year+"年是闰年");
}else{
    System.out.println(year+"年不是闰年");
}

1.2 方法定义

//方法语法格式
修饰符 返回值类型 方法名称([参数类型 形参 ...]){
方法体代码;
    [return 返回值];
}

示例一：实现一个函数，检测一个年份是否为闰年
public static boolean isLeapYear(int year){
    if((0 == year % 4 && 0 != year % 100) || 0 == year % 400){
        return true;
    }else{
        return false;
    }
}

示例二: 实现一个两个整数相加的方法
public class Method{
// 方法的定义
    public static int add(int x, int y) {
        return x + y;
    }
}

【注意事项】

1. 修饰符：现阶段直接使用public static 固定搭配

2. 返回值类型：如果方法有返回值，返回值类型必须要与返回的实体类型一致，如果没有返回值，必须写成 void

3. 方法名字：采用小驼峰命名

4. 参数列表：如果方法没有参数，()中什么都不写，如果有参数，需指定参数类型，多个参数之间使用逗号隔开

5. 方法体：方法内部要执行的语句

6. 在java当中，方法必须写在类当中

7. 在java当中，方法不能嵌套定义

8. 在java当中，没有方法声明一说

1.3 方法调用的执行过程

方法调用过程：

 调用方法--->传递参数--->找到方法地址--->执行被调方法的方法体--->被调方法结束返回--->回到主调方法继续往下执行

注意：

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.

一个方法可以被多次调用.

代码示例1 计算两个整数相加
public class Method {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        System.out.println("第一次调用方法之前");
        int ret = add(a, b);
        System.out.println("第一次调用方法之后");
        System.out.println("ret = " + ret);
        System.out.println("第二次调用方法之前");
        ret = add(30, 50);
        System.out.println("第二次调用方法之后");
        System.out.println("ret = " + ret);
    }
    public static int add(int x, int y) {
        System.out.println("调用方法中 x = " + x + " y = " + y);
        return x + y;
    }
}
// 执行结果
一次调用方法之前
调用方法中 x = 10 y = 20
第一次调用方法之后
ret = 30
第二次调用方法之前
调用方法中 x = 30 y = 50
第二次调用方法之后
ret = 80

代码示例: 计算 1! + 2! + 3! + 4! + 5!
public class TestMethod {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            sum += fac(i);
        }
        System.out.println("sum = " + sum);
    }
    public static int fac(int n) {
        System.out.println("计算 n 的阶乘中n! = " + n);
        int result = 1;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            result *= i;
        }
        return result;
    }
}
// 执行结果
计算 n 的阶乘中 n! = 1
计算 n 的阶乘中 n! = 2
计算 n 的阶乘中 n! = 3
计算 n 的阶乘中 n! = 4
计算 n 的阶乘中 n! = 5
sum = 153

1.4 实参和形参的关系(重要) 

Java中方法的形参就相当于sum函数中的自变量n，用来接收sum函数在调用时传递的值的。形参的名字可以随意 取，对方法都没有任何影响，形参只是方法在定义时需要借助的一个变量，用来保存方法在调用时传递过来的值。

public static int getSum(int N){ // N是形参
    return (1+N)*N / 2;
}
getSum(10); // 10是实参,在方法调用时，形参N用来保存10
getSum(100); // 100是实参，在方法调用时，形参N用来保存100


public static int add(int a, int b){
    return a + b;
}
add(2, 3); // 2和3是实参，在调用时传给形参a和b

注意：在Java中，实参的值永远都是拷贝到形参中，形参和实参本质是两个实体

注意：在Java中，实参的值永远都是拷贝到形参中，形参和实参本质是两个实体
public class TestMethod {
        public static void main(String[] args) {
            int a = 10;
            int b = 20;
            swap(a, b);
            System.out.println("main: a = " + a + " b = " + b);
        }
        public static void swap(int x, int y) {
            int tmp = x;
            x = y;
            y = tmp;
            System.out.println("swap: x = " + x + " y = " + y);
        }
    }
    // 运行结果
    swap: x = 20 y = 10
    main: a = 10 b = 20

可以看到，在swap函数交换之后，形参x和y的值发生了改变，但是main方法中a和b还是交换之前的值，即没有交换成功。

实参a和b是main方法中的两个变量，其空间在main方法的栈(一块特殊的内存空间)中，而形参x和y是swap方法中 的两个变量，x和y的空间在swap方法运行时的栈中，因此：实参a和b 与 形参x和y是两个没有任何关联性的变量， 在swap方法调用时，只是将实参a和b中的值拷贝了一份传递给了形参x和y，因此对形参x和y操作不会对实参a和b 产生任何影响。

注意：对于基础类型来说, 形参相当于实参的拷贝. 即 传值调用

int a = 10;
int b = 20;
int x = a;
int y = b;
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;

//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)

public class TestMethod {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {10, 20};
        swap(arr);
        System.out.println("arr[0] = " + arr[0] + " arr[1] = " + arr[1]);
    }
    public static void swap(int[] arr) {
        int tmp = arr[0];
        arr[0] = arr[1];
        arr[1] = tmp;
    }
}
    // 运行结果
    //arr[0] = 20 arr[1] = 10

1.5 没有返回值的方法

方法的返回值是可选的. 有些时候可以没有的，没有时返回值类型必须写成void 

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

2. 方法重载

2.1 为什么需要方法重载

    public class TestMethod {
        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;
        }
    }

方法名过多容易弄混，不利于后期维护 

2.2 方法重载概念

在Java中，如果多个方法的名字相同，参数列表不同，则称该几种方法被重载了。

public class TestMethod {
        
    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) {
        add(1, 2); // 调用add(int, int)
        add(1.5, 2.5); // 调用add(double, double)
        add(1.5, 2.5, 3.5); // 调用add(double, double, double)
    }
    
}

注意：

1. 方法名必须相同

2. 参数列表必须不同(参数的个数不同、参数的类型不同、类型的次序必须不同)

3. 与返回值类型是否相同无关

public class TestMethod {
    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;
    }
}
// 编译出错
//    Test.java:13: 错误: 已在类 Test中定义了方法 add(int,int)
//    public static double add(int x, int y) {
//}

编译器在编译代码时，会对实参类型进行推演，根据推演的结果来确定调用哪个方法

2.3 方法签名

在同一个作用域中不能定义两个相同名称的标识符。比如：方法中不能定义两个名字一样的变量，那为什么类中就 可以定义方法名相同的方法呢？

方法签名即：经过编译器编译修改过之后方法最终的名字。具体方式：方法全路径名+参数列表+返回值类型，构成 方法完整的名字。

public class TestMethod {
    public static int add(int x, int y){
        return x + y;
    }
    public static double add(double x, double y){
        return x + y;
    }
    public static void main(String[] args) {
        add(1,2);
        add(1.5, 2.5);
    }
}

上述代码经过编译之后，然后使用JDK自带的javap反汇编工具查看，具体操作：

1. 先对工程进行编译生成.class字节码文件

2. 在控制台中进入到要查看的.class所在的目录

3. 输入：javap -v 字节码文件名字即可

 方法签名中的一些特殊符号说明：

3. 递归

3.1 什么是递归

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.

例如, 我们求 N!

起始条件: N = 1 的时候, N! 为 1. 这个起始条件相当于递归的结束条件.

递归公式: 求 N! , 直接不好求, 可以把问题转换成 N! => N * (N-1)!

递归的必要条件：

1. 将原问题划分成其子问题，注意：子问题必须要与原问题的解法相同

2. 递归出口

代码示例: 递归求 N 的阶乘
    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;
        int ret = factor(n);
        System.out.println("ret = " + ret);
    }
    public static int factor(int n) {
        if (n == 1) {
            return 1;
        }
        return n * factor(n - 1); // factor 调用函数自身
    }
// 执行结果
// ret = 120

 

3.2 递归执行过程分析

递归的程序的执行过程不太容易理解, 要想理解清楚递归, 必须先理解清楚 "方法的执行过程", 尤其是 "方法执行结束 之后, 回到调用位置继续往下执行".

//代码示例: 递归求 N 的阶乘
    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;
        int ret = factor(n);
        System.out.println("ret = " + ret);
    }
    public static int factor(int n) {
        System.out.println("函数开始, n = " + n);
        if (n == 1) {
            System.out.println("函数结束, n = 1 ret = 1");
            return 1;
        }
        int ret = n * factor(n - 1);
        System.out.println("函数结束, n = " + n + " ret = " + ret);
        return ret;
    }
// 执行结果
//    函数开始, n = 5
//    函数开始, n = 4
//    函数开始, n = 3
//    函数开始, n = 2
//    函数开始, n = 1
//    函数结束, n = 1 ret = 1
//    函数结束, n = 2 ret = 2
//    函数结束, n = 3 ret = 6
//    函数结束, n = 4 ret = 24
//    函数结束, n = 5 ret = 120
//    ret = 120

/**
 * @author xiaofan
 * @version 1.0
 * @date 2023/10/31 08:47
 */
public class Test {
    public static int func(int n){
        if (n == 1){
            return 1;
        }
        int tmp = n * func(n-1);
        return tmp;
    }

    //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 print(int x){
        if (x > 9){
            print(x / 10);
        }
        System.out.println(x % 10);
    }

    //代码示例2 递归求 1 + 2 + 3 + ... + 10
    public static int sum(int x){
        if (x == 1){
            return 1;
        }
        return x+sum(x-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 int sum1(int n){
        if (n < 10 && n  > 0){
            return n;
        }
        return n % 10 + sum1(n / 10);

    }

    //斐波那契数列
    public static int fib(int n){
        if(n == 1){
            return 0;
        }
        if (n == 2){
            return 1;
        }
        return fib(n - 1)+fib(n - 2);
    }

    public static int fib1(int n){
        if (n == 1 || n == 2){
            return 1;
        }
        int f1 = 1,f2 = 1, f3 = 1;
        for (int i=3; i <= n; i++){
            f3 = f2 + f1;
            f1 = f2;
            f2 = f3;
        }
        return f3;
    }

    public static void main(String[] args) {
//        print(123);
//        System.out.println(sum(10));
//        System.out.println(sum1(1729));
//        System.out.println(fib(5));
//        System.out.println(fib(40));
//        System.out.println(fib(4  ));
        System.out.println(fib1(3));


    }
}