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# day08【String类、static关键字、Arrays类、Math类】
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### 今日内容
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* String类
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* static关键字
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* Arrays类
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* Math类
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### 教学目标
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- [ ] 能够使用String类的构造方法创建字符串对象
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- [ ] 能够明确String类的构造方法创建对象,和直接赋值创建字符串对象的区别
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- [ ] 能够使用文档查询String类的判断方法
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- [ ] 能够使用文档查询String类的获取方法
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- [ ] 能够使用文档查询String类的转换方法
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- [ ] 能够理解static关键字
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- [ ] 能够写出静态代码块的格式
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- [ ] 能够使用Arrays类操作数组
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- [ ] 能够使用Math类进行数学运算
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## 第一章 String类
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### 1.1 String类概述
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#### 概述
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`java.lang.String` 类代表字符串。Java程序中所有的字符串文字（例如`"abc"` ）都可以被看作是实现此类的实例。
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类 `String` 中包括用于检查各个字符串的方法，比如用于**比较**字符串，**搜索**字符串，**提取**子字符串以及创建具有翻译为**大写**或**小写**的所有字符的字符串的副本。
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#### 特点
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1. 字符串不变：字符串的值在创建后不能被更改。
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```java
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String s1 = "abc";
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s1 += "d";
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System.out.println(s1); // "abcd"
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// 内存中有"abc"，"abcd"两个对象，s1从指向"abc"，改变指向，指向了"abcd"。
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```
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2. 因为String对象是不可变的，所以它们可以被共享。
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```java
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String s1 = "abc";
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String s2 = "abc";
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// 内存中只有一个"abc"对象被创建，同时被s1和s2共享。
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```
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3. `"abc"` 等效于 `char[] data={ 'a' , 'b' , 'c' }`。
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```java
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例如：
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String str = "abc";
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相当于：
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char data[] = {'a', 'b', 'c'};
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String str = new String(data);
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// String底层是靠字符数组实现的。
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```
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### 1.2 使用步骤
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* 查看类
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* `java.lang.String` ：此类不需要导入。
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* 查看构造方法
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* `public String() ` ：初始化新创建的 String对象，以使其表示空字符序列。
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* `public String(char[] value) ` ：通过当前参数中的字符数组来构造新的String。
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* `public String(byte[] bytes) ` ：通过使用平台的默认字符集解码当前参数中的字节数组来构造新的String。
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* 构造举例，代码如下：
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```java
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// 无参构造
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String str = new String（）；
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// 通过字符数组构造
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char chars[] = {'a', 'b', 'c'};
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String str2 = new String(chars);
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// 通过字节数组构造
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byte bytes[] = { 97, 98, 99 };
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String str3 = new String(bytes);
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```
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### 1.3 常用方法
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#### 判断功能的方法
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* `public boolean equals (Object anObject) ` ：将此字符串与指定对象进行比较。
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* ` public boolean equalsIgnoreCase (String anotherString) ` ：将此字符串与指定对象进行比较，忽略大小写。
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方法演示，代码如下：
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```java
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public class String_Demo01 {
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public static void main(String[] args) {
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// 创建字符串对象
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String s1 = "hello";
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String s2 = "hello";
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String s3 = "HELLO";
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// boolean equals(Object obj):比较字符串的内容是否相同
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System.out.println(s1.equals(s2)); // true
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System.out.println(s1.equals(s3)); // false
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System.out.println("-----------");
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//boolean equalsIgnoreCase(String str):比较字符串的内容是否相同,忽略大小写
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System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s2)); // true
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System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s3)); // true
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System.out.println("-----------");
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}
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}
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```
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> Object 是” 对象”的意思，也是一种引用类型。作为参数类型，表示任意对象都可以传递到方法中。
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#### 获取功能的方法
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- `public int length () ` ：返回此字符串的长度。
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- `public String concat (String str)` ：将指定的字符串连接到该字符串的末尾。
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- ` public char charAt (int index) ` ：返回指定索引处的 char值。
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- `public int indexOf (String str) ` ：返回指定子字符串第一次出现在该字符串内的索引。
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- ` public String substring (int beginIndex) ` ：返回一个子字符串，从beginIndex开始截取字符串到字符串结尾。
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- ` public String substring (int beginIndex, int endIndex) ` ：返回一个子字符串，从beginIndex到endIndex截取字符串。含beginIndex，不含endIndex。
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方法演示，代码如下：
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```java
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public class String_Demo02 {
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public static void main(String[] args) {
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//创建字符串对象
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String s = "helloworld";
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// int length():获取字符串的长度，其实也就是字符个数
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System.out.println(s.length());
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System.out.println("--------");
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// String concat (String str):将将指定的字符串连接到该字符串的末尾.
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String s = "helloworld";
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String s2 = s.concat("**hello itheima");
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System.out.println(s2);// helloworld**hello itheima
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// char charAt(int index):获取指定索引处的字符
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System.out.println(s.charAt(0));
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System.out.println(s.charAt(1));
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System.out.println("--------");
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// int indexOf(String str):获取str在字符串对象中第一次出现的索引,没有返回-1
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System.out.println(s.indexOf("l"));
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System.out.println(s.indexOf("owo"));
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System.out.println(s.indexOf("ak"));
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System.out.println("--------");
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// String substring(int start):从start开始截取字符串到字符串结尾
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System.out.println(s.substring(0));
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System.out.println(s.substring(5));
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System.out.println("--------");
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// String substring(int start,int end):从start到end截取字符串。含start，不含end。
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System.out.println(s.substring(0, s.length()));
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System.out.println(s.substring(3,8));
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}
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}
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```
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#### 转换功能的方法
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- `public char[] toCharArray () ` ：将此字符串转换为新的字符数组。
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- ` public byte[] getBytes () ` ：使用平台的默认字符集将该 String编码转换为新的字节数组。
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- `public String replace (CharSequence target, CharSequence replacement) ` ：将与target匹配的字符串使用replacement字符串替换。
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方法演示，代码如下：
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```java
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public class String_Demo03 {
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public static void main(String[] args) {
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//创建字符串对象
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String s = "abcde";
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// char[] toCharArray():把字符串转换为字符数组
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char[] chs = s.toCharArray();
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for(int x = 0; x < chs.length; x++) {
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System.out.println(chs[x]);
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}
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System.out.println("-----------");
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// byte[] getBytes ():把字符串转换为字节数组
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byte[] bytes = s.getBytes();
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for(int x = 0; x < bytes.length; x++) {
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System.out.println(bytes[x]);
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}
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System.out.println("-----------");
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// 替换字母it为大写IT
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String str = "itcast itheima";
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String replace = str.replace("it", "IT");
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System.out.println(replace); // ITcast ITheima
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System.out.println("-----------");
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}
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}
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```
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> CharSequence 是一个接口，也是一种引用类型。作为参数类型，可以把String对象传递到方法中。
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#### 分割功能的方法
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* `public String[] split(String regex)` ：将此字符串按照给定的regex（规则）拆分为字符串数组。
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方法演示，代码如下：
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```java
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public class String_Demo03 {
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public static void main(String[] args) {
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//创建字符串对象
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String s = "aa|bb|cc";
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String[] strArray = s.split("|"); // ["aa","bb","cc"]
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for(int x = 0; x < strArray.length; x++) {
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System.out.println(strArray[x]); // aa bb cc
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}
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}
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}
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```
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### 1.4 String类的练习
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#### 拼接字符串
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定义一个方法，把数组{1,2,3}按照指定个格式拼接成一个字符串。格式参照如下：[word1#word2#word3]。
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```java
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public class StringTest1 {
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public static void main(String[] args) {
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//定义一个int类型的数组
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int[] arr = {1, 2, 3};
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//调用方法
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String s = arrayToString(arr);
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//输出结果
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System.out.println("s:" + s);
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}
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/*
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* 写方法实现把数组中的元素按照指定的格式拼接成一个字符串
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* 两个明确：
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* 返回值类型：String
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* 参数列表：int[] arr
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*/
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public static String arrayToString(int[] arr) {
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// 创建字符串s
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String s = new String("[");
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// 遍历数组，并拼接字符串
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||
for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
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||
if (x == arr.length - 1) {
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s = s.concat(arr[x] + "]");
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} else {
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s = s.concat(arr[x] + "#");
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}
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}
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return s;
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}
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}
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```
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#### 统计字符个数
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键盘录入一个字符，统计字符串中大小写字母及数字字符个数
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```java
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public class StringTest2 {
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public static void main(String[] args) {
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//键盘录入一个字符串数据
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Scanner sc = new Scanner(System.in);
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System.out.println("请输入一个字符串数据：");
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String s = sc.nextLine();
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//定义三个统计变量，初始化值都是0
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int bigCount = 0;
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int smallCount = 0;
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int numberCount = 0;
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//遍历字符串，得到每一个字符
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for(int x=0; x<s.length(); x++) {
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char ch = s.charAt(x);
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//拿字符进行判断
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if(ch>='A'&&ch<='Z') {
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||
bigCount++;
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||
}else if(ch>='a'&&ch<='z') {
|
||
smallCount++;
|
||
}else if(ch>='0'&&ch<='9') {
|
||
numberCount++;
|
||
}else {
|
||
System.out.println("该字符"+ch+"非法");
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}
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}
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//输出结果
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System.out.println("大写字符："+bigCount+"个");
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||
System.out.println("小写字符："+smallCount+"个");
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System.out.println("数字字符："+numberCount+"个");
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}
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}
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```
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## 第二章 static关键字
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### 2.1 概述
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关于 `static` 关键字的使用，它可以用来修饰的成员变量和成员方法，被修饰的成员是**属于类**的，而不是单单是属于某个对象的。也就是说，既然属于类，就可以不靠创建对象来调用了。
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### 2.2 定义和使用格式
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#### 类变量
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当 `static` 修饰成员变量时，该变量称为**类变量**。该类的每个对象都**共享**同一个类变量的值。任何对象都可以更改该类变量的值，但也可以在不创建该类的对象的情况下对类变量进行操作。
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* **类变量**：使用 static关键字修饰的成员变量。
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定义格式：
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```java
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static 数据类型 变量名；
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```
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举例：
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```java
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static int numberID；
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```
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比如说，基础班新班开班，学员报到。现在想为每一位新来报到的同学编学号（sid），从第一名同学开始，sid为1，以此类推。学号必须是唯一的，连续的，并且与班级的人数相符，这样以便知道，要分配给下一名新同学的学号是多少。这样我们就需要一个变量，与单独的每一个学生对象无关，而是与整个班级同学数量有关。
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所以，我们可以这样定义一个静态变量numberOfStudent，代码如下：
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```java
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public class Student {
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private String name;
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private int age;
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// 学生的id
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private int sid;
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// 类变量，记录学生数量，分配学号
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public static int numberOfStudent = 0;
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public Student(String name, int age){
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this.name = name;
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this.age = age;
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// 通过 numberOfStudent 给学生分配学号
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this.sid = ++numberOfStudent;
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}
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// 打印属性值
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public void show() {
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System.out.println("Student : name=" + name + ", age=" + age + ", sid=" + sid );
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}
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}
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public class StuDemo {
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public static void main(String[] args) {
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Student s1 = new Student("张三", 23);
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Student s2 = new Student("李四", 24);
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||
Student s3 = new Student("王五", 25);
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||
Student s4 = new Student("赵六", 26);
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s1.show(); // Student : name=张三, age=23, sid=1
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s2.show(); // Student : name=李四, age=24, sid=2
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s3.show(); // Student : name=王五, age=25, sid=3
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s4.show(); // Student : name=赵六, age=26, sid=4
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||
}
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||
}
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```
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#### 静态方法
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当`static` 修饰成员方法时，该方法称为**类方法** 。静态方法在声明中有`static` ，建议使用类名来调用，而不需要创建类的对象。调用方式非常简单。
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* **类方法**：使用 static关键字修饰的成员方法，习惯称为**静态方法**。
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定义格式：
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```java
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修饰符 static 返回值类型 方法名 (参数列表){
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// 执行语句
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}
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```
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举例：在Student类中定义静态方法
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```java
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public static void showNum() {
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System.out.println("num:" + numberOfStudent);
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}
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```
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* **静态方法调用的注意事项：**
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* 静态方法可以直接访问类变量和静态方法。
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* 静态方法**不能直接访问**普通成员变量或成员方法。反之，成员方法可以直接访问类变量或静态方法。
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* 静态方法中，不能使用**this**关键字。
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> 小贴士：静态方法只能访问静态成员。
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#### 调用格式
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被static修饰的成员可以并且建议通过**类名直接访问**。虽然也可以通过对象名访问静态成员，原因即多个对象均属于一个类，共享使用同一个静态成员，但是不建议，会出现警告信息。
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格式：
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```java
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// 访问类变量
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类名.类变量名；
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// 调用静态方法
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类名.静态方法名(参数)；
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```
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调用演示，代码如下：
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```java
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public class StuDemo2 {
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public static void main(String[] args) {
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||
// 访问类变量
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||
System.out.println(Student.numberOfStudent);
|
||
// 调用静态方法
|
||
Student.showNum();
|
||
}
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||
}
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||
```
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### 2.3 静态原理图解
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`static` 修饰的内容：
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* 是随着类的加载而加载的，且只加载一次。
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* 存储于一块固定的内存区域（静态区），所以，可以直接被类名调用。
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* 它优先于对象存在，所以，可以被所有对象共享。
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### 2.4 静态代码块
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* **静态代码块**：定义在成员位置，使用static修饰的代码块{ }。
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* 位置：类中方法外。
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* 执行：随着类的加载而执行且执行一次，优先于main方法和构造方法的执行。
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格式：
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```java
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public class ClassName{
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||
static {
|
||
// 执行语句
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||
}
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||
}
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```
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||
作用：给类变量进行初始化赋值。用法演示，代码如下：
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```java
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public class Game {
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public static int number;
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public static ArrayList<String> list;
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||
static {
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||
// 给类变量赋值
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number = 2;
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list = new ArrayList<String>();
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||
// 添加元素到集合中
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list.add("张三");
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||
list.add("李四");
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}
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||
}
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```
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> 小贴士：
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>
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> static 关键字，可以修饰变量、方法和代码块。在使用的过程中，其主要目的还是想在不创建对象的情况下，去调用方法。下面将介绍两个工具类，来体现static 方法的便利。
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## 第三章 Arrays类
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### 3.1 概述
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`java.util.Arrays` 此类包含用来操作数组的各种方法，比如排序和搜索等。其所有方法均为静态方法，调用起来非常简单。
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### 3.2 操作数组的方法
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* `public static String toString(int[] a) ` ：返回指定数组内容的字符串表示形式。
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```java
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public static void main(String[] args) {
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||
// 定义int 数组
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||
int[] arr = {2,34,35,4,657,8,69,9};
|
||
// 打印数组,输出地址值
|
||
System.out.println(arr); // [I@2ac1fdc4
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||
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||
// 数组内容转为字符串
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String s = Arrays.toString(arr);
|
||
// 打印字符串,输出内容
|
||
System.out.println(s); // [2, 34, 35, 4, 657, 8, 69, 9]
|
||
}
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||
```
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||
|
||
* `public static void sort(int[] a)` ：对指定的 int 型数组按数字升序进行排序。
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||
```java
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||
public static void main(String[] args) {
|
||
// 定义int 数组
|
||
int[] arr = {24, 7, 5, 48, 4, 46, 35, 11, 6, 2};
|
||
System.out.println("排序前:"+ Arrays.toString(arr)); // 排序前:[24, 7, 5, 48, 4, 46, 35, 11, 6, 2]
|
||
// 升序排序
|
||
Arrays.sort(arr);
|
||
System.out.println("排序后:"+ Arrays.toString(arr));// 排序后:[2, 4, 5, 6, 7, 11, 24, 35, 46, 48]
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 3.3 练习
|
||
|
||
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。
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|
||
```java
|
||
public class ArraysTest {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
// 定义随机的字符串
|
||
String line = "ysKUreaytWTRHsgFdSAoidq";
|
||
// 转换为字符数组
|
||
char[] chars = line.toCharArray();
|
||
|
||
// 升序排序
|
||
Arrays.sort(chars);
|
||
// 反向遍历打印
|
||
for (int i = chars.length-1; i >= 0 ; i--) {
|
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System.out.print(chars[i]+" "); // y y t s s r q o i g e d d a W U T S R K H F A
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}
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```
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## 第四章 Math类
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### 4.1 概述
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`java.lang.Math` 类包含用于执行基本数学运算的方法，如初等指数、对数、平方根和三角函数。类似这样的工具类，其所有方法均为静态方法，并且不会创建对象，调用起来非常简单。
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### 4.2 基本运算的方法
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* `public static double abs(double a) ` ：返回 double 值的绝对值。
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```java
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double d1 = Math.abs(-5); //d1的值为5
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double d2 = Math.abs(5); //d2的值为5
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```
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* `public static double ceil(double a)` ：返回大于等于参数的最小的整数。
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```java
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double d1 = Math.ceil(3.3); //d1的值为 4.0
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double d2 = Math.ceil(-3.3); //d2的值为 -3.0
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double d3 = Math.ceil(5.1); //d3的值为 6.0
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```
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* `public static double floor(double a) ` ：返回小于等于参数最大的整数。
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```java
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double d1 = Math.floor(3.3); //d1的值为3.0
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double d2 = Math.floor(-3.3); //d2的值为-4.0
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double d3 = Math.floor(5.1); //d3的值为 5.0
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```
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* `public static long round(double a)` ：返回最接近参数的 long。(相当于四舍五入方法)
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```java
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long d1 = Math.round(5.5); //d1的值为6.0
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long d2 = Math.round(5.4); //d2的值为5.0
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```
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### 4.3 练习
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请使用`Math` 相关的API，计算在 `-10.8` 到`5.9` 之间，绝对值大于`6` 或者小于`2.1` 的整数有多少个？
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```java
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public class MathTest {
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public static void main(String[] args) {
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// 定义最小值
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double min = -10.8;
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// 定义最大值
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double max = 5.9;
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// 定义变量计数
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int count = 0;
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// 范围内循环
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for (double i = Math.ceil(min); i <= max; i++) {
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// 获取绝对值并判断
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if (Math.abs(i) > 6 || Math.abs(i) < 2.1) {
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// 计数
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count++;
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}
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}
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System.out.println("个数为: " + count + " 个");
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}
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}
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```
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