Java——方法的使用

一.方法的概念及使用

1 什么是方法(method)

2.方法定义

3 方法调用的执行过程

4 实参和形参的关系(重要)

5.没有返回值的方法

二.方法重载

1.为什么需要方法重载

2.方法重载概念

3.方法签名

三.递归

1.递归的概念

2.递归执行过程分析

3. 递归练习

一.方法的概念及使用

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");
}

2.方法定义

方法语法格式

// 方法定义
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 class Method{
// 方法定义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

【 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（不同于C语言）

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

【 注意事项 】

（1）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 .

（2）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

使用方法 , 避免使用二重循环 , 让代码更简单清晰

4 实参和形参的关系(重要)

方法的形参相当于数学函数中的自变量，比如：1 + 2 + 3 + … + n的公式为sum(n) =1/2（1+n）*n
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

再比如：

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

代码示例 : 交换两个整型变量

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

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

代码示例：

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);}
}

另外 , 如刚才的交换两个整数的方法 , 就是没有返回值的 .

二.方法重载

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 = 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);
}public static int add(int x, int y) {return x + y;}
}// 编译出错
Test.java:13: 错误: 不兼容的类型: 从double转换到int可能会有损失
double ret2 = add(a2, b2);^

由于参数类型不匹配 , 所以不能直接使用现有的 add 方法 .

一种比较简单粗暴的解决方法如下：

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;}
}

上述代码确实可以解决问题，但不友好的地方是：需要提供许多不同的方法名，而取名字本来就是让人头疼的事情。那能否将所有的名字都给成 add 呢？

2.方法重载概念

在自然语言中，经常会出现“一词多义”的现象，比如：“好人”。

在自然语言中，一个词语如果有多重含义，那么就说该词语被重载了，具体代表什么含义需要结合具体的场景。在Java 中方法也是可以重载的。

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 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)
}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;}
}

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

// 注意：两个方法如果仅仅只是因为返回值类型不同，是不能构成重载的
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) {^
1 个错误

（4）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

3.方法签名

（1）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？

（2）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

（2）在控制台中进入到要查

（3）输入： javap -v 字节码

方法签名中的一些特殊符号说明：

特殊字符	数据类型
V	void
Z	boolean
B	byte
C	char
S	short
I	int
J	long
F	float
D	double
[	数组 ( 以 [ 开头，配合其他的特殊字符，表述对应数据类型的数组，几个 [ 表述几维数组 )
L	引用类型，以 L 开头，以 ; 结尾，中间是引用类型的全类名

三.递归

生活中的故事

从前有坐山，山上有座庙，庙里有个老和尚给小和尚将故事，讲的就是：

" 从前有座山，山上有座庙，庙里有个老和尚给小和尚讲故事，讲的就是：

" 从前有座山，山上有座庙 ..."

" 从前有座山 ……"

上面的两个故事有个共同的特征： 自身中又包含了自己 ，该种思想在数学和编程中非常有用，因为有些时候，我们 遇到的问题直接并不好解决，但是发现将原问题拆分成其子问题之后，子问题与原问题有相同的解法，等子问题解 决之后，原问题就迎刃而解了 。

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.

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

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

执行过程图

递归比较耗费内存，，空间复杂度高

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 .

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

代码示例2 递归求 1 + 2 + 3 + ... + 10

public static int sum(int num) {if (num == 1) {return 1;}return num + sum(num - 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 sum(int num) {if (num < 10) {return num;}return num % 10 + sum(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 : https://baike.sogou.com/v267267.htm?

fromTitle=%E6%96%90%E6%B3%A2%E9%82%A3%E5%A5%91%E6%95%B0%E5%88%97

public static int fib(int n) {if (n == 1 || n == 2) {return 1;}return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

当我们求 fib(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

class Test {public static int count = 0; // 这个是类的成员变量. 后面会详细介绍到.public static void main(String[] args) {System.out.println(fib(40));System.out.println(count);
}
public static int fib(int n) {if (n == 1 || n == 2) {return 1;}if (n == 3) {count++;}return fib(n - 1) + fib(n - 2);}
}
// 执行结果
102334155
39088169 // fib(3) 重复执行了 3 千万次.

可以使用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 fib(int n) {int last2 = 1;int last1 = 1;int cur = 0;for (int i = 3; i <= n; i++) {cur = last1 + last2;
//这两个式子不能互换last2 = last1;last1 = cur;}return cur;
}

此时程序的执行效率大大提高了