Java初學者的30個常見問題
本文回答了30個Java入門級初學者的常見問題。 我可以用%除以一個小數嗎？ a += b 和 a = a + b 的效果有區別嗎？ 聲明一個數組為什么需要花費大量時間？ 為什么Java庫不用隨機pivot方式的快速排序？
1.2 基本數據類型
Q. 為什么 -0/3 結果是 0，而 -0.0/3.0 結果是 -0.0？（注意后邊的結果0帶負號）
A. 在Java里，整數是用補碼表示的。在補碼中0只有一種表示方法。另一方面，浮點數則是用 IEEE 標準表示的, 對于0有兩種表示方法， 0 和 -0。
Q. 我可以用 % 除以一個小數嗎？
A. 當然可以。比如，如果 angle 是一個非負數，那么 angle % (2 * Math.PI) 就會把 angle 轉換到 0 到 2 π 之間。
Q. 當 a b 都是基本類型變量時，a += b 和 a = a + b 的效果有區別嗎？
A. 當 a 和 b 的類型不同時，那兩條語句的效果就可能有區別。 a += b 等同于 a = (int) (a + b)，這種情況下可以是 a是int型，b是float型。但是同等情況下 a = a + b 就會編譯報錯。
1.3 條件語句和循環語句
Q. 為什么判斷字符串相等不能使用 == ？
A. 這反映了基礎類型（int, double, boolean）和引用類型（String）的區別。
Q. 有沒有在什么情況下，一條語句塊的花括號不能省略的？
A. 在下面的例子中，***段代碼是合法的，第二段代碼會引發編譯錯誤。從技術角度說，那一條語句是一個變量聲明，而不是語句，所以會報錯。
- // legal
- for (int i = 0; i <= N; i++) {
- int x = 5;
- }
- // illegal
- for (int i = 0; i <= N; i++)
- int x = 5;
Q. 在下面的兩段代碼里，有沒有情況，它們的效果不一樣？
- for (<init stmnt> <boolean expr>; <incr stmnt>) {
- <body statements>
- }
- <init stmnt>;
- while (<boolean expr>) {
- <body statements>
- <incr stmnt>
- }
A. 有的。如果在循環塊里使用 continue 語句。在for的代碼里，計數器會加一；而在while的代碼里，因為被continue略過了，計數器不加一。
1.4 數組
Q. 某些Java開發人員使用 int a[] 而不是 int[] a 去聲明一個數組。這兩者有什么區別？
A. 在Java中這兩種用法都是合法的，他們的作用都是一樣的。前者是在C中的定義數組的方法。后者是JAVA推薦的方法，因為它的寫法 int[] 更能表明這是一個 int 的數組。
Q. 為什么數組下標從0 開始 而不是從 1 開始？
A. 這種傳統起源于機器語言的編程方法。在機器語言中，數組下標被用來計算元素位置與***個元素之間的偏移量。如果從1開始的話，計算偏移時還需要做一次減法運算，那是種浪費。
Q. 如果我用 負數 作為數組下標會發生什么事？
A. 下標小于0 或者 大于等于數組長度，JAVA運行時會拋出 ArrayIndexOutOfBoundsException 異常，并且中止程序運行。
Q. 使用數組時還有其他需要注意的陷阱嗎？
A. 需要記住，JAVA在你創建一個數組時會去初始化它，所以聲明一個數組需要 O（N）的時間。
Q. 既然 a[] 是一個數組，為什么 System.out.println(a) 會打印出一個16進制的數，就像 @f62373 這樣，而不是打印出數組的元素？
A. 好問題。這條語句打印出的是 數組在內存中的地址，不幸的是，在絕大多數情況下，這不是你需要的。
1.5 輸入輸出語句
Q. 我可以從標準input中重新讀一次數據嗎？
A. 不可以，你只能讀一次。
Q. 怎樣輸入 end-of-file (eof) 符號?
A. 操作系統自動包括它了。
Q. 使用 printf() 時還有哪些用法？
A. 對于整數來說，使用 o 輸出八進制，使用 x 輸出十六進制。對于浮點數來說，使用 e 或者 g 輸出科學計數法形式。
Q. 行結束的符號是什么？
A. 不同的文件系統使用了不同的符號。在 Unix 系統上，新行的符號是 '\n' ；在 Windows 系統上，每一行都有兩個字符組成的字符串終結 "\r\n" ；在 Macs 系統上，終結符號是 "\n\r" 。如果要打印行號，可以使用 System.out.println() ，或者使用下面的語句得到當前操作系統下的行結束符：
- String NEWLINE = System.getProperty("line.separator");
Q. 下面兩種寫法，哪一種更有效率？
- String s;
- while (!StdIn.isEmpty()) { while (!StdIn.isEmpty()) {
- s = StdIn.readString(); String s = StdIn.readString();
- ... ...
- } }
A. 從效率角度說，兩者沒有區別。 但是第二種寫法更好，因為它限制了變量的作用域。
2.1 函數調用
Q. 當把數組當作函數調用時的參數時，我常常感到疑惑？
A. 是的。你需要牢記傳值參數（參數是基本變量類型）和傳引用參數（比如數組）之間的區別。
Q. 那為什么不把所有的參數都使用傳值的方式，包括對待數組？
A. 但數組很大時，復制數組需要大量的性能開銷。因為這個原因，絕大多數變成語言支持把數組傳入函數但不復制一個副本——MATLAB語言除外。
2.3 遞歸調用
Q. 有沒有只能用循環而不能用遞歸的情況？
A. 不可能，所有的循環都可以用遞歸替代，雖然大多數情況下，遞歸需要額外的內存。
Q. 有沒有只能用遞歸而不能用循環的情況？
A. 不肯能，所有的遞歸調用都可以用循環來表示。比如你可以用while的方式來實現棧。
Q. 那我應該選擇哪個，遞歸的方式 還是 循環的方式？
A. 根據代碼的可讀性和效率性之間做權衡。
Q. 我擔心使用遞歸代碼時的空間開銷和重復計算（例如用遞歸解Fibonacci）的問題。有沒有其他需要擔心的？
A. 在遞歸代碼中創建大數據類型（比如數組）時需要額外注意，隨著遞歸的推進，內存使用將會迅速增加，由于內存使用增加，操作系統管理內存的時間開銷也會增加。
4.2 排序與查找
Q. 為什么我們要花大篇幅來證明一個程序是正確的？
A. 為了防止錯誤的結果。二分查找就是一個例子。現在，你懂得了二分查找的原理，你就能把遞歸形式的二分查找改寫成循環形式的二分查找。Knuth 教授在 1946年就發表了二分查找的論文，但是***個正確的二分查找的程序在 1962年在出現。
Q. 在JAVA內建庫中有沒有排序和查找的函數？
A. 有的。在 java.util.Arrays 中包含了 Arrays.sort() 和 Arrays.binarySearch() 方法。對于Comparable 類型它使用了 歸并排序，對于基本數據類型，它使用了快速排序。因為基本類型是值傳遞，快速排序比歸并排序更快而且不需要額外的空間。
Q. 為什么JAVA庫不用 隨機pivot方式的快速排序？
A. 好問題。 因為某些程序員在調試代碼時，可能需要確定性的代碼實現。使用隨機pivot違背了這個原則。
4.3 棧和隊列
Q. 在Java庫中有對stacks 和 queues 的實現嗎?
A. Java庫中內建 java.util.Stack，但是你應該避免使用它如果你需要一個真正的棧的話。因為它是實現了額外的功能，比如訪問第N個元素。另外，它也支持從棧底部插入元素，所以它看上去更像是一個隊列。盡管實現了這些額外的功能對編程人員是一個加分，可是我們使用數據結構并不只是想使用所有功能，而是需要我們正好需要的那種結構。JAVA對于棧的實現就是一個典型的寬接口的例子。
Q. 我想使用數組來表示一個包含泛型的棧，但是以下代碼編譯報錯。為什么？
- private Item[] a = new Item[max];
- oldfirst = first;
A. 不錯的嘗試。不幸的是，創建一個泛型數組在 Java 1.5里不支持。你可以使用cast，比如下面的寫法：
- private Item[] a = (Item[]) new Object[max];
- oldfirst = first;
根本的原因是JAVA中的數組是“協變的（covariant）”，但是泛型并不是。比如， String[] 是 Object[]的一種子類型，但是 Stack<String>并不是 Stack<Object> 的一種子類型。 許多程序員認為“協變的”數組是JAVA在數據類型方面的一個缺點。但是，如果我們不考慮泛型，“協變的”數組是有用的，比如實現 Arrays.sort(Comparable[]) 方法，然后當參數是 String[]時它也可以被正常調用。
Q. 可不可以在數組上使用 foreach 方式？
A. 可以的（雖然 數組并沒有實現 Iterator 接口）。請參考下面的代碼：
- public static void main(String[] args) {
- for (String s : args)
- StdOut.println(s);
- }
Q. 在 linked list 上使用 iterator 是不是比循環或者遞歸更有效率？
A. 編譯器在翻譯時，可能把那種“尾遞歸”形式翻譯成等價的循環形式。所以可能并沒有可以被觀測到的性能提升。
| 尾部遞歸是一種編程技巧。如果在遞歸函數中，遞歸調用返回的結果總被直接返回，則稱為尾部遞歸。尾遞歸是極其重要的，不用尾遞歸，函數的堆棧耗用難以估量，需要保存很多中間函數的堆棧。比如f(n, sum) = f(n-1) + value(n) + sum; 會保存n個函數調用堆棧，而使用尾遞歸f(n, sum) = f(n-1, sum+value(n)); 這樣則只保留后一個函數堆棧即可，之前的可優化刪去。 |
Q. 自動裝箱機制會怎么處理下面的情況？
- Integer a = null;
- int b = a;
A. 它將返回一個運行時錯誤。基礎類型不允許它對應的裝箱類型里的值是null。
Q. 為什么***組打印的是 true，但是后面兩組打印的是 false？
- Integer a1 = 100;
- Integer a2 = 100;
- System.out.println(a1 == a2); // true
- Integer b1 = new Integer(100);
- Integer b2 = new Integer(100);
- System.out.println(b1 == b2); // false
- Integer c1 = 150;
- Integer c2 = 150;
- System.out.println(c1 == c2); // false
A. 第二組代碼打印 false 是因為 b1 和 b2 指向不同的 Integer 對象引用。***組和第三組依賴于自動裝箱機制。 令人意外的***組打印了 true 是因為在 -128 和 127 之間的值會自動轉換成同樣的immutable型的Integer 對象。對于超出那個范圍的數，Java會對于每一個數創建一個新的Integer對象。
本文翻譯自《Introduction to Programming in Java》一書中部分章節的 Q&A 部分。原書地址 http://introcs.cs.princeton.edu/java/home/
譯文鏈接：http://www.cnblogs.com/newyorker/archive/2013/02/19/2915108.html
