【JAVA】实验一 从面向过程到面向对象

实验名称    实验一 从面向过程到面向对象

实验目的   

1. 掌握Java语言简单数据类型、表达式、输入输出；

2. 理解Java类中main方法的编写及过程化编程；

3. 掌握Java数组的使用。           

实验内容

1. 输入年份，判断是否是闰年。闰年的条件是符合下面两个条件之一：

（1）能被400整除的年份是闰年；

（2）能被4整除，但不能被100整除的年份是闰年；

2. 输入0~100的成绩，输出优、良、中、及格、不及格的等级。

3. 使用while循环，利用公式求的值。

4. 白马百担问题。大马驮3担，中马驮2担，两匹小马驮1担，现有100匹马正好驮100担，问：大、中、小马各有几匹？

5. 实现冒泡法排序，如将10个整数按从小大顺序输出。代码中适当使用增强型for循环：for(数组元素类型 e: 数组名)。

6. 打印杨辉三角

import java.util.Scanner;public class Main {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);// 1. 判断是否是闰年System.out.println("1. 请输入年份：");int year = scanner.nextInt();if (isLeapYear(year)) {System.out.println(year + "年是闰年");} else {System.out.println(year + "年不是闰年");}// 2. 成绩等级System.out.println("2. 请输入成绩（0~100）：");int score = scanner.nextInt();printGrade(score);// 3. 使用while循环求值System.out.println("3. 使用while循环，输入n求1到n的和：");float pi = 0;float q = 1;float sign = 1;do {pi += sign / q;sign = -sign;q += 2;} while(q <= 1000000);pi = 4 * pi;System.out.println("pi = " + pi);// 4. 白马百担问题System.out.println("4. 白马百担问题的解：");solveHorseProblem();// 5. 冒泡法排序System.out.println("5. 冒泡法排序：");int[] array = {5, 3, 8, 1, 2, 7, 4, 6, 10, 9};bubbleSort(array);System.out.print("排序后的数组：");for (int num : array) {System.out.print(num + " ");}System.out.println();// 6. 打印杨辉三角System.out.println("6. 打印杨辉三角：");printPascalTriangle(8);}// 判断是否是闰年private static boolean isLeapYear(int year) {return (year % 400 == 0) || ((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0));}// 成绩等级private static void printGrade(int score) {if (score >= 90) {System.out.println("优");} else if (score >= 80) {System.out.println("良");} else if (score >= 70) {System.out.println("中");} else if (score >= 60) {System.out.println("及格");} else {System.out.println("不及格");}}// 使用while循环，求1到n的和private static int calculateSum(int n) {int sum = 0;int i = 1;while (i <= n) {sum += i;i++;}return sum;}// 白马百担问题private static void solveHorseProblem() {System.out.println("big\tmid\tsmall");System.out.println("----------------------------");for(int big = 0; big <= 33; big++) {for(int mid = 0; mid <= 50; mid++)  {int small = 100 - big - mid;if(small % 2 == 0 && 3*big + 2*mid + small/2 == 100) {System.out.println(big + "\t" + mid + "\t" + small);}}}}// 冒泡法排序private static void bubbleSort(int[] array) {int n = array.length;for (int i = 0; i < n - 1; i++) {for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {if (array[j] > array[j + 1]) {// 交换元素int temp = array[j];array[j] = array[j + 1];array[j + 1] = temp;}}}}// 打印杨辉三角
// 6. 打印杨辉三角private static void printPascalTriangle(int rows) {int[][] triangle = new int[rows][];for (int i = 0; i < rows; i++) {triangle[i] = new int[i + 1];triangle[i][0] = triangle[i][i] = 1;for (int j = 1; j < i; j++) {triangle[i][j] = triangle[i - 1][j - 1] + triangle[i - 1][j];}}// 打印杨辉三角for (int i = 0; i < rows; i++) {// 打印左侧空格for (int k = 0; k < rows - i - 1; k++) {System.out.print(" ");}for (int j = 0; j <= i; j++) {System.out.print(triangle[i][j] + " ");}System.out.println();}}
}

实验程序及结果（附录）

思考

如何取得二维数组a的行数以及第i行的列数？

在Java中，你可以使用以下方法来获取二维数组的行数以及特定行的列数：

1. **获取二维数组的行数：**

   ```java

   int rowCount = array.length;

   ```

   这里，`array.length`将返回二维数组的行数。

2. **获取特定行的列数：**

   int specificRow = 2; // 例如，获取第2行的列数int columnCount = array[specificRow].length;

   这里，`array[specificRow].length`将返回第`specificRow`行的列数。

public class ArrayExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个二维数组int[][] array = {{1, 2, 3},{4, 5, 6},{7, 8, 9}};// 获取行数int rowCount = array.length;System.out.println("行数：" + rowCount);// 获取第2行的列数int specificRow = 1;int columnCount = array[specificRow].length;System.out.println("第" + (specificRow + 1) + "行的列数：" + columnCount);}}

在这个示例中，`rowCount`将输出3，表示二维数组有3行。`columnCount`将输出3，表示第2行有3列。

1. Java语言简介

1.1 Java的起源与发展

  • Java是由James Gosling和Sun Microsystems团队于1995年推出的编程语言。
  • Sun Microsystems的口号是“Write Once, Run Anywhere”（一次编写，到处运行）。
  • Java具有跨平台性，即在不同平台上编写的Java程序可以在不进行修改的情况下运行。

1.2 Java的特点与优势

  • 简单易学： Java语法设计简洁，相对于其他语言更易于学习和理解。
  • 面向对象： Java是一种面向对象的编程语言，支持类和对象的概念。
  • 平台无关性： Java程序可以在不同的平台上运行，只需安装适当的Java虚拟机（JVM）。
  • 安全性与可靠性： Java具有强大的安全性和可靠性，通过自动内存管理和异常处理来防止程序崩溃。

2. 基本数据类型与表达式

2.1 整型、浮点型、字符型等数据类型

  • 整型： byte、short、int、long
  • 浮点型： float、double
  • 字符型： char

2.2 算术、关系、逻辑等表达式

  • 算术运算符： +、-、*、/、%
  • 关系运算符： ==、!=、<、>
  • 逻辑运算符： &&、||、!

// 示例代码：基本数据类型与表达式

public class DataTypesAndExpressions {

    public static void main(String[] args) {

        // 数据类型示例

        int integerNumber = 10;

        double floatingPointNumber = 3.14;

        char character = 'A';

        // 表达式示例

        int result = 2 + 3 * 4;

        boolean isGreater = (result > 10);

        // 输出结果

        System.out.println("Integer: " + integerNumber);

        System.out.println("Floating Point: " + floatingPointNumber);

        System.out.println("Character: " + character);

        System.out.println("Result: " + result);

        System.out.println("Is Greater: " + isGreater);

    }

}

3. 输入与输出

3.1 Scanner 类的使用

  • 使用 Scanner 类从控制台读取用户输入。

import java.util.Scanner;

public class InputOutputExample {

    public static void main(String[] args) {

        // 使用Scanner类获取用户输入

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("Enter your name: ");

        String name = scanner.nextLine();

        System.out.print("Enter your age: ");

        int age = scanner.nextInt();

        // 输出用户输入

        System.out.println("Name: " + name);

        System.out.println("Age: " + age);

        // 关闭Scanner

        scanner.close();

    }

}

3.2 控制台输出与格式化输出

  • 使用 System.out.println 进行简单输出。
  • 使用 System.out.printf 进行格式化输出。

public class OutputFormattingExample {

    public static void main(String[] args) {

        String name = "John";

        int age = 25;

        // 简单输出

        System.out.println("Name: " + name);

        System.out.println("Age: " + age);

        // 格式化输出

        System.out.printf("Name: %s, Age: %d%n", name, age);

    }

}

4. 过程化编程与面向对象编程

4.1 过程化编程概念与示例

  • 过程是一组有序的步骤，可以完成特定的任务。
  • 示例代码：简单过程化程序

public class ProceduralExample {

    public static void main(String[] args) {

        // 过程式编程示例

        int result = addNumbers(5, 7);

        System.out.println("Sum: " + result);

    }

    // 过程式编程中的过程

    private static int addNumbers(int a, int b) {

        return a + b;

    }

}

4.2 面向对象编程基本概念

  • 类与对象的概念。
  • 封装、继承、多态的基本概念。

// 面向对象编程示例

public class ObjectOrientedExample {

    public static void main(String[] args) {

        // 创建对象

        Car myCar = new Car("Toyota", "Camry", 2022);

        // 访问对象的属性和方法

        myCar.displayInfo();

        myCar.startEngine();

    }

}

// 定义一个简单的Car类

class Car {

    String make;

    String model;

    int year;

    // 构造方法

    public Car(String make, String model, int year) {

        this.make = make;

        this.model = model;

        this.year = year;

    }

    // 方法

    public void displayInfo() {

        System.out.println("Car: " + year + " " + make + " " + model);

    }

    public void startEngine() {

        System.out.println("Engine started!");

    }

}

5. 主方法（main方法）

5.1 Java程序执行入口

  • public static void main(String[] args) 方法的结构。
  • args参数的作用。

// 主方法示例

public class MainMethodExample {

    public static void main(String[] args) {

        // 主方法的代码逻辑

        System.out.println("Hello, Java!");

    }

}

6. 数组的使用

6.1 一维数组与二维数组

  • 声明与初始化数组。
  • 访问数组元素。

// 数组示例

public class ArrayExample {

    public static void main(String[] args) {

        // 一维数组

        int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

        // 二维数组

        int[][] matrix = {

                {1, 2, 3},

                {4, 5, 6},

                {7, 8, 9}

        };

        // 访问数组元素

        int firstElement = numbers[0];

        int matrixElement = matrix[1][2];

        // 输出结果

        System.out.println("First Element: " + firstElement);

        System.out.println("Matrix Element: " + matrixElement);

    }

}

6.2 获取数组的长度与元素访问

  • 使用 length 属性获取数组长度。
  • 示例代码：数组操作。

// 数组示例：获取数组长度与元素访问

public class ArrayOperationsExample {

    public static void main(String[] args) {

        // 一维数组

        int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

        // 获取数组长度

        int length = numbers.length;

        // 遍历数组并访问元素

        System.out.print("Array Elements: ");

        for (int i = 0; i < length; i++) {

            System.out.print(numbers[i] + " ");

        }

        System.out.println();

    }

}

7. 条件判断与循环

7.1 if-else语句

  • 单条件与多条件判断。

// 条件判断示例：if-else语句

public class IfElseExample {

    public static void main(String[] args) {

        int number = 10;

        // 单条件判断

        if (number > 0) {

            System.out.println("Number is positive");

        }

        // 多条件判断

        if (number > 0) {

            System.out.println("Number is positive");

        } else if (number < 0) {

            System.out.println("Number is negative");

        } else {

            System.out.println("Number is zero");

        }

    }

}

7.2 switch语句

  • 多分支选择结构。

// 条件判断示例：switch语句

public class SwitchExample {

    public static void main(String[] args) {

        int dayOfWeek = 3;

        String dayName;

        // 使用switch语句判断星期几

        switch (dayOfWeek) {

            case 1:

                dayName = "Monday";

                break;

            case 2:

                dayName = "Tuesday";

                break;

            case 3:

                dayName = "Wednesday";

                break;

            case 4:

                dayName = "Thursday";

                break;

            case 5:

                dayName = "Friday";

                break;

            case 6:

                dayName = "Saturday";

                break;

            case 7:

                dayName = "Sunday";

                break;

            default:

                dayName = "Invalid day";

        }

        // 输出结果

        System.out.println("Day of the week: " + dayName);

    }

}

7.3 while、do-while、for循环

  • 循环的基本结构与用法。

// 循环示例

public class LoopExample {

    public static void main(String[] args) {

        // while循环

        int i = 0;

        while (i < 5) {

            System.out.print(i + " ");

            i++;

        }

        System.out.println();

        // do-while循环

        int j = 0;

        do {

            System.out.print(j + " ");

            j++;

        } while (j < 5);

        System.out.println();

        // for循环

        for (int k = 0; k < 5; k++) {

            System.out.print(k + " ");

        }

        System.out.println();

    }

}

8. 方法与函数

8.1 方法的定义与调用

  • 方法的声明与实现。
  • 方法的调用与返回值。

// 方法示例

public class MethodExample {

    public static void main(String[] args) {

        // 调用方法

        int result = addNumbers(5, 7);

        // 输出结果

        System.out.println("Sum: " + result);

    }

    // 方法的定义

    private static int addNumbers(int a, int b) {

        return a + b;

    }

}

8.2 方法的参数与返回值

  • 形参与实参。
  • 返回值的类型与使用。

// 方法参数与返回值示例

public class MethodParametersAndReturnValue {

    public static void main(String[] args) {

        // 调用带参数的方法

        greetUser("John");

        // 调用带返回值的方法

        int sum = addNumbers(3, 5);

        System.out.println("Sum: " + sum);

    }

    // 带参数的方法

    private static void greetUser(String name) {

        System.out.println("Hello, " + name + "!");

    }

    // 带返回值的方法

    private static int addNumbers(int a, int b) {

        return a + b;

    }

}

9. 逻辑运算与位运算

9.1 逻辑运算符（与、或、非）

  • 逻辑与、逻辑或、逻辑非。

// 逻辑运算符示例

public class LogicalOperatorsExample {

    public static void main(String[] args) {

        boolean condition1 = true;

        boolean condition2 = false;

        // 逻辑与

        boolean resultAnd = condition1 && condition2;

        System.out.println("Result of AND: " + resultAnd);

        // 逻辑或

        boolean resultOr = condition1 || condition2;

        System.out.println("Result of OR: " + resultOr);

        // 逻辑非

        boolean resultNot = !condition1;

        System.out.println("Result of NOT: " + resultNot);

    }

}

9.2 位运算符与操作

  • 位与、位或、位异或、位非。

// 位运算符示例

public class BitwiseOperatorsExample {

    public static void main(String[] args) {

        int number1 = 5;  // 二进制表示为 0101

        int number2 = 3;  // 二进制表示为 0011

        // 位与

        int resultAnd = number1 & number2;

        System.out.println("Result of AND: " + resultAnd);

        // 位或

        int resultOr = number1 | number2;

        System.out.println("Result of OR: " + resultOr);

        // 位异或

        int resultXor = number1 ^ number2;

        System.out.println("Result of XOR: " + resultXor);

        // 位非

        int resultNot = ~number1;

        System.out.println("Result of NOT: " + resultNot);

    }

}

10. 排序算法与冒泡排序

10.1 常见排序算法概述

  • 冒泡排序、快速排序等。

10.2 冒泡排序算法与实现

  • 算法思想与步骤。
  • 示例代码：冒泡排序。

// 冒泡排序示例

public class BubbleSortExample {

    public static void main(String[] args) {

        int[] array = {5, 3, 8, 1, 2, 7, 4, 6, 10, 9};

        // 调用冒泡排序方法

        bubbleSort(array);

        // 输出排序后的数组

        System.out.print("Sorted Array: ");

        for (int num : array) {

            System.out.print(num + " ");

        }

        System.out.println();

    }

    // 冒泡排序算法

    private static void bubbleSort(int[] array) {

        int n = array.length;

        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {

            for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {

                if (array[j] > array[j + 1]) {

                    // 交换元素

                    int temp = array[j];

                    array[j] = array[j + 1];

                    array[j + 1] = temp;

                }

            }

        }

    }

}

11. 问题求解与编程思维

11.1 解决问题的步骤与方法

  • 问题分析、算法设计、编码等步骤。

11.2 编程思维的培养

  • 抽象化、模块化、优化等思维方式。

12. 附加题目：杨辉三角

12.1 数学概念与应用

  • 杨辉三角的性质与规律。

12.2 二维数组的使用

  • 二维数组在杨辉三角中的应用。
  • 示例代码：打印杨辉三角。

// 杨辉三角示例

public class PascalTriangleExample {

    public static void main(String[] args) {

        printPascalTriangle(8);

    }

    // 打印杨辉三角

    private static void printPascalTriangle(int rows) {

        int[][] triangle = new int[rows][];

        for (int i = 0; i < rows; i++) {

            triangle[i] = new int[i + 1];

            triangle[i][0] = triangle[i][i] = 1;

            for (int j = 1; j < i; j++) {

                triangle[i][j] = triangle[i - 1][j - 1] + triangle[i - 1][j];

            }

        }

        // 打印杨辉三角

        for (int i = 0; i < rows; i++) {

            // 打印左侧空格

            for (int k = 0; k < rows - i - 1; k++) {

                System.out.print(" ");

            }

            for (int j = 0; j <= i; j++) {

                System.out.print(triangle[i][j] + " ");

            }

            System.out.println();

        }

    }

}

13. 附加题目：白马百担问题

13.1 数学建模与问题求解

  • 将问题抽象成数学模型。

13.2 嵌套循环的应用

  • 使用嵌套循环解决问题。
  • 示例代码：白马百担问题求解。

// 白马百担问题示例

public class HorseProblemExample {

    public static void main(String[] args) {

        solveHorseProblem();

    }

    // 白马百担问题求解

    private static void solveHorseProblem() {

        System.out.println("big\tmid\tsmall");

        System.out.println("----------------------------");

        for (int big = 0; big <= 33; big++) {

            for (int mid = 0; mid <= 50; mid++) {

                int small = 100 - big - mid;

                if (small % 2 == 0 && 3 * big + 2 * mid + small / 2 == 100) {

                    System.out.println(big + "\t" + mid + "\t" + small);

                }

            }

        }

    }

}

14. 实践：实验程序分析与优化

14.1 对实验程序的分析

  • 程序结构、逻辑的评估。

14.2 代码优化与改进建议

  • 提高程序效率的方法。
  • 优化冗余代码。

15. 总结与思考

15.1 课程内容的回顾

  • 主要知识点的总结。

15.2 Java编程的发展方向

  • 面向对象设计、框架与库的应用。
  • Java在大数据、人工智能等领域的应用展望。

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2023-12-30 AIGC-LangChain介绍

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摘要: 2023-12-30 AIGC-LangChain介绍 LangChain介绍 1. https://youtu.be/Ix9WIZpArm0?t353 2. https://www.freecodecamp.org/news/langchain-how-to-create-custom-knowledge-chatbots/ 3. https://www.pinecone.io/learn/langchain-conversational-memory/ 4. https://de…
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VSCode安装配置使用教程（最新版超详细保姆级含插件）一文就够了

VSCode安装配置使用教程（最新版超详细保姆级含插件）一文就够了

前言 Visual Studio Code 是一个轻量级功能强大的源代码编辑器&#xff0c;支持语法高亮、代码自动补全&#xff08;又称 IntelliSense&#xff09;、代码重构、查看定义功能&#xff0c;并且内置了命令行工具和 Git 版本控制系统。适用于 Windows、macOS 和 Linux。它内置了对…
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HLS 2017.4 导出 RTL 报错：ERROR: [IMPL 213-28] Failed to generate IP.

HLS 2017.4 导出 RTL 报错：ERROR: [IMPL 213-28] Failed to generate IP.

软件版本&#xff1a;HLS 2017.4 在使用 HLS 导出 RTL 的过程中产生如下错误&#xff1a; 参考 Xilinx 解决方案&#xff1a;https://support.xilinx.com/s/article/76960?languageen_US 问题描述 DESCRIPTION As of January 1st 2022, the export_ip command used by Vivad…
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Spring Cloud各个微服务之间为什么要用http交互？难道不慢吗？

Spring Cloud各个微服务之间为什么要用http交互？难道不慢吗？

解答 1、为什么要使用http交互&#xff1f; 通用、跨语言支持 HTTP是一种非常通用的协议&#xff0c;几乎所有的编程语言和平台都支持它&#xff0c; 这使得微服务可以使用不同的技术栈&#xff0c;只要它们都支持HTTP协议就可以进行通信。 简单、灵活、了扩展 HTTP协议相…
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JMeter使用

JMeter使用

目录 启动JMeter 创建线程组 设置线程参数 设置http请求参数 ​编辑 创建查看结果树(显示成功/失败多少以及返回结果等信息) 创建聚合报告(显示响应时间、吞吐量、异常数等信息) 点击上方的执行按钮即可开始压力测试 结果树显示 聚合报告结果显示 启动JMeter 在JMete…
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五分钟带你了解vue组件

五分钟带你了解vue组件

当我们使用 vue 进行开发的时候&#xff0c;一定会学到一个概念&#xff0c;叫做组件。我们一般会将 Vue 组件定义在一个文件后缀名为 .vue 的文件中&#xff0c;这就叫做单文件组件 (简称 SFC) 使用组件的概念的好处也很简单。 首先&#xff0c;我们可以将一个很复杂的页面拆分…
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单片机的存储、堆栈与程序执行方式

单片机的存储、堆栈与程序执行方式

一、单片机存储区域 如图所示位STM32F103ZET6的参数&#xff1a; 单片机的ROM&#xff08;内部FLASH&#xff09;&#xff1a;512KB&#xff0c;用来存放程序代码的空间。 单片机的RAM&#xff1a;64KB&#xff0c;一般都被分配为堆、栈、变量等的空间。 二、堆和栈的概念 …
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