Java实验01 Java编程基础（猜数字游戏、随机点名器）

实验一 Java编程基础
实验1-1 随机点名器
一、实验描述
1、任务描述
编写一个随机点名的程序，使其能够在全班同学中随机点中某一名同学的名字。随机点名器具备3个功能，包括存储全班同学姓名、总览全班同学姓名和随机点取其中一人姓名。比如随机点名器首先分别向班级存入张飞、刘备和关羽这3位同学的名字，然后总览全班同学的姓名，打印出这3位同学的名字，最后在这3位同学中随机选择一位，并打印出他的名字，至此随机点名成功。
2、任务目标
学会分析“随机点名器”任务实现的逻辑思路。
能够独立完成“随机点名器”的源代码编写、编译及运行。
能够根据“随机点名器”程序功能的不同，将功能封装到不同的方法中。
能够使用数组解决多个同学姓名的存储问题。
掌握方法和数组的使用。

3、设计思路（实现原理）
（1）在存储同学姓名时，如果对每一个同学都定义一个变量进行姓名存储，则会出现过多孤立的变量，很难一次性将全部数据持有。此时，可以使用数组解决多个数据的存储问题。创建一个可以存储多个同学姓名的数组，打算存几个同学姓名就创建相应长度的数组。
（2）键盘输入同学姓名，将输入的姓名依次赋值给数组各元素，此时便存储了全班同学姓名。键盘输入需要使用Scanner 类，以下代码能够从键盘输入中读取一个字符串：
Scanner sc = new Scanner(System.in);
String sc= sc.next();
（3）对数组进行遍历，打印出数组中每个元素的值，即实现了对全班每一位同学姓名的总览；
（4）根据数组长度，获取随机索引，例如数组长度为3，则获取的随机索引只能在0~2之间，通过随机索引获取数组中的姓名，该姓名也就是随机的姓名。获取随机索引可以使用Random类中的nextInt(int n)方法。
（5）“随机点名器”明确地分为了三个功能，如果将多个独立功能的代码写到一起，则代码相对冗长，可以针对不同的功能将其封装到不同的方法中，将完整独立的功能分离出来，然后只需要在程序的main()方法中调用这3个方法即可。
二、实验实现
随机点名器程序的实现代码

package experiment;import java.util.Random;
import java.util.Scanner;public class  Example01 {public static void main(String[] args) {// 1.初始化学生数组String[] student = new String[3];initialStudentArray(student);//输入学生printStudentArry(student);//输出学生Scanner sc=new Scanner(System.in);while(true){System.out.println("请输入1进行随机点名，输入0结束");int cnt = sc.nextInt();//2.产生一个随机数（0~学生数-1）int randNum=new Random().nextInt(student.length);//3.输出随机数对应的学生姓名if(cnt == 1)System.out.println("被点到名的同学是："+student[randNum]);elsebreak;}}private static void printStudentArry(String[] student) {for (int i = 0; i < student.length; i++) {System.out.print(student[i]+" ");}System.out.println();}private static void initialStudentArray(String[] student) {Scanner sc=new Scanner(System.in);for (int i = 0; i < student.length; i++) {System.out.println("请输入第"+(i+1)+"个学生的姓名：");student[i]=sc.next();}}}

三、实验总结
在文件2-1中，第35_{42行代码定义了一个initialStudentArray()方法，用于实现存储全班同学姓名的功能，其中通过创建一个String类型的数组student来存储多个同学的姓名，借助Scanner类通过键盘输入的方式输入同学的姓名，并将这些姓名依次存储到数组元素中；第27}33行代码定义一个printStudentArry()方法，用于实现总览全班同学姓名的功能，通过遍历数组students的方式打印全班每一位同学的姓名；第21行代码一个random ()方法，用于实现随机点名其中一人的功能，通过Random类的nextInt(intn)方法获取随机索引，然后根据随机索引从数组中获取姓名，这个姓名就是随机点名到的同学姓名。
实验1-2 变量的强制类型转换
一、实验描述
1、考核知识点
名称：变量的类型转换
2、练习目标
 掌握不同数据类型间的强制类型转换
3、需求分析
强制类型转换也叫显式类型转换，指的是两种数据类型之间的转换需要进行显式地声明。例如，两种类型彼此不兼容，或者目标类型取值范围小于源类型，都需要进行强制类型转换。
4、设计思路（实现原理）
1）编写一个类Example02
2）在Example02中的main()方法中定义一个int类型的变量i和byte类型的变量b，并将变量i的值赋给变量b
3）使用println语句打印出变量b的值
二、实验实现
定义Example02类：

package experiment;public class Example02 {public static void main(String[] args) {int i=2;byte b=(byte)i;System.out.println(b);}
}

三、实验总结
1、强制类型转换，具体格式如下：
目标类型变量 = （目标类型）值
2、在对变量进行强制类型转换时，会发生取值范围较大的数据类型向取值范围较小的数据类型的转换，如将一个int类型的数转为byte类型，这样做极容易造成数据精度的丢失。int在内存中占用4个字节。byte类型的数据在内存中占用1个字节，当将变量i的数据在内存中占的内存大于1个字节时，前面3个高位字节的数据会丢失，数值也会发生改变。

实验1-3 运算符的优先级
一、实验描述
1、考核知识点
名称：运算符的优先级
2、练习目标
 掌握运算符之间的优先级
3、需求分析
当使用不同的运算符进行运算时，应该按照一定的顺序进行运算，即根据运算符的优先级进行运算。
4、设计思路（实现原理）
1）编写一个类Example03
2）在main方法中定义两个int型变量x和y
3）将表达式3>2*x?x++:–x赋值给y
4）用输出语句分别输出变量x和y的值
二、实验实现
定义Example03类：

package experiment;public class Example03 {public static void main(String[] arg“”s) {int x=1,y;y=3>2*x?x++:--x;System.out.println(x+","+y);}
}

三、实验总结
1、本实验中表达式的运算过程如下所示：
1）在表达式y=3>2*x?x++:–x；中赋值运算符=的优先级最低，所以要先运算=右侧的表达式；
2）？：为三元运算符，该运算符的优先级较低，要先运算？前面的表达式。
3） 的优先级比>的高，所以3>21为true。按照三元运算符的运算规则表达式等价于y=x++
4） x++的++在后面，所以要先进行其它运算再自增，最后结果为x=2,y=1

2、下表列举了Java中运算符的优先级，数字越小优先级越高。
优先级运算符
1 . [] ()
2 ++ – ~ ! (数据类型)
3 * / %
4 + -
5 << >> >>>
6 < > <= >=
7 == !=
8 &
9 ^
10 |
11 &&
12 ||
13 ?:
14 = *= /= %= += -= <<= >>= >>>= &= ^= |=
3、其实没有必要去刻意记忆运算符的优先级。由于运算符“()”的优先级最高，编写程序时，尽量使用括号“()”来实现想要的运算顺序，以免产生歧义。

实验1-4 if条件语句
一、实验描述
1、考核知识点
名称：if条件语句
2、练习目标
 掌握if条件语句的语法格式
 了解if条件语句的执行流程
3、需求分析
if…else if…else语句用于对多个条件进行判断，进行多种不同的处理。本实验使用if…else if…else语句实现判断某月是哪个季节的功能。
设计思路（实现原理）
1）编写一个类Example04
2）定义一个变量month用于存储月份。
3）用if条件语句，判断这个月份在哪一个季节并输出结果，如：春季是3、4、5月，夏季是6、7、8月，秋季是9、10、11月，冬季是12、1、2月
4）由于一年只有12个月，所以要过滤除1-12以外的月份值
二、实验实现
定义Example04类：

package experiment;import java.util.Scanner;public class Example04 {public static void main(String[] args) {int month;while (true) {Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入月份");month = sc.nextInt();switch (month){case 12:case 1:case 2: System.out.println("这个月在冬季");break;case 3:case 4:case 5: System.out.println("这个月在春季");break;case 6:case 7:case 8: System.out.println("这个月在夏季");break;case 9:case 10:case 11: System.out.println("这个月在秋季");break;default : System.out.println("没有这个月份");break;}}}
}

三、实验总结
1、f…else if…else语句用于对多个条件进行判断，进行多种不同的处理。if…else if…else语句具体语法格式如下：
if (判断条件1) {
执行语句1
} else if (判断条件2) {
执行语句2
}
…
else if (判断条件n) {
执行语句n
} else {
执行语句n+1
}
if…else if…else语句的执行流程如图1-5所示。

图1-5 流程图
2、因为一年只有12个月，所以当month>12时是不符合逻辑的数据，这时会打印“没有这个月份”。在编程过程中，经常要考虑程序在实际环境下是否符合逻辑需求。
3、“||”表示或操作，当运算符两边的操作数任何一边的值为true时，其结果为true，当两边的值都为false时，其结果才为false。所以只要符合三个条件中的一个就会被判断为这个季节。
实验1-5 switch条件语句
一、实验描述
1、考核知识点
名称：switch条件语句
2、练习目标
 熟悉switch条件语句的语法格式
 了解switch条件语句的特点
3、需求分析
switch 条件语句也是一种很常用的选择语句，和if条件语句不同，它只能针对某个表达式的值作出判断，从而决定程序执行哪一段代码。本实验使用switch 条件语句实现判断选择题对错的功能。
4、设计思路（实现原理）
1）编写一个类Example05
2）定义一个变量answer用于存储答案选项
3）用switch条件语句判断如果变量answer为B则正确，其它则错误
4）如果变量answer不等于ABCD四个选择则打印“不存在此选项”
二、实验实现
定义Example05类：

package experiment;import java.util.Scanner;public class Example05 {public static void main(String[] args) {char answer;while (true) {System.out.println("请输入选项");Scanner in = new Scanner(System.in);answer = in.next().charAt(0);switch (answer) {case 'A':System.out.println("错误");break;case 'B':System.out.println("正确");break;case 'C':System.out.println("错误");break;case 'D':System.out.println("错误");break;default:System.out.println("不存在此选项");}}}
}

三、实验总结
1、switch语句的执行流程是：根据表达式的值查找与其匹配的项,如果有匹配项,则执行该匹配项下面的语句。如果没有匹配项，就会执行default后面的语句。
2、switch关键字后括号内的表达式可以是byte,short,int,char四种类型；在JDK5以后表达式可以是枚举；在.JDK7以后表达式可以是字符串。
3、switch语句只适合判断若干值的情况，不适合判断范围。
4、if和switch都可以判断值的情况，这时应该使用switch语句，因为switch的效率比if语句高。
实验1-6 while循环语句
一、实验描述
1、考核知识点
名称：while循环语句
2、练习目标
 掌握while循环语句的语法格式和使用
 了解while循环语句的特点
3、需求分析
while语句会反复地进行条件判断，只要条件成立，{}内的执行语句就会执行，直到条件不成立，while循环才会结束。本实验使用while语句实现统计1-10以内奇数的功能。
4、设计思路（实现原理）
1）编写一个类Example06
2）定义一个变量x为1，用while语句循环条件为x<=10
3）在while循环中，使用表达式x%2判断是否为奇数，如果为奇数，则变量count的值加1。

二、实验实现
定义Example06类：

package experiment;public class Example06 {public static void main(String[] args) {int x=1;int count=0;while(x<=10){if(x%2==1)count++;x++;}System.out.println(count);}
}

三、实验总结
1、while循环语句和条件判断语句有些相似，都是根据条件判断来决定是否执行大括号内的执行语句。区别在于，while语句会反复地进行条件判断，只要条件成立，{}内的执行语句就会执行，直到条件不成立，while循环结束。
2、while循环的执行流程如图1-8所示。

图1-8 流程图

实验1-7 for循环语句
一、实验描述
1、考核知识点
名称：for循环语句
2、练习目标

掌握for循环语句的语法格式和使用
了解for循环语句的特点

3、需求分析
for循环语句是最常用的循环语句，一般用在循环次数已知的情况下。本实验使用for循环语句计算1+2+3+4+5…+100表达式的结果
4、设计思路（实现原理）
1）编写一个类Example07
2）在该类中定义一个变量sum来存储每次循环整数相加的和。
3）在for循环语句中定义变量x,循环条件为x<=100
二、实验实现
定义Example07类：

package experiment;public class Example07 {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubint count = 0;for (int x = 1; x <= 100; x++) {count += x;}System.out.println(count);}
}

三、实验总结
1、在for循环中，for关键字后面()中包括了三部分内容：初始化表达式、循环条件和操作表达式，它们之间用“;”分隔，{}中的执行语句为循环体。
2、通过序号来具体分析for循环的执行流程。具体如下：
for（① ; ② ; ③）{
④
}
第一步，执行①
第二步，执行②，如果判断结果为true，执行第三步，如果判断结果为false，执行第五步
第三步，执行④
第四步，执行③，然后重复执行第二步
第五步，退出循环

实验1-8 for循环嵌套
一、实验描述
1、考核知识点
名称：循环嵌套
2、练习目标

掌握循环嵌套的使用和执行顺序

3、需求分析
在编程过程中，经常需要双重循环或多重循环，这就需要循环语句的嵌套。最常见的循环嵌套就是在for循环中嵌套for循环。为了让初学者熟悉for循环嵌套的使用，本实验将演示如何用for循环嵌套打印由“”组成的直角三角形。具体要求如下：
 第一个三角形为倒直角三角形，共5行，第一行5个 “”，一行减少一个，第5行一个“”
 将倒直角三角形上下翻转为正直角三角形，第一行1一个“”，第5行5个“”
4、设计思路（实现原理）
1）分析第一个三角形的打印，外层for循环控制行数，初始化表达式从0开始，循环条件为小于5；第一行是5个“”所以应该内层循环打印5次，初始化表达式从0开始，循环条件为小于5。同理，内层的循环初始化和条件如下所示：
0 1 2 3 4
1 2 3 4
2 3 4
3 4
4
由此可见内层循环的初始化表达式y 与外层的x是相等的，循环条件都是小于5。
2）分析第二个三角形的打印，第一行1个“”，第二行2个“”…由此可见，内层循环的循环次数与行数是相等的，所以内层循环的y小于或等于外层的x。

二、实验实现
定义Example08类:

package experiment;public class Example08 {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubfor (int i = 0; i < 5; i++) {for (int j = 5 - i; j >= 1; j--)System.out.print("*");System.out.println();}}
}

三、实验总结
由于嵌套循环程序比较复杂，下面分步骤进行讲解，具体如下：
第一个三角形：
1、当x=0时，y=0且y<5，循环5次，完成后返回到外层循环进行换行。
2、当x=1时，y=1且y<5，循环4次，完成后返回到外层循环换行。
3、当x=2时，y=2，循环3次，完成后返回到外层循环换行。
4、当x=3时，y=3，循环2次，完成后返回到外层循环换行。
5、当x=4时，y=4，循环1次，完成后返回到外层循环换行。由于x<5所以循环终止，打印结束。
第二个三角形：
1、当x=0时，y=0且y<=0，循环1次，完成后返回到外层循环进行换行。
2、当x=1时，y=0且y<=1，循环2次，完成后返回到外层循环进行换行。
3、当x=2时，y=0且y<=2，循环3次，完成后返回到外层循环进行换行。
4、当x=3时，y=0且y<=3，循环4次，完成后返回到外层循环进行换行。
5、当x=4时，y=0且y<=4，循环5次，完成后返回到外层循环进行换行。由于x<5所以循环终止，打印结束。

实验1-9 方法的定义
一、实验描述
1、考核知识点
名称：方法的定义
2、练习目标

掌握方法的定义

3、需求分析
为了减少重复代码编写的问题，Java中可以将具有相同功能的重复代码提取出来，封装成方法。本实验定义一个方法，该方法能够实现四则运算的功能。
4、设计思路（实现原理）
1）编写一个类Example09
2）定义一个方法siZe，设置三个参数，两个数字为int型，一个符号为char型
3）在方法中，用if选择语句根据传入的符号参数进行不同的运算
4）如果传入的符号不包含在加减乘除四个符号中则输出“符号错误”
5）在main方法中调用方法计算3*0的结果，测试方法是否成功运算出正确结果
二、实验实现
定义Example09类：

package experiment;import java.util.Scanner;public class Example09 {public static int siZe(int a, int b, char c) {if (c == '+')return a + b;else if (c == '-')return a - b;else if (c == '*')return a * b;else if (c == '/')return a / b;elseSystem.out.println("符号错误");return 0;}public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubint a, b;char c;while (true) {Scanner in = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入2个整数及运算符号");a = in.nextInt();b = in.nextInt();c = in.next().charAt(0);int p = siZe(a, b, c);System.out.println(p);}}
}

三、实验总结
1、在Java中，声明一个方法的具体语法格式如下：
修饰符返回值类型方法名([参数类型参数名1,参数类型参数名2,．．．．．．]){
// 执行语句
return 返回值;
}
2、需要特别注意的是，方法中的“参数类型参数名1，参数类型参数名2”被称作参数列表，它用于描述方法在被调用时需要接收的参数，如果方法不需要接收任何参数，则参数列表为空，即()内不写任何内容。方法的返回值必须为方法声明的返回值类型，如果方法中没有返回值，返回值类型要声明为void，此时，方法中return语句可以省略。
实验1-10 方法的重载
一、实验描述
1、考核知识点
名称：方法的重载
2、练习目标

了解重载的定义
掌握方法重载的用法

3、需求分析
方法重载指的是方法名相同，参数类型或个数不同。本实验通过方法重载的方式实现九九乘法表的打印
4、设计思路（实现原理）
1）编写一个类Example10
2）在Example10中定义一个带参数的方法print99，该参数用于指定乘法表打印的行数
3）在Example10中定义一个方法print99，此方法没有参数。
4）在main方法中分别调用无参方法print99()和有参方法print99(6)，测试两个重载的方法print99能否成功打印出符合要求的乘法表。

二、实验实现
定义Example10类，代码如下所示:

package experiment;public class Example10 {public static void print99(int n){for(int i=1;i<=n;i++){for(int j=1;j<=i;j++){System.out.print(j+" * "+i+" = "+j*i+" ");}System.out.println();}}public static void print99(){System.out.println("该选择下不打印");}public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubprint99(6);print99();}
}

三、实验总结
1、方法的重载是在一个程序中定义多个名称相同的方法，但是参数的类型或个数必须不同。
2、值得注意的是，方法的重载与返回值类型无关，它只有两个条件，一是方法名相同，二是参数个数或参数类型不相同。
实验1-11 一维数组的定义
一、实验描述
1、考核知识点
名称：数组的定义
2、练习目标

掌握一维数组的定义

3、需求分析
数组是指一组数据的集合，数组中的每个数据被称作元素。在数组中可以存放任意类型的元素，但同一个数组里存放的元素类型必须一致。请定义一个数组，将序列{0,1,2,3,4}赋值给数组，并写一个方法用来访问数据的每一个元素。
4、设计思路（实现原理）
1）定义一个数组，在初始化数组时有一种方式叫做静态初始化，就是在定义数组的同时就为数组的每个元素赋值。可以在定义数组时将序列{0,1,2,3,4}赋值给数组。
2）定义一个方法输出数组的元素，可以用for循环语句依次输出数组的元素，各元素用“，”间隔可以更清楚的输出元素。
3）在最后一个元素输出时，后面就不需要加“，”了，所以循环到length-1时不打印“，”。

二、实验实现
定义Example11类:

package experiment;public class Example11 {public static void main(String[] args) {int []a= {0,1,2,3,4};for(int i=0;i<a.length-1;i++)System.out.print(a[i]+",");System.out.println(a[a.length-1]);}
}

运行结果截图为图1-13：

图1-13 运行结果
三、实验总结
1、每个数组的索引都有一个范围，即0~length-1。在访问数组的元素时，索引不能超出这个范围，否则程序会报数组越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException。所谓异常指程序中出现的错误，它会报告出错的异常类型、出错的行号以及出错的原因。
2、在使用变量引用一个数组时，变量必须指向一个有效的数组对象，如果该变量的值为null，则意味着没有指向任何数组，此时通过该变量访问数组的元素会出现空指针异常NullPointerException。
实验1-12 数组最值
一、实验描述
1、考核知识点
名称：数组的常见操作-数组的最值
2、练习目标

掌握如何获取一维数组的最值

3、需求分析
在操作数组时，经常需要获取数组中元素的最值。定义一个数组，并获取该数组中值最小的元素。
4、设计思路（实现原理）
1）定义一个数组。
2）定义一个方法，用来获取最小值。该方法应返回一个int型的数值，参数为数组类型。在方法中，定义一个临时变量min，用于记住数组的最小值。首先假设数组中第一个元素arr[0]为最小值，然后使用for循环对数组进行遍历，在遍历的过程中只要遇到比min值还小的元素，就将该元素赋值给min。这样一来，变量min就能够在循环结束时记住数组中的最小值。
3）在main方法中调用该方法，将定义的数组作为参数传给方法，获取该数组的最小值。

二、实验实现
定义Example12类:

package experiment;public class Example12 {public static int FindMin(int[] a) {int min = a[0];for (int i = 0; i < a.length; i++) {if (a[i] < min)min = a[i];}return min;}public static void main(String[] args) {int[] a = { 7, 8, 4, 89, 4, 64, 7, 6, 75, 14, 9 };int min = FindMin(a);System.out.println(min);}
}

三、实验总结
getMin()方法用于求数组中的最小值，该方法中定义了一个临时变量min，用于记住数组的最小值。需要注意的是，在for循环中的变量i是从1开始的，这样写的原因是程序已经假设第一个元素为最小值，for循环中只需要从第二个元素开始比较，从而提高程序的运行效率。
实验1-13 数组排序
一、实验描述
1、考核知识点
名称：数组的常见操作-数组的排序
2、练习目标

掌握一维数组中元素的排序

3、需求分析
在操作数组时，经常需要对数组中元素进行排序。常用的排序算法有选择排序，冒泡排序等。请定义一个数组，用冒泡排序算法将数组中的元素进行从小到大的排序。
4、设计思路（实现原理）
对数组元素进行冒泡排序的原理是：

第一个元素开始，将相邻的两个元素依次进行比较，直到最后两个元素完成比较。如果前一个元素比后一个元素大，则交换它们的位置。整个过程完成后，数组中最后一个元素自然就是最大值，这样也就完成了第一轮比较。
除了最后一个元素，将剩余的元素继续进行两两比较，过程与第一步相似，这样就可以将数组中第二大的数放在了倒数第二个位置。
以此类推，持续对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对元素需要比较为止。
二、实验实现
定义Example13类:

package experiment;public class Example13 {public static void main(String[] args) {int[] a = { 7, 8, 1, 5, 4, 3, 98, 52, 10, 25, 4, 1, 5, 7, 19, 20 };int l = a.length;for(int i =0; i < l; i++){System.out.print(a[i] + " ");}System.out.println();for (int i = 0; i < l - 1; i++) {for (int j = 0; j < l - 1 - i; j++) {if (a[j + 1] < a[j]) {int temp = a[j + 1];a[j + 1] = a[j];a[j] = temp;}}}for(int i =0; i < l; i++){System.out.print(a[i] + " ");}}
}

三、实验总结
常用的排序算法除了选择排序外，还有冒泡排序。在冒泡排序的过程中，不断地比较数组中相邻的两个元素，较小者向上浮，较大者往下沉，整个过程和水中气泡上升的原理相似。
接下来介绍下选择排序的思路与原理，具体如下：
定义排序方法，在方法中，用for循环嵌套实现排序。第一层循环是从数组的第一个元素开始循环。第二层循环用于与第一层循环中的元素比较找出最值，并将最小值的下标跟第一个元素的下标进行互换。
选择排序法的原理是：首先找到数组中的最值，将最小值（最大值）的下标与第一个元素
的下标交换，再在剩下的元素中找最小值（最大值）的下标与第二个元素的下标交换，以此类推，完成所有元素的排序。

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c语言猜四位数游戏猜10次,C语言猜数字游戏--随机生成4个不相同的数字从小到大排序，用户开始游戏，如果用户猜对数字和数字对应的位置，界面回馈A，如果数字正确位置不正确，则回馈B...
1.看程序运行截图吧!! 由于博主本人较笨,就不动画演示了,如果动画的话可能将是一个漫长的过程! 猜数字游戏.png 2.游戏题目随机生成4个不相同的数字从小到大排序,用户开始游戏,如果用户猜对数字 ...

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