本文回答了30個JAVA入門級初學(xué)者的常見問題。 我可以用%除以一個小數(shù)嗎？ a += b 和 a = a + b 的效果有區(qū)別嗎？ 聲明一個數(shù)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(shù)據(jù)類型
Q. 為什么 -0/3 結(jié)果是 0，而 -0.0/3.0 結(jié)果是 -0.0？（注意后邊的結(jié)果0帶負(fù)號）
A. 在Java里，整數(shù)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(shù)則是用 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)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(shù)嗎？
A. 當(dāng)然可以。比如，如果 angle 是一個非負(fù)數(shù)，那么 angle % (2 * Math.PI) 就會把 angle 轉(zhuǎn)換到 0 到 2 π 之間。
Q. 當(dāng) a b 都是基本類型變量時，a += b 和 a = a + b 的效果有區(qū)別嗎？
A. 當(dāng) a 和 b 的類型不同時，那兩條語句的效果就可能有區(qū)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(huán)語句
Q. 為什么判斷字符串相等不能使用 == ？
A. 這反映了基礎(chǔ)類型（int, double, boolean）和引用類型（String）的區(qū)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，第一段代碼是合法的，第二段代碼會引發(fā)編譯錯誤。從技術(shù)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(huán)塊里使用 continue 語句。在for的代碼里，計數(shù)器會加一；而在while的代碼里，因為被continue略過了，計數(shù)器不加一。
1.4 數(shù)組
Q. 某些Java開發(fā)人員使用 int a[] 而不是 int[] a 去聲明一個數(shù)組。這兩者有什么區(qū)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(shù)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(shù)組。
Q. 為什么數(shù)組下標(biāo)從0 開始 而不是從 1 開始？
A. 這種傳統(tǒng)起源于機器語言的編程方法。在機器語言中，數(shù)組下標(biāo)被用來計算元素位置與第一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(fù)數(shù) 作為數(shù)組下標(biāo)會發(fā)生什么事？
A. 下標(biāo)小于0 或者 大于等于數(shù)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(shù)組時還有其他需要注意的陷阱嗎？
A. 需要記住，JAVA在你創(chuàng)建一個數(shù)組時會去初始化它，所以聲明一個數(shù)組需要 O（N）的時間。
Q. 既然 a[] 是一個數(shù)組，為什么 System.out.println(a) 會打印出一個16進(jìn)制的數(shù)，就像 @f62373 這樣，而不是打印出數(shù)組的元素？
A. 好問題。這條語句打印出的是 數(shù)組在內(nèi)存中的地址，不幸的是，在絕大多數(shù)情況下，這不是你需要的。
1.5 輸入輸出語句
Q. 我可以從標(biāo)準(zhǔn)input中重新讀一次數(shù)據(jù)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(tǒng)自動包括它了。
Q. 使用 printf() 時還有哪些用法？
A. 對于整數(shù)來說，使用 o 輸出八進(jìn)制，使用 x 輸出十六進(jìn)制。對于浮點數(shù)來說，使用 e 或者 g 輸出科學(xué)計數(shù)法形式。
Q. 行結(jié)束的符號是什么？
A. 不同的文件系統(tǒng)使用了不同的符號。在 Unix 系統(tǒng)上，新行的符號是 '\n' ；在 Windows 系統(tǒng)上，每一行都有兩個字符組成的字符串終結(jié) "\r\n" ；在 Macs 系統(tǒng)上，終結(jié)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(dāng)前操作系統(tǒng)下的行結(jié)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(qū)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(shù)調(diào)用
Q. 當(dāng)把數(shù)組當(dāng)作函數(shù)調(diào)用時的參數(shù)時，我常常感到疑惑？
A. 是的。你需要牢記傳值參數(shù)（參數(shù)是基本變量類型）和傳引用參數(shù)（比如數(shù)組）之間的區(qū)別。
Q. 那為什么不把所有的參數(shù)都使用傳值的方式，包括對待數(shù)組？
A. 但數(shù)組很大時，復(fù)制數(shù)組需要大量的性能開銷。因為這個原因，絕大多數(shù)變成語言支持把數(shù)組傳入函數(shù)但不復(fù)制一個副本——MATLAB語言除外。
2.3 遞歸調(diào)用
Q. 有沒有只能用循環(huán)而不能用遞歸的情況？
A. 不可能，所有的循環(huán)都可以用遞歸替代，雖然大多數(shù)情況下，遞歸需要額外的內(nèi)存。
Q. 有沒有只能用遞歸而不能用循環(huán)的情況？
A. 不肯能，所有的遞歸調(diào)用都可以用循環(huán)來表示。比如你可以用while的方式來實現(xiàn)棧。
Q. 那我應(yīng)該選擇哪個，遞歸的方式 還是 循環(huán)的方式？
A. 根據(jù)代碼的可讀性和效率性之間做權(quán)衡。
Q. 我擔(dān)心使用遞歸代碼時的空間開銷和重復(fù)計算（例如用遞歸解Fibonacci）的問題。有沒有其他需要擔(dān)心的？
A. 在遞歸代碼中創(chuàng)建大數(shù)據(jù)類型（比如數(shù)組）時需要額外注意，隨著遞歸的推進(jìn)，內(nèi)存使用將會迅速增加，由于內(nèi)存使用增加，操作系統(tǒng)管理內(nèi)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(jié)果。二分查找就是一個例子。現(xiàn)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(huán)形式的二分查找。Knuth 教授在 1946年就發(fā)表了二分查找的論文，但是第一個正確的二分查找的程序在 1962年在出現(xiàn)。
Q. 在JAVA內(nèi)建庫中有沒有排序和查找的函數(shù)？
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(shù)據(jù)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(diào)試代碼時，可能需要確定性的代碼實現(xiàn)。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(xiàn)嗎?
A. Java庫中內(nèi)建 java.util.Stack，但是你應(yīng)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。JAVA對于棧的實現(xiàn)就是一個典型的寬接口的例子。
Q. 我想使用數(shù)組來表示一個包含通用結(jié)構(gòu)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(chuàng)建一個包含通用結(jié)構(gòu)的數(shù)組在 Java 1.5里已經(jīng)不支持了。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(shù)組是“協(xié)變的（covariant）”，但是通用結(jié)構(gòu)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(rèn)為“協(xié)變的”數(shù)組是JAVA在數(shù)據(jù)類型方面的一個缺點。但是，如果我們不考慮通用結(jié)構(gòu)，“協(xié)變的”數(shù)組是有用的，比如實現(xiàn) Arrays.sort(Comparable[]) 方法，然后當(dāng)參數(shù)是 String[]時它也可以被正常調(diào)用。
Q. 可不可以在數(shù)組上使用 foreach 方式？
A. 可以的（雖然 數(shù)組并沒有實現(xiàn) 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(huán)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(huán)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(shù)中，遞歸調(diào)用返回的結(jié)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(shù)的堆棧耗用難以估量，需要保存很多中間函數(shù)的堆棧。比如f(n, sum) = f(n-1) + value(n) + sum; 會保存n個函數(shù)調(diào)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(shù)堆棧即可，之前的可優(yōu)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(chǔ)類型不允許它對應(yīng)的裝箱類型里的值是null。
Q. 為什么第一組打印的是 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。第一組和第三組依賴于自動裝箱機制。 令人意外的第一組打印了 true 是因為在 -128 和 127 之間的值會自動轉(zhuǎn)換成同樣的immutable型的Integer 對象。對于超出那個范圍的數(shù)，Java會對于每一個數(shù)創(chuàng)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(jié)的 Q&A 部分。作者為普林斯頓大學(xué)計算機系教授 Robert Sedgewick 和 Kevin Wayne。
