Java 编程基础入门
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18 分钟

一、Java 概述与环境搭建

1.1 Java 简介

Java 是由 Sun Microsystems 公司（后被 Oracle 收购）于 1995 年推出的高级编程语言，具有“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere）的跨平台特性。Java 广泛应用于企业级开发、Android 应用、大数据处理等领域。

1.2 环境搭建步骤

  1. JDK 安装：从 Oracle 官网或 OpenJDK 下载对应系统的 JDK（Java Development Kit），例如 jdk-17.0.4。
  2. 环境变量配置：
    • Windows：设置 JAVA_HOME、PATH 和 CLASSPATH。
    • Linux/macOS：编辑 .bashrc 或 .zshrc 文件添加配置。
  3. 验证安装：命令行输入 java -version 和 javac -version 检查版本信息。

1.3 第一个 Java 程序

public class HelloWorld {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

编译运行步骤：

  1. 保存为 HelloWorld.java 文件。
  2. 命令行执行 javac HelloWorld.java 编译。
  3. 执行 java HelloWorld 运行程序。

二、Java 基础语法

2.1 数据类型与变量

Java 是强类型语言，数据类型分为基本类型和引用类型：

  • 基本类型：int、double、char、boolean 等。
  • 引用类型：String、数组、类、接口等。

变量声明示例：

int age = 25;
double salary = 10000.50;
char gender = 'M';
boolean isStudent = false;
String name = "John Doe";

2.2 控制流程语句

1、条件语句： 

if (age >= 18) { System.out.println("成年人"); } else { System.out.println("未成年人"); }

2、循环语句：

// for 循环
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(i);
}

// while 循环
int j = 0;
while (j < 5) {
System.out.println(j);
j++;
}

2.3 面向对象编程基础

Java 是面向对象语言，核心概念包括类、对象、继承、多态等。示例：

// 定义类
class Person {
    private String name
    private int age;

    // 构造方法
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 方法
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello, I'm " + name + ", " + age + " years old.");
    }
}

// 使用对象
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 20);
        person.sayHello();
    }
}

继承与多态示例：

// 父类
class Animal {
   
    public void sound() {
   
        System.out.println("Animal makes sound");
    }
}

// 子类
class Dog extends Animal {
   
    @Override
    public void sound() {
   
        System.out.println("Dog barks");
    }
}

// 多态应用
public class Main {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Animal animal = new Dog();
        animal.sound(); // 输出: Dog barks
    }
}

三、Java 常用类库与API

3.1 String 类操作

String str = "Hello Java";
System.out.println(str.length()); // 输出: 10
System.out.println(str.substring(6)); // 输出: Java
System.out.println(str.contains("Java")); // 输出: true

3.2 集合框架

Java 集合框架提供了 List、Set、Map 等常用数据结构。

List 示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Orange");

        for (String fruit : fruits) {
   
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

Map 示例：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
        scores.put("Alice", 90);
        scores.put("Bob", 85);
        scores.put("Charlie", 95);

        System.out.println(scores.get("Bob")); // 输出: 85
    }
}

3.3 文件操作

import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;

public class FileExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        try {
   
            // 写入文件
            FileWriter writer = new FileWriter("test.txt");
            writer.write("Hello, File I/O!");
            writer.close();

            // 读取文件
            File file = new File("test.txt");
            Scanner scanner = new Scanner(file);
            System.out.println(scanner.nextLine());
            scanner.close();
        } catch (IOException e) {
   
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

四、实战

4.1 目标

设计一个简单的学生成绩管理系统，实现学生信息和成绩的增删改查功能。

4.2 设计

  1. 学生类（Student）：包含学号、姓名、成绩等属性。
  2. 管理类（StudentManager）：实现学生信息的增删改查方法。
  3. 主类（Main）：提供用户交互界面。

4.3 核心代码实现

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;

// 学生类
class Student {
   
    private String id;
    private String name;
    private double score;

    public Student(String id, String name, double score) {
   
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.score = score;
    }

    // Getters and Setters
    public String getId() {
    return id; }
    public String getName() {
    return name; }
    public double getScore() {
    return score; }
    public void setScore(double score) {
    this.score = score; }

    @Override
    public String toString() {
   
        return "ID: " + id + ", Name: " + name + ", Score: " + score;
    }
}

// 学生管理类
class StudentManager {
   
    private List<Student> students = new ArrayList<>();

    // 添加学生
    public void addStudent(Student student) {
   
        students.add(student);
    }

    // 删除学生
    public void deleteStudent(String id) {
   
        students.removeIf(student -> student.getId().equals(id));
    }

    // 修改成绩
    public void updateScore(String id, double newScore) {
   
        for (Student student : students) {
   
            if (student.getId().equals(id)) {
   
                student.setScore(newScore);
                break;
            }
        }
    }

    // 查询学生
    public Student findStudent(String id) {
   
        for (Student student : students) {
   
            if (student.getId().equals(id)) {
   
                return student;
            }
        }
        return null;
    }

    // 显示所有学生
    public void displayAllStudents() {
   
        for (Student student : students) {
   
            System.out.println(student);
        }
    }
}

// 主类
public class Main {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        StudentManager manager = new StudentManager();

        while (true) {
   
            System.out.println("\n学生成绩管理系统");
            System.out.println("1. 添加学生");
            System.out.println("2. 删除学生");
            System.out.println("3. 修改成绩");
            System.out.println("4. 查询学生");
            System.out.println("5. 显示所有学生");
            System.out.println("6. 退出");
            System.out.print("请选择操作: ");

            int choice = scanner.nextInt();
            scanner.nextLine(); // 消耗换行符

            switch (choice) {
   
                case 1:
                    System.out.print("输入学号: ");
                    String id = scanner.nextLine();
                    System.out.print("输入姓名: ");
                    String name = scanner.nextLine();
                    System.out.print("输入成绩: ");
                    double score = scanner.nextDouble();
                    scanner.nextLine();
                    manager.addStudent(new Student(id, name, score));
                    System.out.println("添加成功!");
                    break;
                case 2:
                    System.out.print("输入要删除的学号: ");
                    manager.deleteStudent(scanner.nextLine());
                    System.out.println("删除成功!");
                    break;
                case 3:
                    System.out.print("输入要修改成绩的学号: ");
                    String updateId = scanner.nextLine();
                    System.out.print("输入新成绩: ");
                    double newScore = scanner.nextDouble();
                    scanner.nextLine();
                    manager.updateScore(updateId, newScore);
                    System.out.println("修改成功!");
                    break;
                case 4:
                    System.out.print("输入要查询的学号: ");
                    Student student = manager.findStudent(scanner.nextLine());
                    if (student != null) {
   
                        System.out.println(student);
                    } else {
   
                        System.out.println("未找到该学生!");
                    }
                    break;
                case 5:
                    manager.displayAllStudents();
                    break;
                case 6:
                    System.out.println("感谢使用系统，再见!");
                    scanner.close();
                    return;
                default:
                    System.out.println("无效选择，请重新输入!");
            }
        }
    }
}
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