Java初级教程
第5章 在程序中存储和修改信息
本章介绍如下内容：
创建变量；
使用不同类型的变量；
在变量中存储值；
在数学表达式中使用变量；
把一个变量的值赋给另一个变量；
递增或递减变量的值。
在第2章中，我们使用到了一个变量，它是一个用于存储信息的特殊位置。程序运行时，变量中存储的信息可以发生改变。在你的第一个程序中，变量中存储了一个字符串。字符串只是可在变量中存储的一种信息类型，变量还可以存储字符、整数、浮点数和其他类型的信息。
本章将更详细地介绍如何在Java程序中使用变量。
5.1 语句和表达式
计算机程序是一组告诉计算机做什么的指令，每一个指令称为语句。下面就是Java程序中的一条语句：
在Java程序中，可以使用括号将一组语句编组，这一组语句称为块语句（block statement）。请看下面的程序片段：
其中第2～4行是一条块语句。第1行的左大括号表示块语句开始，第5行的右大括号表示块语句结束。
有些语句被称为表达式，原因是它包含一个数学表达式，并能得到一个结果。在上面的例子中，第4行就是一个表达式，因为它将变量c的值设置为8和5的乘积。在接下来的几节中，读者将会用到表达式。
5.2 指定变量类型
计算机在运行程序时，变量是计算机记住信息的主要方法。第 2 章的 Saluton 程序使用greeting 变量来存储“Saluton mondo！”消息。计算机需要记住这段文本，以便稍后显示。
在Java程序中，创建变量所使用的语句必须包含下列两项内容：
变量名；
变量存储的信息类型。
变量也可以包含将要存储的信息的值。
要看不同类型的变量以及如何创建它们，可以运行NetBeans，然后创建一个新的空Java文件，其类名为Variable。
开始编写程序，输入下面的代码：
对其进行修改前保存该文件。
至此，程序Variable有了一个main()块，其中只包含一条语句：注释//Coming soon: varia-bles。删除注释并输入下列语句：
这条语句创建一个名为tops的变量，但没有给它赋值，因此该变量此时是一个空的存储空间。语句开头的int指定tops是一个用于存储整数的变量。可以使用int类型来存储计算机程序所需的大多数整数，它能够存储−2.14×109～2.14×109的任何整数。
在语句 int tops；的末尾换行，然后输入下面的语句：
这条语句创建一个名为gradePointAverage的变量，其中float表示浮点数。浮点数变量用来存储可能包含小数的数值。
float变量类型可以存储高达38位的十进制数，而double变量类型可以存储高达300位的十进制数。
注意：
可以使用浮点变量来存储像2.25这样的绩点成绩（GPA）（我进入北德克萨斯大学的 GPA 就是 2.25），还可用于存储像 0 这样的数字。我当年凭GPA进入一所好研究院的机会也是0。不过，我在1996年找工作时，仍然被Sams出版社慧眼识珠，招募为他们的计算机图书作者。
到目前为止，你所处理的变量都是数值型的，因此可能认为所有变量都是用来存储数字的。也可以使用变量来存储文本，在变量中可以存储两种类型的文本：字符和字符串。字符是单个字母、数字、标点符号或其他符号。字符串是一组字符。
创建Variable程序的下一步是创建一个char变量和一个String变量。在语句float gradePoint Average；后面加入下面两条语句：
在程序中使用字符值时，必须用单引号将赋给变量的字符值括起来，而对于字符串值必须用双引号括起来。
引号可以将字符或字符串同变量名或其他语句部分区分开来。请看下面的语句：
这条语句看起来好像告诉计算机，创建一个名为productName的字符串变量，并将文本值 Larvets 赋给该变量。但是由于没有使用双引号将单词 Larvets 括起，计算机认为要将productName的值设置为变量Larvets的值。
加入 char 和 String 语句后，程序将如程序清单 5.1 所示。在更改之后，不要忘记存盘。
程序清单5.1 Variable程序
Variable程序中的最后两个变量在创建时，使用等号“=”赋予了初始值。在Java程序中，可以用这种方法给任何变量赋值，这将在本章后面看到。
该程序可以运行，但是不会产生输出。
注意：
尽管其他变量类型都是小写字母（int、float和char），但创建字符串变量时，单词String的首字母必须大写。在Java程序中，字符串与变量语句中使用的其他信息类型不同，这将在第6章介绍。
前面介绍的变量是本书使用的主要变量类型，读者编写的大多数Java程序也可能如此。在特殊情况下，还可使用其他几种变量。
还有3种其他类型的整型变量。第一种为byte，取值范围为−128～127的整数。下面的语句是创建一个名为escapeKey的变量，其初始值为27：
第二种为short，可用于存储比int类型小的整数，其取值范围为−32768～32767的整数，如下例所示：
最后一种数值变量类型的是long，通常用于存储int 类型无法存储的整数。long 变量可以存储−9.22×1018～9.22×1018的整数。
在Java中处理很大的数值时，很难一目了然地看到具体的数值，如下面的语句所示：
除非你数一下 0 的个数，否则你很难看出它表示的是 264.4 百万美元。Java 7 对此做了改进，在处理很大的数值时，可以在数值中间使用下划线（_），如下所示：
下划线将会忽略掉，因此变量的值没有发生变化，这只是一种让数值更容易阅读的方式。
警告：
如果NetBeans的IDE不能识别Java 7，则Java 7中提供的所有改进（包括数值中的下划线），在源代码编辑器中，都将标识为错误。对IDE进行设置，使其识别 Java 7的方法将在第 7 章介绍。
Java有一种特殊类型的变量叫布尔变量，它只能存储true或false。乍一看，布尔型变量好像没多大用途，除非要编写大量基于计算机的真假测验。然而，编写程序时，很多情况下都需要使用布尔型变量。下面是一些可使用布尔型变量解决的问题。
用户是否按下了某个键？
游戏结束了吗？
银行账户透支了吗？
这些裤子让我看起来更胖了么？
兔子能吃Trix吗？
下面这条语句创建了一个名为gameOver的布尔型变量：
这个变量的初始值为false，这样的语句可在游戏程序中指示游戏还没有结束。然后，当导致游戏结束的事件发生时，将变量gameOver设置为true。
虽然在程序中，布尔型变量的两个可能取值true或false看起来像字符串，但不应将它们用双引号括起。第7章将更详细地介绍布尔型变量。
注意：
布尔数字是用George Boole（1815～1864）的名字命名的。Boole是一名数学家，在成年前靠自学成才。他发明了布尔代数学，这是计算机编程、数字电路和逻辑学的重要组成部分。可以想象，他在孩童时就能够做很好的真假测试。
5.3 给变量命名
在 Java 中，变量名可以以字母、下划线字符（_）、美元符号（$）打头。名称的其余部分可以是任何字母或数字。在遵守这些规则的情况下，你可以取任何喜欢的变量名，但应该采用统一变量命名规则。本节将介绍常用的变量命名方法。
在变量名的问题上，Java是区分大小写的，所以变量名在整个程序中必须大小写一致。例如，如果变量gameOver在程序的其他地方写成GameOver，编译程序时使用GameOver的地方将导致错误。
变量名应该描述变量的用途，第一个字母应该小写，如果变量名有多个单词组成，则将其他单词的首字母大写。例如，如果要创建一个整型变量，用于存储游戏中创记录的最高分，可使用下面的语句：
在变量名中不能使用标点符号和空格，因此下面的变量名都是非法的：
如果在程序中使用这些变量名，NetBeans将在源代码编辑器中的相应行处用红色警告图标来显示，表示这是一个错误。
5.4 在变量中存储信息
在Java程序中，可以在创建变量时就给它赋值，也可以以后再给变量赋值。
要在创建变量时就给它赋初值，可以使用等号（=）。下面的例子创建双精度浮点变量pi，且其初始值为3.14：
所有数值型变量都可以用类似的方法赋值。如果创建的是字符或字符串变量，必须像前面介绍的那样用引号将赋给变量的值括起来。
如果两个变量的类型相同，也可以将一个变量的值赋给另一个变量，请看下面的例子：
首先，创建了一个整型变量mileage，并且其初始值为300。接下来，创建了另一个整型变量totalMileage，并将变量mileage的值赋给它。这两个变量的初始值相同，都是300。在接下来的几章中，将介绍如何将一个变量的值转换为另一个变量的类型。
警告：
如果没有给变量赋初始值，则在另外一条语句中使用它之前，必须先赋值。如果没有赋值，则在程序编译时将报错，并显示如下错误消息“变量可能还没有初始化”。
前面已经学到，Java有多个相似的数值变量，来存储不同大小的数值。int 和long 都存储整数，但是long存储的数值范围更大。float和double都存储浮点数值，但是double类型存储的范围更大。
你可以在数值后面追加一个字母来指示数值的类型，如下面的语句所示：
数值3.14后面的F表示这是一个float浮点数值。如果忽略了这个字母，Java会认为3.14是一个双精度浮点数值。字母L表示长精度整数，D表示双精度浮点数值。
Java的另外一种命名约定是，值不变的变量名全部大写。这些变量被称为常量，下面创建了3个常量。
由于常量的值不变，读者可能会问，为何使用常量，只需使用赋给常量的值即可。使用常量的优点之一是，程序更容易理解。
在上面的3个语句中，常量的名字是大写的。尽管这在Java中不是必需的，但是编程人员已经将其作为区分常量和变量的一种标准约定。
5.5 运算符
通过使用+、−、*、/和%等运算符，就可以在语句中使用数学表达式。在Java程序中使用这些运算符，就可以处理数值运算。
在Java中使用+运算符的加法表达式语句如下所示：
上面第2条语句使用+运算符将weight变量的值设置为weight变量的初始值与10的和。使用-运算符的减法表达式如下：
该表达式将weight变量的值设置为weight变量的初始值减去15后的结果。
使用/运算符的除法表达式如下：
该表达式将weight变量的值设置为其初始值除以3后的结果（取整）。
要从除法表达式中找到余数，可以使用%运算符（也称为取模运算符）。下面两条语句可以求得245除以3之后的余数。
乘法表达式使用的是*运算符。下面这条复杂的语句使用了乘法表达式。
表达式 score*12 中，变量 score与 12 相乘。这条完整的语句是将变量 score 与 12 相乘，然后再加500，最后将结果赋给total变量。如果score的值为20，则total变量的最终值是740，也即 500 +(20*12)。
在程序中，常见的任务是将变量的值加1或减1。其中加1的操作称为变量递增，减1的操作称为变量递减。这些任务可以使用相应的运算符来完成。
使用++运算符可以将变量加1，如下面的语句所示：
该语句将存储在x变量中的值进行加1操作。
使用--运算符可以将变量减1，如下所示：
该语句将变量y中的值减1。
也可以将递增运算符和递减运算符放置在变量名的前面，如下面的语句所示。
将运算符放置在变量前面，称之为运算符前置；放到后面，则称之为运算符后置。
注意：
有点困惑？其实，当你回想一下在小学时学到的前缀的概念，就会发现前置与后置的概念很简单。与 sub-或 un-这样放在单词前面的前缀相同，前置运算符是放置在变量名的前面，而后置运算符则是放置在变量名的后面。
在表达式中使用递增、递减运算符时，一定要注意运算符前置和运算符后置的区别，这很重要。
考虑下面的语句：
在这两条语句处理完毕之后，answer变量的值是多少呢？你可能认为应该是40。当然，如果是对3加1，这样等于4，然后再乘以10，这样就是40。
然而，answer 变量实际的值却是 30，因为这里使用的后置运算符，而不是前置运算符。
当表达式中的变量使用了后置运算符时，只有当整个表达式执行完毕之后，变量的值才会发生改变。语句 int answer = x++*10 的执行顺序与下面的两条语句相同。
如果使用的是前置运算符，则顺序相反。也就是说，如果表达式的变量中使用的是前置运算符，则该变量的值会在表达式执行完毕之前就发生改变。
来看下面的语句：
此时answer变量的值将等于40。前置运算符会在表达式执行之前，先将变量x加1。语句 int answer = ++x*10 的执行顺序与下面的语句相同：
读者很容易就会对++运算符和--运算符产生恼怒心理，因为它们不像本书中出现的其他概念那样，容易让人理解。
注意：
第 1 章介绍 C++编程语言的名称时，指出这是一个玩笑的结果，以后读者将明白。知道运算符++，读者就能够明白为什么C++使用两个+而不是一个。也许可笑：由于C++在C语言的基础上增加了很多新特性和功能，因此将其命名为C++。
在阅读本书章后，读者也能够讲这个笑话，且全世界99%的人都不会理解。
在编写Java程序时，也可以不使用递增和递减运算符，通过如下方式来使用+和−运算符，同样也可以实现同样的结果。
递增和递减是很有效的便捷方式，但也会让表达式看起来更长。
当在一个表达式中使用多个运算符时，需要知道计算机处理这些运算符的先后顺序。来看下面的语句：
在计算机处理这些语句时，除非你事先知道其处理的先后顺序，否则将很难确定x变量的值到底是多少。取决于y*3先执行，还是3+5先执行，x的结果可能是35，也可能是80。
在计算表达式时，将会按照如下顺序来执行。
1．先执行递增和递减操作。
2．然后执行乘、除以及取模运算。
3．然后执行加、减操作。
4．然后是“比较”操作。
5．最后使用等号（=）来设置变量的值。
由于乘法运算先于加法运算发生，因此可以反过头来看前面的例子，然后得出答案：y先与3相乘，其结果是30，然后再加5，这样x变量的值最终为35。
“比较”操作将在第 7 章讲解。其他运算顺序已经在本章讲解了，因此现在可以求出下面语句的结果了。
上述语句执行完毕之后，number变量的值是50。
计算机是如何得出这个结果来的呢？计算机首先处理递增运算符，因此 x++表达式将变量x的值设为6。注意，++运算符位于变量x的后面，是后置运算符，也就是说，在计算该表达式时，使用的是变量x的初始值。
由于使用的是变量x在递增之前的初始值，因此表达式如下所示：
现在，计算机开始从左向右处理乘除运算。即5先乘以6，然后是4乘以10，这个结果再除以2，这样表达式成为下面的样子：
该表达式将变量number的值设置为50。
如果想以不同的顺序来对表达式求解，可以使用小括号把表达式的一部分括起来，它们就可以先被处理了。例如，x = 5*3 + 2；在执行完毕时，x 的值是 17，原因就是先执行乘法运算，然后再执行加法运算。然而，如果将该表达式修改为下面的形式：
此时，括号内的表达式将先被执行，这样x的最终结果就是25。读者可以根据需要在语句中使用括号。
5.6 使用表达式
当你小时候在学校遇到令人讨厌的数学题时，是否抱怨过高次乘方，发誓今后再也不使用这样的知识？对不起，这里可能破坏你的誓言，但所有的老师都是正确的——这些数学知识将在计算机编程中得到应用。这真是个坏消息。
但好消息是计算机将帮你做这些数学题。计算机程序中经常使用表达式，可以使用它们完成下面这样的任务：
修改变量的值；
在程序中计数；
在程序中使用数学公式。
编写计算机程序并使用表达式时，你又回到了过去的数学课中。表达式可以使用加、减、乘、除和求模。
要看一看运行中的表达式，回到 NetBeans 并创建一个新的 Java 文件，其类名为PlaneWeight。这个程序可以记录某一个人在进入到太阳系时，其体重的增减。输入程序清单5.2中的所有代码。下面依次讲解该程序的每一部分。
程序清单5.2 PlaneWeight程序
输入完毕后，保存文件。然后通过菜单命令 Run->Run File 来运行该程序。输出结果如图5.1所示。
图5.1 PlaneWeight 程序的输出
和你创建的其他程序一样，PlaneWeight 程序也使用了 main()块语句来进行相应的处理。该语句可以分成下面4部分。
1．第3～5行：将人在地球上的初始体重设置为205。
2．第7～9行：计算人在水星上的体重，其值减少。
3．第11～13行：计算人在月球上的体重，其值减少。
4．第15～17行：计算人在木星上的体重，其值增加。
第4行创建了weight变量，并使用int将其指定为整型变量。该变量的初始值为205，在整个程序中用于监控人的体重。
下一行类似于程序中的其他语句：
命令System.out.println( )显示其括号中包含的字符串。在第3 行，System.out.print( )命令显示文本“Your weight on Earth is”。程序中还有多个System.out.print( )和System.out.println( )语句。
它们之间的区别在于，print( )在显示完文本后，不会自动换行，而println( )则会自动换行。
5.7 总结
学习了变量和表达式后，读者将能够在程序中向计算机发出更多的指令。有了本章学习到的知识，读者可以编写程序，完成众多类似计算器的任务，轻松地处理复杂的数学等式。
数字只是一种可存储到变量中的信息，还可以存储字符、字符串以及特殊值true和false （被称为布尔型变量）。下一章将介绍字符串变量以及如何使用它们。
5.8 问与答
问：在Java程序中，一行和一条语句是一回事吗？
答：不是。虽然本书的程序都将每条语句放在一行内，但旨在让程序更容易理解，并非必须如此。
Java编译器在编译程序时不考虑行、空格或其他格式问题，编译器只要求每条语句以分号结束。下面的这一行代码对Java来说也无问题：
可以在一行中放置多条语句，但这样做让阅读源代码的人难以理解。鉴于这种原因，通常不建议这样做。
问：为什么变量名的首字母要小写，如gameOver？
答：这是一种命令约定，而且对你的编程很有帮助。首先，它可以让变量更容易识别，从而与Java程序中的其他元素区分开来。另外，通过采用统一的变量命名规则，当你在程序的多个地方使用同一个变量时，更容易修复出现的错误。本书使用的命名规则已被大多数Java程序员采用多年。
问：我可以在Java程序中将二进制值赋值给整型变量么？
答：在 Java 7 中可以这样做。在为整型变量赋二进制值时，需要在数值前面添加字符 0b。由于1101是数字13的二进制值，因此下面的语句是将13赋值给整型变量z。
下划线的目的只是为了增加语句的可读性，在编译阶段会被Java编译器忽略。
如果你的项目使用的不是 Java 7，则 NetBeans会把该特性当作错误来对待。第 7 章将会对其详细讲解。
5.9 测验
回答下列问题，以测试对变量、表达式以及本章介绍的其他知识的理解程度。
1．位于左大括号和右大括号之间的一组语句称为什么？
a．块语句。
b．组件（groupware）。
c．用括号括起的语句。
2．布尔型变量用于存储true或false。
a．正确。
b．错误。
c．不，谢谢，我吃过了。
3．变量名不能以哪些字符打头？
a．美元符号（$）。
b．双斜线（//）。
c．字母。
1．a．括起来的语句称为块语句或块。
2．a．布尔型变量只能存储true或false。
3．b．变量名可以以字母、美元符号（$）或下划线（_）打头。如果变量名以两个斜杠打头，该代码行后面的内容将被忽略，因为双斜杠表示注释行。
5.10 练习
为充分复习本章的主题，请完成下面的练习。
扩展PlaneWeight程序，记录人在金星上的体重（大约是人在地球上的体重的90.7%），以及人在天王星上的体重（大约是地球上的88.9%）。
创建一个简短的Java程序，它使用整型变量x和y，并显示x和y的平方和。
有关为完成这些练习而编写的Java程序，请访问本书的配套网站www.java24hours.com。