Java中方法使用详谈

方法的使用

1.方法的基本用法

什么是方法，方法就是一个代码片段，类似于C/C++ 语言中的"函数"。

1.1方法存在的意义:

1. 是能够模块化的组织代码(当代码规模比较复杂的时候).
2. 做到代码被重复使用, 一份代码可以在多个位置使用.
3. 让代码更好理解更简单.
4. 直接调用现有方法开发，不必重复造轮子。

1.2方法定义语法

基本语法：

// 方法定义
public static 方法返回值 方法名称（[参数类型 形参 ...]){
    
    
 方法体代码;
 [return 返回值];
}
// 方法调用
返回值变量 = 方法名称(实参...);

代码示例：实现一个方法实现两个正数相加

class Test {
    
    
 public static void main(String[] args) {
    
    
 	int a = 10;
 	int b = 20;   
    // 方法的调用
 	int ret = add(a, b);
 	System.out.println("ret = " + ret);
 }
    // 方法的定义
 public static int add(int x, int y) {
    
    
 		return x + y;
 }
}
// 执行结果
ret = 30

注意事项：

1. 就目前而言，只要在 main 函数中调用的方法，需要写 public 和 static 这两个关键字。
2. 方法定义时, 参数可以没有，如果有，则每个参数都要指定类型。
3. 方法定义时, 返回值也可以没有, 如果没有返回值, 则返回值类型应写成 void。
4. 方法定义时的参数称为 “形参”, 方法调用时的参数称为 “实参”。
5. 方法的定义必须在类之中, java中没有函数声明的概念，所以代码书写在调用位置的上方或者下方均可。

1.3 方法调用的执行过程

基本规则：

1. 定义方法的时候, 不会执行方法的代码。只有调用的时候才会执行。
2. 当方法被调用的时候, 会将实参赋值给形参。
3. 参数传递完毕后, 就会执行到方法体代码。
4. 当方法执行完毕之后(遇到 return 语句), 就执行完毕, 回到方法调用位置继续往下执行。
5. 一个方法可以被多次调用。

代码示例：计算1！+2！+3！+4！+5！

 public static void main(String[] args) {
    
    
 	int sum = 0;
 	for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    
    
 		sum += factor(i);
 }
	 System.out.println("sum = " + sum);
 }
 public static int factor(int n) {
    
    
 	System.out.println("计算" + n + "的阶乘中!");
 	int result = 1;
 	for (int i = 1; i <= n; i++) {
    
    
 		result *= i;
 }
	 return result;
 }
}
// 执行结果
计算 1 的阶乘中! 
计算 2 的阶乘中! 
计算 3 的阶乘中! 
计算 4 的阶乘中! 
计算 5 的阶乘中! 
sum = 153

使用方法，避免使用二重循环，当然也可以将整个过程都放到一个方法中，让代码更简单清晰。

1.4 实参和形参的关系(重要)

代码示例：交换两个整型变量

class Test {
    
    
 public static void main(String[] args) {
    
    
 	int a = 10;
 	int b = 20;
	swap(a, b);
 	System.out.println("a = " + a + " b = " + b);
 }
 public static void swap(int x, int y) {
    
    
 	int tmp = x;
 	x = y;
	y = tmp;
 }
}
// 运行结果
a = 10 b = 20

那么可以看到，变量a和b的值并没有完成交换。
原因分析：

对于基础类型来说，形参相当于实参的拷贝，即传值调用。

解决方法：

如果目前想要解决这个问题，可以传引用类型参数(例如数组来解决这个问题)。对于数组的使用，现在先做了解，后面我会总结。

class Test {
    
    
 	public static void main(String[] args) {
    
    
		 int[] arr = {
    
    10, 20};
 		 swap(arr);
 		 System.out.println("a = " + arr[0] + " b = " + arr[1]);
 }
 	public static void swap(int[] arr) {
    
    
		 int tmp = arr[0];
 		 arr[0] = arr[1];
 		 arr[1] = tmp;
 }
}
// 运行结果
a = 20 b = 10

1.5 没有返回值的方法

方法的返回值是可选的，有些时候可以没有的。

代码示例：

class Test {
    
    
 	public static void show(int x, int y) {
    
    
 		System.out.println("Hello World!");
 }
	 public static void main(String[] args) {
    
    
			show();
 }
}
//运行结果：
Hello World!

例如刚才的交换两个整数的方法，也是没有返回值的。在使用时要注意方法是否有返回值，如果有则需要用相同类型的变量来接受。

2.方法的重载

有些时候我们需要用一个函数同时兼容多种参数的情况，这时候我们就用到方法的重载。

2.1重载要解决的问题

代码示例：

class Test {
    
    
 public static void main(String[] args) {
    
    
 		int a = 10;
 		int b = 20;
 		int ret = add(a, b);
 		System.out.println("ret = " + ret);
 		double a2 = 10.5;
 		double b2 = 20.5;
 		double ret2 = add(a2, b2);
		System.out.println("ret2 = " + ret2);
 }
 public static int add(int x, int y) {
    
    
 		return x + y;
 }
}
// 编译出错
Test.java:13: 错误: 不兼容的类型: 从double转换到int可能会有损失
                double ret2 = add(a2, b2);                              
                                  ^

由于参数类型不匹配，所以不能直接使用现有的add方法。

2.2 使用重载

代码示例：

class Test {
    
    
 public static int add(int x, int y) {
    
    
		 return x + y;
 }
 public static double add(double x, double y) {
    
    
 		 return x + y;
 }
 public static double add(double x, double y, double z) {
    
    
		 return x + y + z;
 }
 public static void main(String[] args) {
    
    
		 int a = 10;
		 int b = 20;
		 int ret = add(a, b);
		 System.out.println("ret = " + ret);
		 double a2 = 10.5;
		 double b2 = 20.5;
		 double ret2 = add(a2, b2);
		 System.out.println("ret2 = " + ret2);
		 double a3 = 10.5;
		 double b3 = 10.5;
		 double c3 = 20.5;
		 double ret3 = add(a3, b3, c3);
		 System.out.println("ret3 = " + ret3);
 }
}

那么可以看到方法名字都叫add，但是有的add是int相加，有的是double相加，有的计算三个数字相加，所以，对于同一个方法名字，提供不同版本的实现，称为方法重载。

2.3重载的规则

针对同一个类:

1. 方法名相同。
2. 方法的参数不同(参数个数或者参数类型)。
3. 方法的返回值类型不影响重载。

代码示例：

class Test {
    
    
 public static void main(String[] args) {
    
    
	 int a = 10;
	 int b = 20;
	 int ret = add(a, b);
	 System.out.println("ret = " + ret);
 }
 public static int add(int x, int y) {
    
    
	 return x + y;
 }
 public static double add(int x, int y) {
    
    
	 return x + y;
 }
}
// 编译出错
Test.java:13: 错误: 已在类 Test中定义了方法 add(int,int)
        public static double add(int x, int y) {
    
    
                             ^ 1 个错误

那么可以看到，当两个方法的名字相同，参数也相同，但是只有返回值不同的时候，不构成函数重载。

3.方法递归

3.1递归的概念

一个方法在执行过程中调用自身, 就称为 “递归”。
递归相当于数学上的 “数学归纳法”, 有一个起始条件, 然后有一个递推公式。
例如, 我们求 N!
起始条件: N = 1 的时候, N! 为 1。这个起始条件相当于递归的结束条件。
递归公式: 求 N! , 直接不好求, 可以把问题转换成 N！=> N*(N-1)！

代码示例：递归求 N 的阶乘

public static int factor(int n) {
    
    
    if (n == 1) {
    
    
        return 1;
   }
    return n * factor(n - 1); // factor 调用函数自身
}
public static void main(String[] args) {
    
    
    int n = 5;
    int ret = factor(n);
    System.out.println("ret = " + ret);
}
// 执行结果
ret = 120

有了方法递归，可以发现不用使用循环，那么他的过程是怎么执行的，且看下面分析。

3.2递归执行过程分析

递归的程序的执行过程不太容易理解, 要想理解清楚递归, 必须先理解清楚方法的执行过程", 尤其是 "方法执行结束之后，回到调用位置继续往下进行。

代码示例：递归求 N 阶乘，加上"日志"版本

public static int factor(int n) {
    
    
   	 System.out.println("函数开始, n = " + n);
    	if (n == 1) {
    
    
       		 System.out.println("函数结束, n = 1 ret = 1");
		     return 1;
   }
    	int ret = n * factor(n - 1);
    	System.out.println("函数结束, n = " + n + " ret = " + ret);
   	 	return ret; 
}
public static void main(String[] args) {
    
    
    	int n = 5;
    	int ret = factor(n);
    	System.out.println("ret = " + ret);
}
// 执行结果
函数开始, n = 5
函数开始, n = 4
函数开始, n = 3
函数开始, n = 2
函数开始, n = 1
函数结束, n = 1 ret = 1
函数结束, n = 2 ret = 2
函数结束, n = 3 ret = 6
函数结束, n = 4 ret = 24
函数结束, n = 5 ret = 120
ret = 120

执行过程图：

3.3递归练习

代码示例1：按顺序打印一个数字的每一位(例如 1234 打印出 1 2 3 4)

public static void print(int num) {
    
    
    if (num > 9) {
    
    
        print(num / 10);
   }
    System.out.println(num % 10);
}

代码示例2：递归求 1 + 2 + 3 + … + 10

public static int sum(int num) {
    
     
 if (num == 1) {
    
     
 return 1; 
 } 
 return num + sum(num - 1); 
}

代码示例3：写一个递归方法，输入一个非负整数，返回组成它的数字之和. 例如，输入 1729, 则应该返回1+7+2+9，它的和是19

public static int sum(int num) {
    
     
 if (num < 10) {
    
     
 	return num; 
 } 
 return num % 10 + sum(num / 10); 
}

代码示例4：求斐波那契数列的第N项

public static int fib(int n) {
    
     
 if (n == 1 || n == 2) {
    
     
	 return 1; 
 } 
 return fib(n - 1) + fib(n - 2); 
}

用递归来求解，可以发现求前几项是非常快速的，但当我们求fib(40)的时候，发现程序运行速度极慢，原因是递归会造成大量的重复运算。
那么有效的解决方法就是利用迭代的方法来求解。

public static int fib(int n) {
    
     
 	int f1 = 1; 
 	int f2 = 1; 
 	int cur = 0; 
	 for (int i = 3; i <= n; i++) {
    
     
 		cur = f1 + f2; 
 		f2 = f1; 
 		f1 = cur; 
 } 
	 return cur; 
}
//此时可以发现求解fib(40)非常的快，结果是102334155

3.4递归小结

1. 递归是一种重要的编程解决问题的方式。
2. 有些问题天然就是使用递归方式定义的(例如斐波那契数列, 二叉树等), 此时使用递归来解就很容易。
3. 有些问题使用递归和使用非递归(循环)都可以解决. 那么此时更推荐使用循环, 相比于递归, 非递归程序更加高效。