[译] JAVA初学者的30个常见问题
本文翻译自《Introduction to Programming in Java》一书中部分章节的 Q&A 部分。原书地址 http://introcs.cs.princeton.edu/java/home/
本文回答了30个JAVA入门级初学者的常见问题。 我可以用%除以一个小数吗？ a += b 和 a = a + b 的效果有区别吗？ 声明一个数组为什么需要花费大量时间？ 为什么JAVA库不用随机pivot方式的快速排序？
1.2 基本数据类型
Q. 为什么 -0/3 结果是 0，而 -0.0/3.0 结果是 -0.0？（注意后边的结果0带负号）
A. 在Java里，整数是用补码表示的。在补码中0只有一种表示方法。另一方面，浮点数则是用 IEEE 标准表示的, 对于0有两种表示方法， 0 和 -0。
Q. 我可以用 % 除以一个小数吗？
A. 当然可以。比如，如果 angle 是一个非负数，那么 angle % (2 * Math.PI) 就会把 angle 转换到 0 到 2 π 之间。
Q. 当 a b 都是基本类型变量时，a += b 和 a = a + b 的效果有区别吗？
A. 当 a 和 b 的类型不同时，那两条语句的效果就可能有区别。 a += b 等同于 a = (int) (a + b)，这种情况下可以是 a是int型，b是float型。但是同等情况下 a = a + b 就会编译报错。
1.3 条件语句和循环语句
Q. 为什么判断字符串相等不能使用 == ？
A. 这反映了基础类型（int, double, boolean）和引用类型（String）的区别。
Q. 有没有在什么情况下，一条语句块的花括号不能省略的？
A. 在下面的例子中，第一段代码是合法的，第二段代码会引发编译错误。从技术角度说，那一条语句是一个变量声明，而不是语句，所以会报错。
// legalfor (int i = 0; i <= N; i++) {
int x = 5;
}
// illegal
for (int i = 0; i <= N; i++)
int x = 5;
Q. 在下面的两段代码里，有没有情况，它们的效果不一样？
for (<init stmnt> <boolean expr>; <incr stmnt>) { <body statements>
}
<init stmnt>;
while (<boolean expr>) {
<body statements>
<incr stmnt>
}
A. 有的。如果在循环块里使用 continue 语句。在for的代码里，计数器会加一；而在while的代码里，因为被continue略过了，计数器不加一。
1.4 数组
Q. 某些Java开发人员使用 int a[] 而不是 int[] a 去声明一个数组。这两者有什么区别？
A. 在Java中这两种用法都是合法的，他们的作用都是一样的。前者是在C中的定义数组的方法。后者是JAVA推荐的方法，因为它的写法 int[] 更能表明这是一个 int 的数组。
Q. 为什么数组下标从0 开始 而不是从 1 开始？
A. 这种传统起源于机器语言的编程方法。在机器语言中，数组下标被用来计算元素位置与第一个元素之间的偏移量。如果从1开始的话，计算偏移时还需要做一次减法运算，那是种浪费。
Q. 如果我用 负数 作为数组下标会发生什么事？
A. 下标小于0 或者 大于等于数组长度，JAVA运行时会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常，并且中止程序运行。
Q. 使用数组时还有其他需要注意的陷阱吗？
A. 需要记住，JAVA在你创建一个数组时会去初始化它，所以声明一个数组需要 O（N）的时间。
Q. 既然 a[] 是一个数组，为什么 System.out.println(a) 会打印出一个16进制的数，就像 @f62373 这样，而不是打印出数组的元素？
A. 好问题。这条语句打印出的是 数组在内存中的地址，不幸的是，在绝大多数情况下，这不是你需要的。
1.5 输入输出语句
Q. 我可以从标准input中重新读一次数据吗？
A. 不可以，你只能读一次。
Q. 怎样输入 end-of-file (eof) 符号?
A. 操作系统自动包括它了。
Q. 使用 printf() 时还有哪些用法？
A. 对于整数来说，使用 o 输出八进制，使用 x 输出十六进制。对于浮点数来说，使用 e 或者 g 输出科学计数法形式。
Q. 行结束的符号是什么？
A. 不同的文件系统使用了不同的符号。在 Unix 系统上，新行的符号是 '\n' ；在 Windows 系统上，每一行都有两个字符组成的字符串终结 "\r\n" ；在 Macs 系统上，终结符号是 "\n\r" 。如果要打印行号，可以使用 System.out.println() ，或者使用下面的语句得到当前操作系统下的行结束符：
String NEWLINE = System.getProperty("line.separator");
Q. 下面两种写法，哪一种更有效率？
while (!StdIn.isEmpty()) { while (!StdIn.isEmpty()) {
s = StdIn.readString(); String s = StdIn.readString();
... ...
} }
A. 从效率角度说，两者没有区别。 但是第二种写法更好，因为它限制了变量的作用域。
2.1 函数调用
Q. 当把数组当作函数调用时的参数时，我常常感到疑惑？
A. 是的。你需要牢记传值参数（参数是基本变量类型）和传引用参数（比如数组）之间的区别。
Q. 那为什么不把所有的参数都使用传值的方式，包括对待数组？
A. 但数组很大时，复制数组需要大量的性能开销。因为这个原因，绝大多数变成语言支持把数组传入函数但不复制一个副本——MATLAB语言除外。
2.3 递归调用
Q. 有没有只能用循环而不能用递归的情况？
A. 不可能，所有的循环都可以用递归替代，虽然大多数情况下，递归需要额外的内存。
Q. 有没有只能用递归而不能用循环的情况？
A. 不肯能，所有的递归调用都可以用循环来表示。比如你可以用while的方式来实现栈。
Q. 那我应该选择哪个，递归的方式 还是 循环的方式？
A. 根据代码的可读性和效率性之间做权衡。
Q. 我担心使用递归代码时的空间开销和重复计算（例如用递归解Fibonacci）的问题。有没有其他需要担心的？
A. 在递归代码中创建大数据类型（比如数组）时需要额外注意，随着递归的推进，内存使用将会迅速增加，由于内存使用增加，操作系统管理内存的时间开销也会增加。
4.2 排序与查找
Q. 为什么我们要花大篇幅来证明一个程序是正确的？
A. 为了防止错误的结果。二分查找就是一个例子。现在，你懂得了二分查找的原理，你就能把递归形式的二分查找改写成循环形式的二分查找。Knuth 教授在 1946年就发表了二分查找的论文，但是第一个正确的二分查找的程序在 1962年在出现。
Q. 在JAVA内建库中有没有排序和查找的函数？
A. 有的。在 java.util.Arrays 中包含了 Arrays.sort() 和 Arrays.binarySearch() 方法。对于Comparable 类型它使用了 归并排序，对于基本数据类型，它使用了快速排序。因为基本类型是值传递，快速排序比归并排序更快而且不需要额外的空间。
Q. 为什么JAVA库不用 随机pivot方式的快速排序？
A. 好问题。 因为某些程序员在调试代码时，可能需要确定性的代码实现。使用随机pivot违背了这个原则。
4.3 栈和队列
Q. 在Java库中有对stacks 和 queues 的实现吗?
A. Java库中内建 java.util.Stack，但是你应该避免使用它如果你需要一个真正的栈的话。因为它是实现了额外的功能，比如访问第N个元素。另外，它也支持从栈底部插入元素，所以它看上去更像是一个队列。尽管实现了这些额外的功能对编程人员是一个加分，可是我们使用数据结构并不只是想使用所有功能，而是需要我们正好需要的那种结构。JAVA对于栈的实现就是一个典型的宽接口的例子。
Q. 我想使用数组来表示一个包含泛型的栈，但是以下代码编译报错。为什么？
oldfirst = first;
A. 不错的尝试。不幸的是，创建一个泛型数组在 Java 1.5里不支持。你可以使用cast，比如下面的写法：
oldfirst = first;
根本的原因是JAVA中的数组是“协变的（covariant）”，但是泛型并不是。比如， String[] 是 Object[]的一种子类型，但是 Stack<String>并不是 Stack<Object> 的一种子类型。 许多程序员认为“协变的”数组是JAVA在数据类型方面的一个缺点。但是，如果我们不考虑泛型，“协变的”数组是有用的，比如实现 Arrays.sort(Comparable[]) 方法，然后当参数是 String[]时它也可以被正常调用。
Q. 可不可以在数组上使用 foreach 方式？
A. 可以的（虽然 数组并没有实现 Iterator 接口）。请参考下面的代码：
public static void main(String[] args) {for (String s : args)
StdOut.println(s);
}
Q. 在 linked list 上使用 iterator 是不是比循环或者递归更有效率？
A. 编译器在翻译时，可能把那种“尾递归”形式翻译成等价的循环形式。所以可能并没有可以被观测到的性能提升。
尾部递归是一种编程技巧。如果在递归函数中，递归调用返回的结果总被直接返回，则称为尾部递归。尾递归是极其重要的，不用尾递归，函数的堆栈耗用难以估量，需要保存很多中间函数的堆栈。比如f(n, sum) = f(n-1) + value(n) + sum; 会保存n个函数调用堆栈，而使用尾递归f(n, sum) = f(n-1, sum+value(n)); 这样则只保留后一个函数堆栈即可，之前的可优化删去。
Q. 自动装箱机制会怎么处理下面的情况？
int b = a;
A. 它将返回一个运行时错误。基础类型不允许它对应的装箱类型里的值是null。
Q. 为什么第一组打印的是 true，但是后面两组打印的是 false？
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. 第二组代码打印 false 是因为 b1 和 b2 指向不同的 Integer 对象引用。第一组和第三组依赖于自动装箱机制。 令人意外的第一组打印了 true 是因为在 -128 和 127 之间的值会自动转换成同样的immutable型的Integer 对象。对于超出那个范围的数，Java会对于每一个数创建一个新的Integer对象。
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