《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》学习指导

《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》学习指导

目录

• 图书简况
• 学习指导
• 第一章 绪论
• 第二章 数据和表达式
• 第三章 使用类和对象
• 第四章 条件和循环
• 第五章 编写类
• 第六章 图形用户界面
• 第七章 数组
• 第八章 继承
• 第九章 多态
• 第十章 异常
• 第十一章 递归
• 第十二章 算法分析
• 第十三章 查找与排序
• 第十四章 栈
• 第十五章 队列
• 第十六章 树
• 第十七章 二叉排序树
• 第十八章 堆和优先队列
• 第十九章 图
• 第二十章 哈希算法
• 第二十一章 数据库
• 补充：Java I/O
• 补充：Java 多线程
• 补充：Java网络编程
• 补充：Java安全
• 补充：Android开发

图书简况

Java程序设计与数据结构教程（第二版） (Java Foundations,官网)是我们《程序设计与数据结构》 课程的教材。本书颇具匠心地将程序设计、数据结构等相关课程内容有机地包含在一本书中，解决了这两门专业基础课不能很好地衔接的问题。本书将重点放在软件开发实践方面，使用数据结构的内容作为问题导引，在介绍经典算法的同时还介绍了如何用所学知识来解决实际问题。

需要说明的是本书英文版已经出了第三版,希望大家能参考学习。

这本书的内容来自作者John Lewis的另外两本书： Java程序设计教程(Java Software Solutions,官网)和Java软件结构与数据结构(Java Software Structures,官网)。这两本书在学习也是重要的学习参考。

考虑到大家没有上过《计算机导论》课程，推荐John Lewis参与编写的一本计算机科学概论(Computer Science Illuminated)作为学习参考，这本书用洋葱结构类比计算机结构，结构包含信息层、硬件层、程序设计层、操作系统层、应用程序层和通信层，基于洋葱结构深入剖析了计算系统的每个分层，然后讨论了计算的限制。书中还穿插了大量的人物传记、历史点评、道德问题和新的技术发展信息，有助于大家进一步了解计算机科学。

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教材导读

Windows下Java开发环境，对于初学者推荐「JDK + Vim + PowerCMD」。如果感觉学Vim有点困难，初期可以使用「JDK + Atom + PowerCMD」。

Windows学习Java程序设计，要先掌握几个常用的DOS命令，参考Java程序设计的DOS命令基础进行学习。

Linux下Java开发环境，对于初学者推荐使用「Git+JDK+Vim」.在Ubuntu中的安装命令git,vim是：

sudo apt-get install git
sudo apt-get install vim

Linux 版JDK下载后，使用tar -xzvf jdk-8u121-linux-x64.tar.gz; mv jdk-8u121 ~/jdk 进行解压,然后通过vi .bashrc 添加下面几行设置环境变量：

export JAVA_HOME=~/jdk
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar

如果你用的是MacBook的macOS操作系统，就不用安装Ubuntu虚拟机了，把macOS当Linux用就行了。

对于IDE(Integrated Development Environment,集成开发环境)，图书上使用的是NetBeans，考虑到我们课程会涉及到Android开发，而用于Android开发的IDE Android Studio(CN)是在Intellij IDEA上构建的，所以我们上课推荐的IDE是Intellij IDEA。

Intellij IDEA是收费软件，但对学生免费，可以到这里申请免费使用。

这里有IDEA的使用教程，包括不少视频教程。IDEA的使用过程中要慢慢掌握常用的快捷键（哪个常用就刻意记忆一下，参考十大Intellij IDEA快捷键).IDEA的快捷键如下图所示：

其他工具和教程参考「程序开发与信息安全工具箱」。

课程相关信息参考「《Java程序设计》 课程教学」。

相关链接

• 图书范例下载：
  • Java程序设计与数据结构教程（第二版）源码
  • Java程序设计教程（第八版）源码
  • Java软件结构与数据结构

注意，这些代码都要求同学们自己一行一行的输入，运行，调试；提供下载链接主要是方便在遇到一些自己找不到的错误时对照用，千万不要把代码拷贝过去编译运行一下就完了，这样基本上什么也学不到！！！

参考代码驱动的程序设计学习中的「git的安装测试」部分，建立与教材配套的目录结构，目录要体现出自己学号姓名，如下图所示：

• Java 认证

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第一章 绪论

本章教学目标

• 了解Java程序设计语言
• 了解程序编译运行的步骤
• 理解问题求解的一般方法
• 了解软件开发的一般过程
• 了解面向对象技术相关概念

Java程序设计语言

• Java平台：

  • Java SE
  • Java EE
  • Java ME

• 类定义： public class XXX{}, 一定存为XXX.java

• main方法的定义是固定的：public static void main(String [] args){}

• Java中有三种注释：

//单行注释

/*
多
行
注
释
*/


/**
文
档
注
释
*/

• Java注释通常要用完整的句子来写，要体现意图，说明为什么这么做，而不要说如何做的，下图是注释的一个反例，不要注释明显的东西：

  

• 文档注释结合javadoc工具使用，如何写参考How to Write Doc Comments for the Javadoc Tool.也可以参考这个文档。教材附录I中也有相关内容。

• 标识符和保留字

  • 图1.1中的Java保留字不用死记硬背，在学习过程中逐渐通过理解和应用进行记忆
  • Java中标识符是大小写敏感的
  • Java标识符命名的规则
    • 主要作为包、类、接口、成员方法、成员变量、常量、局部变量与参数等程序元素的名称
    • Java语言规定：标识符由字母、数字、下划线、$组成，第一个字符必须是字母，其字符序列的长度不限，但不允许与Java关键字（保留字）、布尔类型值（true、false）和空值（null）相同
    • 标识符中最好不使用货币符（$），因为这些符号常被用于内部处理
    • 包、类、变量、方法等命名：要体现各自的含义
      • 包、类、变量用名词
      • 方法名用动宾
    • 包名全部小写：io，awt
    • 类名第一个字母要大写：HelloWorldApp
    • 变量名第一个字母要小写：userName
    • 方法名第一个字母要小写：setName
    • 标识符的长度“min-length && max-information”
      • Maxval PK maxValueUntilOverflow：太长也不好，3-5个单词
    • 去元音法则（慎用，只用约定俗成的）
      • returnValue->rtnVal
      • message->msg
    • 全局变量用具有描述性的名字，局部变量用短名字：单字符的名字，常见的如i,j,k等，作局部变量
    • 标识符应当直观且可以拼读，可望文知意，不必进行“解码”
      • 采用英文单词或其组合，便于记忆和阅读
      • 切忌使用汉语拼音来命名
      • 用词要准确：例如“当前值”，CurrentValue不要写成NowValue，更不要写成dqz(当前值)

• 空白

  • 写代码不是写给机器的，是写给人（程序员，甚至你自己）的，要注意可读性
  • 写代码要想写书一样，分章/节/段/句
    
  • 对比一下程序1.1, 1.2, 1.3, 这三个程序都可以编译，运行，只有1.1的可读性最好

• 推荐图书

  • 程序设计实践(The Practice of Programming)
  • 程序员修炼之道(The Pragmatic Programmer)
  • 代码整洁之道(Clean Code)
  • 实现模式 (Implementation Patterns)
  • 编写可读代码的艺术(The Art of Readable Code)

• 代码规范

  • 阿里集团Java 代码规约
  • Google Java 代码规范
  • Oracle Java代码规范

程序开发

• 冯氏结构与存储程序

  • 冯·诺依曼体系结构的要点包括：

    1. 计算机硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备5大基本类型部件组成；
    2. 计算机内部采用二进制来表示指令和数据；
    3. 将编好的程序和数据先存入存储器中，然后再启动计算机工作，这就是存储程序的基本含义。
       

  • 计算机硬件的基础是CPU，它与内存和输入输出设备时行交互，从输入设备接收数据，向输出设备发送数据。CPU由运算器（算术逻辑单元ALU）,控制器和一些寄存器组成。有一个非常重要的寄存器中叫程序计数器（Programming Counter，PC），在IA32中是EIP，指示将要执行的下一条指令在存储器中的地址。C/C++程序员可以认为EIP是一个指针，它总是指向内存的某一块区域，我们把这块区域称为代码段。CPU就是从EIP指向的那个地址取过来一条指令执行，执行完了之后IP会自加一，执行下一条指令，然后再取下一条指令执行，像贪吃蛇一样总是在内存里边吃指令。

  • CPU和内存和I/O设备通过总线相连接。内存中存放指令和数据。指令和数据的功能和处理上是不同的，但都可以用二进制的方式存储在内存中。

  • 冯·诺依曼体系结构的核心是「存储程序」。冯诺依曼体系结构就是存储程序计算机。

  

  • 上图说明了“自动化”的要义

• 程序设计语言

  • 机器语言： 不同的CPU不同
  • 汇编语言：机器语言的助记符
  • 高级语言：可移植
  • 第四代语言

• 编辑器/编译程序和解释程序

  • Linux 命令行中可以使用 od -tx1c src/01intro/Lincoln.java 查看源代码的存储情况
  • 理解图1.4, 理解Java 程序「一次编译，到处运行」主要是有了 字节码和JVM

• 开发环境

  • JDK下载地址在这, 相关文档中说明了JDK，JRE，JVM的区别：

  

  

  • IDE： Intellj IDEA, 参考Intellj IDEA 简易教程.

• 语法和语义

  • 语法规定程序的格式。不合语法的程序是无法编译的。
  • 语义规定程序语句的意义。

• 错误

  • 三类错误
    • 编译时错误：语法错误，初学者易犯
    • 运行时错误：异常处理
    • 逻辑错误：要学会通过调试（debug）来定位错误（Java中使用JDB）
      • 自顶向下进行调试
      • 学会设置断点（行断点/函数断点/条件断点/临时断点）
      • 学会单步运行
      • 循环的调试
      • 函数的调试
      • 二分法定位错误

问题求解

• 软件开发的核心是问题求解，编写程序是为了解决问题。解决问题的能力是一切工作的根本。
• 一般步骤
  • 理解问题
  • 设计方案
  • 考虑方案的选择并优化方案
  • 实现方案
  • 测试方案并修改存在的问题

软件开发行为

• 软件开发

  • 建立需求：做什么？
  • 生成设计：如何做？
  • 实现设计：设计到代码
  • 测试：做对没？

• 三种代码

  • 伪代码
  • 产品代码
  • 测试代码

• 三个公式

  • 程序 = 算法 + 数据结构
  • 软件 = 程序 + 软件工程
  • 软件企业 = 软件 + 商业模式

• 推荐图书：

  • 构建之法(电子版)
  • 代码大全(Code Complete)
  • 代码阅读

面向对象程序设计

• 概念：

  • 对象
  • 类
  • 属性
  • 方法

• 面向对象三要素：封装，继承，多态

• 继承可以复用，更重要的是用继承实现多态；封装是继承的基础；继承是多态的基础。

• 推荐图书

  • UML精粹(UML Distilled)

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现
• SR1.8:
  • OO基本元素：对象，类，封装，继承，多态；继承可以复用，更重要的是用继承实现多态；封装是继承的基础；继承是多态的基础。

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成 PP1.1, PP1.2

动手实践

• p2 Linconln.java

  • 按前面的目录结构，我的工作目录如下（你要用自己的学号姓名信息建目录）
    

  • 代码编辑我们推荐使用Vim或Atom,Vim学习参考做中学之Vim实践教程,如上图，我们使用vim src/01intro/Lincoln.java 来编辑Lincoln.java，注意类名和文件名要一致，注间1与l的区别:

//********************************************************************
// Lincoln.java Java Foundations
//
// Demonstrates the basic structure of a Java application.
//********************************************************************
public class Lincoln{
    //-----------------------------------------------------------------
    // Prints a presidential quote.
    //-----------------------------------------------------------------
    public static void main (String[] args){
        System.out.println ("A quote by Abraham Lincoln:");
        System.out.println ("Whatever you are, be a good one.");
    }
}

- 教材上的代码风格值得学习，代码学习如何进行注释，类定义，方法定义。
- 代码编译命令：`javac src/01intro/Lincoln.java -d ./bin`
- 代码运行命令：`cd bin;java Lincoln;cd..`; 如下图：

相关链接

• Java8 规范
• Java 官网
• OpenJDK 官网
• JDK下载
• Java SE - Change in Version Numbering Scheme
• Java8 Documents
• Java8 API
• The Java Tutorial

拓展

• 计算机科学概论(Computer Science Illuminated)第一部分，第三部分
  返回目录
  

第二章 数据和表达式

字符串

• print, println, printf

  • printf见拓展内容
  • println == printf(" ")

• 帮助文档的使用

  • 参考积极主动敲代码，使用JUnit学习Java

• 字符串连接 +

• 转义字符 ''

变量和赋值

• 变量：变量名和变量值 与内存的对应
• 赋值
• 常量：final
  • 全大写
  • DRY
  • 消除魔数（Magic Number）

基本数据类型

• 8 种基本类型(byte,short,int,long,float,double,boolean,char)

  • 6种数字类型(byte,short,int,long,float,double)
  • 4种整数类型(byte,short,int,long)，
  • char占两个字节
  • boolean只有true和false

• 注意取值范围和溢出（图2.2）

  • 整数是补码表示的（负数取反加一）
  • 浮点数参考IEEE754标准:谁用Java写个转换器有加分
    • float
    • double
    • 另一个计算器
    • 表示过程

• 字面量

  • 23 默认是int 类型
  • 23l和23L是long类型（注意l和1的区别，long类型只用L缀）
  • 23.0 默认是double类型
  • 23.0f和23.0F是float类型

表达式

• 算术运算

  • +
  • -
  • *
  • /
  • %: 密码学上常用

• 关系运算：注意不要对浮点数进行相等性运算，可以试试1.0-0.7==0.3?

  • >、>=、<、<=、==、!=
  • Conditional Operator： 条件表达式 ？ 成立时返回值：失败时返回值

• 逻辑运算：运算结果是boolean值：true Or false

  • 与(&&)
  • 或（||）
  • 非（！）

• 位运算位运算（P486附录D.1）:运算结果为位串（位向量），常用于掩码（Mask）运算

  • 与（&）：全1为1，有0则0
  • 或（|）：全0为0，有1则1
  • 非（~）:书上说是补码，按我们的习惯应该是反码
  • 异或（^）：相同为0，不同为1
  • 左移（<<）：最右补0
  • 算术右移（>>）：右移后，正数最高位补0，负数最高位补1
  • 逻辑右移（>>>）：右移后，最高位总是补0

• 自增，自减（上下两行的区别）

  • i++,i--
  • ++i,--i

• 赋值

  • =
  • +=, -=, *=, /=, %=，&=, |=, ^=, <<=, >>=

• 运算符优先级（不用刻意记）

  • 除了先乘除后加减，其他的用()
  • 注意()的作用

数据转换

• 加宽和缩窄
  • 缩窄要进行强制类型转换
• 三种转换
  • 赋值转换
  • 提升
  • 强制类型转换

读输入数据

• 标准输入System.in
• 标准输入System.out
• 输出
  • System.out.print
  • System.out.println
  • System.out.printf
• 输入
  • Scanner

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP2.2, PP2.4, PP2.6, PP2.80, PP2.10
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch02Test.java建个测试类

public class Ch02Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

• p21 Countdown.java
  • 加点代码用用printf,与print,println对比一下
• p22 Facts.java
• p23 Additions.java
• p24 Roses.java
• p25 Pianokeys.java
• p26 Geometry.java
• p33 TempConverter.java
• p38 Echo.java
  • 加点代码看看8种基本类型都怎么输入
• p39 GasMileage.java
  • 本章代码不少数是固定的，如何修改一下上面的代码，让用户进行输入

相关链接

拓展

• printf：教材3.6节
• 计算机科学概论(Computer Science Illuminated)第二部分

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第三章 使用类和对象

创建对象

• 基本数据类型与引用类型（类类型，自定义类型）
• Java API: p49类库，前面第一章开发环境的讲解
  • 开发程序时类库非常有用
  • 学习Java，很大程度上要学习Java的API
• new：返回指向新建对象的引用

  • String s = new String();

    • s是引用，在栈上
    • new String()在堆上生成对象

  • 别名：引用保存的内存地址

    • 多个引用变量可以指向同一个对象

String 类

• 创建字符串最常用的方式不是使用new,而是用字符串赋值

• 参考积极主动敲代码，使用Junit学习Java程序设计：常看直到掌握学习方法

• 什么是方法？参考P112 方法的解析

  • 方法调用： 对象名.方法名(参数)
  • 方法需要对象调用，不同的对象决定着同一方法调用的不同结果

包

• 大型项目：子系统
• Java API是按包分组的,p50图3.2
  • 重点：java.lang,java.util,java.math.java.io,java.net,java.sql,java.security，java.text...
• package与import
  • 编译运行
    • javac -d . XXX.java
    • java xx.xxx.XXX
  • java.lang包中的类自动import到每个程序中

Random类

• 密码学中意义重大
• 伪随机数生成器执行复杂的计算产生随机数
• Math.random()更方便

Math类

• Math类中的方法都是static的可以用Math.XXX()来调用。

格式化输出

• NumberFormat
• DecimalFormat
• print,println,printf

枚举类型

• enum与final
• 枚举是类型安全的，可以保证不会使用非法的值
• 枚举序数从0开始

包装类

• 基本类型与引用类型
• 包装类是一种特殊的基本类型，能够按对象的方式处理基本类型。
  • p60 图3.7
• 字符串与数字的转换
  • String.parse()
  • “”+20
  • 数字解析：Integer.parseInt(“20")
• 自动包装（autoboxing）与拆包（unboxing）
  • 自动包装提供基本数据类型与对应包装类之间的转换

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP3.1,pp3.3,pp3.5
• 要有一个结对学习的伙伴
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第三章可以通过vi Ch03Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

• p48 StringMutation.java
  • 参考积极主动敲代码，使用Junit学习Java程序设计
  • 学习String类的帮助文档
  • 参考帮助文档加点代码
  • 调用一些新方法
• p51 RandomNumbers.java:Random类
  • 学习Random类的帮助文档
  • 修改代码生成自己想要的范围
  • 密码学中常用
• p53 Quadratic.java：Math类
  • 学习Math类的帮助文档
  • 测试一些新的方法
• p55 Purchase.java: NumberFormat类
  • 注意这Numberformat类生成对象没用使用new,使用了工厂方法
  • 定义常量消除魔数（magic numbers）:DRY
• p56 CircleStats.java:DecimalFormat类
• p58 IceCream.java: enum
  • enum与final

相关链接

• 学习Java要学会使用Java API
• 在Windows下一定要下载CHM格式的Java API，这个版本具有检索功能，使用非常方便
• macOS中下载Dash

拓展

• 参考「Java：String、StringBuffer和StringBuilder的区别 」，特别是其中的「使用策略」
• 参考「java中String、StringBuffer、StringBuilder的区别」

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第四章 条件和循环

布尔表达式

• 控制流：顺序（存储程序）／分支（条件语句，特殊情况）／循环（自动化）
• 分支和循环：依赖布尔表达式
• 相等与关系运算
  • 主要用于整数（byte,short,int,long）
  • 结果是boolean类型
  • 注意优先级，善用“()”
• 逻辑运算符
  • 理解真值表
  • 理解短路
  • 所有复杂的逻辑表达式都可以用“与或非”来表达（最大项，最小项）

if语句

• Linux 下可以用dia(sudo apt-get install dia) 来画流程图
• 缩进有利于提高代码可读性（vim中 :set ai）
• if
• if...else
• 块语句
  • 完成复杂功能
  • 缩进不能代替{}
• 三元条件运算符
• if...else if ... esle
  • else的就近原则

数据比较

• 浮点数的比较：使用公差
• 字符比较：Unicode顺序
  • ASCII表中的大小写字母，数字要熟记编码
• 对角比较：equals

switch语句

• 在Java7之前，switch只能支持 byte、short、char、int或者其对应的封装类以及Enum类型。在Java7之后，支持String
• switch与嵌套if的等价转换
  • MESE原则 (Mutually Exclusive Collectively Exhaustive，“相互独立，完全穷尽”)
  • break
  • default

while语句

• 循环不变式
• 避免死循环（Ctrl+C退出）
• 嵌套的循环
  • break可以跳出多重循环
• break与continue的区别

迭代器

• Java Collection中会细讲
• 此处了解就行

do 语句

• do ... while

for 语句

• 与while等价
• for(;;)死循环
• for-each了解

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP4.1, PP4.8, PP4.15
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第四章可以通过vi Ch04Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

• p68 Age.java: if 语句

  • 定义常量MINOR，不要使用magic number
  • 可以把代码下面的内容输入测试一下

• p70 Wages.java: if...else

  • MESE
  • if 和 else下面的代码换换位置，if语句如何改写？

• P71 Guessing.java: 块语句

• p74 MinofThree.java:嵌套的if

  • 临时变量的min的使用看懂，能力会大大增强
  • 尝试写一段代码把int a; int b;的值交换一下

• p78 GradeReport.java: switch

  • switch 和if 等价，尝试用if改写本代码
  • 尝试用switch...case改写上面的代码

• p80 Average.java: while

  • Scanner中nextInt后不能紧接着nextLine

• p82 WinPercentage.java ：输入验证

  • 代码的健壮性（Robust）
  • 错误处理在编程中很重要
  • 引发安全问题的错误代码叫漏洞

• p84 PalindromTester.java:嵌套的循环

  • 处理复杂情况
  • 尝试输入一个非常长的字符串，多长程序会崩溃？

• p87 URLDissector.java: Scanner读文件

  • 了解一下Linux输入重定向
  • 查帮助文档学习File类
  • 学习一下Linux下的stat,cat命令
  • 深入学习一下 ls -l

• p90 Reverse.java : do...while

  • 用while改写一下本代码，功能不变
  • 用for改写一下本代码，功能不变

• p92 Multiple.java:for

  • 用while改写一下本代码，功能不变

• p93 Multiple.java:嵌套for

  • 用while改写一下本代码，功能不变

相关链接

拓展

• 卡诺图
• 查表法

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第五章 编写类

• 再谈类和对象

  • 类：自定义类型
  • 类是对象的蓝图
  • 对象
    • 状态：属性
    • 行为：操作

• 类的设计：抽象

  • 名词
    • 类：复数
    • 对象：单数
    • 属性：
  • 支撑类
  • 代码复用：站在前人的肩膀上
    • 系统类库
    • 开源类库
    • 购买
  • 职责分配，方法设计
    • 动词
    • 方法放入哪个类中？
    • SRP（单一职责原则）

• 类的剖析

  • 变量的作用域：程序中能引用变量的区域
  • 实例数据的
  • UML类图
    • 类
    • 关联

• 封装

  • public ,private
  • 可见性在UML中的表达

• 方法的剖析

  • 动词
  • DRY
  • 参数的设计：程序中的变化部分
    • 形参
    • 实参
  • return:返回值
  • 局部数据

• 静态类成员

  • 类成员
  • 类.类成员引用

• 类关系

  • 依赖
  • 聚合
  • UML中的表示
  • this

• 方法设计

  • 方法的分解
  • 参数传递：
    • 传值
    • 传引用

• 方法重载

  • 参数类型与数量
  • 不管返回值

• 测试

  • 代码评审，走查
    • 结对
  • 缺陷测试： 质量保证
  • 单元测试： 模块测试
    • 测试代码不少于产品代码
    • 积极主动敲代码，使用JUnit学习Java
  • 集成测试：系统大组件的正确性
    • 回归测试
  • 系统测试：与需求的致性
    • alpha 测试
    • beta 测试
  • TDD：测试驱动开发
    • refactor: 重构

• 调试

  • 使用JDB调试Java程序
  • IDEA中调试

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP5.3，PP5.6, PP5.13

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第五章可以通过vi Ch05Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

• p103 SnakeEyes.java: 定义测试类

• p104 Die.java: 定义类

  • 以上两个代码要放同一个文件夹下
  • 一类一文件
  • 三种代码
    • 伪代码
    • 产品代码
    • 测试代码
  • javac -d bin src/05class/*.java
  • 方法注释
  • public String toString()上面加个@Override:自己写的所有的类最好都有toString()方法
    • Dia d; Systerm.out.println(d)等价于Systerm.out.println(d.toString())
  • PP5.10
  • UML建模

• p109 CountFlips.java: 定义测试类

• P110 Coin.java: 定义类，访问控制

  • 修改代码试试public ,private的不同
  • PP5.1
  • PP5.2
  • PP5.3
  • UML建模

• p113 Transactions.java: 定义测试类

• p114 Account.java:定义类，方法

  • P114输出结果有误
  • PP5.12

• P120 SloganCounter.java: 定义测试类

• P121 Slogan.java: 定义类，static

  • 静态成员能用对象引用吗？
  • public static 定义常量

• P123 RationalTester.java: 定义测试类

• P124 RationalNumber.java:定义类，有理数

  • 注意加减乘除的定义，只有一个参数

• P129 PigLatin.java:

• P130 PigLatinTranslator.java

  • private 方法
  • 方法分解

• P132 ParameterTest.java: 定义测试类

• P133 ParameterModifier.java: 定义类

• P134 Num.java: 工具类

  • 函数参数传基本类型和引用类型的不同
  • 用JDB跟踪一下

相关链接

拓展

• 面向对象设计的SOLID原则

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第六章 图形用户界面（自学，不纳入考试）

• GUI四要素（组件，容器，布局，事件）

  • 有哪些组件？
  • 有哪些容器？组件要放在容器中
  • 有哪些布局？组件要放在容器中的什么位置
  • 如何进行事件处理？

• 组件

• 容器

• 布局

• 事件

  • 事件处理的四种方式

• GUI设计

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

相关链接

拓展

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第七章 数组

数组容纳相同类型的多个元素，方便我们用循环统一处理。

• 数组元素

  • 在内存中如何存放
  • Java中数组索引从0开始

• 数组的声明及使用

  • Java数组是对象，要用new实例化,new指定大小，之后数组大小不能改变
    • int [] arr = new int[11];
    • int arr [] = new int[11]
  • Java中访数组元素不能越界，用数组的length属性控制
  • for each语法
    • for( int i ： arr) {System.out.pintln(i);} 等价于
    • for( int i=0; i<arr.length; i++ ) {System.out.pintln(arr[i]);}
  • []的优先级最高
  • 第一次声明数组可以使用初值表代替new实例化数组
    • int[] scores = {99, 100, 85};
  • 数组可以作为方法的参数

• 对象数组

  • 对象数组的实例化，只是分配了保存引用的空间，每个元素中保存的对象还必须分别实例化
    • String [] words = new String[5]:一个String对象也没有

• 命令行参数

  • args[0]的值是类名
  • args是字符串数组

• 变长参数表

  • 变长参数必须是方法的最后一个参数

• 二维数组

  • 多维数组
    • 二维数组是一维数组的数组
      • M*N的表 ：int[][] arr = new int[M][N];
      • 用嵌套循环遍历
    • 三维数组是二维数组的数组
    • ...
  • 锯齿状数组

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第七章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

• p204 BasicArray.java : 数组

  • 两种for语法
  • 尝试修一下代码，用for...each初始化
  • 常量定义消除魔数

• p206 ReverseOrder.java: length

  • length的使用
  • 尝试打印 numbers[numbers.length]的值
  • for中，索引可增可减

• p207 LetterCount.java： String是字符数组

  • 查看API文档，学习String类中的相关方法
  • 如何判断一个字符的范围？
  • current - 'A' 是干吗的？
  • 使用Character类的isUpperCase和isLowerCase方法改写代码

• p210 Prime.java: 初值表

• p212 GradeRange.java : 对象数组，测试类

• p212 Grade.java:

  • 自定义类一般都要有toString()
  • 用对象初值表初始化对象数组

• p213 Tunes.java :对象数组，测试类

• p215 CDCollection.java: 数组管理

• p216 CD.java

  • CDCollection可以用ArrayList替换，改写一下Tunes.java

• p218 CommandLine.java: args数组

  • 期望java CommandLine 1 2 3 输出1，2，3的和，如何改代码？

• p219 VariableParameters.java: 变长参数，测试类

• p220 Family.java:

  • 变长参数和数组什么关系？

• p221 TwoDArray.java: 二维数组

  • for...each改写代码

• p222 SodaSurvey.java: 初始值表初始化二维数组

  • 不定义常量用for...each写代码可行吗？

拓展

• 学习java.util.Arrays
• 学习java.util.ArrayList

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第八章 继承

• 创建子类

  • extends

  • 继承的作用之一是代码复用

  • 继承建立了ISA关系

    • 正方形能继承长方形吗？

  • UML类图中的继承表示

  • proteced

  • super与this

    • 常用于调用构造方法

  • Java只支持单继承

• 方法的重写（Override）

  • 重载与重写的区别
  • 子类中的方法与父类一样是重写，可以用@Override从语法上保证
  • 子类中的方法与父类参数不一样是重载
  • 避免隐藏变量

• 类层次

  • 类层次中公共特性放父类中

    • Java API学习要明白类层次关系
    • 学习从父类学起效率高

  • Object类是所有类的父类

    • toString()

    • equals()

    • hashCode()：与equals一起使用

    • 

  • abstract 与抽象类

    • 抽象类表达抽象概念，不能用new实例化
    • UML中的抽象类
    • 抽象类的子类
      • 实现父类的抽象方法变成具体类
      • 不实现父类抽象方法仍要用abstract修饰

• 可见性

  • public protected 包 private 四种访问控制的区别
  • 

• 设计继承

  • final 禁止继承

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第八章可以通过vi Ch08Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

• p229 Words.java: 测试类

• p230 Book.java: 父类

• p230 Dictionary.java：子类

  • 体会ISA
  • UML图在StarUML中画一下

• p232 Words2.java: 测试类

• p233 Book2.java: 父类

• p234 Dictionary2.java：子类

  • super

• p235 Messages.java: 测试类

• p236 Thought.java： 父类

• p236 Advice.java：子类

  • Override
  • Advice dates = new Advice(); 改成 Thought dates = new Advice();结果会怎样？

• p240 FoodAnalyzer.java : 测试类

• p241 FoodItem.java:父类

• p241 Pizza.java:子类

  • private

拓展

• 如何重写hashCode()和equals()方法

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第九章 多态

• 后绑定
  • 多态引用在不同的时候可以指向不同类型的对象
    • 用父类声明引用，用子类生成对象，就产生了多态
  • 多态引用运行时才将方法调用与它的定义绑定在一起
• 通过继承实现多态
  • 引用变量可以指向声明继承于它的任意类的任何对象
  • 对象的类型，而不是引用的类型，决定调用是方法的哪个版本
• 接口
  • interface,implements 等价于class,extends
  • 接口是一组抽象方法，与抽象类一样不能被实例化
  • 接口层次
    • 接口可以继承接口
    • 类可以实现接口，但不能继承接口
  • Comparable接口
    • compareTo()
  • Iterator接口
    • hasNext()
    • nextZ()
• 通过接口实现多态
  • 和class一样，接口可以用来声明对象引用变量
  • 接口引用可以指向实现这个接口的任意类的作何对象
  • 方法的参数可以是多态的
  • 9.4.1不用看

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

• p248 Firm.java: 测试类

• p249 Staff.java: 测试类

• p251 StafMemeber.java:父类

• p251 Volunteer.java:子类

• p252 Employee.java:子类

• p253 Executive.java:子类

• p253 Hourly.java:子类

  • 理解P248的UML图
  • 产生多态的是StaffMember中的pay()
  • PP9.1
  • PP9.2

• p255 Encryptable.java: 接口

• p255 Secret.java: 实现接口

• p257 SecretTest.java: 测试类

  • 理解P257 UML 图
  • shift是密钥
  • message是明文和密文
  • PP9.4

拓展

• 凯撒密码

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第十章 异常

• 异常处理

  • 错误和异常代表不常见的或不正确处理的对象
  • 错误（Error）不用捕获
  • 处理异常
    • 不处理，程序崩溃
    • 在异常发生的地方处理
    • 在程序的其他地方处理

• 不捕获异常

  • 程序中出现异常不捕获异常，程序会崩溃
  • 抛出异常时输出的消息提供方法调用栈的的轨迹
  • 调用栈跟踪（call stack trace）
    • 第一行给出原因，异常类型
    • 栈的第一行给出产生异常的代码（这个般就是产生异常的原因）

• try-catch 语句

  • Java中把正常流程放try块中，错误（异常）处理放catch块中
  • 每个catch 子句处理try块中可能抛出的一种特定类型的异常
  • API文档中带throws的必须使用try...catch,如下图
    
  • 注意多个catch一定把父类放后面处理
  • finally：总会执行，用于资源管理

• 异常传播

  • 如果没有在异常发生处捕获及处理，异常会被传播给调用的方法
  • catch or throw?（如果要产生异常，程序员必须仔细考虑如何及在哪里处理异常）
    • throws:自己无法处理,用在方法声明
    • throw：方法中抛出Checked Exception，方法声明中必须有throws

• 异常类的层次

  • Error及其子类写程序不用处理，最多留个日志
  • Java异常处理是要处理Exception类及其子类（Checked Exception）
    • RuntimeException及其子类也不用处理(Unchecked Exception)，是免检异常
    • 产生RuntimeException的问题在调用代码
    • 参考Design by Contract (DBC) 契约式设计
  • Multi-catch:类之间不能有继承关系

  

  • 学习Java API时一定对上层的类好好研究，学习，再学习和应用子类时就比较容易了
  • 自定义异常

• I/O异常

  • 先学习I/O
    • 几乎所有的IO API都可能抛出异常
  • 流是字节序列
    • 字节流
    • 字符流
  • 标准流
    • System.in
    • System.out
    • System.err

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

• p265 Zero.java: 除0异常

  • 用try...catch 修改一下代码，保证程序不崩溃，最后一行能打印出来

• p267 ProductCodes.java

  • 查找API文档，理解StringIndexOutOfBoundsException, NumberFormExcetion产生的原因
  • 代码中哪些方法会导致上面两个异常的产生
  • 理解substring两个参数的含义

• p269 Propagation.java: 测试类

• p269 ExceptionScope.java: 异常传播

  • 先想一下运行结果，再跟实际比较一下
  • level3 ->level2 ->level1才处理
  • 理解栈调用跟踪的信息

• p271 CreatingExceptions.java: 自定义异常的测试类

• p272 OutOfRangeExcepton.java: 自定义异常类

  • 自定义异常用throw抛出
  • 什么时候使用异常，要好好思考

• p274 TestData.java: IO异常

  • 写入文本文件

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第十一章 递归

• 递归思想
• 递归程序设计
• 使用递归

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第十二章 算法分析

• 算法效率
• 增长函数和大O符号
• 比较增长函数

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第十三章 查找与排序

• 查找
• 排序
• 分析查找和排序算法

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第十四章 栈

• 集合的介绍
• 栈集合
• 继承，多态和泛型
• 栈的ADT
• 使用栈：计算后缀表达式
• 异常
• 使用数组实现栈
• ArrayStack类
• 将引用作为链
• 管理链表
• 没有链的元素
• 使用链实现栈
• 使用java.util.Stack 类实现栈
• 包

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第十五章 队列

• 队列ADT
• 使用队列：编码K值
• 使用队列：模拟票务柜台
• 实现队列：使用链表
• 实现队列：使用数组

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第十六章 树

• 树
• 树的遍历
• 树的实现策略
• 二叉树的实现
• 决策树

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第十七章 二叉排序树

• 二叉查找树
• 二叉查找树的实现
• 平衡二叉查找树

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第十八章 堆和优先队列

• 堆
• 堆的实现
• 堆排序
• 优先队列

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第十九章 图

• 无向图
• 有向图
• 带权图
• 常用的图算法
• 图的实现策略

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第二十章 哈希算法

• 哈希方法
• 哈希函数
• 解决冲突
• 从哈希表中删除元素
• Java Collection API中的哈希表

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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第二十一章 数据库

• 数据库介绍
• 建立与数据库的链接
• 创建并修改数据库表
• 查询数据库
• 插入/查看及更新数据
• 删除数据和数据库表

自测题

• 练习一下，并对照答案查漏补缺
• 每周测试会有题目出现

练习

• 会在每周考试中体现

程序设计项目

• 至少完成PP
• 自己写的代码找一个同学用用，看看能发现什么问题

动手实践

• 每章有一些代码段，同学们可以自己建一个测试类把书上的代码段输入到main方法来运行一下这些代码，比如第二章可以通过vi Ch07Test.java建个测试类

public class Ch03Test {
    public static void main(String [] args) {
        
    }
}

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补充：Java I/O

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补充：Java 多线程

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补充：Java网络编程

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补充：Java安全

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补充：Android开发

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参考资料

• Java程序设计与数据结构教程（第二版） (Java Foundations,官网)

• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导

• 程序设计实践(The Practice of Programming)

• 代码大全(Code Complete)

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