day19【File类、递归】

主要内容

• File类
• 递归

教学目标

• [ ] 能够说出File对象的创建方式
• [ ] 能够说出File类获取名称的方法名称
• [ ] 能够说出File类获取绝对路径的方法名称
• [ ] 能够说出File类获取文件大小的方法名称
• [ ] 能够说出File类判断是否是文件的方法名称
• [ ] 能够说出File类判断是否是文件夹的方法名称
• [ ] 能够辨别相对路径和绝对路径
• [ ] 能够遍历文件夹
• [ ] 能够解释递归的含义
• [ ] 能够使用递归的方式计算5的阶乘
• [ ] 能够说出使用递归会内存溢出隐患的原因

第一章 File类

1.1 概述

java.io.File 类是文件和目录路径名的抽象表示，主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。

1.2 构造方法

• public File(String pathname) ：通过将给定的路径名字符串转换为抽象路径名来创建新的 File实例。

• public File(String parent, String child) ：从父路径名字符串和子路径名字符串创建新的 File实例。

• public File(File parent, String child) ：从父抽象路径名和子路径名字符串创建新的 File实例。

• 构造举例，代码如下：

// 文件路径名
String pathname = "D:\aaa.txt";
File file1 = new File(pathname); 

// 文件路径名
String pathname2 = "D:\aaa\bbb.txt";
File file2 = new File(pathname2); 

// 通过父路径和子路径字符串
 String parent = "d:\aaa";
 String child = "bbb.txt";
 File file3 = new File(parent, child);

// 通过父级File对象和子路径字符串
File parentDir = new File("d:\aaa");
String child = "bbb.txt";
File file4 = new File(parentDir, child);

小贴士：

1. 一个File对象代表硬盘中实际存在的一个文件或者目录。
2. 无论该路径下是否存在文件或者目录，都不影响File对象的创建。

1.3 常用方法

获取功能的方法

• public String getAbsolutePath() ：返回此File的绝对路径名字符串。

• public String getPath() ：将此File转换为路径名字符串。

• public String getName() ：返回由此File表示的文件或目录的名称。

• public long length() ：返回由此File表示的文件的长度。

  方法演示，代码如下：

  public class FileGet {
      public static void main(String[] args) {
          File f = new File("d:/aaa/bbb.java");     
          System.out.println("文件绝对路径:"+f.getAbsolutePath());
          System.out.println("文件构造路径:"+f.getPath());
          System.out.println("文件名称:"+f.getName());
          System.out.println("文件长度:"+f.length()+"字节");
  
          File f2 = new File("d:/aaa");     
          System.out.println("目录绝对路径:"+f2.getAbsolutePath());
          System.out.println("目录构造路径:"+f2.getPath());
          System.out.println("目录名称:"+f2.getName());
          System.out.println("目录长度:"+f2.length());
      }
  }
  输出结果：
  文件绝对路径:d:aaabb.java
  文件构造路径:d:aaabb.java
  文件名称:bbb.java
  文件长度:636字节
  
  目录绝对路径:d:aaa
  目录构造路径:d:aaa
  目录名称:aaa
  目录长度:4096

API中说明：length()，表示文件的长度。但是File对象表示目录，则返回值未指定。

绝对路径和相对路径

• 绝对路径：从盘符开始的路径，这是一个完整的路径。
• 相对路径：相对于项目目录的路径，这是一个便捷的路径，开发中经常使用。

public class FilePath {
    public static void main(String[] args) {
          // D盘下的bbb.java文件
        File f = new File("D:\bbb.java");
        System.out.println(f.getAbsolutePath());
          
        // 项目下的bbb.java文件
        File f2 = new File("bbb.java");
        System.out.println(f2.getAbsolutePath());
    }
}
输出结果：
D:bb.java
D:idea_project_test4bb.java

判断功能的方法

• public boolean exists() ：此File表示的文件或目录是否实际存在。
• public boolean isDirectory() ：此File表示的是否为目录。
• public boolean isFile() ：此File表示的是否为文件。

方法演示，代码如下：

public class FileIs {
    public static void main(String[] args) {
        File f = new File("d:\aaa\bbb.java");
        File f2 = new File("d:\aaa");
          // 判断是否存在
        System.out.println("d:\aaa\bbb.java 是否存在:"+f.exists());
        System.out.println("d:\aaa 是否存在:"+f2.exists());
          // 判断是文件还是目录
        System.out.println("d:\aaa 文件?:"+f2.isFile());
        System.out.println("d:\aaa 目录?:"+f2.isDirectory());
    }
}
输出结果：
d:aaabb.java 是否存在:true
d:aaa 是否存在:true
d:aaa 文件?:false
d:aaa 目录?:true

创建删除功能的方法

• public boolean createNewFile() ：当且仅当具有该名称的文件尚不存在时，创建一个新的空文件。
• public boolean delete() ：删除由此File表示的文件或目录。
• public boolean mkdir() ：创建由此File表示的目录。
• public boolean mkdirs() ：创建由此File表示的目录，包括任何必需但不存在的父目录。

方法演示，代码如下：

public class FileCreateDelete {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 文件的创建
        File f = new File("aaa.txt");
        System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // false
        System.out.println("是否创建:"+f.createNewFile()); // true
        System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // true
        
         // 目录的创建
          File f2= new File("newDir");    
        System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// false
        System.out.println("是否创建:"+f2.mkdir());    // true
        System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// true

        // 创建多级目录
          File f3= new File("newDira\newDirb");
        System.out.println(f3.mkdir());// false
        File f4= new File("newDira\newDirb");
        System.out.println(f4.mkdirs());// true
      
          // 文件的删除
           System.out.println(f.delete());// true
      
          // 目录的删除
        System.out.println(f2.delete());// true
        System.out.println(f4.delete());// false
    }
}

API中说明：delete方法，如果此File表示目录，则目录必须为空才能删除。

1.4 目录的遍历

• public String[] list() ：返回一个String数组，表示该File目录中的所有子文件或目录。

• public File[] listFiles() ：返回一个File数组，表示该File目录中的所有的子文件或目录。

public class FileFor {
    public static void main(String[] args) {
        File dir = new File("d:\java_code");
      
          //获取当前目录下的文件以及文件夹的名称。
        String[] names = dir.list();
        for(String name : names){
            System.out.println(name);
        }
        //获取当前目录下的文件以及文件夹对象，只要拿到了文件对象，那么就可以获取更多信息
        File[] files = dir.listFiles();
        for (File file : files) {
            System.out.println(file);
        }
    }
}

小贴士：

调用listFiles方法的File对象，表示的必须是实际存在的目录，否则返回null，无法进行遍历。

第二章 递归

2.1 概述

• 递归：指在当前方法内调用自己的这种现象。

• 递归的分类:

  • 递归分为两种，直接递归和间接递归。
  • 直接递归称为方法自身调用自己。
  • 间接递归可以A方法调用B方法，B方法调用C方法，C方法调用A方法。

• 注意事项：

  • 递归一定要有条件限定，保证递归能够停止下来，否则会发生栈内存溢出。
  • 在递归中虽然有限定条件，但是递归次数不能太多。否则也会发生栈内存溢出。
  • 构造方法,禁止递归

public class Demo01DiGui {
    public static void main(String[] args) {
        // a();
        b(1);
    }
    
    /*
     * 3.构造方法,禁止递归
     * 编译报错:构造方法是创建对象使用的,不能让对象一直创建下去
     */
    public Demo01DiGui() {
        //Demo01DiGui();
    }


    /*
     * 2.在递归中虽然有限定条件，但是递归次数不能太多。否则也会发生栈内存溢出。
     * 4993
     *     Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
     */
    private static void b(int i) {
        System.out.println(i);
        //添加一个递归结束的条件,i==5000的时候结束
        if(i==5000){
            return;//结束方法
        }
        b(++i);
    }

    /*
     * 1.递归一定要有条件限定，保证递归能够停止下来，否则会发生栈内存溢出。 Exception in thread "main"
     * java.lang.StackOverflowError
     */
    private static void a() {
        System.out.println("a方法");
        a();
    }
}

2.2 递归累加求和

计算1 ~ n的和

分析：num的累和 = num + (num-1)的累和，所以可以把累和的操作定义成一个方法，递归调用。

实现代码：

public class DiGuiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //计算1~num的和，使用递归完成
        int num = 5;
          // 调用求和的方法
        int sum = getSum(num);
          // 输出结果
        System.out.println(sum);
        
    }
      /*
        通过递归算法实现.
        参数列表:int 
        返回值类型: int 
      */
    public static int getSum(int num) {
          /* 
             num为1时,方法返回1,
             相当于是方法的出口,num总有是1的情况
          */
        if(num == 1){
            return 1;
        }
          /*
          num不为1时,方法返回 num +(num-1)的累和
          递归调用getSum方法
        */
        return num + getSum(num-1);
    }
}

代码执行图解

小贴士：递归一定要有条件限定，保证递归能够停止下来，次数不要太多，否则会发生栈内存溢出。

2.3 递归求阶乘

• 阶乘：所有小于及等于该数的正整数的积。

n的阶乘：n! = n * (n-1) *...* 3 * 2 * 1

分析：这与累和类似,只不过换成了乘法运算，学员可以自己练习，需要注意阶乘值符合int类型的范围。

推理得出：n! = n * (n-1)!

代码实现：

public class DiGuiDemo {
      //计算n的阶乘，使用递归完成
    public static void main(String[] args) {
        int n = 3;
          // 调用求阶乘的方法
        int value = getValue(n);
          // 输出结果
        System.out.println("阶乘为:"+ value);
    }
    /*
        通过递归算法实现.
        参数列表:int 
        返回值类型: int 
      */
    public static int getValue(int n) {
          // 1的阶乘为1
        if (n == 1) {
            return 1;
        }
          /*
            n不为1时,方法返回 n! = n*(n-1)!
          递归调用getValue方法
          */
        return n * getValue(n - 1);
    }
}

2.4 递归打印多级目录

分析：多级目录的打印，就是当目录的嵌套。遍历之前，无从知道到底有多少级目录，所以我们还是要使用递归实现。

代码实现：

public class DiGuiDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
          // 创建File对象
        File dir  = new File("D:\aaa");
          // 调用打印目录方法
        printDir(dir);
    }

    public static void  printDir(File dir) {
          // 获取子文件和目录
        File[] files = dir.listFiles();
          // 循环打印
          /*
            判断:
            当是文件时,打印绝对路径.
            当是目录时,继续调用打印目录的方法,形成递归调用.
          */
        for (File file : files) {
            // 判断
            if (file.isFile()) {
                  // 是文件,输出文件绝对路径
                System.out.println("文件名:"+ file.getAbsolutePath());
            } else {
                  // 是目录,输出目录绝对路径
                System.out.println("目录:"+file.getAbsolutePath());
                  // 继续遍历,调用printDir,形成递归
                printDir(file);
            }
        }
    }
}

第三章 综合案例

3.1 文件搜索

搜索D:aaa 目录中的.java 文件。

分析：

1. 目录搜索，无法判断多少级目录，所以使用递归，遍历所有目录。
2. 遍历目录时，获取的子文件，通过文件名称，判断是否符合条件。

代码实现：

public class DiGuiDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建File对象
        File dir  = new File("D:\aaa");
          // 调用打印目录方法
        printDir(dir);
    }

    public static void printDir(File dir) {
          // 获取子文件和目录
        File[] files = dir.listFiles();
          
          // 循环打印
        for (File file : files) {
            if (file.isFile()) {
                  // 是文件，判断文件名并输出文件绝对路径
                if (file.getName().endsWith(".java")) {
                    System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
                }
            } else {
                // 是目录，继续遍历,形成递归
                printDir(file);
            }
        }
    }
}

3.2 文件过滤器优化

java.io.FileFilter是一个接口，是File的过滤器。 该接口的对象可以传递给File类的listFiles(FileFilter) 作为参数， 接口中只有一个方法。

boolean accept(File pathname) ：测试pathname是否应该包含在当前File目录中，符合则返回true。

分析：

1. 接口作为参数，需要传递子类对象，重写其中方法。我们选择匿名内部类方式，比较简单。
2. accept方法，参数为File，表示当前File下所有的子文件和子目录。保留住则返回true，过滤掉则返回false。保留规则：
   1. 要么是.java文件。
   2. 要么是目录，用于继续遍历。
3. 通过过滤器的作用，listFiles(FileFilter)返回的数组元素中，子文件对象都是符合条件的，可以直接打印。

代码实现：

public class DiGuiDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        File dir = new File("D:\aaa");
        printDir2(dir);
    }
  
    public static void printDir2(File dir) {
          // 匿名内部类方式,创建过滤器子类对象
        File[] files = dir.listFiles(new FileFilter() {
            @Override
            public boolean accept(File pathname) {
                return pathname.getName().endsWith(".java")||pathname.isDirectory();
            }
        });
          // 循环打印
        for (File file : files) {
            if (file.isFile()) {
                System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
            } else {
                printDir2(file);
            }
        }
    }
}      

3.3 Lambda优化

分析：FileFilter是只有一个方法的接口，因此可以用lambda表达式简写。

lambda格式：

()->{ }

代码实现：

public static void printDir3(File dir) {
      // lambda的改写
    File[] files = dir.listFiles(f ->{ 
          return f.getName().endsWith(".java") || f.isDirectory(); 
    });
      
    // 循环打印
    for (File file : files) {
        if (file.isFile()) {
            System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
          } else {
            printDir3(file);
          }
    }
}

一些原理图：

01_递归导致栈内存溢出的原理

02_递归求和的原理 

 03_递归遍历多级目录

 04_FileFilter过滤器的原理