本文中使用到的工具是Intellij IDEA和JDK 8，需要安裝兩款工具的請查看這兩篇教程：點我查看安裝JDK8/11/17教程、點我查看安裝Intellij IDEA教程。

一、控制臺輸入類Scanner

假設(shè)今天我想在瓜攤買一個西瓜（西瓜的重量是10斤），西瓜兩塊錢一斤，此時使用Java程序代碼如下：

/**
 * 計算西瓜的價格
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-10-31
 */
public class MyWatermelonDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        int price = 2;      // 西瓜的單價
        int weight = 10;    // 西瓜的重量（公斤）
        int totalPrice = price * weight;    // 購買價格
        System.out.println("西瓜的價格是: " + totalPrice + "元");
    }
}

運行結(jié)果：

然而現(xiàn)實生活中西瓜的單價和重量是變化的，我們需要手動輸入單價和重量，再將輸入的內(nèi)容進(jìn)行計算。如果在Java代碼中實現(xiàn)這一功能，就需要使用到控制臺輸入類Scanner。

要想執(zhí)行輸入操作，需要創(chuàng)建一個Scanner類型的對象，Scanner類位于java.util包中（包的概念后續(xù)會講到），需要我們在類的上方手動導(dǎo)入。

import java.util.Scanner;

導(dǎo)入完成后，我們就可以在main方法中創(chuàng)建Scanner類型的對象了，在Scanner的構(gòu)造器中還需要傳入一個參數(shù)System.in表示從控制臺輸入，代碼如下：

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

此時我們就完成了scanner對象的創(chuàng)建，此時我們就可以調(diào)用Scanner類中的方法了，由于我們定義的是int類型的變量，此時我們就可以使用Scanner類中的nextInt()方法實現(xiàn)輸入功能，例如：

int price = scanner.nextInt();

在控制臺輸入的內(nèi)容就會賦值給當(dāng)前變量并且可以參與后續(xù)的運算。

以下是解決上述方案的完整代碼：

import java.util.Scanner;       // 要想使用Scanner類，就必須要在類的上方導(dǎo)入

/**
 * 使用Scanner類實現(xiàn)手動輸入，然后計算結(jié)果
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-10-31
 */
public class MyWatermelonDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請輸入西瓜的單價: ");
        int price = scanner.nextInt();
        System.out.println("請輸入西瓜的重量(按斤計算): ");
        int weight = scanner.nextInt();
        int totalPrice = price * weight;
        System.out.println("西瓜的單價是" + price + "元, 重量是" + weight + "斤, 價格是" + totalPrice + "元");
    }
}1

運行結(jié)果：

除了boolean和char類型以外，其他七種數(shù)據(jù)類型都可以調(diào)用nextXxx()方法，使用方式和上述過程完全相同：

基本數(shù)據(jù)類型	調(diào)用方法
byte	nextByte()
short	nextShort()
int	nextInt()
long	nextLong()
float	nextFloat()
double	nextDouble()

除了能輸入數(shù)字以外，Scanner類還提供了字符串輸入的方法：next()和nextLine()。這兩個方法都能在控制臺輸入字符串，二者的區(qū)別是：

• next()方法讀取字符串，直到遇到空格、制表符Tab和回車Enter為止，如果這三個符號后面還存在其他字符，next()方法都會省略。
• nextLine()方法讀取字符串，直到遇到回車Enter為止。即使當(dāng)前行存在空格，也能正常輸出。

以下是兩種方法的使用案例：

import java.util.Scanner;

/**
 * next()方法和nextLine()方法的區(qū)別
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-10-31
 */
public class MyWatermelonDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請使用nextLine()方法輸入內(nèi)容，按回車鍵結(jié)束: ");
        String strValue1 = scanner.nextLine();
        System.out.println("使用nextLine()輸出結(jié)果是: " + strValue1);

        System.out.println("請使用next()方法輸入內(nèi)容，按回車鍵結(jié)束: ");
        String strValue2 = scanner.next();
        System.out.println("使用next()輸出結(jié)果是: " + strValue2);
    }
}

運行結(jié)果：

二、數(shù)學(xué)類Math

在初高中我們學(xué)習(xí)的一些數(shù)學(xué)函數(shù)在Java中同樣使用。這些數(shù)學(xué)函數(shù)都在Math類中。

2.1 絕對值、兩數(shù)的最小值和最大值

絕對值的概念：正數(shù)的絕對值是其本身，0的絕對值是0，負(fù)數(shù)的絕對值是其相反數(shù)。在Math類中，我們可以調(diào)用靜態(tài)方法Math.abs(number)來獲取number的絕對值，其中number的類型只能是int、long、float、double中的一種。

兩數(shù)的最小值可以調(diào)用Math.min(number1, number2)，如果number1 > number2，那么得到的結(jié)果是number2，反之，得到的結(jié)果是number1。

兩數(shù)的最大值可以調(diào)用Math.max(number1, number2)，如果number1 > number2，那么得到的結(jié)果是number1，反之，得到的結(jié)果是number2。

其中number1和number2需要保證是int、long、float、double中的一種。

以下是示例代碼：

/**
 * 絕對值abs()、兩數(shù)最小值min()、兩數(shù)最大值max()的應(yīng)用
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-10-31
 */
public class MathDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 取絕對值
        int intValue1 = 20;
        int result1 = Math.abs(intValue1);
        double doubleValue1 = -2.45;
        double result2 = Math.abs(doubleValue1);
        float floatValue1 = 0.0f;
        float result3 = Math.abs(floatValue1);

        System.out.println("----------取絕對值----------");
        System.out.println("result1 = " + result1);
        System.out.println("result2 = " + result2);
        System.out.println("result3 = " + result3);

        // 兩數(shù)取最小值、最大值
        int intValue2 = 30;
        int intValue3 = 40;
        int result4 = Math.min(intValue2, intValue3);
        int result5 = Math.max(intValue2, intValue3);
        System.out.println("----------取最小值、最大值----------");
        System.out.println("result4 = " + result4);
        System.out.println("result5 = " + result5);
    }
}

運行結(jié)果：

那么Math.abs()、Math.min()、Math.max()為什么只支持int、long、float、double四種類型。我們使用Ctrl和鼠標(biāo)左鍵點擊abs()方法進(jìn)入源碼：

此時按Alt和7鍵，會列舉出當(dāng)前類所有的方法，此時我們在列表中直接輸入abs搜索，發(fā)現(xiàn)只有四個結(jié)果：

此時我們依次點擊進(jìn)入查看源碼，發(fā)現(xiàn)它們支持的數(shù)據(jù)類型只有int、long、float和double。以int類型的abs(int)方法為例，我們發(fā)現(xiàn)方法內(nèi)部就是一個三元運算符組成的表達(dá)式：

public static int abs(int a) {
    return (a < 0) ? -a : a;
}

如果a < 0，那么得到的結(jié)果就是其相反數(shù)-a，反之，0和正數(shù)得到的絕對值就是其本身。long、float和double的abs()方法亦同理。

此時我們可以按照上述的方式找到min和max方法，發(fā)現(xiàn)二者也是僅支持int、long、float和double，方法列表如下：

以min(int, int)方法為例，此時我們點擊查看源碼，發(fā)現(xiàn)這個方法體中也用到了三元表達(dá)式：

public static int min(int a, int b) {
    return (a <= b) ? a : b;
}

如果a小于等于b，那么最小值就是a，反之為b。

而浮點類型的min(double, double)方法源碼則在此基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步判斷：

public static double min(double a, double b) {
    if (a != a)
        return a;   // a is NaN
    if ((a == 0.0d) &&
        (b == 0.0d) &&
        (Double.doubleToRawLongBits(b) == negativeZeroDoubleBits)) {
        // Raw conversion ok since NaN can't map to -0.0.
        return b;
    }
    return (a <= b) ? a : b;
}

如果參數(shù)a的值是NaN（NaN是一個特殊的浮點類型的數(shù)值，表示無效或者無意義的數(shù)值結(jié)果，例如：0.0 / 0.0得到的結(jié)果沒有意義，其結(jié)果就是NaN），由于NaN是無意義的結(jié)果，因此兩個NaN的值比較結(jié)果就是false。源碼中的第一個if判斷就是針對NaN結(jié)果的判斷，如果a的確是NaN，那么比較的結(jié)果沒有意義，返回的結(jié)果也就是變量a本身的值NaN。

第二個比較主要是針對a的值是0.0，b的值是-0.0的情況，0.0在默認(rèn)情況下無論前面加上正負(fù)號都是0.0，第三個條件中Double.doubleToRawLongBits()方法是將當(dāng)前按浮點數(shù)轉(zhuǎn)換成64位的long類型數(shù)，negativeZeroDoubleBits就是上述方法默認(rèn)的-0.0轉(zhuǎn)換成long類型的數(shù)字，如果此時Double.doubleToRawLongBits(b)得到的結(jié)果和negativeZeroDoubleBits的值完全相同，那么得到的結(jié)果是b的值-0.0。

如果上述兩個條件都不符合，那么就使用三元運算符進(jìn)行比較，如果a小于等于b，返回值是a，反之為b。

2.2 數(shù)學(xué)常量\(\pi\)和\(e\)

數(shù)學(xué)常量是指在數(shù)學(xué)領(lǐng)域中經(jīng)常使用的，具有特定數(shù)值的量。在中學(xué)階段，我們接觸到的兩個常量是圓周率\(\pi\)（3.1415926...）和自然對數(shù)\(e\)（2.7182818...）。這兩個常量在Java的Math類有存儲，我們只需要調(diào)用Math.PI即可獲取\(\pi\)值，調(diào)用Math.E即可獲取\(e\)值。

/**
 * 數(shù)學(xué)常量：圓周率和自然對數(shù)
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-11-02
 */
public class MathDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("圓周率的值是: " + Math.PI);
        System.out.println("自然對數(shù)的值是: " + Math.E);
    }
}

運行結(jié)果：

從運行結(jié)果中我們可以發(fā)現(xiàn)，Math.PI和Math.E只輸出了小數(shù)點后的一部分，這是因為在Math類中關(guān)于PI和E使用的是double類型，由于double的精度只有15位，因此輸出結(jié)果保留了小數(shù)點后15位。

2.3 三角函數(shù)

在Math類中定義了很多和三角函數(shù)相關(guān)方法，所有的三角函數(shù)得到的結(jié)果都是double類型，這里選擇了3個具有代表性的三角函數(shù)：

方法	說明
sin(a)	正弦函數(shù)
cos(a)	余弦函數(shù)
tan(a)	正切函數(shù)

和數(shù)學(xué)上的使用基本上一樣，我們只需要確定a的值即可。例如：\(sin(\frac{\pi}{6})=0.5,cos(\frac{\pi}{3}=0.5),tan(\frac{\pi}{4})=1\)，此時我們可以使用程序來檢驗一下：

/**
 * 三角函數(shù)的使用
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-11-02
 */
public class MathDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 弧度使用Math.PI來表示
        double sinResult = Math.sin(Math.PI / 6);
        double cosResult = Math.cos(Math.PI / 3);
        double tanResult = Math.tan(Math.PI / 4);

        System.out.println("sinResult = " + sinResult);
        System.out.println("cosResult = " + cosResult);
        System.out.println("tanResult = " + tanResult);
    }
}

運行結(jié)果：

但是從運行結(jié)果中我們可以發(fā)現(xiàn)得到的結(jié)果和預(yù)期的值相差“一點點”，出現(xiàn)上述情況的原因主要有兩點：首先，計算機本身處理浮點類型的數(shù)值就不準(zhǔn)確。另外，Math.PI的值是小數(shù)點的后15位，做不到十分精確。因此得到的結(jié)果和期望值存在誤差。

2.4 指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)

Math類中定義了如下常用的指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)：

方法名	說明
sprt(a)	求a的平方根
pow(a, b)	求a的b次方，即\(a^b\)
exp(a)	求自然對數(shù)\(e\)的a次方，即\(e^a\)
log(a)	求以自然對數(shù)\(e\)為底，a的對數(shù)，即\(ln(a)\)
log10(a)	求以10為底，a的對數(shù)，即\(log_{10}a\)

以下是這些數(shù)學(xué)函數(shù)在代碼中的應(yīng)用：

/**
 * 指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的使用
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-11-03
 */
public class MathDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        int number1 = 49;
        double result1 = Math.sqrt(number1);    // 求number1的平方根
        int number2 = 3;
        int number3 = 4;
        double result2 = Math.pow(number2, number3);    // 求number2的number3次方
        double result3 = Math.exp(3);       // 求e的3次方
        double result4 = Math.log(2 * Math.E);      // 求以e為底，2e的對數(shù)
        double result5 = Math.log10(100);       // 求以10為底，100的對數(shù)

        System.out.println("result1 = " + result1);
        System.out.println("result2 = " + result2);
        System.out.println("result3 = " + result3);
        System.out.println("result4 = " + result4);
        System.out.println("result5 = " + result5);
    }
}

運行結(jié)果：

2.5 數(shù)字的舍入操作

在進(jìn)行數(shù)學(xué)運算時，我們可能需要對小數(shù)進(jìn)行舍入操作（例如：四舍五入），Math類為我們提供了以下四種關(guān)于小數(shù)舍入的方法：

方法名	返回類型	說明
ceil(x)	double	獲取大于或等于當(dāng)前數(shù)值的最小整數(shù)
floor(x)	double	獲取小于或等于當(dāng)前數(shù)值最大整數(shù)
rint(x)	double	獲取當(dāng)前數(shù)值最接近的整數(shù)，如果有兩個相同接近的整數(shù)，取偶數(shù)
round(x)	double	四舍五入，舍入數(shù)字以第一位小數(shù)為基準(zhǔn)

以下是這些數(shù)學(xué)函數(shù)在代碼中的應(yīng)用：

/**
 * 舍入函數(shù)的使用
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-11-03
 */
public class MathDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        double number1 = 2.46;
        double number2 = -2.34;

        // 獲取大于或等于當(dāng)前數(shù)值的最小整數(shù)
        double result1 = Math.ceil(number1);
        double result2 = Math.ceil(number2);
        System.out.println("result1 = " + result1);
        System.out.println("result2 = " + result2);

        System.out.println("--------------------");
        // 獲取小于或等于當(dāng)前數(shù)值最大整數(shù)
        double result3 = Math.floor(number1);
        double result4 = Math.floor(number2);
        System.out.println("result3 = " + result3);
        System.out.println("result4 = " + result4);

        System.out.println("--------------------");
        // 獲取當(dāng)前數(shù)值最接近的整數(shù)，如果有兩個相同接近的整數(shù)，取偶數(shù)
        double result5 = Math.rint(number1);
        double result6 = Math.rint(number2);
        double result7 = Math.rint(5.5);
        System.out.println("result5 = " + result5);
        System.out.println("result6 = " + result6);
        System.out.println("result7 = " + result7);

        System.out.println("--------------------");
        // 四舍五入，舍入數(shù)字以第一位小數(shù)為基準(zhǔn)
        double result8 = Math.floor(number1);
        double result9 = Math.floor(number2);
        System.out.println("result7 = " + result8);
        System.out.println("result8 = " + result9);
    }
}

運行結(jié)果：

2.6 隨機數(shù)

Math類中為我們提供了一個獲取隨機數(shù)的方法random()，它默認(rèn)在\([0,1)\)范圍內(nèi)生成小數(shù)。我們可以利用這個范圍，生成任意范圍的數(shù)字。

例如：利用Math.random()所給的范圍，生成\([15, 60]\)之間的隨機數(shù)。

首先，整數(shù)范圍\([15, 60]\)可以等價寫成\([15, 61)\)。

再獲取范圍差：\(61 - 15 = 46\)，

利用不等式的性質(zhì)，將原有的\([0, 1)\)乘以46得到\([0, 46)\)，再將現(xiàn)有的范圍再加上15，即可獲得目標(biāo)范圍：\([15, 61)\)

總結(jié)：從\([0,1)\)轉(zhuǎn)換到\([15,61)\)先乘以46，再加15即可。

以下上述案例在Java代碼中的實現(xiàn)：

/**
 * Math.random()生成隨機數(shù)
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-11-03
 */
public class MathDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        // 每次生成的隨機數(shù)值都不相同
        double result1 = Math.random();
        double result2 = Math.random();
        double result3 = Math.random();

        System.out.println("result1 = " + result1);
        System.out.println("result2 = " + result2);
        System.out.println("result3 = " + result3);
        System.out.println("--------------------");

        // 由于生成的是[15,60]之間的整數(shù)，需要將計算結(jié)果強制轉(zhuǎn)換int類型
        int randomNumber1 = (int) (Math.random() * 46 + 15);
        int randomNumber2 = (int) (Math.random() * 46 + 15);
        int randomNumber3 = (int) (Math.random() * 46 + 15);

        System.out.println("randomNumber1 = " + randomNumber1);
        System.out.println("randomNumber2 = " + randomNumber2);
        System.out.println("randomNumber3 = " + randomNumber3);
    }
}

每次得到的結(jié)果都不相同：

三、隨機數(shù)類Random

前面我們學(xué)過Math.random()方法來生成隨機數(shù)，但是這個方法存在一個局限是它默認(rèn)生成的范圍是\([0,1)\)之間的浮點數(shù)值，如果需要更大范圍的隨機數(shù)需要進(jìn)行一定的計算并且需要進(jìn)行強制類型轉(zhuǎn)換，可能會導(dǎo)致代碼可讀性變低。

而接下來要提到的Random類可以避免強制類型轉(zhuǎn)換的問題，并且包含Math.random()方法所不包含的一些特性。

3.1 隨機數(shù)相關(guān)的概念

偽隨機數(shù)：偽隨機數(shù)是計算機利用特定的算法計算出來的\([0,1)\)均勻分布的隨機序列。雖然偽隨機數(shù)并不是真正的隨機數(shù)，但是它們具有類似隨機數(shù)的統(tǒng)計特征：均勻性和獨立性。在計算偽隨機數(shù)時，如果使用的初始值（也稱作隨機數(shù)種子）不變，那么生成偽隨機數(shù)的序列也不會改變。偽隨機數(shù)可以使用程序大量生成。

隨機數(shù)種子：隨機數(shù)種子是在偽隨機數(shù)生成器中用于生成偽隨機數(shù)的初始數(shù)值，隨機數(shù)種子一般是數(shù)字。在偽隨機數(shù)生成器中，給定相同的種子值，將會生成相同的偽隨機數(shù)的序列。

3.2 隨機數(shù)類Random的使用

和前面講過的Scanner類一樣，Random類也在java.util包中。創(chuàng)建隨機數(shù)的方法如下：

1. 在類的上方導(dǎo)入Random類：

import java.util.Random;

2. 創(chuàng)建一個Random對象：有兩種方式：一種是給定隨機數(shù)，另外一種就是不給隨機數(shù)：

構(gòu)造方法	說明
Random(long)	傳入一個long類型的隨機數(shù)種子，后續(xù)生成一個固定的隨機數(shù)序列
Random()	如果構(gòu)造方法中沒有隨機數(shù)，計算機會給定一個隨機數(shù)種子。當(dāng)然，后續(xù)生成的隨機數(shù)列就不是固定的

Random random1 = new Random(20);		// 給定一個隨機數(shù)種子20，后續(xù)會生成一個固定的隨機數(shù)數(shù)列
Random random2 = new Random();			// 不直接給定隨機數(shù)種子，讓計算機自己分配一個種子，生成一個不固定的隨機數(shù)數(shù)列

3. 根據(jù)要生成的隨機數(shù)類型，調(diào)用隨機數(shù)方法，支持整數(shù)類型（int和long）、浮點型（float和double）和布爾類型（boolean）。方法列表如下：

方法名稱	說明
nextInt()	生成int范圍內(nèi)的隨機數(shù)
nextInt(int)	生成1到int最大值范圍內(nèi)（不包含int最大值）的隨機數(shù)
nextLong()	生成long范圍內(nèi)的隨機數(shù)
nextFloat()	生成float范圍內(nèi)的隨機數(shù)
nextDouble()	生成double范圍內(nèi)的隨機數(shù)
nextBoolean()	隨機生成true或false

以下是上述方法的使用：

import java.util.Random;

/**
 * 隨機數(shù)的應(yīng)用
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-11-04
 */
public class RandomDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 不使用隨機數(shù)種子
        Random random1 = new Random();
        int result1 = random1.nextInt();            // 生成int范圍內(nèi)的隨機整數(shù)
        int result2 = random1.nextInt(60);      // 生成1到60范圍內(nèi)的隨機整數(shù)
        long result3 = random1.nextLong();          // 生成long范圍內(nèi)的隨機整數(shù)
        float result4 = random1.nextFloat();        // 生成float范圍內(nèi)的隨機整數(shù)
        double result5 = random1.nextDouble();      // 生成double范圍內(nèi)的隨機整數(shù)
        boolean result6 = random1.nextBoolean();    // 生成true或false

        System.out.println("result1 = " + result1);
        System.out.println("result2 = " + result2);
        System.out.println("result3 = " + result3);
        System.out.println("result4 = " + result4);
        System.out.println("result5 = " + result5);
        System.out.println("result6 = " + result6);

        System.out.println("--------------------");
        // 使用隨機數(shù)種子生成固定序列
        Random random2 = new Random(20);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            int randomValue = random2.nextInt();
            System.out.println("randomValue" + (i + 1) + " = " + randomValue);
        }
    }
}

運行結(jié)果：

我們也可以使用Random解決上述生成隨機數(shù)問題：

import java.util.Random;

/**
 * 使用Random類生成[15, 60]范圍內(nèi)的整數(shù)
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-11-04
 */
public class RandomDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random();   // 不設(shè)置隨機種子
        int result = random.nextInt(46) + 15;
        System.out.println("result = " + result);
    }
}

多運行幾次程序，我們發(fā)現(xiàn)生成的隨機數(shù)確實在\([15,60]\)范圍內(nèi)：

以上是使用Random類生成隨機數(shù)，相對于Math.random()而言，生成隨機數(shù)可以省去強制類型轉(zhuǎn)換，相對方便了一些。

Random類是一個方便實用的工具類，它提供了各種方法來獲取不同類型和范圍的隨機數(shù)，適用于各種模擬、游戲、密碼學(xué)等方面應(yīng)用。通過使用Random類，開發(fā)人員可以輕松地生成具有良好隨機性和不可預(yù)測性的偽隨機數(shù)，從而提高應(yīng)用程序的靈活性和效率。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的入门篇-其之八-常用类的简单使用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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