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[Java] 型別與語法

Java 的型別與對應變數宣告方式​

Type 類型說明變數宣告範例常用/差異說明
byte8-bit 整數byte b = 100;偏少用，通常用於大量資料節省記憶體
short16-bit 整數short s = 1000;偏少用，通常用於節省記憶體
int32-bit 整數int i = 100000;最常用整數型別，適合大部分情況
long64-bit 整數long l = 100000000L;用於大整數或時間戳、金額等需大數範圍
float32-bit 浮點數float f = 3.14f;偏少用，一般用 double 更精準
double64-bit 浮點數double d = 3.14159265;最常用浮點型別，適合大部分計算
char單一字元char c = 'A';用於單字元或字元操作
booleantrue / falseboolean flag = true;最常用布林型別
String字串（參考型別）String name = "Jeremy";最常用文字型別，操作方便
Array陣列（參考型別）int[] arr1 = {1,2,3};
int[] arr2 = new int[5];		儲存同型別多個元素，arr1 直接初始化，arr2 指定大小再賦值
Object物件（參考型別，父類別）Object obj = new Object();所有類別父類別，可存任何物件，但需強制轉型

Object​

Object 這個詞其實在 Java 理有兩種意思。上述表格的 Object 是一種型別的概念，代表 Java 中所有類別的父類別 (superclass)。
但在日常使用中，object 這個詞也常被用來泛指「物件」，意思是某個類別 (class) 的實例 (instance)。
所以要看上下文來判斷 object 是指哪一種意思：

  1. 廣義的 object：指的是任何類別 (class) 的實例 (instance)，也就是說，當你使用 new 關鍵字創建一個類別的物件時，這個物件就是一個 object。
    例如：
Person person1 = new Person("Alice", 25);
String s = "Hello";
int[] arr = new int[5];

上述的 person1、s 和 arr 都是 object，因為它們分別是 Person、String 和 int[] 類別的實例。

  1. 狹義的 Object 類別：指的是 Java 提供的 Object 類別，這是所有類別的父類別。
Object obj = new Person("Alice", 25);

雖然一樣是 Person 類別的實例，但因為宣告成 Object 型別，所以只能使用 Object 類別的方法，無法直接使用 Person 類別特有的方法，除非進行強制轉型 (casting)。
以口語一點來解釋就是：

  1. 廣義上的 object：桌上的咖啡杯，你很明確知道桌上的是咖啡杯這個物件。
  2. 狹義上的 Object：桌上的杯子，但你不知道它是咖啡杯還是茶杯，只知道它是個杯子這個類別。
提示

平常討論 Java 或 OOP 時，大家說的 object 通常都是廣義的意思，也就是「某個類別的實例」。
型別的 Object 通常都是在特定情況下才會討論。

迴圈​

for 迴圈​

範例 01
public class ShoppingCart {
    public static void main(String[] args) {
        double[] prices = {12.5, 9.9, 5.0, 20.0};
        double total = 0;

        // 計算購物車總價
        for (int i = 0; i < prices.length; i++) {
            total += prices[i];
        }

        System.out.println("購物車總價: $" + total);
    }
}
範例 02
public class practiceSum {
    public static void main(String[] args) {
        NonStaticCaculate obj = new NonStaticCaculate();

        obj.sum(1, 10, 1);
        obj.sum(1, 99, 2);
        obj.sum(4, 97, 3);
    }
}

class NonStaticCaculate {
    public void sum (int head, int tail, int diff) {
        int total = 0;
        
        for (int i = head; i <= tail; i += diff) {
            total += i;
        }
        
        System.out.println("The sum of is: " + total);
    }
}

while 迴圈​

public class AccumulateExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] dailySteps = {1000, 2500, 3000, 2000, 1500};
        int totalSteps = 0;
        int day = 0;

        // 累加每天步數，直到總步數超過 5000 步
        while (totalSteps <= 5000) {
            totalSteps += dailySteps[day];
            System.out.println("第 " + (day + 1) + " 天步數: " + dailySteps[day] + ", 累計步數: " + totalSteps);
            day++;
        }

        System.out.println("累計步數超過 5000，總共用了 " + day + " 天");
    }
}

do-while 迴圈​

import java.util.Scanner;

public class PasswordCheck {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String password;

        // 使用者至少輸入一次
        do {
            System.out.print("請輸入密碼: ");
            password = scanner.nextLine();
        } while (!password.equals("1234"));

        System.out.println("密碼正確，登入成功！");
        scanner.close();
    }
}

巢狀迴圈​

for 巢狀迴圈印出九九乘法表
public class MultiplicationTable {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 9; i++) {
            for (int j = 1; j <= i; j++) {
                System.out.print(j + "x" + i + "=" + (i*j) + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
while 巢狀迴圈印出各班級學生分數
public class ClassScores {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] scores = {
            {85, 90, 78}, // 班級 1
            {92, 88, 79}, // 班級 2
            {75, 80, 85}  // 班級 3
        };

        int classIndex = 0;
        while (classIndex < scores.length) {
            System.out.println("班級 " + (classIndex + 1) + " 成績:");
            
            int studentIndex = 0;
            while (studentIndex < scores[classIndex].length) {
                System.out.println("  學生 " + (studentIndex + 1) + ": " + scores[classIndex][studentIndex]);
                studentIndex++;
            }

            classIndex++;
            System.out.println();
        }
    }
}

條件判斷​

if-else 條件判斷​

int score = 85;

// if-else
if (score >= 90) {
    System.out.println("Excellent!");
} else if (score >= 60) {
    System.out.println("Pass");
} else {
    System.out.println("Fail");
}

switch 條件判斷​

public class UserRoleExample {
    public static void main(String[] args) {
        String role = "admin"; // 可能值: "admin", "editor", "viewer"
        String permission;

        switch (role) {
            case "admin":
                permission = "可以新增、編輯、刪除資料";
                break;
            case "editor":
                permission = "可以編輯資料";
                break;
            case "viewer":
                permission = "只能查看資料";
                break;
            default:
                permission = "無權限";
        }

        System.out.println("身份: " + role + " → " + permission);
    }
}
提示

break 是用來跳出 for、switch 或迴圈的語句;continue` 是用來跳過本次迴圈，直接進入下一次迴圈的語句。

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i % 2 == 0) {
        continue; // 偶數跳過，直接進入下一次迴圈
    }
    System.out.println(i); // 只會印出奇數
}

method​

無回傳值的 method 會以 void 宣告​

void printMessage(String message) {
    System.out.println(message);
}

有回傳值的 method 會以回傳型別宣告​

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

overloading (多載)​

最早學 overloading 是在 TypeScript 裡面，但其實用 TS 學 overloading 會有點抽象，但從 Java 等 OOP 語言來看就會比較直觀。
那 overloading 其實具有幾個特性：

  1. method 名稱相同
  2. 參數數量、型別或順序不同
  3. 回傳型別的不同不能單獨作為判斷依據，必須配合參數差異 → 簡單說就是，兩個 method 不能只有回傳型別不同，其他都一樣，這樣會造成呼叫時無法判斷要用哪一個 method
範例 01
public class Calculator {

    // 加法：兩個 int
    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    // 加法：三個 int
    int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }

    // 加法：兩個 double
    double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Calculator calc = new Calculator();
        System.out.println(calc.add(2, 3));       // 使用 int, int
        System.out.println(calc.add(2, 3, 4));    // 使用 int, int, int
        System.out.println(calc.add(2.5, 3.5));   // 使用 double, double
    }
}
範例 02
public class overloadIssue {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] intMatrix = {
            {1, 2, 3, 4, 5},
            {9, 8, 7, 6, 5}
        };
        double[][] doubleMatrix = {
            {1.26, 2.25, 3.74, 4.26, 9.02},
            {9.53, 9.99, 7.36, 6.2, 5.5}
        };

        int intResult = maxEle(intMatrix);
        double doubleResult = maxEle(doubleMatrix);

        System.out.println("int result of maxEle is: " + intResult);
        System.out.println("double result of maxEle is: " + doubleResult);
    }

    static int maxEle (int x[][]) {
        int max = x[0][0];

        for (int i = 0; i < x.length; i++) {
            for (int j = 0; j < x[i].length; j++) {
                if (x[i][j] > max) {
                    max = x[i][j];
                }
            }
        }

        return max;
    }

    static double maxEle (double x[][]) {
        double max = x[0][0];

        for (int i = 0; i < x.length; i++) {
            for (int j = 0; j < x[i].length; j++) {
                if (x[i][j] > max) {
                    max = x[i][j];
                }
            }
        }

        return max;
    }
}

一些範例​

一個結合輸出入、條件判斷、迴圈、類別的例子​

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

public class MockApiCall {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        ApiCaller apiCaller = new ApiCaller();

        System.out.println("請問是否呼叫 API？（y/n）");
        String userInput = scanner.nextLine().trim().toLowerCase();
        
        if (!userInput.equals("y")) {
            System.out.println("使用者選擇不呼叫 API，程式結束。");
        } else {
            do {
                boolean isSuccessful = apiCaller.callApi();
                if (isSuccessful) {
                    break;
                } else {
                    apiCaller.retryCount--;
                    if (apiCaller.retryCount > 0) {
                        System.out.println("API 呼叫失敗，剩餘重試次數：" + apiCaller.retryCount);
                    } else {
                        System.out.println("API 呼叫失敗，已無剩餘重試次數。");
                    }
                }
            } while (apiCaller.retryCount > 0);
        }

        scanner.close();
    }
}

class ApiCaller {
    Random random = new Random();
    int retryCount = 5;

    public boolean callApi() {
        boolean mockIsApiSuccessful = random.nextInt(100) < 10;

        if (mockIsApiSuccessful) {
            System.out.println("API call successful.");
            return true;
        } else {
            System.out.println("API call failed.");
            return false;
        }
    }
}

將使用者輸入的字串中的數字加總​

題目需求為，當使用者輸入如：「abc 12 de 5」時，程式能夠計算出 12 和 5 的總和 17。

import java.util.Scanner;

public class SumNumbersInString {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請輸入一串字串（可包含數字）：");

        int sum = 0;
        while (scanner.hasNext()) {
            if (scanner.hasNextInt()) {
                sum += scanner.nextInt(); // 讀到數字就加總
            } else {
                scanner.next(); // 不是數字就跳過
            }
        }

        System.out.println("字串中的數字總和為: " + sum);
        scanner.close();
    }
}