Java语言程序设计(基础篇)(原书第10版)

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内容简介: 本书是Java语言的经典教材,中文版分为基础篇和进阶篇,主要介绍程序设计基础、面向对象程序设计、GUI程序设计、数据结构和算法、高级Java程序设计等内容.本书以示例讲解解决问题的技巧,提供大量的程序清单,每章配有大量复习题和编程练习题,帮助读者掌握编程技术,并应用所学技术解决实际应用开发中遇到的问题。
基础篇主要介绍基本程序设计、语法结构、面向对象程序设计、继承和多态、异常处理和文本I/O、抽象类和接口等内容。
本书可作为高等院校相关专业程序设计课程的基础教材,也可作为Java语言及编程爱好者的参考资料。

目录: Introduction to Java Programming, Comprehension Version, Tenth Edition
出版者的话
中文版序
译者序
前言
第1章 计算机、程序和Java概述 1
1.1 引言 1
1.2 什么是计算机 2
1.2.1 中央处理器 2
1.2.2 比特和字节 3
1.2.3 内存 3
1.2.4 存储设备 4
1.2.5 输入和输出设备 4
1.2.6 通信设备 5
1.3 编程语言 6
1.3.1 机器语言 6
1.3.2 汇编语言 6
1.3.3 高级语言 7
1.4 操作系统 8
1.4.1 控制和监视系统的活动 8
1.4.2 分配和调配系统资源 8
1.4.3 调度操作 8
1.5 Java、万维网以及其他 9
1.6 Java语言规范、API、JDK和IDE 10
1.7 一个简单的Java程序 11
1.8 创建、编译和执行Java程序 13
1.9 程序设计风格和文档 16
1.9.1 正确的注释和注释风格 16
1.9.2 正确的缩进和空白 16
1.9.3 块的风格 17
1.10 程序设计错误 17
1.10.1 语法错误 17
1.10.2 运行时错误 18
1.10.3 逻辑错误 18
1.10.4 常见错误 19
1.11 使用NetBeans开发Java程序 20
1.11.1 创建Java工程 20
1.11.2 创建Java类 21
1.11.3 编译和运行类 22
1.12 使用Eclipse开发Java程序 22
1.12.1 创建Java工程 22
1.12.2 创建Java类 24
1.12.3 编译和运行类 24
关键术语 25
本章小结 25
测试题 26
编程练习题 26
第2章 基本程序设计 28
2.1 引言 28
2.2 编写简单的程序 28
2.3 从控制台读取输入 31
2.4 标识符 34
2.5 变量 34
2.6 赋值语句和赋值表达式 36
2.7 命名常量 37
2.8 命名习惯 37
2.9 数值数据类型和操作 38
2.9.1 数值类型 38
2.9.2 从键盘读取数值 39
2.9.3 数值操作符 39
2.9.4 幂运算 41
2.10 数值型直接量 41
2.10.1 整型直接量 42
2.10.2 浮点型直接量 42
2.10.3 科学记数法 42
2.11 表达式求值以及操作符优先级 43
2.12 示例学习:显示当前时间 44
2.13 增强赋值操作符 46
2.14 自增和自减操作符 47
2.15 数值类型转换 48
2.16 软件开发过程 50
2.17 示例学习:整钱兑零 54
2.18 常见错误和陷阱 56
关键术语 58
本章小结 58
测试题 59
编程练习题 59
第3章 选择 64
3.1 引言 64
3.2 boolean数据类型 64
3.3 if语句 66
3.4 双分支if-else语句 68
3.5 嵌套的if语句和多分支if-else语句 69
3.6 常见错误和陷阱 71
3.7 产生随机数 74
3.8 示例学习:计算身体质量指数 76
3.9 示例学习:计算税率 77
3.10 逻辑操作符 80
3.11 示例学习:判定闰年 83
3.12 示例学习:彩票 84
3.13 switch语句 85
3.14 条件表达式 88
3.15 操作符的优先级和结合规则 89
3.16 调试 90
关键术语 91
本章小结 91
测试题 92
编程练习题 92
第4章 数学函数、字符和字符串 100
4.1 引言 100
4.2 常用数学函数 101
4.2.1 三角函数方法 101
4.2.2 指数函数方法 102
4.2.3 取整方法 102
4.2.4 min、max和abs方法 102
4.2.5 random方法 103
4.2.6 示例学习:计算三角形的角度 103
4.3 字符数据类型和操作 105
4.3.1 Unicode和ASCII码 105
4.3.2 特殊字符的转义序列 106
4.3.3 字符型数据与数值型数据之间的转换 107
4.3.4 字符的比较和测试 107
4.4 String类型 109
4.4.1 求字符串长度 110
4.4.2 从字符串中获取字符 110
4.4.3 连接字符串 111
4.4.4 字符串的转换 111
4.4.5 从控制台读取字符串 112
4.4.6 从控制台读取字符 112
4.4.7 字符串比较 112
4.4.8 获得子字符串 114
4.4.9 获取字符串中的字符或者子串 115
4.4.10 字符串和数字间的转换 116
4.5 示例学习 117
4.5.1 猜测生日 118
4.5.2 将十六进制数转换为十进制数 121
4.5.3 使用字符串修改彩票程序 122
4.6 格式化控制台输出 123
关键术语 126
本章小结 127
测试题 127
编程练习题 127
第5章 循环 133
5.1 引言 133
5.2 while循环 134
5.2.1 示例学习:猜数字 136
5.2.2 循环设计策略 138
5.2.3 示例学习:多个减法测试题 138
5.2.4 使用标记值控制循环 140
5.2.5 输入和输出重定向 141
5.3 do-while循环 143
5.4 for循环 144
5.5 采用哪种循环 147
5.6 嵌套循环 149
5.7 最小化数值错误 151
5.8 示例学习 152
5.8.1 求最大公约数 152
5.8.2 预测未来学费 154
5.8.3 将十进制数转换为
十六进制数 155
5.9 关键字break和continue 156
5.10 示例学习:判断回文串 159
5.11 示例学习:显示素数 160
关键术语 162
本章小结 163
测试题 163
编程练习题 163
第6章 方法 171
6.1 引言 171
6.2 定义方法 172
6.3 调用方法 173
6.4 void方法示例 175
6.5 通过传值进行参数传递 178
6.6 模块化代码 181
6.7 示例学习:将十六进制数转换为十进制数 183
6.8 重载方法 185
6.9 变量的作用域 187
6.10 示例学习:生成随机字符 188
6.11 方法抽象和逐步求精 190
6.11.1 自顶向下的设计 191
6.11.2 自顶向下和自底向上的实现 192
6.11.3 实现细节 193
6.11.4 逐步求精的优势 196
关键术语 196
本章小结 197
测试题 197
编程练习题 197
第7章 一维数组 207
7.1 引言 207
7.2 数组的基础知识 207
7.2.1 声明数组变量 208
7.2.2 创建数组 208
7.2.3 数组大小和默认值 209
7.2.4 访问数组元素 209
7.2.5 数组初始化语法 210
7.2.6 处理数组 210
7.2.7 foreach循环 212
7.3 示例学习:分析数字 214
7.4 示例学习:一副牌 215
7.5 数组的复制 217
7.6 将数组传递给方法 218
7.7 从方法中返回数组 221
7.8 示例学习:统计每个字母出现的次数 221
7.9 可变长参数列表 224
7.10 数组的查找 225
7.10.1 线性查找法 225
7.10.2 二分查找法 226
7.11 数组的排序 228
7.12 Arrays类 230
7.13 命令行参数 232
7.13.1 向main方法传递字符串 232
7.13.2 示例学习:计算器 232
关键术语 234
本章小结 235
测试题 235
编程练习题 235
第8章 多维数组 242
8.1 引言 242
8.2 二维数组的基础知识 242
8.2.1 声明二维数组变量并创建二维数组 243
8.2.2 获取二维数组的长度 244
8.2.3 锯齿数组 244
8.3 处理二维数组 245
8.4 将二维数组传递给方法 247
8.5 示例学习:多选题测验评分 248
8.6 示例学习:找出距离最近的点对 249
8.7 示例学习:数独 251
8.8 多维数组 254
8.8.1 示例学习:每日温度和湿度 255
8.8.2 示例学习:猜生日 256
本章小结 258
测试题 258
编程练习题 258
第9章 对象和类 270
9.1 引言 270
9.2 为对象定义类 270
9.3 示例:定义类和创建对象 272
9.4 使用构造方法构造对象 277
9.5 通过引用变量访问对象 278
9.5.1 引用变量和引用类型 278
9.5.2 访问对象的数据和方法 279
9.5.3 引用数据域和null值 279
9.5.4 基本类型变量和引用类型变量的区别 280
9.6 使用Java库中的类 282
9.6.1 Date类 282
9.6.2 Random类 283
9.6.3 Point2D类 283
9.7 静态变量、常量和方法 284
9.8 可见性修饰符 289
9.9 数据域封装 291
9.10 向方法传递对象参数 294
9.11 对象数组 297
9.12 不可变对象和类 299
9.13 变量的作用域 301
9.14 this引用 302
9.14.1 使用this引用隐藏数据域 302
9.14.2 使用this调用构造方法 303
关键术语 304
本章小结 304
测试题 305
编程练习题 305
第10章 面向对象思考 309
10.1 引言 309
10.2 类的抽象和封装 309
10.3 面向对象的思考 313
10.4 类的关系 315
10.4.1 关联 316
10.4.2 聚集和组合 317
10.5 示例学习:设计Course类 318
10.6 示例学习:设计栈类 320
10.7 将基本数据类型值作为对象处理 322
10.8 基本类型和包装类类型之间的自动转换 325
10.9 BigInteger和BigDecimal类 326
10.10 String类 327
10.10.1 构造字符串 327
10.10.2 不可变字符串与限定字符串 328
10.10.3 字符串的替换和分隔 329
10.10.4 依照模式匹配、替换和分隔 329
10.10.5 字符串与数组之间的转换 330
10.10.6 将字符和数值转换成字符串 331
10.10.7 格式化字符串 331
10.11 StringBuilder和StringBuffer类 333
10.11.1 修改StringBuilder中的字符串 334
10.11.2 toString、capacity、length、setLength和charAt方法 335
10.11.3 示例学习:判断回文串时忽略既非字母又非数字的字符 336
关键术语 338
本章小结 339
测试题 339
编程练习题 339
第11章 继承和多态 347
11.1 引言 347
11.2 父类和子类 347
11.3 使用super关键字 353
11.3.1 调用父类的构造方法 353
11.3.2 构造方法链 354
11.3.3 调用父类的方法 355
11.4 方法重写 356
11.5 方法重写与重载 357
11.6 Object类及其toString()方法 359
11.7 多态 359
11.8 动态绑定 360
11.9 对象转换和instanceof运算符 363
11.10 Object类的equals方法 367
11.11 ArrayList类 368
11.12 对于列表有用的方法 374
11.13 示例学习:自定义栈类 374
11.14 protected数据和方法 376
11.15 防止扩展和重写 378
关键术语 378
本章小结 379
测试题 379
编程练习题 380
第12章 异常处理和文本I/O 384
12.1 引言 384
12.2 异常处理概述 385
12.3 异常类型 389
12.4 关于异常处理的更多知识 391
12.4.1 声明异常 392
12.4.2 抛出异常 392
12.4.3 捕获异常 393
12.4.4 从异常中获取信息 394
12.4.5 示例学习:声明、抛出和捕获异常 396
12.5 finally子句 399
12.6 何时使用异常 400
12.7 重新抛出异常 401
12.8 链式异常 402
12.9 创建自定义异常类 403
12.10 File类 405
12.11 文件输入和输出 408
12.11.1 使用PrintWriter写数据 408
12.11.2 使用try-with-resources自动关闭资源 409
12.11.3 使用Scanner读数据 410
12.11.4 Scanner如何工作 411
12.11.5 示例学习:替换文本 412
12.12 从Web上读取数据 414
12.13 示例学习:Web爬虫 416
关键术语 418
本章小结 418
测试题 419
编程练习 419
第13章 抽象类和接口 424
13.1 引言 424
13.2 抽象类 424
13.2.1 为何要使用抽象方法 427
13.2.2 抽象类的几点说明 428
13.3 示例学习:抽象的Number类 429
13.4 示例学习:Calendar和GregorianCalendar 431
13.5 接口 434
13.6 Comparable接口 436
13.7 Cloneable接口 440
13.8 接口与抽象类 444
13.9 示例学习:Rational类 447
13.10 类的设计原则 452
13.10.1 内聚性 452
13.10.2 一致性 452
13.10.3 封装性 452
13.10.4 清晰性 453
13.10.5 完整性 453
13.10.6 实例和静态 453
13.10.7 继承与聚合 454
13.10.8 接口和抽象类 454
关键术语 454
本章小结 455
测试题 455
编程练习题 455
第14章 JavaFX基础 459
14.1 引言 459
14.2 JavaFX与Swing以及AWT的比较 459
14.3 JavaFX程序的基本结构 460
14.4 面板、UI组件以及形状 462
14.5 属性绑定 465
14.6 节点的通用属性和方法 468
14.7 Color类 469
14.8 Font类 470
14.9 Image和ImageView类 472
14.10 布局面板 474
14.10.1 FlowPane 475
14.10.2 GridPane 477
14.10.3 BorderPane 478
14.10.4 HBox和VBox 480
14.11 形状 482
14.11.1 Text 482
14.11.2 Line 484
14.11.3 Rectangle 485
14.11.4 Circle和Ellipse 487
14.11.5 Arc 488
14.11.6 Polygon和Polyline 491
14.12 示例学习:ClockPane类 493
关键术语 497
本章小结 498
测试题 498
编程练习题 498
第15章 事件驱动编程和动画 504
15.1 引言 504
15.2 事件和事件源 506
15.3 注册处理器和处理事件 507
15.4 内部类 511
15.5 匿名内部类处理器 512
15.6 使用lambda表达式简化事件处理 514
15.7 示例学习:贷款计算器 517
15.8 鼠标事件 519
15.9 键盘事件 520
15.10 可观察对象的监听器 523
15.11 动画 525
15.11.1 PathTransition 525
15.11.2 FadeTransition 528
15.11.3 Timeline 530
15.12 示例学习:弹球 532
关键术语 535
本章小结 535
测试题 536
编程练习题 536
第16章 JavaFX UI组件和多媒体 542
16.1 引言 542
16.2 Labeled和Label 543
16.3 按钮 545
16.4 复选框 547
16.5 单选按钮 549
16.6 文本域 551
16.7 文本区域 553
16.8 组合框 556
16.9 列表视图 559
16.10 滚动条 562
16.11 滑动条 564
16.12 示例学习:开发一个井字游戏 567
16.13 视频和音频 572
16.14 示例学习:国旗和国歌 575
本章小结 577
测试题 578
编程练习题 578
第17章 二进制 I/O 584
17.1 引言 584
17.2 在Java中如何处理文本I/O 584
17.3 文本I/O与二进制I/O 585
17.4 二进制I/O类 587
17.4.1 FileInputStream和FileOutputStream 588
17.4.2 FilterInputStream和FilterOutputStream 590
17.4.3 DataInputStream和DataOutputStream 590
17.4.4 BufferedInputStream和BufferedOutputStream 594
17.5 示例学习:复制文件 596
17.6 对象I/O 598
17.6.1 Serializable接口 600
17.6.2 序列化数组 601
17.7 随机访问文件 602
关键术语 606
本章小结 606
测试题 606
编程练习题 606
第18章 递归 609
18.1 引言 609
18.2 示例学习:计算阶乘 610
18.3 示例学习:计算斐波那契数 613
18.4 使用递归解决问题 615
18.5 递归辅助方法 617
18.5.1 递归选择排序 618
18.5.2 递归二分查找 618
18.6 示例学习:得到目录的大小 619
18.7 示例学习:汉诺塔 621
18.8 示例学习:分形 624
18.9 递归与迭代 627
18.10 尾递归 628
关键术语 629
本章小结 629
测试题 630
编程练习题 630
附录A Java关键字 637
附录B ASCII字符集 638
附录C 操作符优先级表 639
附录D Java修饰符 640
附录E 特殊浮点值 641
附录F 数系 642
附录G 位操作 646
附录H 正则表达式 647
附录I 枚举类型 651

译者序: Introduction to Java Programming, Comprehension Version, Tenth Edition
Java是一门伟大的程序设计语言,同时,它还是基于Java语言从嵌入式开发到企业级开发的平台。在风起云涌的计算机技术发展历程中,Java的身影随处可见,而且生命力极其强大。1995年,Java Applet使得Web网页可以表现精彩和互动的多媒体内容,促进了Web的蓬勃发展。之后随着Web的发展,应用Web成为大型应用开发的主流方式,Java凭借其“一次编译,到处运行”的特性很好地支持了互联网应用所要求的跨平台能力,成为服务器端开发的主流语言。Java EE至今依然是最重要的企业开发服务器端平台。2004年再次产生了对Web客户端体验的强烈需求,促使富因特网应用技术广泛流行,从Java Web Start到现在的JavaFX,都是重要的富因特网应用技术。现在我们进入了移动互联网时代,而Java依然是当之无愧的主角。从第一阶段移动互联网中的J2ME,到目前移动操作系统中全球占据份额最大的Android系统上的App开发,都采用的是Java语言和平台。云计算、大数据、物联网、可穿戴设备等技术的应用,都需要可以跨平台、跨设备的分布式计算环境,我们依然会看到Java语言在其中的关键作用。除此之外,Java还是一门非常优秀的教学语言。它是一门经典的面向对象编程语言,拥有优雅和尽量简明的语法以及丰富的实用类库,让编程人员可以尽可能地将精力集中在业务领域的问题求解上。许多开源项目和科研中的原型系统都是采用Java实现的。课堂教学采用的语言同时在工业界和学术领域具有如此广泛的应用,对于学生今后的科研和工作都有直接帮助。我曾经对美国计算机专业排名靠前的几十所大学的相关课程进行调研,这些著名大学的编程课程中绝大部分选用了Java语言进行教学。
在多年前机械工业出版社举办的一次教学研讨会上,我有幸认识了原书的作者梁勇(Y. Daniel Liang)教授并进行了交流。那次会议之后我开始在主讲的程序设计课程中采用本书英文版作为教材,在同行和学生中得到了良好反响。作为复旦校友,梁教授对中国学生的情况非常了解,书中没有过于晦涩的词汇和表达,所以本英文教材非常适合中国学生的英文基础。更重要的是,本书知识点全面,体系结构清晰,重点突出、文字准确,内容组织循序渐进,并有大量精选的示例和配套素材,比如精心设计的大量练习题,甚至在配套网站中有支持教学的大量动画演示。本书采用基础优先的方式,从编程基础开始,逐步引入面向对象思想,最后介绍应用框架,这样很适合程序设计入门的学生。另外,强调面向问题求解的教学方法是本书特色,这也是我在课堂上一直遵循的教学方法。通过生动实用的例子来引导学生学习程序设计课程,避免了枯燥的语法学习,让学生学以致用,并且可以举一反三。程序设计课堂最重要的是要培养学生的计算思维,这对学生综合素质的培养以及其他知识的学习,都是很有裨益的。掌握了程序设计的思维,可以很方便地学习和使用其他编程语言。该版本的另一特色是对最新Java语言特色的跟进,即基于Java最新版本8进行介绍。这是Java语言变动非常大的一个版本,比如对JavaFX的全面引入以及并行计算的支持等,都反映了最新的计算机技术和应用特点。相应地,教材也进行了大幅更新。我很荣幸成为本书第10版的译者,让中国的读者可以通过这一最新版本的中文版方便地学习程序设计相关知识。
在本书的翻译过程中,我得到了原书作者梁勇教授的大力支持。非常感谢他不仅对我邮件中的一些问题进行快速回复和详细解答,还拨冗写了中文版序,其一丝不苟的学术精神让人感动。感谢机械工业出版社的朱劼编辑,她在本书的整个翻译过程中提供了许多帮助。感谢李艺编辑等其他出版社工作人员以及本书前一版的译者,本书的出版也得益于他们的工作。最后要感谢我的家人在翻译过程中给予的支持和鼓励。由于经验不足和水平有限,书中一定会存在许多问题,敬请得到大家的指正。你们善意的指正,对我和阅读本书的许多读者是有益的。
戴开宇
2015年4月

前言: Introduction to Java Programming, Comprehension Version, Tenth Edition
许多读者就本书之前的版本给出了很多反馈。这些评论和建议极大地改进了本书。这一版从表述、组织、示例、练习题以及附录方面都进行了极大的增强,包括:
用JavaFX取代了Swing。JavaFX是一个用于开发Java GUI程序的新框架,它极大地简化了GUI程序设计,比Swing更易于学习。
在GUI程序设计之前介绍异常处理、抽象类和接口,若教师选择不教授GUI的内容,可以直接跳过第14~16章。
在第4章便开始介绍对象和字符题串,从而使得学生可以较早地使用对象和字符串来开发有趣的程序。
包含更多新的有趣示例和练习题 ,用于激发学生兴趣。在配套网站(www.cs. armstrong.edu/liang/intro10e/或www.pearsonhighered.com/liang)上还为教师提供了100多道编程练习题。
本书采用基础优先的方法,在设计自定义类之前,首先介绍基本的程序设计概念和技术。选择语句、循环、方法和数组这样的基本概念和技术是程序设计的基础,它们为学生进一步学习面向对象程序设计和高级Java程序设计做好准备。
本书以问题驱动的方式来教授程序设计,将重点放在问题的解决而不是语法上。我们通过使用在各种应用情景中引发思考的问题,使得程序设计的介绍也变得更加有趣。前面章节的主线放在问题的解决上,引入合适的语法和库以支持编写解决问题的程序。为了支持以问题驱动的方式来教授程序设计,本书提供了大量不同难度的问题来激发学生的积极性。为了吸引各个专业的学生来学习,这些问题涉及很多应用领域,包括数学、科学、商业、金融、游戏、动画以及多媒体等。
本书将程序设计、数据结构和算法无缝集成在一起,采用一种实用性的方式来教授数据结构。首先介绍如何使用各种数据结构来开发高效的算法,然后演示如何实现这些数据结构。通过实现,学生获得关于数据结构效率,以及如何和何时使用某种数据结构的深入理解。最后,我们设计和实现了针对树和图的自定义数据结构。
本书广泛应用于全球各大学的程序设计入门、数据结构和算法课程中。完全版包括程序设计基础、面向对象程序设计、GUI程序设计、数据结构、算法、并行、网络、数据库和Web程序设计。这个版本旨在把学生培养成精通Java的程序员。基础篇可用于程序设计的第一门课程(通常称为CS1)。基础篇包含完全版的前18章内容,前13章适合准备AP计算机科学考试(AP Computer Science Exam)的人员使用。
教授编程的最好途径是通过示例,而学习编程的唯一途径是通过动手练习。本书通过示例对基本概念进行了解释,提供了大量不同难度的练习题供学生进行实践。在我们的程序设计课程中,每次课后都布置了编程练习。
我们的目标是编写一本可以通过各种应用场景中的有趣示例来教授问题求解和程序设计的教材。如果您有任何关于如何改进本书的评论或建议,请通过以下方式与我联系。
Y. Daniel Liang
y.daniel.liang@gmail.com
www.cs.armstrong.edu/liang
www.pearsonhighered.com/liang
本版新增内容
本版对各个细节都进行了全面修订,以增强其清晰性、表述、内容、例子和练习题。本版主要的改进如下:
更新到Java 8版本。
由于Swing被JavaFX所替代,因此所有的GUI示例和练习题都使用JavaFX改写。
使用lambda表达式来简化JavaFX和线程中的编程。
在配套网站上为教师提供了100多道编程练习题,并给出了答案。这些练习题没有出现在教材中。
在第4章就引入了数学方法,使得学生可以使用数学函数编写代码。
在第4章就引入了字符串,使得学生可以早点使用对象和字符串开发有趣的程序。
GUI编程放在抽象类和接口之后介绍,若教师选择不教授GUI内容的话,可以直接跳过这些章节。
第4、14、15和16章是全新的章节。
第28和29章大幅改写,对最小生成树和最短路径使用更加简化的方法实现。
教学特色
本书使用以下要素组织素材:
教学目标 在每章开始处列出学生应该掌握的内容,学完这章后,学生能够判断自己是否达到这个目标。
引言 提出代表性的问题,以便学生对该章内容有一个概括了解。
要点提示 突出每节中涵盖的重要概念。
复习题 按节组织,帮助学生复习相关内容并评估掌握的程度。
示例学习 通过精心挑选示例,以容易理解的方式教授问题求解和程序设计概念。本书使用多个小的、简单的、激发兴趣的例子来演示重要的概念。
本章小结 回顾学生应该理解和记住的重要主题,有助于巩固该章所学的关键概念。
测试题 测试题是在线的,让学生对编程概念和技术进行自我测试。
编程练习题 为学生提供独立应用所学新技能的机会。练习题的难度分为容易(没有星号)、适中(*)、难(**)和具有挑战性(***)四个级别。学习程序设计的窍门就是实践、实践、再实践。所以,本书提供了大量的编程练习题。
注意、提示、警告和设计指南 贯穿全书,对程序开发的重要方面提供有价值的建议和见解。
注意 提供学习主题的附加信息,巩固重要概念。
提示 教授良好的程序设计风格和实践经验。
警告 帮助学生避开程序设计错误的误区。
设计指南 提供设计程序的指南。
灵活的章节顺序
本书提供灵活的章节顺序,使学生可以或早或晚地了解GUI、异常处理、递归、泛型和Java集合框架等内容。下页的插图显示了各章之间的相关性。
本书的组织
所有的章节分为五部分,构成Java程序设计、数据结构和算法、数据库和Web程序设计的全面介绍。因为知识是循序渐进的,前面的章节介绍了程序设计的基本概念,并且通过简单的例子和练习题指导学生;后续的章节逐步详细地介绍Java程序设计,最后介绍开发综合的Java应用程序。附录包含各种主题,包含数系、位操作、正则表达式以及枚举类型。
第一部分 程序设计基础(第1~8章)
本书第一部分是基石,让你开始踏上Java学习之旅。你将开始了解Java(第1章),还将学习像基本数据类型、变量、常量、赋值、表达式以及操作符这样的基本程序设计技术(第2章),选择语句(第3章),数学函数、字符和字符串(第4章),循环(第5章),方法(第6章),数组(第7~8章)。在第7章之后,可以跳到第18章去学习如何编写递归的方法来解决本身具有递归特性的问题。
第二部分 面向对象程序设计(第9~13章和第17章)
这一部分介绍面向对象程序设计。Java是一种面向对象程序设计语言,它使用抽象、封装、继承和多态来提供开发软件的极大灵活性、模块化和可重用性。你将学习如何使用对象和类进行程序设计(第9~10章)、类的继承(第11章)、多态性(第11章)、异常处理(第12章)、抽象类(第13章)以及接口(第13章)。文本I/O将在第12章介绍,二进制I/O将在第17章介绍。
第三部分 GUI程序设计(第14~16章和奖励章节第34章)
JavaFX是一个开发Java GUI程序的新框架。它不仅对于开发GUI程序有用,还是一个用于学习面向对象程序设计的优秀教学工具。这一部分中在第14~16章介绍使用JavaFX的Java GUI程序设计。主要的主题包括GUI基础(第14章)、容器面板(第14章)、绘制形状(第14章)、事件驱动编程(第15章)、动画(第15章)、GUI组件(第16章),以及播放音频和视频(第16章)。你将学习采用JavaFX的GUI程序设计的架构,并且使用组件、形状、面板、图像和视频来开发有用的应用程序。第34章涵盖JavaFX的高级特性。
第四部分 数据结构和算法(第18~29章和奖励章节第40~41章)
这一部分介绍经典数据结构和算法课程中的主要内容。第18章介绍递归来编写解决本身具有递归特性的问题的方法。第19章介绍泛型来提高软件的可靠性。第20和21章介绍Java集合框架,它为数据结构定义了一套有用的API。第22章讨论算法效率的度量以便给应用程序选择合适的算法。第23章介绍经典的排序算法。你将在第24章中学到如何实现经典的数据结构,如列表、队列和优先队列。第25和26章介绍二分查找树和AVL树。第27章介绍散列以及通过散列实现映射(map)和集合(set)。第28和29章介绍图的应用。2-4树、B树以及红黑树在奖励章节第40~41章中介绍。
第五部分 高级Java程序设计(第30~33章、奖励章节第35~39章及第42章)
这一部分介绍高级Java程序设计。第30章介绍使用多线程使程序具有更好的响应和交互性,并介绍并行编程。第31章讨论如何编写程序使得Internet上的不同主机能够相互对话。第32章介绍使用Java来开发数据库项目。第33章介绍使用JavaServer Faces进行现代Web应用程序开发。第35章探究高级Java数据库程序设计。第36章涵盖国际化支持的使用,以开发面向全球使用者的项目。第37和38章介绍如何使用Java servlet和JSP创建来自Web服务器的动态内容。第39章讨论Web服务。第42章介绍使用JUnit测试Java程序。
附录
附录A列出Java关键字。附录B给出十进制和十六进制ASCII字符集。附录C给出操作符优先级。附录D总结Java修饰符和它们的使用。附录E讨论特殊的浮点值。附录F介绍数系以及二进制、十进制和十六进制间的转换。附录G介绍位操作。附录H介绍正则表达式。附录I涵盖枚举类型。
Java开发工具
可以使用Windows记事本(NotePad)或写字板(WordPad)这样的文本编辑器创建Java程序,然后从命令窗口编译、运行这个程序。也可以使用Java开发工具,例如, NetBeans或者Eclipse。这些工具支持快速开发Java应用程序的集成开发环境(IDE),编辑、编译、构建、运行和调试程序都集成在一个图形用户界面中。有效地使用这些工具可以极大地提高编写程序的效率。如果按照教程学习,NetBeans和Eclipse也是易于使用的。关于NetBeans和Eclipse的教程,参见配套网站。
学生资源
学生资源可以从本书的配套网站得到,具体包括:
复习题的答案。
偶数号编程练习题的解答。
本书例子的源代码。
交互式的自测题(按章节组织)。
补充材料。
调试技巧。
算法动画。
勘误表。
教师资源
教师资源包括:
PowerPoint教学幻灯片,通过交互性的按钮可以观看彩色并且语法项高亮显示的源代码,并可以不离开幻灯片运行程序。
所有编程练习题的答案。学生只可以得到偶数号练习题的答案。
100多道编程练习题,按章节组织。这些练习题仅对教师开放,并提供答案。
基于Web的测试题生成器。(教师可以选择章节以从2000多个大型题库中生成测试题。)
样卷。大多数试卷包含4个部分:
多选题或者简答题。
改正编程错误。
跟踪程序。
编写程序。
ACM/IEEE课程体系2013版。新的ACM/IEEE计算机科学课程体系2013版将知识主体组织成18个知识领域。为了帮助教师基于本书设计课程,我们提供了示例教学大纲来确定知识领域和知识单元。示例教学大纲用于一个三学期的课程系列,作为一个学院自定义(institutional customization)示例。
具有ABET课程评价的样卷。
课程项目。通常,每个项目给出一个描述,并且要求学生分析、设计和实现该项目。
致谢
感谢阿姆斯特朗亚特兰大州立大学给我机会讲授我所写的内容,并支持我将所教的内容编写成教材。教学是我持续改进本书的灵感之源。感谢使用本书的教师和学生提出的评价、建议、错误报告和赞扬。
由于有了对本版和以前版本的富有见解的审阅,本书得到很大的改进。感谢以下审阅人员:Elizabeth Adams (James Madison University), Syed Ahmed (North Georgia College and State University), Omar Aldawud (Illinois Institute of Technology), Stefan Andrei(Lamar University),Yang Ang (University of Wollongong, Australia), Kevin Bierre (Rochester Institute of Technology), David Champion (DeVry Institute), James Chegwidden (Tarrant County College), Anup Dargar (University of North Dakota), Charles Dierbach (Towson University), Frank Ducrest (University of Louisiana at Lafayette), Erica Eddy (University of Wisconsin at Parkside), Deena Engel (New York University), Henry A Etlinger (Rochester Institute of Technology), James Ten Eyck (Marist College), Myers Foreman(Lamar University),Olac Fuentes (University of Texas at El Paso),Edward F. Gehringer(North Carolina State University), Harold Grossman (Clemson University), Barbara Guillot (Louisiana State University),Stuart hansen(University of Wisconsin, Parkside),Dan Harvey(Southern Oregon University), Ron Hofman (Red River College, Canada), Stephen Hughes (Roanoke College), Vladan Jovanovic (Georgia Southern University), Edwin Kay (Lehigh University), Larry King (University of Texas at Dallas), Nana Kofi (Langara College, Canada), George Koutsogiannakis (Illinois Institute of Technology), Roger Kraft (Purdue University at Calumet),Norman Krumpe(Miami University), Hong Lin (DeVry Institute), Dan Lipsa (Armstrong Atlantic State University), James Madison (Rensselaer Polytechnic Institute), Frank Malinowski (Darton College), Tim Margush (University of Akron), Debbie Masada (Sun Microsystems), Blayne Mayfield (Oklahoma State University), John McGrath (J.P. McGrath Consulting),Hugh McGuire(Grand Valley State), Shyamal Mitra (University of Texas at Austin), Michel Mitri (James Madison University), Kenrick Mock (University of Alaska Anchorage), Frank Murgolo(California State University, Long Beach),Jun Ni (University of Iowa), Benjamin Nystuen (University of Colorado at Colorado Springs), Maureen Opkins (CA State University, Long Beach), Gavin Osborne (University of Saskatchewan), Kevin Parker (Idaho State University), Dale Parson (Kutztown University), Mark Pendergast (Florida Gulf Coast University), Richard Povinelli (Marquette University), Roger Priebe (University of Texas at Austin), Mary Ann Pumphrey (De Anza Junior College), Pat Roth (Southern Polytechnic State University),Amr Sabry(Indiana University),Ben Setzer(Kennesaw State University),Carolyn Schauble (Colorado State University), David Scuse (University of Manitoba), Ashraf Shirani (San Jose State University), Daniel Spiegel (Kutztown University), Joslyn A. Smith(Florida Atlantic University), Lixin Tao (Pace University), Ronald F. Taylor(Wright State University),Russ Tront (Simon Fraser University), Deborah Trytten (University of Oklahoma), Michael Verdicchio(Citadel),Kent Vidrine (George Washington University), Bahram Zartoshty (California State University at Northridge)。
能够与Pearson出版社一起工作,我感到非常愉快和荣幸。感谢Tracy Johnson和她的同事Marcia Horton、Yez Alayan、Carole Snyder、Scott Disanno、Bob Engelhardt、Haseen Khan,感谢他们组织、开展和积极促进本项目。
一如既往,感谢我妻子Samantha的爱、支持和鼓励。

序言: Introduction to Java Programming, Comprehension Version, Tenth Edition
Welcome to the Chinese translation of Introduction to Java Programming Tenth Edition. The first edition of the English version was published in 1998. Since then ten editions of the book have been published in the last seventeen years. Each new edition substantially improved the book in contents, presentation, organization, examples, and exercises. This book is now the #1 selling computer science textbook in the US. Hundreds and thousands of students around the world have learned programming and problem solving using this book.
I thank Dr. Kaiyu Dai of Fudan University for translating this latest edition. It is a great honor to reconnect with Fudan through this book. I personally benefited from teachings of many great professors at Fudan. Professor Meng Bin made Calculus easy with many insightful examples. Professor Liu Guangqi introduced multidimensional mathematic modeling in the Linear Algebra class. Professor Zhang Aizhu laid a solid mathematical foundation for computer science in the discrete mathematics class. Professor Xia Kuanli paid a great attention to small details in the PASCAL course. Professor Shi Bole showed many interesting sort algorithms in the data structures course. Professor Zhu Hong required an English text for the algorithm design and analysis course. Professor Lou Rongsheng taught the database course and later supervised my master’s thesis.
My study at Fudan and teaching in the US prepared me to write the textbook. The Chinese teaching emphasizes on the fundamental concepts and basic skills, which is exactly I used to write this book. The book is fundamentals first by introducing basic programming concepts and techniques before designing custom classes. The fundamental-first approach is now widely adopted by the universities in the US. With the excellent translation from Dr. Dai, I hope more students will benefit from this book and excel in programming and problem solving.
欢迎阅读本书第10版的中文版。本书英文版的第1版于1998年出版。自那之后的17年中,本书共出版了10个版本。每个新的版本都在内容、表述、组织、示例以及练习题等方面进行了大量的改进。本书目前在美国计算机科学类教材中销量排名第一。全世界无数的学生通过本书学习程序设计以及问题求解。
感谢复旦大学的戴开宇博士翻译了这一最新版本。非常荣幸通过这本书和复旦大学重建联系,我本人曾经受益于复旦大学的许多杰出教授:孟斌教授采用许多富有洞察力的示例将微积分变得清晰易懂;刘光奇教授在线性代数课堂上介绍了多维度数学建模;张霭珠教授的离散数学课程为计算机科学的学习打下了坚实的数学基础;夏宽理教授在Pascal课程中对许多小的细节给予了极大的关注;施伯乐教授在数据结构课程中演示了许多有趣的排序算法;朱洪教授在算法设计和分析课程中使用了英文教材;楼荣生教授讲授了数据库课程,并且指导了我的硕士论文。
我在复旦大学的学习经历以及美国的授课经验为撰写本书奠定了基础。中国的教学重视基本概念和基础技能,这也是我写这本书所采用的方法。本书采用基础为先的方法,在介绍设计自定义类之前首先介绍了基本的程序设计概念和方法。目前,基础为先的方法也被美国的大学广泛采用。我希望通过戴博士的优秀翻译,让更多的学生从中受益,并在程序设计和问题求解方面出类拔萃。
梁勇
y.daniel.liang@gmail.com
www.cs.armstrong.edu/liang

媒体评论: 程序在第6行创建一个魔法数,然后提示用户在一个循环中连续输入猜测值(第12~23行)。对每一次猜测,程序检查该猜测数是否正确,是偏高还是偏低了(第17—22行)。当某次猜测正确时,程序就退出这个循环(第12行)。注意:guess被初始化为—1将它初始化为0到100之间的值会出错,因为它很呵能就是要猜的数。   5.2.2循环设计策略   编写一个正确的循环对编程新手来说,并不是件容易的事。编写循环时应该考虑如下二个步骤:   第一步:确定需要重复的语句。   第二步:将这些语句放在一个循环中,如下所示:   5.23示例学习:多个减法测试题   程序清单3—3中的数学减法学习工具程序,每次运行只能产生一道题目。可以使用一个循环重复产生题目。那么如何编写能产生5道题目的代码呢?遵循循环设计策略。首先,确定需要重复的语句。这些语句包括:获取两个随机数,提示用户对两数做减法然后给试题打分。然后,将这些语句放在一个循环里。最后,增加一个循环控制变量和循环继续条件,然后执行循环五次。   程序清单5—4给出的程序可以产生5道问题,在学生回答完所有5个问题后,报告回答正确的题数。这个程序还显示该测试所花的时间,并列出所有的题目。  ……


书摘: 插图:
程序在第6行创建一个魔法数,然后提示用户在一个循环中连续输入猜测值(第12~23行)。对每一次猜测,程序检查该猜测数是否正确,是偏高还是偏低了(第17—22行)。当某次猜测正确时,程序就退出这个循环(第12行)。注意:guess被初始化为—1将它初始化为0到100之间的值会出错,因为它很呵能就是要猜的数。
5.2.2循环设计策略
编写一个正确的循环对编程新手来说,并不是件容易的事。编写循环时应该考虑如下二个步骤:
第一步:确定需要重复的语句。
第二步:将这些语句放在一个循环中,如下所示:
5.23示例学习:多个减法测试题
程序清单3—3中的数学减法学习工具程序,每次运行只能产生一道题目。可以使用一个循环重复产生题目。那么如何编写能产生5道题目的代码呢?遵循循环设计策略。首先,确定需要重复的语句。这些语句包括:获取两个随机数,提示用户对两数做减法然后给试题打分。然后,将这些语句放在一个循环里。最后,增加一个循环控制变量和循环继续条件,然后执行循环五次。
程序清单5—4给出的程序可以产生5道问题,在学生回答完所有5个问题后,报告回答正确的题数。这个程序还显示该测试所花的时间,并列出所有的题目。