【Java】方法的使用 —— 语法要求、方法的重载和签名、方法递归

1. 方法基础知识

1.1 方法的概念

1.2 语法格式

* 注意事项【与C不同】

1.3 return —— 返回值的严格检查【比C语言严格】

2. 形参与实参的关系

3. 方法重载

3.1 什么是方法重载？为什么要方法重载？

3.2 方法重载的规则

4. 方法签名

5. 递归

1. 方法基础知识

1.1 方法的概念

方法就是一个代码片段. 类似于 C 语言中的 "函数"。方法存在的意义(不要背, 重在体会):

是能够模块化的组织代码(当代码规模比较复杂的时候).
做到代码被重复使用, 一份代码可以在多个位置使用.
让代码更好理解更简单.
直接调用现有方法开发, 不必重复造轮子.

1.2 语法格式

方法的语法格式：

修饰符返回值类型方法名称 ( [参数类型形参 ...] ){

方法体代码;

[return 返回值];

}

//修饰符要等我们学到类和对象才能讲解清楚，目前我们只需要写上“public static”

例如：实现一个两个整数相加的方法

public class Method{
     // 加法方法的定义
    public static int add(int x, int y) {
         return x + y;
     }
 }

* 注意事项【与C不同】

1. 修饰符：现阶段直接使用public static 固定搭配。【C语言没有修饰符】

2. 方法名字：采用小驼峰命名。【C语言没有这种默认习惯】

3. 在java当中，方法必须写在类当中，即方法的定义必须在类的局部域上。 (比如上面的加法方法，该方法就写在了Method类里)

【C语言中没有类的概念，函数定义要写在所有函数的外面，即在全局域上】

4. 方法不能嵌套定义。【C语言也不允许函数嵌套定义】

5. java当中，没有方法的前置声明；不过方法定义写在main方法后面也能使用（这也是类的优势）。

【C语言中，如果前面没写函数的定义，就需要在前面写上前置声明，否则就无法使用该函数】

[]不能前置声明：

[]方法定义写在main后：

1.3 return —— 返回值的严格检查【比C语言严格】

先说结论：（针对基础数据类型）

方法的返回值可以没有，没有时返回值类型必须写成void。否则系统会检查你是否有返回值，如果没有就会要求你完成返回语句return。【java方法定义中返回类型是必不可少的，没有返回类型一定会报错；不像C语言，没有返回类型默认是返回int型】
Java是一种强类型语言，因此有返回值时，返回值必须与声明的返回类型相同。eg：int型对应int型，long对应long，double对应double……
除非返回值类型 < 返回类型，即它们可以发生隐式类型转换。eg：float(值)与double(返)，short(值)与int(返)……

错误例子1：返回值类型是int > 返回类型是byte

错误例子2：返回值类型是double 与返回类型是boolean 不相干

对于类类型和接口类型，还会涉及向上转型和向下转型。（这些知识会在类与对象以及 java数据结构中讲解，目前只是简单了解）

自动装箱和拆箱：Java支持自动装箱和拆箱，这允许基本数据类型与其对应的包装类之间进行转换。例如：

public Integer getNumber() {
    return 42; // 自动装箱，将int类型的42转换为Integer对象
}

泛型方法：在泛型方法中，返回值的类型检查也遵循相同的规则。例如：

public <T> T getValue(T value) {
    return value; // 返回值类型与方法签名中的泛型类型一致
}

2. 形参与实参的关系

Java中方法的形参就相当于sum函数中的自变量n，用来接收sum函数在调用时传递的值的。形参的名字可以随意取，对方法都没有任何影响，形参只是方法在定义时需要借助的一个变量，用来保存方法在调用时传递过来的值。

public static int add(int a, int b){
    return a + b;
 }
 
add(2, 3);   // 2和3是实参，在调用时传给形参a和b

注意：实参的值永远都是拷贝到形参中，形参和实参本质是两个实体。

代码示例: 交换两个整型变量

 public class TestMethod {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        swap(a, b);
        System.out.println("main: a = " + a + " b = " + b);
    }
 
    public static void swap(int x, int y) {
        int tmp = x;
        x = y;
        y = tmp;
        System.out.println("swap: x = " + x + " y = " + y);
    }
 }


// 运行结果
swap中: x = 20 y = 10
main中: a = 10 b = 20

在swap函数交换之后，形参x和y的值发生了改变，但是main方法中a和b还是交换之前的值，即没有交换成功。

【原因分析】

实参a和b是main方法中的两个变量，其空间在main方法的栈(一块特殊的内存空间)中，而形参x和y是swap方法中的两个变量，x和y的空间在swap方法运行时的栈中，因此：实参a和b 与形参x和y是两个没有任何关联性的变量，在swap方法调用时，只是将实参a和b中的值拷贝了一份传递给了形参x和y，因此对形参x和y操作不会对实参a和b 产生任何影响。

总结：对于基础数据类型来说, 形参相当于实参的拷贝. 即传值调用。

【java中没有指针，要做到传址调用就需要学习类和对象】

3. 方法重载

3.1 什么是方法重载？为什么要方法重载？

方法重载（Method Overloading）是Java中的一种重要特性，它允许在同一个类中定义多个同名的方法，但这些方法必须具有不同的参数列表。

至于“为什么要方法重载”，我们以加法器为例：

Java对于类型的检查比较严格，如果要写出加法的方法，一般来说我们要为int型数据设置一个方法addInt，为float型的数据设置方法addFloat，为long型的数据设置方法addLong……

这样做就很麻烦，于是Java中引入了方法重载的概念，于是不同数据类型的加法方法都可以用add来命名了。（虽然是共用一个名字，但是方法的详细定义是不同的）

3.2 方法重载的规则

如何构成重载：

方法名必须相同。
参数列表必须不同(参数的个数、参数的类型、类型的次序，其中一个不同都算不同) 。【注意：参数名称不同不算作参数表不同，并不构成重载】
与返回类型是否相同无关。
与方法体是否相同无关。

决定性因素：参数表不同。

编译器在编译代码时，会对实参类型进行推演，根据推演的结果来确定调用哪个方法

错误例子1：参数名称不同

错误例子2：返回类型不同

错误例子3：方法体不同

正确示范：

4. 方法签名

在同一个作用域中不能定义两个相同名称的标识符。比如：方法中不能定义两个名字一样的变量。那为什么类中就可以定义方法名相同的方法呢？

这是因为有方法签名。

方法签名即：经过编译器编译修改过之后方法最终的名字,它用于唯一标识一个方法。

具体方式：方法全路径名 + 参数列表 + 返回值类型，构成方法完整的名字。

(虽然返回类型不参与Java中方法的重载机制，但它是方法签名的一部分)

注意事项

访问修饰符（如public、private等）和异常声明（如throws Exception）不属于方法签名的一部分。
方法体也不属于方法签名的一部分，方法体是方法的具体实现。

以下是一些Java中的方法签名示例：

// 方法签名1: 无参数，无返回值
public void doSomething() {
}

// 方法签名2: 一个int参数，无返回值
public void doSomething(int a) {
}

// 方法签名3: 两个int参数，无返回值
public void doSomething(int a, int b) {
}

// 方法签名4: 一个String参数，返回int
public int doSomething(String s) {
    return 0;
}

// 方法签名5: 一个int参数，返回String
public String doSomething(int a) {
    return "";
}

在上面的例子中，每个方法都有不同的参数列表，因此它们具有不同的方法签名。即使方法名相同，只要参数列表不同，它们就是不同的方法。

方法签名与方法重载的关系：

方法重载依赖于方法签名的不同：由于方法重载要求同名方法的参数列表必须不同，因此编译器可以通过比较方法签名来区分不同的重载方法。如果两个方法的方法名相同但参数列表不同，那么它们就具有不同的方法签名，从而可以构成重载关系。

总的来说，①方法签名是用于唯一标识一个方法的关键要素，②而方法重载则是通过改变方法签名中的参数列表来实现的。

5. 递归

一个方法在执行过程中调用自身, 就称为 "递归". 递归相当于数学上的 "数学归纳法", 有一个起始条件, 然后有一个递推公式.

例如：我们求 N! 起始条件: N = 1 的时候, N! 为 1. 这个起始条件相当于递归的结束条件. 递归公式: 求 N! , 直接不好求, 可以把问题转换成 N! => N * (N-1)!

递归的必要条件：

将原问题划分成其子问题，注意：子问题必须要与原问题的解法相同
递归出口

代码示例: 递归求 N 的阶乘

//main方法
 public static void main(String[] args) {
    int n = 5;
    int ret = factor(n);
    System.out.println("ret = " + ret);
 }

//递归的阶乘方法
public static int factor(int n) {
     System.out.println("函数开始, n = " + n);
     if (n == 1) {
         System.out.println("函数结束, n = 1 ret = 1");
         return 1;
     }
     int ret = n * factor(n - 1);
     System.out.println("函数结束, n = " + n + " ret = " + ret);
     return ret;
 }


 // 执行结果
函数开始, n = 5
函数开始, n = 4
函数开始, n = 3
函数开始, n = 2
函数开始, n = 1
函数结束, n = 1 ret = 1
函数结束, n = 2 ret = 2
函数结束, n = 3 ret = 6
函数结束, n = 4 ret = 24
函数结束, n = 5 ret = 120
 ret = 120