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Lesson 04 - 输入和输出

眼睛是人的一种输入器官，图像在无时无刻地从这里涌入；嘴巴是人的一种输出器官，有意义的语言滔滔不绝地从这里流出。有了这些即时的输入和输出，大脑才能准确判断你所处的时机并作出相应的应答机制。

程序也是如此，它也需要输入和输出。一个简单的马里奥程序，需要时刻判断你方向键是否被按下，同时时刻让你看到地图上方块和怪物的状况。在你以后的编程中，你需要通过输入方便快捷地尝试不同的参数，需要通过输出检查你的运算结构是否正确。

由此可见输入和输出必不可少，那么这节课，我们就来学习一下Java中几种输入和输出的方法吧！

1 输入

在Java中，一般有两种输入的方法：

  • 使用工具类java.util.Scanner
  • 使用入参argument输入。

java.util.Scanner

这是一个重要的工具类，顾名思义，一个扫描仪。现在大家只需要知道这个工具的用法就好：

首先你需要获取一个“扫描仪”，我们这里给它取名叫sc：

Scanner sc = new Scanner(System.in);

现在我们可以先从字面上理解，新建（new）了一个Scanner，并且名字叫sc（变量名）。System.in即系统输入，意思就是说这个叫做sc的Scanner是从系统输入（控制台）获取你输入的数的。

接下来我们就要了解一下怎么用它了：

int x = sc.nextInt();

注意这句语句里出现的Int，这正是表示这里希望从系统输入获得一个int类型的变量。当程序执行到这样一句话时，它会停住直到你给它一个整数并按下Enter（表示输入结束）。这样一来，你刚刚输入的整数会作为.nextInt()的运算结果，被赋值给了等号左边的int类型的变量x。

如果你输入的不是一个Int类型的数，程序会报错的哟！

类似地，我们还可以用相似的方法读入其他数据类型的数：

double y = sc.nextDouble();
float z = sc.nextFloat();
String s = sc.next();
String s2 = sc.nextLine();

这些都会读到空格为止，如果此时你的输入还有多余的内容，剩下的内容可以继续被之后的其他next方法读取到。

注意读入字符串String时，我们有两种不同的方法：

.next()会读到空格为止，而.nextLine()会直接读完一整行，也就是读到换行为止

比如你输入What's up?，.next()的读到的结果为What's，而.nextLine()的读到的结果为What's up?

最后，差点忘了告诉各位，为了告诉计算机你要用的Scanner是哪里蹦出来的Scanner，你需要像这样在一切程序的开头import一下这个Scanner的包。

import java.util.Scanner;

这表示你要用的工具类Scanner是来自java.util这个东西里的。你做了一个“导入”操作，表示要导入这个工具类，这样才能使用Scanner哦！千万别忘记~

我们来看这个例子，Addition1.java想要将运行时输入的两个数进行相加并输出结果。

import java.util.Scanner;

public class Addition1 {
    public static void main(String[] args) {
        
        // create a Scanner called sc
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        
        // get the two integers by the Scanner--"sc"
        int a = sc.nextInt();
        int b = sc.nextInt();
        
        // add them together
        int c = a + b;
        
        // show the result
        System.out.println(c);
        
        // usually we close it after all input operations
        sc.close();
    }
}

argument

除了能在程序运行时获取用户自定义的输入，我们还可以在运行前指定要输入的参数。比如Addition2.java想要将运行前设置的入参的两个数进行相加并输出结果。

可是如何指定好要输入的参数呢？我们一般运行Java程序是这样在命令行中输入指令的：

javac Addition2.java # compile to .class

java Addition2    	# run the .class file

想要指定需要运行的参数，只需要在第二句话中之后加上要输入的参数就好了：

java Addition2 1 2   # run with two parameter 1 and 2

上面的命令行指令就表示指定1和2作为Addition程序的入参，这个入参是可以有无限个的哟~记得用空格隔开每一个参数！

好了，那么下一个问题就来了，这里的入参，程序该怎么接收呢？

上节课说的public static void main(String[] args)不知道大家还记不记得，这里的args就是会最终接收到入参的那个变量。它是一个数组，不过现在我们只需要知道，你可以用args[0]，args[1]，……，args[n]，……依次获取到刚刚入参的第n+1个参数，并且要注意的是，这里的每一个参数，读入后都成为了一个字符串。比如上面的例子，虽然1和2都是一个整数，但是分别传入了args[0]和args[1]后，它们就变成了字符串"1"和"2"。

字符串相加和int值相加可不一样，大家可以试试下面的代码：

String s1 = "1";
String s2 = "2";
System.out.println(s1+s2);

输出为：

12

所以字符串相加其实是进行了字符串的拼接操作。

既然不能用字符串相加，我们能不能想办法把它转换回整型int类型呢？

答案是可以的！Java又为你提供了方便的方法：Integer.parseInt(x)

这个方法可以将你输入的字符串变量（这里是x）转换为int类型的整型数据作为运算结果。

除此之外我们还有Double.parseDouble(x)将你输入的字符串变量（这里是x）转换为double类型的浮点型数据作为运算结果。

剩下的任务就是相加再打印输出结果咯，我们直接来看示例代码吧：

public class Addition2 {
    public static void main(String[] args) {
        
        // get the arguments and turn them into the correct data type
        int a = Integer.parseInt(args[0]);
        int b = Integer.parseInt(args[1]);
        
        // add them together
        int c = a + b;
        
        // show the result
        System.out.println(c);
    }
}

那么以上就是常用的输入的两种方式了，其中Scanner是更常用的，希望各位多加练习哦~

2 输出

System.out.println()

相信大家肯定已经对第一种输出方式并不陌生了：

System.out.println("Nice to meet you!");
System.out.println(c);

在这个括号我们可以写变量的名字，这可以打印出这个变量内部存储的值，也可以直接写直接量，这会直接打印出这个直接量。另外，我们要注意这里print之后的ln，这个可以理解为就是line，也就是行的意思，表示打印完后会换行，下次打印会从下一行开始打印。

另外为了方便的打印一些解释，我们可以利用上一个part说到过的加号，当字符串和变量相加时，也会变成一个拼接的操作，把对应变量的值拼接到相应字符串之前或之后：

System.out.println("Calculate " + a + "+" + b)
System.out.println("The result is " + c);

当a的值为1，b的值为2，c的值为3时，输出为：

Calculate 1+2
The result is 3

System.out.print()

这个方法和println的区别就是少了一个ln，所以显然这个就是打印括号内的内容之后不会换行~其他用法都大致相似。

System.out.printf()

这个方法仔细讲起来可以用很大篇幅去描述，但我在这里仅会讲一些基本的用法，各种花里胡哨的操作大家可以靠百度学习。

首先大家肯定会好奇这里的f是什么，这个f代表的单词是format，格式。这个方法的中文翻译（非官方）就是——格式化输出。

那接下来让我们看看他怎么个格式化法，我们先看看这个语句：

int hour = 5;
int grade = 3;
System.out.printf("I slept %d hours a day on average when I was a Grade %d student in SUSTech.", hour, grade);

输出：

I slept 5 hours a day on average when I was a Grade 3 student in SUSTech.

在上面的字符串直接量中的%d叫做格式符，它们可以被替换为特定的整型变量值。字符串中出现的%d会依次被替换为这个字符串之后的变量，比如第一个%d hours的%d就会被字符串后的第一个变量hour代替，第二个%d student的%d则会被第二个变量grade代替。如果是其他类型的变量，则需要其他的格式符：

  • float, double: %f

  • char: %c

  • byte, short, int, long: %d

  • String: %s

你会发现这用上面的+操作符也行啊，确实是这样，在这种时候，你可以按照自己的喜好去使用任意的方法，但是切记你都得会，不然考试你会GG。

不过这东东的功能可不止于此：

  1. 四舍五入，用于浮点数float和double，.nf，n为多少就保留几位小数：

    double PI = 3.14159;
System.out.printf("%.2f", PI)

    输出：

    3.14

  2. 填充空格，适合制表：

    double PI = 3.14159;
int date = 14;
System.out.printf("%6.2f%4d", PI, date)

    输出：

      3.14  14

    这里PI先按照.2f的要求保留两位小数，即3.14；然后6表示这个变量在显示时要求占6个格子，可是3.14只占4格啊，这个时候会在3.14的左边补两个空格就变成了两个空格之后3.14。后面的date同理。至于制表的用法，等大家做了乘法表的那个lab题我们再提吧。

3 转义字符 \

当我正准备快快乐乐结束这一个lesson的时候，我突然想起来，转义字符还没讲，我裂开来。转义字符（反斜杠）的出现主要是为了能打印出一些无法使用键盘打出来的字符，注意这东西的方向是从左上向右下，和除法符号/可不一样。

首先，大家可能记得上节课说过，字符串的直接量要用双引号"括起来，可是如果这个字符串本身里有双引号出现怎么办呢，为了防止歧义，我们使用\"表示这个"并不是表示字符串直接量的开头或结束，而是字符串的内容。

其他常用的还有：

  • \n：换行
  • \t：制表符，与tab键功能相同
  • \\：转义了转义字符本身，表示这里我就是想打印出一个反斜杠，告诉编译器他是字符串的内容而不是作为转义字符使用的
  • \uxxxx：Unicode码，实质上是一个数字到字符的映射，xxxx是一个16进制数，\uxxxx就表示这个数对应的字符（有兴趣的也可以搜搜ASCII）
System.out.print("Hello\t\\(\"QwQ\")/\n");
System.out.println("\u6211\u7231\u004a\u0061\u0076\u0061");

输出：

Hello   \("QwQ")/
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