Java 编程基础（六）：方法及方法调用

1. Java 支持可变长度参数，可变长度参数的语法及格式

• 语法：在数据类型后面加三个点即：…
• 格式：可变长度参数必须是参数列表中的最后一个；一个方法也只能有一个可变长度参数

2. 可变参数的作用

• 简化代码书写，因为可变长度参数实际上会转换为数组参数

3. “return 可以用于方法内的任意地方”，对吗

• 对

4. “方法返回值类型为 void 也可以使用 return”，对吗

• 对，return;

5. 请写出下面程序结果并分析

char a = 'a';
char b = 'b';
System.out.println(Math.max(a, b));

• 结果是数字 98。参数是字符类型的，但 Math 并没有定义针对字符类型的 max() 方法，这是因为 char 本质上就是一个整数，Java 会自动将 char 转换为 int，然后调用 Math.max(int a, int b)
• 如果 Math 中没有定义针对 int 类型的 max() 方法，会调用 long 类型的 max() 方法；如果 long 类型也没有会调用 float 类型的 max() 方法；如果 float 类型也没有，会调用 double 类型的。Java 编译器会自动进行类型转换，并寻找最匹配的方法
• 在只有一个方法的情况下（即没有重载），只要可以进行类型转换，就会调用该方法；在有方法重载的情况下，会调用最匹配的方法

6. 简单介绍一下栈的概念

• 数据结构中的栈，特点是先进后出；内存中的栈，一般是从高位地址向地位地址扩展
• 栈用来存放方法调用过程中需要的数据，包括：参数（基本数据类型）、返回地址、局部变量（方法内部定义）
• 这些栈内存变量的生命周期是：只有在方法被调用的时候才分配，而且在方法调用结束后就被释放了

7. 对象类型的内存分配是怎样的

• 数组和对象类型，都有两块内存：一块存放实际的内容，一块存放实际内容的地址
• 实际的内容空间分配在堆内存上，但存放地址的空间是分配在栈内存上。即：栈地址，堆内容

8. 方法签名的概念

• 方法签名 = 方法名 + 参数列表（参数类型、参数顺序、参数数量）

9. 什么是值传递、引用传递，Java 是值传递还是引用传递

• 结论：Java 中只有值传递。只不过对于对象参数，值的内容是对象的引用

• 概念

  • 值传递（pass by value）：是指在调用函数时将实际参数复制一份传递到函数中，这样在函数中如果对参数进行修改，将不会影响到实际参数
  • 引用传递（pass by reference）：是指在调用函数时将实际参数的地址传递到函数中，那么在函数中对参数所进行的修改，将影响到实际参数

• 参考：Java 到底是值传递还是引用传递

10. 递归概述

• 递归的概念

  • 递归：程序调用自身的编程技巧，递归方法是直接或间接（考虑到重载）调用自身的方法

• 递归的要点

  • 定义递归方法时，需要定义递归的初始状态、初始状态的处理、递归调用
  • 初始状态也称为终止条件，即最简单的情况，此时应该直接给出如何处理初始状态；对于非初始状态，则需要进行递归调用，对子问题进行求解，直到初始状态。然后将结果返回给调用者，直到传回原始的调用者
  • 递归必须定义初始状态，且保证所有的递归调用都能到达初始状态。否则会发生无限递归，导致栈溢出

• 递归的优点

  • 递归的优点是代码简洁且易于理解
  • 如果问题满足递归的特点，即可以分解成子问题且子问题与原始问题相似，则可以使用递归给出自然、直接、简单的解法

• 递归的缺点

  • 时间和空间的消耗比较大。每一次函数调用都需要在内存栈中分配空间，对栈的操作还需要时间，因此时间复杂度和空间复杂度都会比较高
  • 如果子问题之间存在重叠，则在不加记忆化的情况下，递归会产生重复计算，导致时间复杂度过高
  • 由于栈的空间有限，如果递归调用的次数太多，则可能导致调用栈溢出

• 尾递归

  • 概念：当递归调用是方法中最后执行的语句且 return 语句不包含表达式
  • 特点：在返回时直接传回原始的调用者，不用经过中间的调用者。这个特点很重要，因为大多数现代的编译器会利用该特点自动生成优化的代码
  • 优点：使用尾递归代替普通的递归，可以在时间和空间方面都带来显著的提升

• Demo: 斐波那契数列

  • 普通递归：包含大量重复子问题，时间复杂度高；递归调用栈太深时，空间复杂度高，容易导致栈溢出

    public class Fibonacci {
    	public static long fibonacci(int index) {
    		if(index <= 1) {
    			return index;
    		} else {
    			return fibonacci(index - 1) + fibonacci(index - 2);
    		}
    	}
    }

  • 尾递归优化：即 return 语句不包含表达式。不会有重复计算，具有线性迭代特性，栈不会增长、不会导致栈溢出

    public class Fibonacci {
    	public static long fibonacciTailRecursion(long index) {
    		return fibonacciTailRecursion(index, 0, 1);
    	}
    	public static long fibonacciTailRecursion(long index, int curr, int next) {
    		if(index == 0) {
    			return curr;
    		} else {
    			return fibonacciTailRecursion(index - 1, next, curr + next);
    		}
    	}
    }