2-1.2 變數

2-1.2 變數

我們在前面所示範的一些程式，只能處理一些簡單的運算，像是求出63+37的和，或是數值與字串的連結。而且，在這些運算中，數值部分是固定的，也就是63或37。換句話說，如果要進行其它數值的運算，必須直接修改 System.out.println(63+37); 括號中的數值部分。然後，在重新編譯後，才可以得到新的結果。這樣一來，不但費時也費力，也不是好的解決問題方式。所以，若是有一種東西可以讓我們自由地變更數值，而不必費心地修改每個數值，再重新編譯，得到結果，該是多美好的事情啊。當然，這個東西就是我們接著要介紹的變數(variable)。

 
變數宣告
        到底，什麼是變數呢?若單從字面上來看，變數應該就是可以變動的數。這種說法，過於簡單與抽象，進一步來看，我們可以將變數視為存放東西的各種箱子，而每種箱子只能存放符合規範的東西，這裡所指的規範，其實就是指資料型態(datatype)，如圖2-4所示。當我們將東西放入箱子後，不但可以將該東西取出，也可以換成其他的東西，如此一來，就可以達到更改數值的目的。

圖2-4

        不過，這麼多存有東西的箱子，該如何取得我們所要的東西呢?答案就是為每個箱子命名。藉由給予每個箱子特定的名稱，就能取用到指定的箱子，以及箱子內所存放的東西。上述的整個過程，就是所謂的變數宣告(declaration)。底下是個簡單的變數宣告
 
           Int x;   //宣告名稱為x的變數，且該變數的資料型態為int。
 圖示如下

圖2-5

[重要] 每個變數在使用之前，必須先宣告並且給予名稱。
 
      當宣告完變數之後，就可以對該變數進行不同的處理。底下的範例，簡單地示範指定數值給變數，以及如何顯示該變數的數值。
 
Chap2_1_5

// 將數值指定給變數並輸出至畫面 class Chap2_1_5 { public static void main(String[] args) {              int x;                    //  x為int型態的變數            --------------------- ①              x = 88;                         // 指定88給x               --------------------- ②              System.out.println(x);                  // 顯示x的值  ------------------- ③ } }

 結果

88

 
 程式說明:
1. 這個程式先宣告一個資料型態為int的變數x，表示x只能用來存放整數(int)數值，
  不能存放其他的資料型態。
2. 接著，利用指定運算子(=)將數值88指定給x，如圖2-6

圖2-6

 
[重要] 指定運算子”=”是將數值指定給變數，這和數學運算的”=”號不同。

3. 變數一旦放入內容後，就可以對該變數進行各種運算。本例則是取出該變數的內
   容， 並將其顯示在螢幕上。
        

挑戰題 :
Err2_1_2.java

// 印出變數 x 的值(5) class Err2_1_2{    public static void main(String[] args){         int x = 5;                       System.out.println( "x" );     } }

結果

x

問題 : 為什麼得不到 x 的值(5)呢?

       現在，我們已經會使用變數了。接著，我們將宣告兩個變數，並透個這兩個變數進行一些比較複雜的運算。 

Chap2_1_6

// 顯示x與y的和、積以及平均值 class Chap2_1_6 { public static void main(String[] args) {              int x;                    // x為int型態的變數              int y;                    // y為int型態的變數              x = 48;                         // 指定48給x              y = 57;                         // 指定57給y              System.out.println("x的值為" + x + "。");             // 顯示x的值              System.out.println("y的值為" + y + "。");            // 顯示y的值                                                                                                  ------------ ①              System.out.println("x+y的和為" + (x + y) + "。");       // 顯示x+y的和              System.out.println("x*y的積為" + (x * y) + "。");        // 顯示x*y的積              System.out.println("x及y的平均值為" + (x + y) / 2 + "。"); // 顯示平均值 } }

 結果

x的值為48。 y的值為57。 x+y的和為105。 x*y的積為2736。 x及y的平均值為52。

 
程式說明:

1. 程式先宣告兩個int變數x和y。宣告兩個變數的方式，除了上述方式外，也可以如此宣告:

 

int x,y ;

      就是利用”，”號來連結所要宣告的變數。這樣的方式，可以同時宣告多個變數，只需要在每個變數之間以”，”號隔開。事實上，這二種宣告方式沒有優劣之分，如果按照程式內一行一行的宣告，則比較容易加上註解，缺點就是程式的行數會增加。

2. 然後，分別將數值48指定給x，數值57指定給y。

3. 分別顯示x和y內容。然後，顯示x+y的結果，以及(x+y)/2的結果。

圖2-8

 
算術運算的方式及優先順序
   從程式的結果可以得知，進行算術運算的規則和一般的數學計算很相似，像是括號內先運算，乘除運算優於加減運算等。

* System.out.println("x及y的平均值為" + (x + y) / 2 + "。");                                                                    ⇓                                                            (48 + 57) /  2                                                                       ⇓                                                                      105 / 2

圖2-9

   另外，由於整數相除的結果也會是整數，所以(48+57)/2的結果是52，不是52.5。
[重要] 整數/整數的運算結果也是整數，即會捨棄小數部分。

挑戰題 :

Err2_1_3.java

// 顯示x與y的和、積以及平均值 class Err2_1_3 {    public static void main(String[] args){ int x; // x為int型態的變數 int y; // y為int型態的變數 x = 32.5; y = 42.6; System.out.println("x的值為" + x + "。");          System.out.println("y的值為" + y + "。");          System.out.println("x+y的和為" + (x + y) + "。");      System.out.println("x*y的積為" + (x * y) + "。");            System.out.println("x及y的平均值為" + (x + y) / 2 + "。");   } }

結果

D:\chap2\Err2_1_3.java:9: possible loss of precision found   : double required: int x = 32.5;    ^ D:\docs\javabook\chap2\Err2_1_3.java:10: possible loss of precision found   : double required: int y = 42.6;    ^ 2 errors

發生什麼事? 為什麼會產生錯誤?

2-1.1 顯示運算結果

2-1.1 顯示運算結果
    現在讓我們撰寫程式, 進行簡單的加法運算, 並顯示運算後的結果。

Chap2_1_1.java

// 計算並顯示整數63與37的和 class Chap2_1_1 { public static void main(String[] args) { System.out.println(63 + 37); } }

執行結果

100

程式說明:
       從輸出結果來看，可以歸納出以下要點:
       1.因為63+37位於小括號內，所以會先進行兩個整數的加法運算，即63+37=100。
       2. 因此，System.out.println(63 + 37); 就等同於System.out.println(100); 。所以，程式會
          在螢 幕上顯示整數值100後，再輸出換行字元。
        
    [補充] System.out.print(); 及 System.out.println(); 敘述中的print()和println()方法，這是方法
              多載(method overloading)的應用，在第七章會更進一步地探討。
 
整數與字串
      上例中，數值63和37就是整數常值(integer literal)。請注意，這和字串常值(String literal)"63"不同。不過，就此程式的執行結果來看，若只顯示數值100的話，無法瞭解該程式所要表達的意義。所以，我們可以搭配字串常值的使用，來表達更清楚的意思。

連結字串與數值
       因此，為了清楚表達整數值100是數值63加上數值37的結果，我們修改上述程式，加入適當的字串顯示後，可以清楚表達所進行的運算。

Chap2_1_2.java

// 計算並顯示整數63與37的和，利用加入適當的字串常數，讓表達的意思更加清楚。 class Chap2_1_2 { public static void main(String[] args) { System.out.println("63 + 37 =" + (63 + 37)); } }

執行結果

63 + 37 =100

程式說明:
       由執行結果來看，在將結果輸出並顯示之前，會先完成多項動作，其處理過程如下:
      1.如同我們在做數學運算一般，括號內的運算會優先執行，也就是先進行(63+37)的加法運          算。

  [重要]  括號內的運算會優先執行。

      2. 因為，使用+號連接字串與數值時，會先將數值轉換成字串，接著再進行字串的連結。
         所以，數值100就會轉換成字串"100"。
 
  [重要] 當以”+”號連接字串與數值時，不論是字串+數值或是數值+字串，都會先將數值
             轉換成字串後，再進行自串連結。

      3. 接著，就會連結字串“63+37=”和“100”，成為 “63+37=100”，然後將結果輸出並顯示。

System.out.println( “ 63 + 37 = ” + ( 63 + 37 ) );                                                            ⤵ 進行括號()內的運算              ⇩                                           100           ⇢由左至右運算 ⇢                      System.out.println( “ 63 + 37 = ” + 100 );                                                        ⤵ 將 int 100 轉換成 String “100”                                                       “100”              ⇩ 連結 System.out.println(  “ 63 + 37 = 100 ” );

                                                        圖2-1

      想看看，如果刪除程式Chap2_1_2中圍住運算式63+37的括號，結果會有什麼不同?底下是修改後的程式，試著執行看看，並觀看結果有何不同。

Chap2_1_3.java

// 計算並顯示整數63與37的和，因為少了括號而得到非預期的結果。 class Chap2_1_3 { public static void main(String[] args) { System.out.println("63 + 37 = " + 63 + 37); } }

執行結果

63 + 37 = 6337

程式說明:
       因為運算式63+57沒有用括號圍住，所以程式會由左至右進行運算，得到63+57=6357這個結果，而不是我們所預期的63+57=100。以下，我們利用圖示來表達整個運算過程。

System.out.println( " 63 + 37 = " + 63 + 37 );                                                        ⤵ int 63 轉換成 String “63”                                                       “63”                 ⇩ 進行字串連結 System.out.println( " 63 + 37 = 63” + 37 );                                                           ⤵ int 37 轉換成 String “37”                                                          “37”                 ⇩ 進行字串連結 System.out.println( " 63 + 37 = 6337 “ );

                                                             圖2-2

        接著，我們再看看另一個不使用括號的範例。雖然，該範例會得到與我們預期相同的結果。但是，除非你非常清楚整個運算流程。否則，不建議以此方式來撰寫程式。

Chap2_1_4.java

// 計算並顯示整數63與37的和，雖然沒有括號，卻得到預期的結果。 class Chap2_1_4 { public static void main(String[] args) { System.out.println(63 + 37 + "是63加上37的和。"); } }

執行結果

100是63加上37的和。

程式說明
       雖然，我們沒有使用括號來圍住運算式63+37。但是，仍然可以得到正確的結果。這是因為運算順序的關係。下圖，詳細解說整個運算流程。

⇢ 由左至右讀取 ⇢⇢⇢ System.out.println( 63 + 37 + " 是63加上37的和。" );                                   ⤵ 進行 63 + 37 的運算                                  100                           ⇢ 讀取到 + 及 “字串”   System.out.println( 100 + " 是63加上37的和。");                                    ⤵ int 100 轉換成 String “100”                                “100”              ⇩ 連結 System.out.println( “ 100 是63加上37的和。" );

                                                        圖2-3
      請注意，盡量多使用各種括號來決定運算的優先順序。畢竟，不是所有的運算都是由左到右進行運算。而且，省略各種括號，只會讓程式變得更加難懂，甚至得到非預期的結果。所以，要精簡程式碼之前，請先確定你已完全瞭解運算流程，以免因小失大。

挑戰題

//求出運算式 63 – 27的結果，並且在畫面上顯示 63-37 = 26 class Err2_1_1 { public static void main(String[] args) { System.out.println("63-37 = " + 63 - 37); } }

執行結果

D:\chap2\Err2_1_1.java:6: operator - cannot be applied to java.lang.String,int System.out.println("63-37 = " + 63 - 37);                                   ^ 1 error

請找出以上個程式的錯誤，並加以修正。