变量类型构造器封装以及 LeetCode 每日一题

Posted 2021-02-17 Carlos_Ouyang

1.成员变量和局部变量

1.1成员变量和局部变量定义

成员变量指的是类里面定义的变量（field），局部变量指的是在方法里定义的变量。

成员变量无须显示初始化，系统会自动在准备阶段或创建该类的实例时进行默认初始化。

与成员变量不同，局部变量除了形参之外，都必须显示初始化。

命名规则：

• 一个类里不能定义两个同名的成员变量，即使一个是类变量，一个是实例变量；
• 一个方法里不能定义两个同名的方法局部变量，方法局部变量与形参也不能同名；
• 同一个方法中不同代码块的代码块局部变量可以同名；
• 如果先定义的代码块局部变量，后定义方法局部变量，前面定义的代码块局部变量与后面的方法局部变量可以同名。
• Java 允许局部变量和成员变量同名，如果方法里的局部变量和成员变量同名，局部变量会覆盖成员变量，如果需要在这个方法里引用被覆盖的成员变量，可使用 this. （对于实例变量）或类名（对于类变量）作为调用者来限定访问成员变量。

1.2成员变量初始化和内存

当系统加载类或创建该类的实例时，系统自动为成员变量分配内存空间，并在分配空间后，自动为成员变量赋初值。

当程序第一次使用某个类时，系统会为类变量分配内存空间并初始化，这个类变量是属于这个类的，并不属于实例。虽然我们还是能通过实例去访问这个类变量，但是通过任何实例访问的类变量都是同一个值，因为实际我们还是通过实例所属的类去访问的，为了避免语义混淆，建议访问类变量的时候通过类去访问，而不是实例。

1.3局部变量

系统不会为局部变量执行初始化，这意味着定义局部变量后，直到程序为这个变量赋初值，系统才会为局部变量分配内存，并将处置保存到内存中。

局部变量不属于任何类或实例，它总是保存在其所在方法的栈内存中。

2 构造器

2.1 初始化

• 当程序员调用构造器的时候，系统会先为对象分配内存空间，并完成默认初始化，这个对象已经产生了。接着构造器的执行体完成之后，这个对象作为构造器的返回值被返回。
• 因为构造器一般需要被其它方法调用，因而常常把构造器设置成 public 权限。极端情况下，如设置为 protected，主要用于被其子类调用；把其设置为 private，阻止其他类创建该类的实例。

2.2 构造器重载

重载的规则和方法重载差不多。特殊的一点是，如果一个构造器的执行体完全包含另一个构造器的执行体，则可在方法 B 中调用 方法 A。为避免调用时重复创建对象，需要使用 this 关键字，如下面代码：

 1 public class Apple{
 2     public String name;
 3     public String color;
 4     public double weight;
 5     public Apple(){} //无参数构造器
 6     //两个参数构造器
 7     public Apple(String name , String color){
 8         this.name = name;
 9         this .color = color;
10     }
11     //三个参数构造器
12     public Apple(String name , String color , double weight){
13         //通过另一个重载的构造器初始化代码，调用两个参数的构造器
14         this(name , color);
15         this.weight = weight;
16     }
17 }

PS：使用this调用另一个构造器只能在构造器中使用，而且必须作为构造器执行体的第一条语句。

3 隐藏和封装

3.1理解封装

封装就是将对象的状态信息隐藏在对象内部，不允许外部程序直接访问对象内部信息，而是通过该类所提供的方法来实现对内部信息的操作和访问。

良好的封装可以实现一下目的：

• 隐藏类的实现细节；
• 让使用者只能通过事先预定的方法来访问数据，从而可以在该方法里加入逻辑控制，限制对成员变量的不合理访问；
• 可进行数据检查，从而有利于保证对象信息的完整性；
• 便于修改，提高代码的可维护性；

为了实现良好的封装，需要从两个方面考虑：

• 将对象的成员变量和实现细节隐藏起来，不允许外部直接访问和操作；
• 把方法暴露出来，让方法来控制对这些成员变量进行安全的访问和操作。

3.2使用访问控制符

Java 的 4 个访问控制级别顺序由小到大：

private -> default(不加控制符) -> protected -> public

详细说明：

• private（当前类访问权限）：如果类里某一成员（变量、方法、构造器）使用 private 修饰，则这个成员只能在当前类的内部访问。显然这个控制符用于修饰成员变量最合适，可以把成员变量隐藏在类的内部。
• default（包访问权限）：default 访问控制的成员或外部类可以被相同包下的其他类访问
• protected（子类访问权限）：被 protected 控制符修饰的成员，既可以被同一个包中的其它类访问，也可以被不同包中的子类访问。通常情况下，如果用 protected 修饰一个方法，通常是希望其子类来重写这个方法。
• public （公共访问权限）：最宽松的访问级别，被 public 修饰的成员，可以被所有类访问，不管访问的类是否在一个包内，是否具有父子继承关系。

对于外部类而言，只能用 public 和默认，因为外部类没有处于任何类内部，也就没有其所在类的内部、所在类的子类这两个范围。public 修饰的外部类可以被所有类使用，默认控制权限的外部类只能被同一个包中的其他类使用。

PS：如果一个Java源文件里定义的所有类都没有 public 修饰，则这个 Java 源文件的文件名可以是一切合法的文件名；若有 public 类，必须和 public 类名一致。

一个良好封装的Person类：

 1 public class person{
 2         //使用private修饰成员变量，将其隐藏起来
 3         private String name;
 4         private int age;
 5         //提供方法来操作name成员变量
 6         public void setName(String name){
 7             //执行合理性校验，用户名必须在2~6位之间
 8             if (name.length() > 6 || name.length() < 2){
 9                 System.out.println("您设置的人们不符合要求");
10                 return;
11             }else{
12                 this.name = name;
13             }
14         }
15         public String getName(){
16             return this.name;
17         }
18         //提供方法来操作age成员变量
19         public void setAge(int age){
20             //执行合理性，要求用户年龄在0-100之间
21             if (age > 100 || age < 0){
22                 System.out.println("您设置的年龄不合法");
23                 return;
24             }else{
25                 this.age = age;
26             }
27         }
28         public int getAge(){
29             return this.age;
30         }
31 }

PS：如果一个 Java 类的每个实例变量都被使用 private 修饰，并为每个实例变量都提供了 setter 和getter方法，那么这就是一个符合 JavaBean 规范的类。

控制符使用的一些基本原则：

• 类里的绝大部夫成员变量应该用 private 修饰，只有一些 static修饰的、类似全局变量的成员变量，才考虑使用 public 修饰。除此之外，有些方法只用于辅助实现该类的其他方法，这些方法称为工具方法，也应该用private修饰。
• 如果某个类要做其它类的父类，该类里包含的大部分方法可能仅希望被其子类重写，而不想被调用，则应该使用 protected 修饰这些方法。
• 希望暴露出来给其他类自由调用的方法应该使用 public 修饰。因此类的构造器通过用 public 修饰从而允许在其他地方创建该类的实例。因为外部类通常都希望被其他类自由使用，所以大部分外部类用 public 修饰。

4 删除排序数组中的重复项（26题）

给定一个排序数组，你需要在原地删除重复出现的元素，使得每个元素只出现一次，返回移除后数组的新长度。不要使用额外的数组空间，你必须在原地修改输入数组并在使用 O(1) 额外空间的条件下完成。
示例 1:
给定数组 nums = [1,1,2], 
函数应该返回新的长度 2, 并且原数组 nums 的前两个元素被修改为 1, 2。 
你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
示例 2:
给定 nums = [0,0,1,1,1,2,2,3,3,4],
函数应该返回新的长度 5, 并且原数组 nums 的前五个元素被修改为 0, 1, 2, 3, 4。
你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
说明:
为什么返回数值是整数，但输出的答案是数组呢?
请注意，输入数组是以“引用”方式传递的，这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
你可以想象内部操作如下:
// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说，不对实参做任何拷贝
int len = removeDuplicates(nums);
// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中该长度范围内的所有元素。
for (int i = 0; i < len; i++) {
print(nums[i]);
}

我第一遍提交的时候发现速度排名有点慢，看了下评论才发现题目说这个数组是有序的，所以我的第一个答案是针对任何数组都可以删重。

 1 class Solution {
 2     public int removeDuplicates(int[] nums) {
 3         HashMap<Integer , Integer> map = new HashMap<Integer , Integer>();
 4         for (int i = 0; i < nums.length; i++){
 5             if(map.get(nums[i]) == null)
 6                 map.put(nums[i] , 0);
 7         }
 8         int count = 0;
 9         for(int i = 0; i < nums.length; i++){
10             if(map.get(nums[i]) == 0){
11                 nums[count] = nums[i];
12                 count ++;
13                 map.put(nums[i] , 1);
14             }
15         }
16         for(int i = count;i < nums.length; i++){
17             nums[i] = 0;
18         }
19         return count;
20     }
21 }

第二个答案是针对题目所说的有序数组，速度超过99.2%的人。

 1 class Solution {
 2     public int removeDuplicates(int[] nums) {
 3         int count = 1;
 4         for(int i = 1; i < nums.length; i++){
 5             if(nums[i] > nums[count-1]){
 6                 nums[count] = nums[i];
 7                 count ++;
 8             }
 9         }
10         for(int i = count;i < nums.length; i++){
11             nums[i] = 0;
12         }
13         return count;
14     }
15 }