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JAVA算法和数据结构

news 文章来源：https://blog.csdn.net/weixin_68522070/article/details/136282766 2024/9/20 21:30:03

一、Arrays类

1.1 Arrays基本使用

我们先认识一下Arrays是干什么用的，Arrays是操作数组的工具类，它可以很方便的对数组中的元素进行遍历、拷贝、排序等操作。

下面我们用代码来演示一下：遍历、拷贝、排序等操作。需要用到的方法如下

public class ArraysTest1 {public static void main(String[] args) {// 1、public static String toString(类型[] arr): 返回数组的内容int[] arr = {10, 20, 30, 40, 50, 60};System.out.println(Arrays.toString(arr));
// 2、public static 类型[] copyOfRange(类型[] arr, 起始索引, 结束索引) ：拷贝数组（指定范围，包前不包后）int[] arr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 1, 4);System.out.println(Arrays.toString(arr2));
// 3、public static copyOf(类型[] arr, int newLength)：拷贝数组，可以指定新数组的长度。int[] arr3 = Arrays.copyOf(arr, 10);System.out.println(Arrays.toString(arr3));
// 4、public static setAll(double[] array, IntToDoubleFunction generator)：把数组中的原数据改为新数据又存进去。double[] prices = {99.8, 128, 100};//                  0     1    2// 把所有的价格都打八折，然后又存进去。Arrays.setAll(prices, new IntToDoubleFunction() {@Overridepublic double applyAsDouble(int value) {// value = 0  1  2return prices[value] * 0.8;}});System.out.println(Arrays.toString(prices));
// 5、public static void sort(类型[] arr)：对数组进行排序(默认是升序排序)Arrays.sort(prices);System.out.println(Arrays.toString(prices));}
}

1.2 Arrays操作对象数组

刚才我们使用Arrays操作数组时，数组中存储存储的元素是int类型、double类型，是可以直接排序的，而且默认是升序排列。

如果数组中存储的元素类型是自定义的对象，如何排序呢？接下来，我们就学习一下Arrays如何对对象数组进行排序。

首先我们要准备一个Student类，代码如下：

public class Student implements Comparable<Student>{private String name;private double height;private int age;public Student(String name, double height, int age) {this.name = name;this.height = height;this.age = age;}
@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", height=" + height +", age=" + age +'}';}
}

然后再写一个测试类，往数组中存储4个学生对象，代码如下。此时，运行代码你会发现是会报错的。

public class ArraysTest2 {public static void main(String[] args) {// 目标：掌握如何对数组中的对象进行排序。Student[] students = new Student[4];students[0] = new Student("蜘蛛精", 169.5, 23);students[1] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[2] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[3] = new Student("至尊宝", 167.5, 24);
// 1、public static void sort(类型[] arr)：对数组进行排序。Arrays.sort(students);System.out.println(Arrays.toString(students));}
}

上面的代码为什么会报错呢？因为Arrays根本就不知道按照什么规则进行排序。为了让Arrays知道按照什么规则排序，我们有如下的两种办法。

排序方式1：让Student类实现Comparable接口，同时重写compareTo方法。Arrays的sort方法底层会根据compareTo方法的返回值是正数、负数、还是0来确定谁大、谁小、谁相等。代码如下：

public class Student implements Comparable<Student>{private String name;private double height;private int age;//...get、set、空参数构造方法、有参数构造方法...自己补全
// 指定比较规则// this  o@Overridepublic int compareTo(Student o) {// 约定1：认为左边对象 大于 右边对象 请您返回正整数// 约定2：认为左边对象 小于 右边对象 请您返回负整数// 约定3：认为左边对象 等于 右边对象 请您一定返回0/* if(this.age > o.age){return 1;}else if(this.age < o.age){return -1;}return 0;*/
//上面的if语句，也可以简化为下面的一行代码return this.age - o.age; // 按照年龄升序排列// return o.age - this.age; // 按照年龄降序排列}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", height=" + height +", age=" + age +'}';}
}

排序方式2：在调用Arrays.sort(数组,Comparator比较器);时，除了传递数组之外，传递一个Comparator比较器对象。Arrays的sort方法底层会根据Comparator比较器对象的compare方法方法的返回值是正数、负数、还是0来确定谁大、谁小、谁相等。代码如下

public class ArraysTest2 {public static void main(String[] args) {// 目标：掌握如何对数组中的对象进行排序。Student[] students = new Student[4];students[0] = new Student("蜘蛛精", 169.5, 23);students[1] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[2] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[3] = new Student("至尊宝", 167.5, 24);
// 2、public static <T> void sort(T[] arr, Comparator<? super T> c)// 参数一：需要排序的数组// 参数二：Comparator比较器对象（用来制定对象的比较规则）Arrays.sort(students, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {// 制定比较规则了：左边对象 o1   右边对象 o2// 约定1：认为左边对象 大于 右边对象 请您返回正整数// 约定2：认为左边对象 小于 右边对象 请您返回负整数// 约定3：认为左边对象 等于 右边对象 请您一定返回0
//                if(o1.getHeight() > o2.getHeight()){
//                    return 1;
//                }else if(o1.getHeight() < o2.getHeight()){
//                    return -1;
//                }
//                return 0; // 升序return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序// return Double.compare(o2.getHeight(), o1.getHeight()); // 降序}});System.out.println(Arrays.toString(students));}
}

二、Lambda表达式

JDK8新增的一种语法形式，叫做Lambda表达式。作用：用于简化匿名内部类代码的书写。

2.1 Lambda表达式基本使用

怎么去简化呢？Lamdba是有特有的格式的，按照下面的格式来编写Lamdba。

(被重写方法的形参列表) -> {被重写方法的方法体代码;
}

需要给说明一下的是，在使用Lambda表达式之前，必须先有一个接口，而且接口中只能有一个抽象方法。（注意：不能是抽象类，只能是接口）

像这样的接口，我们称之为函数式接口，只有基于函数式接口的匿名内部类才能被Lambda表达式简化。

public interface Swimming{void swim();
}

有了以上的Swimming接口之后，接下来才能再演示，使用Lambda表达式，简化匿名内部类书写。

public class LambdaTest1 {public static void main(String[] args) {// 目标：认识Lambda表达式.//1.创建一个Swimming接口的匿名内部类对象Swimming s = new Swimming(){@Overridepublic void swim() {System.out.println("学生快乐的游泳~~~~");}};s.swim();//2.使用Lambda表达式对Swimming接口的匿名内部类进行简化Swimming s1 = () -> {System.out.println("学生快乐的游泳~~~~");};s1.swim();}
}

好的，我们现在已经知道Lamdba表达式可以简化基于函数式接口的匿名内部类的书写。接下来，我们可以把刚才使用Arrays方法时的代码，使用Lambda表达式简化一下了。

public class LambdaTest2 {public static void main(String[] args) {// 目标：使用Lambda简化函数式接口。double[] prices = {99.8, 128, 100};//1.把所有元素*0.8: 先用匿名内部类写法Arrays.setAll(prices, new IntToDoubleFunction() {@Overridepublic double applyAsDouble(int value) {// value = 0  1  2return prices[value] * 0.8;}});//2.把所有元素*0.8: 改用Lamdba表达式写法Arrays.setAll(prices, (int value) -> {return prices[value] * 0.8;});
System.out.println(Arrays.toString(prices));System.out.println("-----------------------------------------------");Student[] students = new Student[4];students[0] = new Student("蜘蛛精", 169.5, 23);students[1] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[2] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[3] = new Student("至尊宝", 167.5, 24);//3.对数组中的元素按照年龄升序排列: 先用匿名内部类写法Arrays.sort(students, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序}});//4.对数组中的元素按照年龄升序排列: 改用Lambda写法Arrays.sort(students, (Student o1, Student o2) -> {return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序});System.out.println(Arrays.toString(students));}
}

2.2 Lambda表达式省略规则

Java觉得代码还不够简单，于是还提供了Lamdba表达式的几种简化写法。具体的简化规则如下

1.Lambda的标准格式(参数类型1 参数名1, 参数类型2 参数名2)->{...方法体的代码...return 返回值;}

2.在标准格式的基础上()中的参数类型可以直接省略(参数名1, 参数名2)->{...方法体的代码...return 返回值;}3.如果{}总的语句只有一条语句，则{}可以省略、return关键字、以及最后的“;”都可以省略(参数名1, 参数名2)-> 结果4.如果()里面只有一个参数，则()可以省略(参数名)->结果

接下来从匿名内部类开始、到Lambda标准格式、再到Lambda简化格式，一步一步来简化一下。

public class LambdaTest2 {public static void main(String[] args) {// 目标：使用Lambda简化函数式接口。double[] prices = {99.8, 128, 100};//1.对数组中的每一个元素*0.8: 匿名内部类写法Arrays.setAll(prices, new IntToDoubleFunction() {@Overridepublic double applyAsDouble(int value) {// value = 0  1  2return prices[value] * 0.8;}});//2.需求：对数组中的每一个元素*0.8,使用Lambda表达式标准写法Arrays.setAll(prices, (int value) -> {return prices[value] * 0.8;});//3.使用Lambda表达式简化格式1——省略参数类型Arrays.setAll(prices, (value) -> {return prices[value] * 0.8;});//4.使用Lambda表达式简化格式2——省略()Arrays.setAll(prices, value -> {return prices[value] * 0.8;});//5.使用Lambda表达式简化格式3——省略{}Arrays.setAll(prices, value -> prices[value] * 0.8 );
System.out.println(Arrays.toString(prices));System.out.println("------------------------------------
Student[] students = new Student[4];students[0] = new Student("蜘蛛精", 169.5, 23);students[1] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[2] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[3] = new Student("至尊宝", 167.5, 24);//1.使用匿名内部类Arrays.sort(students, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序}});//2.使用Lambda表达式表达式——标准格式Arrays.sort(students, (Student o1, Student o2) -> {return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序});//3.使用Lambda表达式表达式——省略参数类型Arrays.sort(students, ( o1,  o2) -> {return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()); // 升序});//4.使用Lambda表达式表达式——省略{}Arrays.sort(students, ( o1,  o2) -> Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight()));

System.out.println(Arrays.toString(students));}
}

三、JDK8新特性（方法引用）

我们知道Lambda是用来简化匿名代码的书写格式的，而方法引用是用来进一步简化Lambda表达式的，它简化的更加过分。

到这里有小伙伴可能就想慰问Java爸爸了：“之前的代码挺好的呀！好不容易学会，你又来搞这些，把我都搞晕了。“ 说句大实话，确实有这样的问题，学习新的东西肯定会增加我们的学习成本，从心理上来说多少是有写抗拒的。但是从另一个角度想，一旦我们学会了，会大大简化我们的代码书写，提高我们编写代码的效率，而且这些新的语法都是有前提条件的，遇到的时候就简化得了。再退一步想，就算你没有学会，还是用以前的办法一点问题也没有。

3.1 静态方法引用

我们先学习静态方法的引用，还是用之前Arrays代码来做演示。现在准备好下面的代码

public class Test1 {public static void main(String[] args) {Student[] students = new Student[4];students[0] = new Student("蜘蛛精", 169.5, 23);students[1] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[2] = new Student("紫霞", 163.8, 26);students[3] = new Student("至尊宝", 167.5, 24);
// 原始写法：对数组中的学生对象，按照年龄升序排序Arrays.sort(students, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return o1.getAge() - o2.getAge(); // 按照年龄升序排序}});
// 使用Lambda简化后的形式Arrays.sort(students, (o1, o2) -> o1.getAge() - o2.getAge());}
}

现在，我想要把下图中Lambda表达式的方法体，用一个静态方法代替

准备另外一个类CompareByData类，用于封装Lambda表达式的方法体代码；

public class CompareByData {public static int compareByAge(Student o1, Student o2){return o1.getAge() - o2.getAge(); // 升序排序的规则}
}

现在我们就可以把Lambda表达式的方

//静态方法引用：类名::方法名
Arrays.sort(students, CompareByData::compareByAge);

法体代码，改为下面的样子

Arrays.sort(students, (o1, o2) -> CompareByData.compareByAge(o1, o2));

Java为了简化上面Lambda表达式的写法，利用方法引用可以改进为下面的样子。实际上就是用类名调用方法，但是把参数给省略了。这就是静态方法引用

3.2 实例方法引用

现在，我想要把下图中Lambda表达式的方法体，用一个实例方法代替。

在CompareByData类中，再添加一个实例方法，用于封装Lambda表达式的方法体

接下来，我们把Lambda表达式的方法体，改用对象调用方法

CompareByData compare = new CompareByData();
Arrays.sort(students, (o1, o2) -> compare.compareByAgeDesc(o1, o2)); // 降序

最后，再将Lambda表达式的方法体，直接改成方法引用写法。实际上就是用类名调用方法，但是省略的参数。这就是实例方法引用

CompareByData compare = new CompareByData();
Arrays.sort(students, compare::compareByAgeDesc); // 降序

3.2 特定类型的方法引用

Java约定：如果某个Lambda表达式里只是调用一个实例方法，并且前面参数列表中的第一个参数作为方法的主调，    后面的所有参数都是作为该实例方法的入参时，则就可以使用特定类型的方法引用。
格式：类型::方法名

public class Test2 {public static void main(String[] args) {String[] names = {"boby", "angela", "Andy" ,"dlei", "caocao", "Babo", "jack", "Cici"};// 要求忽略首字符大小写进行排序。Arrays.sort(names, new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String o1, String o2) {// 制定比较规则。o1 = "Andy"  o2 = "angela"return o1.compareToIgnoreCase(o2);}});//lambda表达式写法Arrays.sort(names, ( o1,  o2) -> o1.compareToIgnoreCase(o2) );//特定类型的方法引用！Arrays.sort(names, String::compareToIgnoreCase);
System.out.println(Arrays.toString(names));}
}

3.3 构造器引用

现在，我们准备一个JavaBean类，Car类

public class Car {private String name;private double price;
public Car() {
}
public Car(String name, double price) {this.name = name;this.price = price;}
public String getName() {return name;}
public void setName(String name) {this.name = name;}
public double getPrice() {return price;}
public void setPrice(double price) {this.price = price;}
@Overridepublic String toString() {return "Car{" +"name='" + name + '\'' +", price=" + price +'}';}
}

因为方法引用是基于Lamdba表达式简化的，所以也要按照Lamdba表达式的使用前提来用，需要一个函数式接口，接口中代码的返回值类型是Car类型

interface CreateCar{Car create(String name, double price);
}

最后，再准备一个测试类，在测试类中创建CreateCar接口的实现类对象，先用匿名内部类创建、再用Lambda表达式创建，最后改用方法引用创建。同学们只关注格式就可以，不要去想为什么（语法就是这么设计的）。

public class Test3 {public static void main(String[] args) {// 1、创建这个接口的匿名内部类对象。CreateCar cc1 = new CreateCar(){@Overridepublic Car create(String name, double price) {return new Car(name, price);}};//2、使用匿名内部类改进CreateCar cc2 = (name,  price) -> new Car(name, price);
//3、使用方法引用改进：构造器引用CreateCar cc3 = Car::new;//注意：以上是创建CreateCar接口实现类对象的几种形式而已，语法一步一步简化。//4、对象调用方法Car car = cc3.create("奔驰", 49.9);System.out.println(car);}
}

四、常见算法

1.1 认识算法

接下来，我们认识一下什么是算法。算法其实是解决某个实际问题的过程和方法。比如百度地图给你规划路径，计算最优路径的过程就需要用到算法。再比如你在抖音上刷视频时，它会根据你的喜好给你推荐你喜欢看的视频，这里也需要用到算法。

我们为什么要学习算法呢？主要目的是训练我们的编程思维，还有就是面试的时候，面试官也喜欢问一下算法的问题来考察你的技术水平。最后一点，学习算法是成为一个高级程序员的必经之路。

当然我们现在并不会学习非常复杂的算法，万丈高楼平地起，我们现在只需要学习几种常见的基础算法就可以了。而且Java语言本身就内置了一些基础算法给我们使用，实际上自己也不会去写这些算法。

1.2 冒泡排序

接下来，我们学习一种算法叫排序算法，它可以价格无序的整数，排列成从小到大的形式（升序），或者从大到小的形式（降序）

排序算法有很多种，我们这里只学习比较简单的两种，一种是冒泡排序，一种是选择排序。学习算法我们先要搞清楚算法的流程，然后再去“推敲“如何写代码。（注意，我这里用的次是推敲，也就是说算法这样的代码并不是一次成型的，是需要反复修改才能写好的）。

先来学习冒泡排序，先来介绍一下，冒泡排序的流程

冒泡排序核心思路：每次将相邻的两个元素继续比较
如下图所示：第一轮比较 3次第二轮比较 2次第三轮比较 1次

public class Test1 {public static void main(String[] args) {// 1、准备一个数组int[] arr = {5, 2, 3, 1};
// 2、定义一个循环控制排几轮for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {// i = 0  1  2           【5， 2， 3， 1】    次数// i = 0 第一轮            0   1   2         3// i = 1 第二轮            0   1             2// i = 2 第三轮            0                 1
// 3、定义一个循环控制每轮比较几次。for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {// 判断当前位置的元素值，是否大于后一个位置处的元素值，如果大则交换。if(arr[j] > arr[j+1]){int temp = arr[j + 1];arr[j + 1] = arr[j];arr[j] = temp;}}}System.out.println(Arrays.toString(arr));}
}

1.2 选择排序

刚才我们学习了冒泡排序，接下来我们学习了另一种排序方法，叫做选择排序。按照我们刚才给大家介绍的算法的学习方式。先要搞清楚算法的流程，再去推敲代码怎么写。

所以我们先分析选择排序算法的流程：选择排序的核心思路是，每一轮选定一个固定的元素，和其他的每一个元素进行比较；经过几轮比较之后，每一个元素都能比较到了。

接下来，按照选择排序的流程编写代码

ublic class Test2 {public static void main(String[] args) {// 1、准备好一个数组int[] arr = {5, 1, 3, 2};//           0  1  2  3
// 2、控制选择几轮for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {// i = 0 第一轮    j = 1 2 3// i = 1 第二轮    j = 2 3// i = 2 第三轮    j = 3// 3、控制每轮选择几次。for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {// 判断当前位置是否大于后面位置处的元素值，若大于则交换。if(arr[i] > arr[j]){int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}}}System.out.println(Arrays.toString(arr));}
}

1.3 查找算法

接下来，我们学习一个查找算法叫做二分查找。在学习二分查找之前，我们先来说一下基本查找，从基本查找的弊端，我们再引入二分查找，这样我们的学习也会更加丝滑一下。

先聊一聊基本查找：假设我们要查找的元素是81，如果是基本查找的话，只能从0索引开始一个一个往后找，但是如果元素比较多，你要查找的元素比较靠后的话，这样查找的此处就比较多。性能比较差。

再讲二分查找：二分查找的主要特点是，每次查找能排除一般元素，这样效率明显提高。但是二分查找要求比较苛刻，它要求元素必须是有序的，否则不能进行二分查找。

二分查找的核心思路

第1步：先定义两个变量，分别记录开始索引(left)和结束索引(right)
第2步：计算中间位置的索引，mid = (left+right)/2;
第3步：每次查找中间mid位置的元素，和目标元素key进行比较如果中间位置元素比目标元素小，那就说明mid前面的元素都比目标元素小此时：left = mid+1如果中间位置元素比目标元素大，那说明mid后面的元素都比目标元素大此时：right = mid-1如果中间位置元素和目标元素相等，那说明mid就是我们要找的位置此时：把mid返回       
注意：一搬查找一次肯定是不够的，所以需要把第1步和第2步循环来做，只到left>end就结束，如果最后还没有找到目标元素，就返回-1.

/*** 目标：掌握二分查找算法。*/
public class Test3 {public static void main(String[] args) {// 1、准备好一个数组。int[] arr = {7, 23, 79, 81, 103, 127, 131, 147};
System.out.println(binarySearch(arr, 150));
System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 81));}
public static int binarySearch(int[] arr, int data){// 1、定义两个变量，一个站在左边位置，一个站在右边位置int left = 0;int right = arr.length - 1;
// 2、定义一个循环控制折半。while (left <= right){// 3、每次折半，都算出中间位置处的索引int middle = (left + right) / 2;// 4、判断当前要找的元素值，与中间位置处的元素值的大小情况。if(data < arr[middle]){// 往左边找，截止位置（右边位置） = 中间位置 - 1right = middle - 1;}else if(data > arr[middle]){// 往右边找，起始位置（左边位置） = 中间位置 + 1left = middle + 1;}else {// 中间位置处的元素值，正好等于我们要找的元素值return middle;}}return -1; // -1特殊结果，就代表没有找到数据！数组中不存在该数据！}
}

五、正则表达式

正则表达式其实是由一些特殊的符号组成的，它代表的是某种规则。

正则表达式的作用1：用来校验字符串数据是否合法

正则表达式的作用2：可以从一段文本中查找满足要求的内容

5.1 正则表达式初体验

现在，我们就以QQ号码为例，来体验一下正则表达式的用法。注意：现在仅仅只是体验而已，我们还没有讲正则表达式的具体写法。

不使用正则表达式，校验QQ号码代码是这样的

public static boolean checkQQ(String qq){// 1、判断qq号码是否为nullif(qq == null || qq.startsWith("0") || qq.length() < 6 || qq.length() > 20){return false;}
// 2、qq至少是不是null,不是以0开头的，满足6-20之间的长度。// 判断qq号码中是否都是数字。// qq = 2514ghd234for (int i = 0; i < qq.length(); i++) {// 根据索引提取当前位置处的字符。char ch = qq.charAt(i);// 判断ch记住的字符，如果不是数字，qq号码不合法。if(ch < '0' || ch > '9'){return false;}}// 3、说明qq号码肯定是合法return true;}

用正则表达式代码是这样的

public static boolean checkQQ1(String qq){return qq != null && qq.matches("[1-9]\\d{5,19}");
}

5.2 正则表达式书写规则

这里需要用到一个方法叫matches(String regex)。这个方法时属于String类的方法。

这个方法是用来匹配一个字符串是否匹配正则表达式的规则，参数需要调用者传递一个正则表达式。但是正则表达式不能乱写，是有特定的规则的。

下面我们就学习一下，正则表达式的规则。从哪里学呢？在API中有一个类叫做Pattern，我们可以到API文档中搜索，关于正则表达式的规则，这个类都告诉我们了。

我们将这些规则，在代码中演示一下

/*** 目标：掌握正则表达式的书写规则*/
public class RegexTest2 {public static void main(String[] args) {// 1、字符类(只能匹配单个字符)System.out.println("a".matches("[abc]"));    // [abc]只能匹配a、b、cSystem.out.println("e".matches("[abcd]")); // false
System.out.println("d".matches("[^abc]"));   // [^abc] 不能是abcSystem.out.println("a".matches("[^abc]"));  // false
System.out.println("b".matches("[a-zA-Z]")); // [a-zA-Z] 只能是a-z A-Z的字符System.out.println("2".matches("[a-zA-Z]")); // false
System.out.println("k".matches("[a-z&&[^bc]]")); // ： a到z，除了b和cSystem.out.println("b".matches("[a-z&&[^bc]]")); // false
System.out.println("ab".matches("[a-zA-Z0-9]")); // false 注意：以上带 [内容] 的规则都只能用于匹配单个字符
// 2、预定义字符(只能匹配单个字符)  .  \d  \D   \s  \S  \w  \WSystem.out.println("徐".matches(".")); // .可以匹配任意字符System.out.println("徐徐".matches(".")); // false
// \转义System.out.println("\"");// \n \tSystem.out.println("3".matches("\\d"));  // \d: 0-9System.out.println("a".matches("\\d"));  //false
System.out.println(" ".matches("\\s"));   // \s: 代表一个空白字符System.out.println("a".matches("\s")); // false
System.out.println("a".matches("\\S"));  // \S: 代表一个非空白字符System.out.println(" ".matches("\\S")); // false
System.out.println("a".matches("\\w"));  // \w: [a-zA-Z_0-9]System.out.println("_".matches("\\w")); // trueSystem.out.println("徐".matches("\\w")); // false
System.out.println("徐".matches("\\W"));  // [^\w]不能是a-zA-Z_0-9System.out.println("a".matches("\\W"));  // false
System.out.println("23232".matches("\\d")); // false 注意：以上预定义字符都只能匹配单个字符。
// 3、数量词： ?   *   +   {n}   {n, }  {n, m}System.out.println("a".matches("\\w?"));   // ? 代表0次或1次System.out.println("".matches("\\w?"));    // trueSystem.out.println("abc".matches("\\w?")); // false
System.out.println("abc12".matches("\\w*"));   // * 代表0次或多次System.out.println("".matches("\\w*"));        // trueSystem.out.println("abc12张".matches("\\w*")); // false
System.out.println("abc12".matches("\\w+"));   // + 代表1次或多次System.out.println("".matches("\\w+"));       // falseSystem.out.println("abc12张".matches("\\w+")); // false
System.out.println("a3c".matches("\\w{3}"));   // {3} 代表要正好是n次System.out.println("abcd".matches("\\w{3}"));  // falseSystem.out.println("abcd".matches("\\w{3,}"));     // {3,} 代表是>=3次System.out.println("ab".matches("\\w{3,}"));     // falseSystem.out.println("abcde徐".matches("\\w{3,}"));     // falseSystem.out.println("abc232d".matches("\\w{3,9}"));     // {3, 9} 代表是  大于等于3次，小于等于9次
// 4、其他几个常用的符号：(?i)忽略大小写 、 或：| 、  分组：()System.out.println("abc".matches("(?i)abc")); // trueSystem.out.println("ABC".matches("(?i)abc")); // trueSystem.out.println("aBc".matches("a((?i)b)c")); // trueSystem.out.println("ABc".matches("a((?i)b)c")); // false
// 需求1：要求要么是3个小写字母，要么是3个数字。System.out.println("abc".matches("[a-z]{3}|\\d{3}")); // trueSystem.out.println("ABC".matches("[a-z]{3}|\\d{3}")); // falseSystem.out.println("123".matches("[a-z]{3}|\\d{3}")); // trueSystem.out.println("A12".matches("[a-z]{3}|\\d{3}")); // false
// 需求2：必须是”我爱“开头，中间可以是至少一个”编程“，最后至少是1个”666“System.out.println("我爱编程编程666666".matches("我爱(编程)+(666)+"));System.out.println("我爱编程编程66666".matches("我爱(编程)+(666)+"));}
}

5.3 正则表达式应用案例

学习完正则表达式的规则之后，接下来我们再利用正则表达式，去校验几个实际案例。

正则表达式校验手机号码

/*** 目标：校验用户输入的电话、邮箱、时间是否合法。*/
public class RegexTest3 {public static void main(String[] args) {checkPhone();}
public static void checkPhone(){while (true) {System.out.println("请您输入您的电话号码(手机|座机): ");Scanner sc = new Scanner(System.in);String phone = sc.nextLine();// 18676769999  010-3424242424 0104644535if(phone.matches("(1[3-9]\\d{9})|(0\\d{2,7}-?[1-9]\\d{4,19})")){System.out.println("您输入的号码格式正确~~~");break;}else {System.out.println("您输入的号码格式不正确~~~");}}}
}
使用正则表达式校验邮箱是否正确public class RegexTest3 {public static void main(String[] args) {checkEmail();}
public static void checkEmail(){while (true) {System.out.println("请您输入您的邮箱： ");Scanner sc = new Scanner(System.in);String email = sc.nextLine();/*** dlei0009@163.com* 25143242@qq.com* itheima@itcast.com.cn*/if(email.matches("\\w{2,}@\\w{2,20}(\\.\\w{2,10}){1,2}")){System.out.println("您输入的邮箱格式正确~~~");break;}else {System.out.println("您输入的邮箱格式不正确~~~");}}}
}

5.4 正则表达式信息爬取

正则表达式的第二个作用：在一段文本中查找满足要求的内容

我们还是通过一个案例给大家做演示：案例需求如下

/*** 目标：掌握使用正则表达式查找内容。*/
public class RegexTest4 {public static void main(String[] args) {method1();}
// 需求1：从以下内容中爬取出，手机，邮箱，座机、400电话等信息。public static void method1(){String data = " 来黑马程序员学习Java，\n" +"        电话：1866668888，18699997777\n" +"        或者联系邮箱：boniu@itcast.cn，\n" +"        座机电话：01036517895，010-98951256\n" +"        邮箱：bozai@itcast.cn，\n" +"        邮箱：dlei0009@163.com，\n" +"        热线电话：400-618-9090 ，400-618-4000，4006184000，4006189090";// 1、定义爬取规则String regex = "(1[3-9]\\d{9})|(0\\d{2,7}-?[1-9]\\d{4,19})|(\\w{2,}@\\w{2,20}(\\.\\w{2,10}){1,2})"+ "|(400-?\\d{3,7}-?\\d{3,7})";// 2、把正则表达式封装成一个Pattern对象Pattern pattern = Pattern.compile(regex);// 3、通过pattern对象去获取查找内容的匹配器对象。Matcher matcher = pattern.matcher(data);// 4、定义一个循环开始爬取信息while (matcher.find()){String rs = matcher.group(); // 获取到了找到的内容了。System.out.println(rs);}}
}

5.5 正则表达式搜索、替换

接下来，我们学习一下正则表达式的另外两个功能，替换、分割的功能。需要注意的是这几个功能需要用到Stirng类中的方法。

/*** 目标：掌握使用正则表达式做搜索替换，内容分割。*/
public class RegexTest5 {public static void main(String[] args) {// 1、public String replaceAll(String regex , String newStr)：按照正则表达式匹配的内容进行替换// 需求1：请把下面字符串中的不是汉字的部分替换为 “-”String s1 = "古力娜扎ai8888迪丽热巴999aa5566马尔扎哈fbbfsfs42425卡尔扎巴";System.out.println(s1.replaceAll("\\w+", "-"));// 需求2(拓展)：某语音系统，收到一个口吃的人说的“我我我喜欢编编编编编编编编编编编编程程程！”，需要优化成“我喜欢编程！”。String s2 = "我我我喜欢编编编编编编编编编编编编程程程";System.out.println(s2.replaceAll("(.)\\1+", "$1"));
// 2、public String[] split(String regex)：按照正则表达式匹配的内容进行分割字符串，反回一个字符串数组。// 需求1：请把下面字符串中的人名取出来，使用切割来做String s3 = "古力娜扎ai8888迪丽热巴999aa5566马尔扎哈fbbfsfs42425卡尔扎巴";String[] names = s3.split("\\w+");System.out.println(Arrays.toString(names));}
}