Java语言程序设计与数据结构（基础篇）（原书第11版）
使用本教材的高校
Java语言的经典教材，多年畅销不衰。本书全面整合了java 8的特性，采用“基础优先，问题驱动”的教学方式，循序渐进地介绍了程序设计基础、面向对象程序设计等内容。
基本信息
- 原书名：Introduction to Java Programming and Data Structures, Comprehensive Version, Eleventh Edition
内容简介
作译者
梁勇（Y. Daniel Liang） 现为阿姆斯特朗亚特兰大州立大学计算机科学系教授。之前曾是普度大学计算机科学系副教授，并曾两次获得普度大学杰出研究奖。他所编写的Java教程在美国大学Java课程中采用率极高，同时他还兼任Prentice Hall Java系列丛书的编辑。他是“Java Champion”荣誉得主，并在世界各地给在校学生和程序员做Java语言及技术方面的讲座。
目录
出版者的话
中文版序
译者序
前言
第1章 计算机、程序和Java概述 1
1.1 引言 1
1.2 什么是计算机 2
1.2.1 中央处理器 2
1.2.2 比特和字节 3
1.2.3 内存 3
1.2.4 存储设备 4
1.2.5 输入和输出设备 4
1.2.6 通信设备 5
1.3 编程语言 6
1.3.1 机器语言 6
1.3.2 汇编语言 6
1.3.3 高级语言 7
1.4 操作系统 8
1.4.1 控制和监视系统活动 8
1.4.2 分配和调配系统资源 8
中文版序
译者序
前言
第1章 计算机、程序和Java概述 1
1.1 引言 1
1.2 什么是计算机 2
1.2.1 中央处理器 2
1.2.2 比特和字节 3
1.2.3 内存 3
1.2.4 存储设备 4
1.2.5 输入和输出设备 4
1.2.6 通信设备 5
1.3 编程语言 6
1.3.1 机器语言 6
1.3.2 汇编语言 6
1.3.3 高级语言 7
1.4 操作系统 8
1.4.1 控制和监视系统活动 8
1.4.2 分配和调配系统资源 8
译者序
Java是一门伟大的程序设计语言，同时，它还指基于Java语言的从嵌入式开发到企业级开发的平台。从20世纪90年代诞生至今，Java凭借其优秀的语言和平台设计，以及适合互联网应用的“一次编译，到处运行”的跨平台特性，在Web应用、移动计算、云计算、大数据、物联网、可穿戴设备等新兴技术领域，得到了极其广泛的应用。除此之外，Java还是一门设计优秀的教学语言。它是一门经典的面向对象编程语言，拥有优雅和尽量简明的语法，体现了很多程序设计方面的理念和智慧，让程序设计人员可以尽可能地将精力集中在业务领域的设计上。在版本迭代中，Java还吸纳了其他程序设计语言的优点来进行完善，比如Java 8中lambda表达式的引入体现了函数式编程的特色。Java还具有许多丰富实用的类库。许多开源项目和科学研究的原型系统都是采用Java实现的。在针对编程语言流行趋势指标的TIOBE编程语言社区排行榜上，Java多年来都居于前列。采用实际应用广泛的优秀程序设计语言进行教学，对学生今后进一步的科研和工作都有直接帮助。我曾经对美国计算机专业排名靠前的几十所大学的相关课程进行调研，这些著名大学的编程课程中绝大部分选用了Java语言进行程序设计或者面向对象教学。
在10年前机械工业出版社举办的一次教学研讨会上，我有幸认识了原书的作者梁勇（Y. Daniel Liang）教授并进行了交流。从那时起我开始在主讲的程序设计课程中采用本书英文版作为教材，取得了很好的教学效果。本书知识点全面，体系结构清晰，重点突出，文字准确，内容组织循序渐进，并有大量精选的示例和配套素材，比如精心设计的大量练习题，甚至在配套网站中还有支持教学的大量动画演示。本书采用基础优先的方式，从编程基础开始，逐步引入面向对象思想，最后介绍应用框架。教学实践证明，这种方式很适合程序设计初学者。另外，强调问题求解和计算思维也是本书特色，这也是我在教授程序设计过程中遵循的教学理念。本书通过数学、经济、游戏等应用领域的生动实用的案例来引导学生学习程序设计，避免了单纯语法学习的枯燥，也让学生可以学以致用。程序设计教学中最重要的是要培养学生的计算思维，这对学生综合素质的培养并且将所学知识应用于生活中，都是很有裨益的。通识教育和新工科建设背景下的教学理念，非常重视计算思维。本书基于Java版本8进行介绍，这是Java语言变动非常大的一个版本，比如对JavaFX的支持Web的富GUI编程的引入，以及对函数式编程和并行计算的支持等，都反映了这个时代的计算特色。之前我翻译了本书第10版，得到了许多读者的好评。时隔1年，我很荣幸再次成为本书第11版的译者，在上一版译文的基础上更加字斟句酌，修订了之前的一些问题，希望能对广大程序设计学习者有所帮助。
在本书的翻译过程中，我得到了原书作者梁勇教授的大力支持。非常感谢他不仅对我邮件中的一些问题进行快速回复和详细解答，还拨冗写了中文版序，其一丝不苟的精神让人感动。感谢机械工业出版社的张梦玲等编辑，她们在本书的整个翻译过程中提供了许多帮助。还要谢谢曹佳颖帮忙初步翻译了第30章。最后要感谢我的家人在翻译过程中给予的支持和鼓励。限于水平，书中一定还会存在许多问题，敬请大家指正。
戴开宇
kydai@fudan.edu.cn
2018年4月
在10年前机械工业出版社举办的一次教学研讨会上，我有幸认识了原书的作者梁勇（Y. Daniel Liang）教授并进行了交流。从那时起我开始在主讲的程序设计课程中采用本书英文版作为教材，取得了很好的教学效果。本书知识点全面，体系结构清晰，重点突出，文字准确，内容组织循序渐进，并有大量精选的示例和配套素材，比如精心设计的大量练习题，甚至在配套网站中还有支持教学的大量动画演示。本书采用基础优先的方式，从编程基础开始，逐步引入面向对象思想，最后介绍应用框架。教学实践证明，这种方式很适合程序设计初学者。另外，强调问题求解和计算思维也是本书特色，这也是我在教授程序设计过程中遵循的教学理念。本书通过数学、经济、游戏等应用领域的生动实用的案例来引导学生学习程序设计，避免了单纯语法学习的枯燥，也让学生可以学以致用。程序设计教学中最重要的是要培养学生的计算思维，这对学生综合素质的培养并且将所学知识应用于生活中，都是很有裨益的。通识教育和新工科建设背景下的教学理念，非常重视计算思维。本书基于Java版本8进行介绍，这是Java语言变动非常大的一个版本，比如对JavaFX的支持Web的富GUI编程的引入，以及对函数式编程和并行计算的支持等，都反映了这个时代的计算特色。之前我翻译了本书第10版，得到了许多读者的好评。时隔1年，我很荣幸再次成为本书第11版的译者，在上一版译文的基础上更加字斟句酌，修订了之前的一些问题，希望能对广大程序设计学习者有所帮助。
在本书的翻译过程中，我得到了原书作者梁勇教授的大力支持。非常感谢他不仅对我邮件中的一些问题进行快速回复和详细解答，还拨冗写了中文版序，其一丝不苟的精神让人感动。感谢机械工业出版社的张梦玲等编辑，她们在本书的整个翻译过程中提供了许多帮助。还要谢谢曹佳颖帮忙初步翻译了第30章。最后要感谢我的家人在翻译过程中给予的支持和鼓励。限于水平，书中一定还会存在许多问题，敬请大家指正。
戴开宇
kydai@fudan.edu.cn
2018年4月
前言
许多读者就本书之前的版本给出了很多反馈。这些评论和建议极大地改进了本书。这一版在表述、组织、示例、练习题以及附录方面都有大幅提高。
本书采用基础优先的方法，在设计用户自定义类之前，首先介绍基本的程序设计概念和技术。选择语句、循环、方法和数组这样的基本概念和技术是程序设计的基础，它们为学生进一步学习面向对象程序设计和高级Java程序设计做好准备。
本书以问题驱动的方式来教授程序设计，将重点放在问题的解决而不是语法上。我们通过使用在各种应用情景中引发思考的问题，使得程序设计的介绍变得更加有趣。前面章节的主线放在问题的解决上，引入合适的语法和库以支持编写解决问题的程序。为了支持以问题驱动的方式来教授程序设计，本书提供了大量不同难度的问题来激发学生的积极性。为了吸引各个专业的学生来学习，这些问题涉及很多应用领域，包括数学、科学、商业、金融、游戏、动画以及多媒体等。
本书将程序设计、数据结构和算法无缝整合在一起，采用一种实用的方式来教授数据结构。首先介绍如何使用各种数据结构来开发高效的算法，然后演示如何实现这些数据结构。通过实现，学生可以深入理解数据结构的效率，以及如何和何时使用某种数据结构。最后，我们设计和实现了针对树和图的用户自定义数据结构。
本书广泛应用于全球各大学的程序设计入门、数据结构和算法课程中。完全版包括程序设计基础、面向对象程序设计、GUI程序设计、数据结构、算法、并行、网络、数据库和Web程序设计。这个版本旨在把学生培养成精通Java的程序员。基础篇可用于程序设计的第一门课程（通常称为CS1）。基础篇包含完全版的前18章内容，本书还有一个AP版本，适合学习AP计算机科学（AP Computer Science）课程的高中生使用。
教授编程的最好途径是通过示例，而学习编程的唯一途径是通过动手练习。本书通过示例对基本概念进行了讲解，并提供了大量不同难度的练习题供学生进行练习。在我们的程序设计课程中，每次课后都布置了编程练习。
我们的目标是编写一本可以通过各种应用场景中的有趣示例来教授问题求解和程序设计的教材。如果您有任何关于如何改进本书的评论或建议，请给我发邮件。
Y. Daniel Liang
y.daniel.liang@gmail.com
www.cs.armstrong.edu/liang
www.pearsonhighered.com/liang
ACM/IEEE课程体系2013版和ABET课程评价
新的ACM/IEEE课程体系2013版将知识体系组织成18个知识领域。为了帮助教师基于本书设计课程，我们提供了示例教学大纲来确定知识领域和知识单元。作为一个常规的定制示例，示例教学大纲用于三学期的课程系列。示例教学大纲可以从教师资源配套网站获取。
许多读者来自ABET认证计划。ABET认证的一个关键组成部分是，通过针对课程效果的持续的课程评价确定薄弱环节。我们在教师资源配套网站中提供了课程效果示例，以及用于衡量课程效果的示例考试。
本版新增内容
本版对各个细节都进行了全面修订，以增强其清晰性、表述、内容、示例和练习题。本版主要的改进如下：
书名改为了“Java语言程序设计与数据结构”，以体现在数据结构方面的增强。本书使用一种实用的方式来介绍、实现和使用数据结构，并涵盖了一门典型的数据结构课程中的所有主题。另外，还提供了额外的奖励章节来介绍高级的数据结构，比如2-4树、B树以及红黑树等。
针对最新的Java技术进行了更新。使用Java 8版本中的新特征对示例和练习进行了改进和简化。
在第13章的接口介绍中，引入了默认方法和静态方法。
GUI相关章节都更新到JavaFX 8。改写了所有示例。示例和练习中的用户界面现在都是可以改变尺寸并且居中显示的。
本书采用基础优先的方法，在设计用户自定义类之前，首先介绍基本的程序设计概念和技术。选择语句、循环、方法和数组这样的基本概念和技术是程序设计的基础，它们为学生进一步学习面向对象程序设计和高级Java程序设计做好准备。
本书以问题驱动的方式来教授程序设计，将重点放在问题的解决而不是语法上。我们通过使用在各种应用情景中引发思考的问题，使得程序设计的介绍变得更加有趣。前面章节的主线放在问题的解决上，引入合适的语法和库以支持编写解决问题的程序。为了支持以问题驱动的方式来教授程序设计，本书提供了大量不同难度的问题来激发学生的积极性。为了吸引各个专业的学生来学习，这些问题涉及很多应用领域，包括数学、科学、商业、金融、游戏、动画以及多媒体等。
本书将程序设计、数据结构和算法无缝整合在一起，采用一种实用的方式来教授数据结构。首先介绍如何使用各种数据结构来开发高效的算法，然后演示如何实现这些数据结构。通过实现，学生可以深入理解数据结构的效率，以及如何和何时使用某种数据结构。最后，我们设计和实现了针对树和图的用户自定义数据结构。
本书广泛应用于全球各大学的程序设计入门、数据结构和算法课程中。完全版包括程序设计基础、面向对象程序设计、GUI程序设计、数据结构、算法、并行、网络、数据库和Web程序设计。这个版本旨在把学生培养成精通Java的程序员。基础篇可用于程序设计的第一门课程（通常称为CS1）。基础篇包含完全版的前18章内容，本书还有一个AP版本，适合学习AP计算机科学（AP Computer Science）课程的高中生使用。
教授编程的最好途径是通过示例，而学习编程的唯一途径是通过动手练习。本书通过示例对基本概念进行了讲解，并提供了大量不同难度的练习题供学生进行练习。在我们的程序设计课程中，每次课后都布置了编程练习。
我们的目标是编写一本可以通过各种应用场景中的有趣示例来教授问题求解和程序设计的教材。如果您有任何关于如何改进本书的评论或建议，请给我发邮件。
Y. Daniel Liang
y.daniel.liang@gmail.com
www.cs.armstrong.edu/liang
www.pearsonhighered.com/liang
ACM/IEEE课程体系2013版和ABET课程评价
新的ACM/IEEE课程体系2013版将知识体系组织成18个知识领域。为了帮助教师基于本书设计课程，我们提供了示例教学大纲来确定知识领域和知识单元。作为一个常规的定制示例，示例教学大纲用于三学期的课程系列。示例教学大纲可以从教师资源配套网站获取。
许多读者来自ABET认证计划。ABET认证的一个关键组成部分是，通过针对课程效果的持续的课程评价确定薄弱环节。我们在教师资源配套网站中提供了课程效果示例，以及用于衡量课程效果的示例考试。
本版新增内容
本版对各个细节都进行了全面修订，以增强其清晰性、表述、内容、示例和练习题。本版主要的改进如下：
书名改为了“Java语言程序设计与数据结构”，以体现在数据结构方面的增强。本书使用一种实用的方式来介绍、实现和使用数据结构，并涵盖了一门典型的数据结构课程中的所有主题。另外，还提供了额外的奖励章节来介绍高级的数据结构，比如2-4树、B树以及红黑树等。
针对最新的Java技术进行了更新。使用Java 8版本中的新特征对示例和练习进行了改进和简化。
在第13章的接口介绍中，引入了默认方法和静态方法。
GUI相关章节都更新到JavaFX 8。改写了所有示例。示例和练习中的用户界面现在都是可以改变尺寸并且居中显示的。
序言
Introduction to Java Programming and Data Structures, Comprehensive Version, Eleventh Edition
Welcome to the Chinese translation of Introduction to Java Programming and Data Structure,
Comprehension Version, Eleventh Edition. The first edition of the English version was published in 1998. Since then eleven editions of the book have been published in the last nineteen years. Each new edition substantially improved the book in contents, presentation, organization, examples, and exercises. This book is now the #1 selling computer science textbook in the US. Hundreds and thousands of students around the world have learned programming and problem solving using this book.
I thank Dr. Kaiyu Dai of Fudan University for translating this latest edition. It is a great honor to reconnect with Fudan through this book. I personally benefited from teachings of many great professors at Fudan. Professor Meng Bin made Calculus easy with many insightful examples. Professor Liu Guangqi introduced multidimensional mathematic modeling in the Linear Algebra class. Professor Zhang Aizhu laid a solid mathematical foundation for computer science in the discrete mathematics class. Professor Xia Kuanli paid a great attention to small details in the PASCAL course. Professor Shi Bole showed many interesting sort algorithms in the data structures course. Professor Zhu Hong required an English text for the algorithm design and analysis course. Professor Lou Rongsheng taught the database course and later supervised my master’s thesis.
My study at Fudan and teaching in the US prepared me to write the textbook. The Chinese teaching emphasizes on the fundamental concepts and basic skills, which is exactly I used to write this book. The book is fundamentals first by introducing basic programming concepts and techniques before designing custom classes. The fundamental-first approach is now widely adopted by the universities in the US. With the excellent translation from Dr. Dai, I hope more students will benefit from this book and excel in programming and problem solving.
欢迎阅读本书第11版的中文版。本书英文版的第1版于1998年出版。自那之后的19年中，本书共出版了11个版本。每个新的版本都在内容、表述、组织、示例以及练习题等方面进行了大量的改进。本书目前在美国计算机科学类教材中销量排名前列。全世界无数的学生通过本书学习程序设计以及问题求解。
感谢复旦大学的戴开宇博士翻译了这一最新版本。非常荣幸通过这本书和复旦大学重建联系，我本人曾经受益于复旦大学的许多杰出教授：孟斌教授采用许多富有洞察力的示例将微积分变得清晰易懂；刘光奇教授在线性代数课堂上介绍了多维度数学建模；张霭珠教授的离散数学课程为计算机科学的学习打下了坚实的数学基础；夏宽理教授在Pascal课程中对许多小的细节给予了极大的关注；施伯乐教授在数据结构课程中演示了许多有趣的排序算法；朱洪教授在算法设计和分析课程中使用了英文教材；楼荣生教授讲授了数据库课程，并且指导了我的硕士论文。
我在复旦大学的学习经历以及美国的授课经验为撰写本书奠定了基础。中国的教学重视基本概念和基础技能，这也是我写这本书所采用的方法。本书采用基础为先的方法，在介绍设计自定义类之前首先介绍了基本的程序设计概念和方法。目前，基础为先的方法也被美国的大学广泛采用。我希望通过戴博士的优秀翻译，让更多的学生从中受益，并在程序设计和问题求解方面出类拔萃。
梁勇
y.daniel.liang@gmail.com
www.cs.armstrong.edu/liang
Welcome to the Chinese translation of Introduction to Java Programming and Data Structure,
Comprehension Version, Eleventh Edition. The first edition of the English version was published in 1998. Since then eleven editions of the book have been published in the last nineteen years. Each new edition substantially improved the book in contents, presentation, organization, examples, and exercises. This book is now the #1 selling computer science textbook in the US. Hundreds and thousands of students around the world have learned programming and problem solving using this book.
I thank Dr. Kaiyu Dai of Fudan University for translating this latest edition. It is a great honor to reconnect with Fudan through this book. I personally benefited from teachings of many great professors at Fudan. Professor Meng Bin made Calculus easy with many insightful examples. Professor Liu Guangqi introduced multidimensional mathematic modeling in the Linear Algebra class. Professor Zhang Aizhu laid a solid mathematical foundation for computer science in the discrete mathematics class. Professor Xia Kuanli paid a great attention to small details in the PASCAL course. Professor Shi Bole showed many interesting sort algorithms in the data structures course. Professor Zhu Hong required an English text for the algorithm design and analysis course. Professor Lou Rongsheng taught the database course and later supervised my master’s thesis.
My study at Fudan and teaching in the US prepared me to write the textbook. The Chinese teaching emphasizes on the fundamental concepts and basic skills, which is exactly I used to write this book. The book is fundamentals first by introducing basic programming concepts and techniques before designing custom classes. The fundamental-first approach is now widely adopted by the universities in the US. With the excellent translation from Dr. Dai, I hope more students will benefit from this book and excel in programming and problem solving.
欢迎阅读本书第11版的中文版。本书英文版的第1版于1998年出版。自那之后的19年中，本书共出版了11个版本。每个新的版本都在内容、表述、组织、示例以及练习题等方面进行了大量的改进。本书目前在美国计算机科学类教材中销量排名前列。全世界无数的学生通过本书学习程序设计以及问题求解。
感谢复旦大学的戴开宇博士翻译了这一最新版本。非常荣幸通过这本书和复旦大学重建联系，我本人曾经受益于复旦大学的许多杰出教授：孟斌教授采用许多富有洞察力的示例将微积分变得清晰易懂；刘光奇教授在线性代数课堂上介绍了多维度数学建模；张霭珠教授的离散数学课程为计算机科学的学习打下了坚实的数学基础；夏宽理教授在Pascal课程中对许多小的细节给予了极大的关注；施伯乐教授在数据结构课程中演示了许多有趣的排序算法；朱洪教授在算法设计和分析课程中使用了英文教材；楼荣生教授讲授了数据库课程，并且指导了我的硕士论文。
我在复旦大学的学习经历以及美国的授课经验为撰写本书奠定了基础。中国的教学重视基本概念和基础技能，这也是我写这本书所采用的方法。本书采用基础为先的方法，在介绍设计自定义类之前首先介绍了基本的程序设计概念和方法。目前，基础为先的方法也被美国的大学广泛采用。我希望通过戴博士的优秀翻译，让更多的学生从中受益，并在程序设计和问题求解方面出类拔萃。
梁勇
y.daniel.liang@gmail.com
www.cs.armstrong.edu/liang
