學習目標
- • 了解 Java 的特色和平台獨立性
- • 掌握基本語法和資料型別
- • 學會物件導向程式設計概念
- • 掌握類別、物件、封裝和繼承
- • 學會例外處理和集合框架
- • 了解多執行緒和檔案處理
- • 能夠開發企業級應用程式
第1課：Java 簡介與第一個程式
中級了解什麼是 Java，它的特色和優勢，並編寫你的第一個 Java 程式。
什麼是 Java？
Java 是由 Sun Microsystems（現在的 Oracle）在 1995 年發布的程式語言。它是一種物件導向的程式語言，以其「一次編寫，到處執行」的特性而聞名。
Java 的核心特色：
- 平台獨立性：Java 程式可以在任何安裝了 JVM 的系統上執行
- 物件導向：支援封裝、繼承、多型等 OOP 概念
- 強型別系統：在編譯時期檢查型別，減少執行時錯誤
- 自動記憶體管理：垃圾回收機制自動管理記憶體
- 豐富的 API：標準函式庫提供大量現成功能
- 多執行緒支援：內建多執行緒程式設計支援
你的第一個 Java 程式：
// HelloWorld.java
// 這是你的第一個 Java 程式
public class HelloWorld {
// main 方法是程式的進入點
public static void main(String[] args) {
// 在控制台輸出文字
System.out.println("Hello, World!");
System.out.println("歡迎來到 Java 的世界！");
System.out.println("Java 是一種強大的程式語言");
// 宣告和使用變數
String language = "Java";
int year = 1995;
double version = 17.0;
boolean isPopular = true;
// 輸出變數內容
System.out.println("程式語言：" + language);
System.out.println("發布年份：" + year);
System.out.println("目前版本：" + version);
System.out.println("是否受歡迎：" + isPopular);
}
}程式碼解釋：
- public class HelloWorld：定義一個公開的類別，檔名必須與類別名相同
- public static void main(String[] args)：程式的進入點，JVM 會從這裡開始執行
- System.out.println()：在控制台輸出文字並換行
- String, int, double, boolean：Java 的基本資料型別
- // 註解：單行註解，編譯器會忽略
- 分號：每個陳述句都必須以分號結尾
- 大括號：用來定義程式碼區塊的範圍
Java 程式的執行過程：
1. 編寫原始碼：建立 .java 檔案
2. 編譯：使用 javac 編譯成 .class 檔案（位元組碼）
3. 執行：使用 java 命令在 JVM 上執行位元組碼
# 編譯
javac HelloWorld.java
# 執行
java HelloWorld💡 實作練習
修改程式碼，讓它顯示你的姓名、年齡和興趣，體驗 Java 變數的使用！
Java 的應用領域：
🏢 企業應用
大型企業系統、ERP
🌐 Web 開發
Spring、Struts 框架
📱 Android 開發
Android 應用程式
🖥️ 桌面應用
Swing、JavaFX
第2課：基本語法與資料型別
中級學習 Java 的基本語法規則和各種資料型別的使用。
基本資料型別：
public class DataTypes {
public static void main(String[] args) {
// 整數型別
byte smallNumber = 127; // 8位元，範圍 -128 到 127
short mediumNumber = 32767; // 16位元，範圍 -32,768 到 32,767
int number = 2147483647; // 32位元，最常用的整數型別
long bigNumber = 9223372036854775807L; // 64位元，需要加 L 後綴
// 浮點數型別
float decimal1 = 3.14f; // 32位元，需要加 f 後綴
double decimal2 = 3.14159265359; // 64位元，預設的浮點數型別
// 字元型別
char letter = 'A'; // 16位元 Unicode 字元
char unicode = '\u0041'; // Unicode 表示法，也是 'A'
// 布林型別
boolean isTrue = true;
boolean isFalse = false;
// 字串型別（參考型別）
String text = "Hello, Java!";
String multiLine = "第一行\n第二行";
// 輸出所有變數
System.out.println("byte: " + smallNumber);
System.out.println("short: " + mediumNumber);
System.out.println("int: " + number);
System.out.println("long: " + bigNumber);
System.out.println("float: " + decimal1);
System.out.println("double: " + decimal2);
System.out.println("char: " + letter);
System.out.println("boolean: " + isTrue);
System.out.println("String: " + text);
}
}變數宣告和初始化：
public class Variables {
public static void main(String[] args) {
// 變數宣告和初始化
int age; // 宣告變數
age = 25; // 賦值
int height = 175; // 宣告並初始化
// 常數宣告（使用 final 關鍵字）
final double PI = 3.14159;
final String COMPANY_NAME = "我的公司";
// 多個變數同時宣告
int x = 10, y = 20, z = 30;
// 變數命名規則
int studentAge = 20; // camelCase（駝峰命名法）
String firstName = "小明"; // 推薦的命名方式
boolean isActive = true; // 布林變數通常以 is 開頭
// 不合法的變數名（會編譯錯誤）
// int 123name; // 不能以數字開頭
// int class; // 不能使用關鍵字
// int my-name; // 不能使用連字號
// 型別轉換
int intValue = 100;
double doubleValue = intValue; // 自動轉換（擴展轉換）
double bigValue = 99.99;
int smallValue = (int) bigValue; // 強制轉換（縮小轉換）
System.out.println("年齡: " + age);
System.out.println("身高: " + height);
System.out.println("圓周率: " + PI);
System.out.println("自動轉換: " + doubleValue);
System.out.println("強制轉換: " + smallValue);
}
}運算子：
public class Operators {
public static void main(String[] args) {
int a = 10, b = 3;
// 算術運算子
System.out.println("算術運算：");
System.out.println(a + " + " + b + " = " + (a + b)); // 加法
System.out.println(a + " - " + b + " = " + (a - b)); // 減法
System.out.println(a + " * " + b + " = " + (a * b)); // 乘法
System.out.println(a + " / " + b + " = " + (a / b)); // 除法（整數）
System.out.println(a + " % " + b + " = " + (a % b)); // 餘數
// 遞增和遞減運算子
int count = 5;
System.out.println("\n遞增遞減：");
System.out.println("原始值: " + count);
System.out.println("count++: " + count++); // 後遞增
System.out.println("++count: " + ++count); // 前遞增
System.out.println("count--: " + count--); // 後遞減
System.out.println("--count: " + --count); // 前遞減
// 比較運算子
System.out.println("\n比較運算：");
System.out.println(a + " == " + b + ": " + (a == b)); // 等於
System.out.println(a + " != " + b + ": " + (a != b)); // 不等於
System.out.println(a + " > " + b + ": " + (a > b)); // 大於
System.out.println(a + " < " + b + ": " + (a < b)); // 小於
System.out.println(a + " >= " + b + ": " + (a >= b)); // 大於等於
System.out.println(a + " <= " + b + ": " + (a <= b)); // 小於等於
// 邏輯運算子
boolean x = true, y = false;
System.out.println("\n邏輯運算：");
System.out.println("x && y: " + (x && y)); // AND
System.out.println("x || y: " + (x || y)); // OR
System.out.println("!x: " + (!x)); // NOT
// 複合賦值運算子
int value = 10;
System.out.println("\n複合賦值：");
System.out.println("原始值: " + value);
value += 5; // value = value + 5
System.out.println("value += 5: " + value);
value -= 3; // value = value - 3
System.out.println("value -= 3: " + value);
value *= 2; // value = value * 2
System.out.println("value *= 2: " + value);
value /= 4; // value = value / 4
System.out.println("value /= 4: " + value);
}
}💡 實作練習
建立一個程式計算圓的面積和周長，使用適當的資料型別儲存半徑、面積和周長！
第3課：類別與物件
進階學習 Java 物件導向程式設計的核心概念：類別和物件。
什麼是類別和物件？
類別（Class）是物件的藍圖或模板，定義了物件應該有什麼屬性和行為。
物件（Object）是類別的實例，是實際存在的個體。
例如：「汽車」是一個類別，而「我的紅色 Toyota」是一個物件。
建立第一個類別：
// Student.java - 學生類別
public class Student {
// 屬性（成員變數）
private String name; // 姓名
private int age; // 年齡
private String studentId; // 學號
private double gpa; // 平均成績
// 預設建構子
public Student() {
this.name = "未知";
this.age = 0;
this.studentId = "N/A";
this.gpa = 0.0;
}
// 參數化建構子
public Student(String name, int age, String studentId) {
this.name = name;
this.age = age;
this.studentId = studentId;
this.gpa = 0.0;
}
// 完整建構子
public Student(String name, int age, String studentId, double gpa) {
this.name = name;
this.age = age;
this.studentId = studentId;
this.gpa = gpa;
}
// 方法（行為）
public void introduce() {
System.out.println("大家好，我是 " + name);
System.out.println("我今年 " + age + " 歲");
System.out.println("我的學號是 " + studentId);
System.out.println("我的 GPA 是 " + gpa);
}
public void study(String subject) {
System.out.println(name + " 正在學習 " + subject);
}
public void takeExam(String subject, double score) {
System.out.println(name + " 在 " + subject + " 考試中得到 " + score + " 分");
if (score >= 90) {
System.out.println("優秀！");
} else if (score >= 80) {
System.out.println("良好！");
} else if (score >= 70) {
System.out.println("及格");
} else {
System.out.println("需要加油");
}
}
}使用類別建立物件：
// Main.java - 主程式
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 使用不同的建構子建立物件
Student student1 = new Student(); // 使用預設建構子
Student student2 = new Student("小明", 20, "S001"); // 使用參數化建構子
Student student3 = new Student("小華", 19, "S002", 3.8); // 使用完整建構子
System.out.println("=== 學生1 ===");
student1.introduce();
System.out.println("\n=== 學生2 ===");
student2.introduce();
student2.study("Java 程式設計");
student2.takeExam("Java 程式設計", 85);
System.out.println("\n=== 學生3 ===");
student3.introduce();
student3.study("資料結構");
student3.takeExam("資料結構", 92);
// 建立多個物件
Student[] students = {
new Student("張三", 21, "S003", 3.5),
new Student("李四", 20, "S004", 3.9),
new Student("王五", 22, "S005", 3.2)
};
System.out.println("\n=== 所有學生 ===");
for (Student student : students) {
student.introduce();
System.out.println("---");
}
}
}💡 實作練習
建立一個 Car 類別，包含品牌、型號、年份等屬性，以及啟動、停止等方法！
第4課：控制流程
中級學習 Java 中的條件判斷和迴圈控制，讓程式能夠做出決策和重複執行。
條件判斷 - if/else：
public class ConditionalStatements {
public static void main(String[] args) {
int score = 85;
// 基本 if 語句
if (score >= 60) {
System.out.println("及格了！");
}
// if-else 語句
if (score >= 80) {
System.out.println("成績優良");
} else {
System.out.println("成績普通");
}
// if-else if-else 語句
if (score >= 90) {
System.out.println("等級：A");
} else if (score >= 80) {
System.out.println("等級：B");
} else if (score >= 70) {
System.out.println("等級：C");
} else if (score >= 60) {
System.out.println("等級：D");
} else {
System.out.println("等級：F");
}
// 巢狀 if 語句
boolean isStudent = true;
int age = 20;
if (isStudent) {
if (age >= 18) {
System.out.println("成年學生");
} else {
System.out.println("未成年學生");
}
} else {
System.out.println("非學生");
}
// 複雜條件
String weather = "sunny";
int temperature = 25;
if (weather.equals("sunny") && temperature > 20) {
System.out.println("適合出門");
} else if (weather.equals("rainy") || temperature < 10) {
System.out.println("待在家裡");
} else {
System.out.println("看情況決定");
}
// 三元運算子（條件運算子）
String result = (score >= 60) ? "及格" : "不及格";
System.out.println("考試結果：" + result);
// 字串比較
String name = "Java";
if (name.equals("Java")) { // 使用 equals() 比較字串
System.out.println("這是 Java！");
}
// 避免 NullPointerException
String nullString = null;
if ("Java".equals(nullString)) { // 安全的字串比較
System.out.println("不會執行");
}
}
}switch 語句：
public class SwitchStatements {
public static void main(String[] args) {
// 基本 switch 語句
int dayOfWeek = 3;
switch (dayOfWeek) {
case 1:
System.out.println("星期一");
break;
case 2:
System.out.println("星期二");
break;
case 3:
System.out.println("星期三");
break;
case 4:
System.out.println("星期四");
break;
case 5:
System.out.println("星期五");
break;
case 6:
System.out.println("星期六");
break;
case 7:
System.out.println("星期日");
break;
default:
System.out.println("無效的日期");
break;
}
// 字串 switch（Java 7+）
String grade = "B";
switch (grade) {
case "A":
System.out.println("優秀！90-100分");
break;
case "B":
System.out.println("良好！80-89分");
break;
case "C":
System.out.println("普通！70-79分");
break;
case "D":
System.out.println("及格！60-69分");
break;
case "F":
System.out.println("不及格！0-59分");
break;
default:
System.out.println("無效的等級");
break;
}
// 多個 case 共用程式碼
char operator = '+';
int a = 10, b = 5;
int result = 0;
switch (operator) {
case '+':
case 'a': // 多個 case 可以共用
result = a + b;
System.out.println("加法結果：" + result);
break;
case '-':
result = a - b;
System.out.println("減法結果：" + result);
break;
case '*':
result = a * b;
System.out.println("乘法結果：" + result);
break;
case '/':
if (b != 0) {
result = a / b;
System.out.println("除法結果：" + result);
} else {
System.out.println("除數不能為零");
}
break;
default:
System.out.println("不支援的運算子");
break;
}
// 沒有 break 的情況（fall-through）
int month = 12;
String season;
switch (month) {
case 12:
case 1:
case 2:
season = "冬天";
break;
case 3:
case 4:
case 5:
season = "春天";
break;
case 6:
case 7:
case 8:
season = "夏天";
break;
case 9:
case 10:
case 11:
season = "秋天";
break;
default:
season = "無效月份";
break;
}
System.out.println(month + "月是" + season);
}
}迴圈 - for/while：
public class Loops {
public static void main(String[] args) {
// for 迴圈
System.out.println("=== for 迴圈 ===");
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
System.out.println("第 " + i + " 次迴圈");
}
// 計算 1 到 100 的總和
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
sum += i;
}
System.out.println("1到100的總和：" + sum);
// while 迴圈
System.out.println("\n=== while 迴圈 ===");
int count = 1;
while (count <= 5) {
System.out.println("while 迴圈第 " + count + " 次");
count++;
}
// do-while 迴圈
System.out.println("\n=== do-while 迴圈 ===");
int number = 1;
do {
System.out.println("do-while 迴圈第 " + number + " 次");
number++;
} while (number <= 3);
// 增強型 for 迴圈（for-each）
System.out.println("\n=== 增強型 for 迴圈 ===");
int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
for (int num : numbers) {
System.out.println("數字：" + num);
}
String[] fruits = {"蘋果", "香蕉", "橘子"};
for (String fruit : fruits) {
System.out.println("水果：" + fruit);
}
// 巢狀迴圈
System.out.println("\n=== 巢狀迴圈 ===");
for (int i = 1; i <= 3; i++) {
for (int j = 1; j <= 3; j++) {
System.out.print(i + "x" + j + "=" + (i*j) + " ");
}
System.out.println(); // 換行
}
// 九九乘法表
System.out.println("\n=== 九九乘法表 ===");
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
for (int j = 1; j <= 9; j++) {
System.out.printf("%d×%d=%2d ", i, j, i*j);
}
System.out.println();
}
}
}迴圈控制 - break/continue：
public class LoopControl {
public static void main(String[] args) {
// break 語句 - 跳出迴圈
System.out.println("=== break 範例 ===");
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
if (i == 6) {
System.out.println("遇到 6，跳出迴圈");
break; // 跳出迴圈
}
System.out.println("i = " + i);
}
// continue 語句 - 跳過當前迭代
System.out.println("\n=== continue 範例 ===");
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
if (i % 2 == 0) {
continue; // 跳過偶數
}
System.out.println("奇數：" + i);
}
// 在巢狀迴圈中使用 break 和 continue
System.out.println("\n=== 巢狀迴圈中的控制 ===");
for (int i = 1; i <= 3; i++) {
System.out.println("外層迴圈 i = " + i);
for (int j = 1; j <= 5; j++) {
if (j == 3) {
System.out.println(" 內層迴圈跳過 j = 3");
continue;
}
if (j == 4) {
System.out.println(" 內層迴圈在 j = 4 時跳出");
break;
}
System.out.println(" 內層迴圈 j = " + j);
}
}
// 標籤（Label）的使用
System.out.println("\n=== 標籤控制 ===");
outer: for (int i = 1; i <= 3; i++) {
inner: for (int j = 1; j <= 3; j++) {
if (i == 2 && j == 2) {
System.out.println("跳出外層迴圈");
break outer; // 跳出外層迴圈
}
System.out.println("i=" + i + ", j=" + j);
}
}
// 實用範例：尋找質數
System.out.println("\n=== 尋找質數 ===");
int limit = 20;
for (int num = 2; num <= limit; num++) {
boolean isPrime = true;
for (int i = 2; i <= Math.sqrt(num); i++) {
if (num % i == 0) {
isPrime = false;
break; // 找到因數，不是質數
}
}
if (isPrime) {
System.out.print(num + " ");
}
}
System.out.println();
// 實用範例：猜數字遊戲
System.out.println("\n=== 簡化版猜數字 ===");
int secretNumber = 7;
int[] guesses = {3, 5, 7, 9}; // 模擬猜測
for (int guess : guesses) {
System.out.println("猜測：" + guess);
if (guess == secretNumber) {
System.out.println("恭喜！猜對了！");
break;
} else if (guess < secretNumber) {
System.out.println("太小了");
} else {
System.out.println("太大了");
}
}
}
}💡 實作練習
建立一個程式，使用迴圈計算階乘，並用條件判斷處理特殊情況（如負數）！
第5課：陣列與字串處理
進階學習 Java 中陣列的使用和字串的各種處理方法。
一維陣列：
public class Arrays {
public static void main(String[] args) {
// 陣列宣告和初始化
int[] numbers1 = new int[5]; // 宣告大小為5的陣列
int[] numbers2 = {1, 2, 3, 4, 5}; // 直接初始化
int[] numbers3 = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; // 另一種初始化方式
// 存取陣列元素
numbers1[0] = 100; // 設定第一個元素
numbers1[1] = 200; // 設定第二個元素
System.out.println("第一個元素：" + numbers1[0]);
System.out.println("陣列長度：" + numbers1.length);
// 遍歷陣列
System.out.println("\n=== 使用 for 迴圈 ===");
for (int i = 0; i < numbers2.length; i++) {
System.out.println("索引 " + i + "：" + numbers2[i]);
}
System.out.println("\n=== 使用增強型 for 迴圈 ===");
for (int num : numbers2) {
System.out.println("數字：" + num);
}
// 字串陣列
String[] fruits = {"蘋果", "香蕉", "橘子", "葡萄"};
System.out.println("\n=== 水果陣列 ===");
for (String fruit : fruits) {
System.out.println("水果：" + fruit);
}
// 陣列操作
int[] scores = {85, 92, 78, 96, 88};
// 計算總分和平均分
int total = 0;
for (int score : scores) {
total += score;
}
double average = (double) total / scores.length;
System.out.println("\n=== 成績統計 ===");
System.out.println("總分：" + total);
System.out.println("平均分：" + String.format("%.2f", average));
// 尋找最大值和最小值
int max = scores[0];
int min = scores[0];
for (int score : scores) {
if (score > max) max = score;
if (score < min) min = score;
}
System.out.println("最高分：" + max);
System.out.println("最低分：" + min);
// 陣列複製
int[] originalArray = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] copiedArray = new int[originalArray.length];
// 手動複製
for (int i = 0; i < originalArray.length; i++) {
copiedArray[i] = originalArray[i];
}
// 使用 System.arraycopy()
int[] anotherCopy = new int[originalArray.length];
System.arraycopy(originalArray, 0, anotherCopy, 0, originalArray.length);
System.out.println("\n=== 陣列複製 ===");
System.out.print("原始陣列：");
for (int num : originalArray) {
System.out.print(num + " ");
}
System.out.print("\n複製陣列：");
for (int num : copiedArray) {
System.out.print(num + " ");
}
System.out.println();
}
}多維陣列：
public class MultiDimensionalArrays {
public static void main(String[] args) {
// 二維陣列宣告和初始化
int[][] matrix1 = new int[3][4]; // 3行4列的陣列
int[][] matrix2 = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
// 存取二維陣列元素
matrix1[0][0] = 100;
matrix1[1][2] = 200;
System.out.println("matrix1[0][0] = " + matrix1[0][0]);
System.out.println("matrix2[1][2] = " + matrix2[1][2]);
// 遍歷二維陣列
System.out.println("\n=== 二維陣列內容 ===");
for (int i = 0; i < matrix2.length; i++) {
for (int j = 0; j < matrix2[i].length; j++) {
System.out.print(matrix2[i][j] + "\t");
}
System.out.println();
}
// 使用增強型 for 迴圈
System.out.println("\n=== 使用增強型 for 迴圈 ===");
for (int[] row : matrix2) {
for (int element : row) {
System.out.print(element + "\t");
}
System.out.println();
}
// 不規則陣列（Jagged Array）
int[][] jaggedArray = {
{1, 2},
{3, 4, 5, 6},
{7, 8, 9}
};
System.out.println("\n=== 不規則陣列 ===");
for (int i = 0; i < jaggedArray.length; i++) {
System.out.print("第 " + (i+1) + " 行：");
for (int j = 0; j < jaggedArray[i].length; j++) {
System.out.print(jaggedArray[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
// 三維陣列
int[][][] cube = new int[2][3][4];
cube[0][1][2] = 999;
System.out.println("三維陣列元素：" + cube[0][1][2]);
// 實用範例：成績表
String[] students = {"小明", "小華", "小美"};
String[] subjects = {"數學", "英文", "物理"};
int[][] grades = {
{85, 92, 78}, // 小明的成績
{90, 88, 95}, // 小華的成績
{87, 91, 89} // 小美的成績
};
System.out.println("\n=== 學生成績表 ===");
System.out.print("學生\t");
for (String subject : subjects) {
System.out.print(subject + "\t");
}
System.out.println("平均");
for (int i = 0; i < students.length; i++) {
System.out.print(students[i] + "\t");
int total = 0;
for (int j = 0; j < subjects.length; j++) {
System.out.print(grades[i][j] + "\t");
total += grades[i][j];
}
double average = (double) total / subjects.length;
System.out.println(String.format("%.1f", average));
}
}
}字串基礎操作：
public class StringOperations {
public static void main(String[] args) {
// 字串建立
String str1 = "Hello";
String str2 = new String("World");
String str3 = "Java Programming";
// 字串長度
System.out.println("str1 長度：" + str1.length());
System.out.println("str3 長度：" + str3.length());
// 字串連接
String combined = str1 + " " + str2;
String concatenated = str1.concat(" ").concat(str2);
System.out.println("連接結果1：" + combined);
System.out.println("連接結果2：" + concatenated);
// 字串比較
String name1 = "Java";
String name2 = "Java";
String name3 = new String("Java");
System.out.println("\n=== 字串比較 ===");
System.out.println("name1 == name2：" + (name1 == name2)); // true（字串池）
System.out.println("name1 == name3：" + (name1 == name3)); // false（不同物件）
System.out.println("name1.equals(name3)：" + name1.equals(name3)); // true（內容相同）
System.out.println("name1.equalsIgnoreCase(\"JAVA\")：" + name1.equalsIgnoreCase("JAVA"));
// 字串搜尋
String text = "Java is a powerful programming language";
System.out.println("\n=== 字串搜尋 ===");
System.out.println("包含 'Java'：" + text.contains("Java"));
System.out.println("以 'Java' 開頭：" + text.startsWith("Java"));
System.out.println("以 'language' 結尾：" + text.endsWith("language"));
System.out.println("'programming' 的位置：" + text.indexOf("programming"));
System.out.println("最後一個 'a' 的位置：" + text.lastIndexOf("a"));
// 字串擷取
System.out.println("\n=== 字串擷取 ===");
System.out.println("第5個字元：" + text.charAt(5));
System.out.println("前4個字元：" + text.substring(0, 4));
System.out.println("從第5個字元開始：" + text.substring(5));
System.out.println("中間部分：" + text.substring(8, 18));
// 字串轉換
String original = " Hello World ";
System.out.println("\n=== 字串轉換 ===");
System.out.println("原始：'" + original + "'");
System.out.println("大寫：'" + original.toUpperCase() + "'");
System.out.println("小寫：'" + original.toLowerCase() + "'");
System.out.println("去空格：'" + original.trim() + "'");
System.out.println("替換：'" + original.replace("World", "Java") + "'");
// 字串分割
String data = "蘋果,香蕉,橘子,葡萄";
String[] fruits = data.split(",");
System.out.println("\n=== 字串分割 ===");
System.out.println("原始字串：" + data);
System.out.println("分割後：");
for (int i = 0; i < fruits.length; i++) {
System.out.println(" [" + i + "] " + fruits[i]);
}
// 字串格式化
String name = "小明";
int age = 20;
double score = 85.67;
System.out.println("\n=== 字串格式化 ===");
String formatted1 = String.format("姓名：%s，年齡：%d，分數：%.2f", name, age, score);
System.out.println(formatted1);
// 使用 printf
System.out.printf("姓名：%s，年齡：%d，分數：%.2f%n", name, age, score);
}
}StringBuilder 和字串處理進階：
public class StringBuilderExample {
public static void main(String[] args) {
// StringBuilder 基本使用
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(" ");
sb.append("World");
sb.append("!");
System.out.println("StringBuilder 結果：" + sb.toString());
// StringBuilder 方法鏈
StringBuilder sb2 = new StringBuilder()
.append("Java")
.append(" is")
.append(" awesome")
.append("!");
System.out.println("方法鏈結果：" + sb2.toString());
// StringBuilder 其他操作
StringBuilder sb3 = new StringBuilder("Hello World");
System.out.println("\n=== StringBuilder 操作 ===");
System.out.println("原始：" + sb3.toString());
sb3.insert(5, " Beautiful");
System.out.println("插入後：" + sb3.toString());
sb3.delete(5, 15);
System.out.println("刪除後：" + sb3.toString());
sb3.reverse();
System.out.println("反轉後：" + sb3.toString());
sb3.reverse(); // 再反轉回來
sb3.replace(0, 5, "Hi");
System.out.println("替換後：" + sb3.toString());
// 效能比較範例
System.out.println("\n=== 效能比較 ===");
// 使用 String 連接（效能較差）
long startTime = System.currentTimeMillis();
String result1 = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
result1 += "a";
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("String 連接耗時：" + (endTime - startTime) + " ms");
// 使用 StringBuilder（效能較好）
startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder sb4 = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
sb4.append("a");
}
String result2 = sb4.toString();
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("StringBuilder 耗時：" + (endTime - startTime) + " ms");
// 實用範例：建立 CSV 格式
String[] headers = {"姓名", "年齡", "城市"};
String[][] data = {
{"小明", "20", "台北"},
{"小華", "22", "高雄"},
{"小美", "21", "台中"}
};
StringBuilder csv = new StringBuilder();
// 加入標題
for (int i = 0; i < headers.length; i++) {
csv.append(headers[i]);
if (i < headers.length - 1) {
csv.append(",");
}
}
csv.append("\n");
// 加入資料
for (String[] row : data) {
for (int i = 0; i < row.length; i++) {
csv.append(row[i]);
if (i < row.length - 1) {
csv.append(",");
}
}
csv.append("\n");
}
System.out.println("\n=== CSV 格式 ===");
System.out.println(csv.toString());
// 字串驗證範例
System.out.println("\n=== 字串驗證 ===");
String email = "user@example.com";
String phone = "0912345678";
String password = "MyPassword123";
System.out.println("Email 驗證：" + isValidEmail(email));
System.out.println("電話驗證：" + isValidPhone(phone));
System.out.println("密碼驗證：" + isValidPassword(password));
}
// 簡單的 Email 驗證
public static boolean isValidEmail(String email) {
return email != null && email.contains("@") && email.contains(".");
}
// 簡單的電話驗證
public static boolean isValidPhone(String phone) {
return phone != null && phone.length() == 10 && phone.startsWith("09");
}
// 簡單的密碼驗證
public static boolean isValidPassword(String password) {
if (password == null || password.length() < 8) {
return false;
}
boolean hasUpper = false;
boolean hasLower = false;
boolean hasDigit = false;
for (char c : password.toCharArray()) {
if (Character.isUpperCase(c)) hasUpper = true;
if (Character.isLowerCase(c)) hasLower = true;
if (Character.isDigit(c)) hasDigit = true;
}
return hasUpper && hasLower && hasDigit;
}
}💡 實作練習
建立一個文字分析程式，統計字串中的字元數、單字數、最常出現的字元等資訊！
第6課：繼承與多型
進階學習 Java 物件導向程式設計的核心概念：繼承和多型。
繼承基礎：
// 父類別（基底類別）
class Animal {
protected String name;
protected int age;
public Animal(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public void eat() {
System.out.println(name + " 正在吃東西");
}
public void sleep() {
System.out.println(name + " 正在睡覺");
}
public void makeSound() {
System.out.println(name + " 發出聲音");
}
public void showInfo() {
System.out.println("動物名稱：" + name + "，年齡：" + age);
}
}
// 子類別1：狗
class Dog extends Animal {
private String breed; // 品種
public Dog(String name, int age, String breed) {
super(name, age); // 呼叫父類別建構子
this.breed = breed;
}
// 覆寫父類別方法
@Override
public void makeSound() {
System.out.println(name + " 汪汪叫");
}
// 新增子類別特有方法
public void wagTail() {
System.out.println(name + " 搖尾巴");
}
public void fetch() {
System.out.println(name + " 去撿球");
}
@Override
public void showInfo() {
super.showInfo(); // 呼叫父類別方法
System.out.println("品種：" + breed);
}
}
// 子類別2：貓
class Cat extends Animal {
private boolean isIndoor; // 是否為室內貓
public Cat(String name, int age, boolean isIndoor) {
super(name, age);
this.isIndoor = isIndoor;
}
@Override
public void makeSound() {
System.out.println(name + " 喵喵叫");
}
public void climb() {
System.out.println(name + " 爬樹");
}
public void purr() {
System.out.println(name + " 發出呼嚕聲");
}
@Override
public void showInfo() {
super.showInfo();
System.out.println("類型：" + (isIndoor ? "室內貓" : "戶外貓"));
}
}
// 使用範例
public class InheritanceExample {
public static void main(String[] args) {
// 建立物件
Dog dog = new Dog("小白", 3, "黃金獵犬");
Cat cat = new Cat("小花", 2, true);
System.out.println("=== 狗的行為 ===");
dog.showInfo();
dog.eat();
dog.makeSound();
dog.wagTail();
dog.fetch();
System.out.println("\n=== 貓的行為 ===");
cat.showInfo();
cat.eat();
cat.makeSound();
cat.climb();
cat.purr();
}
}多型 (Polymorphism)：
public class PolymorphismExample {
public static void main(String[] args) {
// 多型：父類別參考指向子類別物件
Animal animal1 = new Dog("旺財", 4, "柴犬");
Animal animal2 = new Cat("咪咪", 3, false);
Animal animal3 = new Animal("未知動物", 1);
// 建立動物陣列
Animal[] animals = {animal1, animal2, animal3};
System.out.println("=== 多型示範 ===");
for (Animal animal : animals) {
System.out.println("\n--- " + animal.name + " ---");
animal.showInfo();
animal.makeSound(); // 會呼叫各自覆寫的方法
animal.eat();
// 型別檢查和轉型
if (animal instanceof Dog) {
Dog dog = (Dog) animal; // 向下轉型
dog.wagTail();
dog.fetch();
} else if (animal instanceof Cat) {
Cat cat = (Cat) animal; // 向下轉型
cat.purr();
cat.climb();
}
}
// 多型的好處：統一處理
System.out.println("\n=== 統一餵食 ===");
feedAnimals(animals);
System.out.println("\n=== 統一叫聲 ===");
makeAllAnimalsSound(animals);
}
// 統一餵食方法
public static void feedAnimals(Animal[] animals) {
for (Animal animal : animals) {
System.out.println("餵食 " + animal.name);
animal.eat();
}
}
// 統一發聲方法
public static void makeAllAnimalsSound(Animal[] animals) {
for (Animal animal : animals) {
animal.makeSound(); // 多型：執行時決定呼叫哪個方法
}
}
}抽象類別和方法：
// 抽象類別
abstract class Shape {
protected String color;
protected double x, y; // 位置
public Shape(String color, double x, double y) {
this.color = color;
this.x = x;
this.y = y;
}
// 具體方法
public void move(double newX, double newY) {
this.x = newX;
this.y = newY;
System.out.println("圖形移動到 (" + x + ", " + y + ")");
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
System.out.println("圖形顏色改為 " + color);
}
// 抽象方法：子類別必須實作
public abstract double calculateArea();
public abstract double calculatePerimeter();
public abstract void draw();
}
// 圓形類別
class Circle extends Shape {
private double radius;
public Circle(String color, double x, double y, double radius) {
super(color, x, y);
this.radius = radius;
}
@Override
public double calculateArea() {
return Math.PI * radius * radius;
}
@Override
public double calculatePerimeter() {
return 2 * Math.PI * radius;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("繪製" + color + "圓形，半徑：" + radius +
"，位置：(" + x + ", " + y + ")");
}
}
// 矩形類別
class Rectangle extends Shape {
private double width, height;
public Rectangle(String color, double x, double y, double width, double height) {
super(color, x, y);
this.width = width;
this.height = height;
}
@Override
public double calculateArea() {
return width * height;
}
@Override
public double calculatePerimeter() {
return 2 * (width + height);
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("繪製" + color + "矩形，寬：" + width +
"，高：" + height + "，位置：(" + x + ", " + y + ")");
}
}
// 三角形類別
class Triangle extends Shape {
private double side1, side2, side3;
public Triangle(String color, double x, double y, double side1, double side2, double side3) {
super(color, x, y);
this.side1 = side1;
this.side2 = side2;
this.side3 = side3;
}
@Override
public double calculateArea() {
// 使用海倫公式
double s = (side1 + side2 + side3) / 2;
return Math.sqrt(s * (s - side1) * (s - side2) * (s - side3));
}
@Override
public double calculatePerimeter() {
return side1 + side2 + side3;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("繪製" + color + "三角形，邊長：" + side1 +
", " + side2 + ", " + side3 + "，位置：(" + x + ", " + y + ")");
}
}
// 使用範例
public class AbstractExample {
public static void main(String[] args) {
// 無法直接建立抽象類別的物件
// Shape shape = new Shape("red", 0, 0); // 編譯錯誤
// 建立具體子類別的物件
Shape circle = new Circle("紅色", 10, 20, 5);
Shape rectangle = new Rectangle("藍色", 0, 0, 10, 8);
Shape triangle = new Triangle("綠色", 5, 5, 3, 4, 5);
Shape[] shapes = {circle, rectangle, triangle};
System.out.println("=== 圖形資訊 ===");
for (Shape shape : shapes) {
shape.draw();
System.out.printf("面積：%.2f\n", shape.calculateArea());
System.out.printf("周長：%.2f\n", shape.calculatePerimeter());
System.out.println();
}
// 移動圖形
System.out.println("=== 移動圖形 ===");
circle.move(15, 25);
circle.setColor("黃色");
circle.draw();
// 計算總面積
double totalArea = 0;
for (Shape shape : shapes) {
totalArea += shape.calculateArea();
}
System.out.printf("所有圖形總面積：%.2f\n", totalArea);
}
}💡 實作練習
建立一個車輛繼承體系，包含汽車、機車等子類別，實作多型和抽象方法！
第7課：介面與封裝
進階學習 Java 的介面設計和封裝概念，掌握物件導向程式設計的核心原則。
介面 (Interface) 基礎：
// 定義介面
interface Flyable {
// 介面中的變數預設是 public static final
double MAX_ALTITUDE = 10000.0;
// 抽象方法（預設是 public abstract）
void fly();
void land();
double getAltitude();
}
interface Swimmable {
void swim();
void dive();
double getDepth();
}
// 鳥類實作飛行介面
class Bird implements Flyable {
private String name;
private double currentAltitude;
public Bird(String name) {
this.name = name;
this.currentAltitude = 0;
}
@Override
public void fly() {
currentAltitude = 100;
System.out.println(name + " 開始飛行，高度：" + currentAltitude + " 公尺");
}
@Override
public void land() {
currentAltitude = 0;
System.out.println(name + " 降落了");
}
@Override
public double getAltitude() {
return currentAltitude;
}
public void chirp() {
System.out.println(name + " 在鳴叫");
}
}
// 魚類實作游泳介面
class Fish implements Swimmable {
private String name;
private double currentDepth;
public Fish(String name) {
this.name = name;
this.currentDepth = 0;
}
@Override
public void swim() {
System.out.println(name + " 在游泳");
}
@Override
public void dive() {
currentDepth = 50;
System.out.println(name + " 潛水到 " + currentDepth + " 公尺深");
}
@Override
public double getDepth() {
return currentDepth;
}
}
// 鴨子：既能飛又能游泳
class Duck implements Flyable, Swimmable {
private String name;
private double currentAltitude;
private double currentDepth;
public Duck(String name) {
this.name = name;
this.currentAltitude = 0;
this.currentDepth = 0;
}
// 實作飛行介面
@Override
public void fly() {
currentAltitude = 50;
currentDepth = 0;
System.out.println(name + " 飛行中，高度：" + currentAltitude + " 公尺");
}
@Override
public void land() {
currentAltitude = 0;
System.out.println(name + " 降落到地面");
}
@Override
public double getAltitude() {
return currentAltitude;
}
// 實作游泳介面
@Override
public void swim() {
currentAltitude = 0;
System.out.println(name + " 在水面游泳");
}
@Override
public void dive() {
currentDepth = 5;
currentAltitude = 0;
System.out.println(name + " 潛水到 " + currentDepth + " 公尺深");
}
@Override
public double getDepth() {
return currentDepth;
}
public void quack() {
System.out.println(name + " 嘎嘎叫");
}
}
// 使用範例
public class InterfaceExample {
public static void main(String[] args) {
Bird eagle = new Bird("老鷹");
Fish salmon = new Fish("鮭魚");
Duck duck = new Duck("小鴨");
System.out.println("=== 鳥類行為 ===");
eagle.fly();
eagle.chirp();
eagle.land();
System.out.println("\n=== 魚類行為 ===");
salmon.swim();
salmon.dive();
System.out.println("\n=== 鴨子行為 ===");
duck.fly();
duck.land();
duck.swim();
duck.dive();
duck.quack();
// 多型：使用介面參考
System.out.println("\n=== 介面多型 ===");
Flyable[] flyingAnimals = {eagle, duck};
for (Flyable animal : flyingAnimals) {
animal.fly();
System.out.println("飛行高度：" + animal.getAltitude());
}
Swimmable[] swimmingAnimals = {salmon, duck};
for (Swimmable animal : swimmingAnimals) {
animal.swim();
animal.dive();
}
}
}封裝 (Encapsulation)：
// 良好封裝的銀行帳戶類別
class BankAccount {
// 私有屬性：外部無法直接存取
private String accountNumber;
private String accountHolder;
private double balance;
private String pin;
private boolean isLocked;
// 建構子
public BankAccount(String accountNumber, String accountHolder, String pin) {
this.accountNumber = accountNumber;
this.accountHolder = accountHolder;
this.pin = pin;
this.balance = 0.0;
this.isLocked = false;
}
// 公開方法：提供安全的存取方式
// Getter 方法：只讀存取
public String getAccountNumber() {
return accountNumber;
}
public String getAccountHolder() {
return accountHolder;
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public boolean isLocked() {
return isLocked;
}
// 存款方法
public boolean deposit(double amount) {
if (isLocked) {
System.out.println("帳戶已鎖定，無法存款");
return false;
}
if (amount <= 0) {
System.out.println("存款金額必須大於零");
return false;
}
balance += amount;
System.out.println("存款成功！金額：" + amount + "，餘額：" + balance);
return true;
}
// 提款方法
public boolean withdraw(double amount, String inputPin) {
if (isLocked) {
System.out.println("帳戶已鎖定，無法提款");
return false;
}
if (!verifyPin(inputPin)) {
System.out.println("PIN 碼錯誤");
return false;
}
if (amount <= 0) {
System.out.println("提款金額必須大於零");
return false;
}
if (amount > balance) {
System.out.println("餘額不足，無法提款");
return false;
}
balance -= amount;
System.out.println("提款成功！金額：" + amount + "，餘額：" + balance);
return true;
}
// 轉帳方法
public boolean transfer(BankAccount targetAccount, double amount, String inputPin) {
if (this.withdraw(amount, inputPin)) {
if (targetAccount.deposit(amount)) {
System.out.println("轉帳成功！轉帳至：" + targetAccount.getAccountHolder());
return true;
} else {
// 如果目標帳戶存款失敗，退回金額
this.balance += amount;
System.out.println("轉帳失敗，金額已退回");
return false;
}
}
return false;
}
// 修改 PIN 碼
public boolean changePin(String oldPin, String newPin) {
if (!verifyPin(oldPin)) {
System.out.println("舊 PIN 碼錯誤");
return false;
}
if (newPin == null || newPin.length() != 4) {
System.out.println("新 PIN 碼必須是4位數字");
return false;
}
this.pin = newPin;
System.out.println("PIN 碼修改成功");
return true;
}
// 鎖定帳戶
public void lockAccount() {
this.isLocked = true;
System.out.println("帳戶已鎖定");
}
// 解鎖帳戶（需要管理員權限）
public void unlockAccount(String adminCode) {
if ("ADMIN123".equals(adminCode)) {
this.isLocked = false;
System.out.println("帳戶已解鎖");
} else {
System.out.println("管理員代碼錯誤");
}
}
// 私有方法：內部使用
private boolean verifyPin(String inputPin) {
return this.pin.equals(inputPin);
}
// 帳戶資訊（隱藏敏感資訊）
public void showAccountInfo() {
System.out.println("=== 帳戶資訊 ===");
System.out.println("帳號：" + accountNumber);
System.out.println("戶名：" + accountHolder);
System.out.println("餘額：" + balance);
System.out.println("狀態：" + (isLocked ? "鎖定" : "正常"));
}
}
// 使用範例
public class EncapsulationExample {
public static void main(String[] args) {
// 建立銀行帳戶
BankAccount account1 = new BankAccount("001-123456", "張小明", "1234");
BankAccount account2 = new BankAccount("001-789012", "李小華", "5678");
// 無法直接存取私有屬性
// account1.balance = 1000000; // 編譯錯誤
// account1.pin = "0000"; // 編譯錯誤
System.out.println("=== 帳戶操作示範 ===");
// 存款
account1.deposit(1000);
account1.deposit(-100); // 無效操作
// 查看帳戶資訊
account1.showAccountInfo();
// 提款
account1.withdraw(200, "1234"); // 正確 PIN
account1.withdraw(200, "0000"); // 錯誤 PIN
account1.withdraw(2000, "1234"); // 餘額不足
// 轉帳
account2.deposit(500);
account1.transfer(account2, 300, "1234");
System.out.println("\n=== 轉帳後帳戶狀態 ===");
account1.showAccountInfo();
account2.showAccountInfo();
// 修改 PIN 碼
account1.changePin("1234", "9999");
account1.withdraw(100, "9999"); // 使用新 PIN
// 鎖定帳戶
account1.lockAccount();
account1.deposit(100); // 鎖定後無法操作
// 解鎖帳戶
account1.unlockAccount("ADMIN123");
account1.deposit(100); // 解鎖後可以操作
}
}💡 實作練習
設計一個圖書館管理系統，使用介面定義可借閱物品，用封裝保護書籍和會員資料！
第8課：例外處理與集合框架
進階學習 Java 的例外處理機制和強大的集合框架，提升程式的穩定性和效率。
例外處理基礎：
import java.util.Scanner;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class ExceptionHandling {
public static void main(String[] args) {
// 基本 try-catch 結構
try {
int result = 10 / 0; // 會拋出 ArithmeticException
System.out.println("結果：" + result);
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("發生算術錯誤：" + e.getMessage());
}
// 處理多種例外
try {
String[] array = {"1", "2", "abc"};
for (int i = 0; i <= array.length; i++) { // 會超出陣列範圍
int number = Integer.parseInt(array[i]); // 可能拋出 NumberFormatException
System.out.println("數字：" + number);
}
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println("陣列索引超出範圍：" + e.getMessage());
} catch (NumberFormatException e) {
System.out.println("數字格式錯誤：" + e.getMessage());
} catch (Exception e) {
System.out.println("其他錯誤：" + e.getMessage());
}
// 使用 finally 區塊
Scanner scanner = null;
try {
scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("請輸入一個數字：");
// int number = scanner.nextInt(); // 實際使用時取消註解
// System.out.println("您輸入的數字是：" + number);
} catch (Exception e) {
System.out.println("輸入錯誤：" + e.getMessage());
} finally {
// 無論是否發生例外都會執行
if (scanner != null) {
scanner.close();
System.out.println("Scanner 已關閉");
}
}
// try-with-resources（自動資源管理）
try (FileReader reader = new FileReader("test.txt")) {
// 讀取檔案內容
int character;
while ((character = reader.read()) != -1) {
System.out.print((char) character);
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("檔案讀取錯誤：" + e.getMessage());
}
// FileReader 會自動關閉
// 方法呼叫中的例外處理
try {
double result = divide(10, 0);
System.out.println("除法結果：" + result);
} catch (IllegalArgumentException e) {
System.out.println("參數錯誤：" + e.getMessage());
}
// 檢查型例外的處理
try {
readFile("nonexistent.txt");
} catch (IOException e) {
System.out.println("檔案操作失敗：" + e.getMessage());
}
}
// 拋出例外的方法
public static double divide(double a, double b) {
if (b == 0) {
throw new IllegalArgumentException("除數不能為零");
}
return a / b;
}
// 宣告拋出檢查型例外
public static void readFile(String filename) throws IOException {
FileReader reader = new FileReader(filename);
// 讀取檔案...
reader.close();
}
}自定義例外：
// 自定義例外類別
class InsufficientFundsException extends Exception {
private double amount;
private double balance;
public InsufficientFundsException(double amount, double balance) {
super("餘額不足：嘗試提取 " + amount + "，但餘額只有 " + balance);
this.amount = amount;
this.balance = balance;
}
public double getAmount() { return amount; }
public double getBalance() { return balance; }
}
class InvalidAccountException extends Exception {
public InvalidAccountException(String message) {
super(message);
}
}
// 銀行帳戶類別（使用自定義例外）
class SafeBankAccount {
private String accountNumber;
private double balance;
public SafeBankAccount(String accountNumber, double initialBalance) {
this.accountNumber = accountNumber;
this.balance = initialBalance;
}
public void deposit(double amount) throws IllegalArgumentException {
if (amount <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("存款金額必須大於零");
}
balance += amount;
System.out.println("存款成功：" + amount + "，餘額：" + balance);
}
public void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException, IllegalArgumentException {
if (amount <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("提款金額必須大於零");
}
if (amount > balance) {
throw new InsufficientFundsException(amount, balance);
}
balance -= amount;
System.out.println("提款成功：" + amount + "，餘額：" + balance);
}
public double getBalance() { return balance; }
public String getAccountNumber() { return accountNumber; }
}
// 銀行服務類別
class BankService {
public static void transferMoney(SafeBankAccount from, SafeBankAccount to, double amount)
throws InsufficientFundsException, IllegalArgumentException, InvalidAccountException {
if (from == null || to == null) {
throw new InvalidAccountException("帳戶不能為 null");
}
if (from.getAccountNumber().equals(to.getAccountNumber())) {
throw new InvalidAccountException("不能轉帳給自己");
}
// 先從來源帳戶提款
from.withdraw(amount);
try {
// 再存入目標帳戶
to.deposit(amount);
System.out.println("轉帳成功：從 " + from.getAccountNumber() +
" 轉帳 " + amount + " 到 " + to.getAccountNumber());
} catch (Exception e) {
// 如果存款失敗，退回金額
from.deposit(amount);
throw new RuntimeException("轉帳失敗，金額已退回：" + e.getMessage());
}
}
}
// 使用範例
public class CustomExceptionExample {
public static void main(String[] args) {
SafeBankAccount account1 = new SafeBankAccount("001", 1000);
SafeBankAccount account2 = new SafeBankAccount("002", 500);
try {
// 正常操作
account1.deposit(200);
account1.withdraw(300);
// 嘗試提取超過餘額的金額
account1.withdraw(2000);
} catch (InsufficientFundsException e) {
System.out.println("餘額不足例外：" + e.getMessage());
System.out.println("嘗試金額：" + e.getAmount());
System.out.println("當前餘額：" + e.getBalance());
} catch (IllegalArgumentException e) {
System.out.println("參數錯誤：" + e.getMessage());
}
// 轉帳操作
try {
BankService.transferMoney(account1, account2, 400);
BankService.transferMoney(account1, account2, 1000); // 餘額不足
} catch (InsufficientFundsException e) {
System.out.println("轉帳失敗 - " + e.getMessage());
} catch (InvalidAccountException e) {
System.out.println("帳戶錯誤 - " + e.getMessage());
} catch (Exception e) {
System.out.println("未預期的錯誤：" + e.getMessage());
}
}
}集合框架 - List 和 Set：
import java.util.*;
public class CollectionsExample {
public static void main(String[] args) {
// ArrayList - 動態陣列
System.out.println("=== ArrayList 示範 ===");
List<String> fruits = new ArrayList<>();
// 新增元素
fruits.add("蘋果");
fruits.add("香蕉");
fruits.add("橘子");
fruits.add("蘋果"); // 允許重複
System.out.println("水果清單：" + fruits);
System.out.println("清單大小：" + fruits.size());
System.out.println("第一個水果：" + fruits.get(0));
// 插入和移除
fruits.add(1, "葡萄"); // 在索引1插入
System.out.println("插入後：" + fruits);
fruits.remove("香蕉"); // 移除第一個符合的元素
fruits.remove(0); // 移除索引0的元素
System.out.println("移除後：" + fruits);
// 遍歷
System.out.println("遍歷水果：");
for (String fruit : fruits) {
System.out.println("- " + fruit);
}
// LinkedList - 鏈結串列
System.out.println("\n=== LinkedList 示範 ===");
LinkedList<Integer> numbers = new LinkedList<>();
numbers.add(10);
numbers.add(20);
numbers.add(30);
numbers.addFirst(5); // 在開頭新增
numbers.addLast(40); // 在結尾新增
System.out.println("數字串列：" + numbers);
System.out.println("第一個：" + numbers.getFirst());
System.out.println("最後一個：" + numbers.getLast());
// HashSet - 不重複集合
System.out.println("\n=== HashSet 示範 ===");
Set<String> uniqueFruits = new HashSet<>();
uniqueFruits.add("蘋果");
uniqueFruits.add("香蕉");
uniqueFruits.add("橘子");
uniqueFruits.add("蘋果"); // 重複，不會被加入
System.out.println("唯一水果：" + uniqueFruits);
System.out.println("包含蘋果：" + uniqueFruits.contains("蘋果"));
// TreeSet - 排序集合
System.out.println("\n=== TreeSet 示範 ===");
Set<Integer> sortedNumbers = new TreeSet<>();
sortedNumbers.add(30);
sortedNumbers.add(10);
sortedNumbers.add(20);
sortedNumbers.add(40);
sortedNumbers.add(10); // 重複，不會被加入
System.out.println("排序數字：" + sortedNumbers); // 自動排序
// 集合操作
System.out.println("\n=== 集合操作 ===");
Set<String> set1 = new HashSet<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
Set<String> set2 = new HashSet<>(Arrays.asList("B", "C", "D"));
// 聯集
Set<String> union = new HashSet<>(set1);
union.addAll(set2);
System.out.println("聯集：" + union);
// 交集
Set<String> intersection = new HashSet<>(set1);
intersection.retainAll(set2);
System.out.println("交集：" + intersection);
// 差集
Set<String> difference = new HashSet<>(set1);
difference.removeAll(set2);
System.out.println("差集：" + difference);
}
}Map 和進階集合操作：
import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;
public class MapAndAdvancedCollections {
public static void main(String[] args) {
// HashMap - 鍵值對映
System.out.println("=== HashMap 示範 ===");
Map<String, Integer> studentGrades = new HashMap<>();
// 新增鍵值對
studentGrades.put("小明", 85);
studentGrades.put("小華", 92);
studentGrades.put("小美", 78);
studentGrades.put("小強", 96);
System.out.println("學生成績：" + studentGrades);
System.out.println("小華的成績：" + studentGrades.get("小華"));
System.out.println("包含小明：" + studentGrades.containsKey("小明"));
// 遍歷 Map
System.out.println("\n成績清單：");
for (Map.Entry<String, Integer> entry : studentGrades.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue() + "分");
}
// TreeMap - 排序的 Map
System.out.println("\n=== TreeMap 示範 ===");
Map<String, String> phoneBook = new TreeMap<>();
phoneBook.put("張三", "0912-345-678");
phoneBook.put("李四", "0923-456-789");
phoneBook.put("王五", "0934-567-890");
phoneBook.put("陳六", "0945-678-901");
System.out.println("電話簿（按姓名排序）：");
phoneBook.forEach((name, phone) ->
System.out.println(name + ": " + phone));
// 集合的進階操作
System.out.println("\n=== 進階集合操作 ===");
List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David", "Eve");
List<Integer> scores = Arrays.asList(85, 92, 78, 96, 88);
// 排序
List<String> sortedNames = new ArrayList<>(names);
Collections.sort(sortedNames);
System.out.println("排序後的姓名：" + sortedNames);
List<Integer> sortedScores = new ArrayList<>(scores);
Collections.sort(sortedScores, Collections.reverseOrder());
System.out.println("分數降序：" + sortedScores);
// 搜尋
int maxScore = Collections.max(scores);
int minScore = Collections.min(scores);
System.out.println("最高分：" + maxScore + "，最低分：" + minScore);
// 統計
Map<String, Long> letterCount = names.stream()
.flatMap(name -> name.chars().mapToObj(c -> String.valueOf((char) c)))
.collect(Collectors.groupingBy(c -> c, Collectors.counting()));
System.out.println("字母統計：" + letterCount);
// 學生管理系統範例
System.out.println("\n=== 學生管理系統 ===");
// 建立學生資料
Map<String, Map<String, Integer>> studentData = new HashMap<>();
Map<String, Integer> mingScores = new HashMap<>();
mingScores.put("數學", 85);
mingScores.put("英文", 92);
mingScores.put("物理", 78);
studentData.put("小明", mingScores);
Map<String, Integer> huaScores = new HashMap<>();
huaScores.put("數學", 90);
huaScores.put("英文", 88);
huaScores.put("物理", 95);
studentData.put("小華", huaScores);
// 計算每個學生的平均分數
for (Map.Entry<String, Map<String, Integer>> student : studentData.entrySet()) {
String name = student.getKey();
Map<String, Integer> subjects = student.getValue();
double average = subjects.values().stream()
.mapToInt(Integer::intValue)
.average()
.orElse(0.0);
System.out.println(name + " 的平均分數：" + String.format("%.1f", average));
// 顯示各科成績
subjects.forEach((subject, score) ->
System.out.println(" " + subject + ": " + score));
}
// 找出數學成績最高的學生
String topMathStudent = studentData.entrySet().stream()
.max(Comparator.comparing(entry -> entry.getValue().get("數學")))
.map(Map.Entry::getKey)
.orElse("無");
System.out.println("數學成績最高的學生：" + topMathStudent);
}
}💡 實作練習
建立一個購物車系統，使用 Map 儲存商品和數量，實作例外處理來處理庫存不足等情況！