JAVA算法和数据结构

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() {
            @Override
            public double applyAsDouble(int value) {
                // value = 0  1  2
                return 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;
    }
​
    @Override
    public 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
    @Override
    public 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
    }
    
    @Override
    public 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>() {
            @Override
            public 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(){
             @Override
             public 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() {
            @Override
            public double applyAsDouble(int value) {
                // value = 0  1  2
                return 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>() {
            @Override
            public 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() {
            @Override
            public double applyAsDouble(int value) {
                // value = 0  1  2
                return 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>() {
            @Override
            public 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>() {
            @Override
            public 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>() {
            @Override
            public 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;
    }
​
    @Override
    public 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(){
            @Override
            public 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 - 1
                right = middle - 1;
            }else if(data > arr[middle]){
                // 往右边找，起始位置（左边位置） = 中间位置 + 1
                left = 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null
        if(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 = 2514ghd234
        for (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、c
        System.out.println("e".matches("[abcd]")); // false
​
        System.out.println("d".matches("[^abc]"));   // [^abc] 不能是abc
        System.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c
        System.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  \W
        System.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 \t
        System.out.println("3".matches("\\d"));  // \d: 0-9
        System.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")); // true
        System.out.println("徐".matches("\\w")); // false
​
        System.out.println("徐".matches("\\W"));  // [^\w]不能是a-zA-Z_0-9
        System.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?"));    // true
        System.out.println("abc".matches("\\w?")); // false
​
        System.out.println("abc12".matches("\\w*"));   // * 代表0次或多次
        System.out.println("".matches("\\w*"));        // true
        System.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+"));       // false
        System.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}"));  // false
        System.out.println("abcd".matches("\\w{3,}"));     // {3,} 代表是>=3次
        System.out.println("ab".matches("\\w{3,}"));     // false
        System.out.println("abcde徐".matches("\\w{3,}"));     // false
        System.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")); // true
        System.out.println("ABC".matches("(?i)abc")); // true
        System.out.println("aBc".matches("a((?i)b)c")); // true
        System.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}")); // true
        System.out.println("ABC".matches("[a-z]{3}|\\d{3}")); // false
        System.out.println("123".matches("[a-z]{3}|\\d{3}")); // true
        System.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 0104644535
            if(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));
    }
}