计算机思维导论

开启你的Java编程之旅

开始前的注意事项

如果你对某样东西不熟悉，请务必保证跟教程中使用一模一样的环境、一模一样的操作方式去使用，首先保证执行顺利，再回头探索新的设置。

本教程依然是基于Java 8进行讲解，如果涉及到新的版本，会有相应的标注。
在学习过程中，尽可能避免出现中文文件夹，包括后面的环境安装、项目创建，都尽量不要放在中文路径下。
本系列教程使用 IDEA社区版（免费）即可，不需要申请 Ultimate 版。

计算机思维导论

亲爱的探索者们，当你打开计算机的瞬间，你已经站在了人类历史上最伟大发明之一的面前。自1946年第一台计算机ENIAC问世以来，计算机技术的发展就以惊人的速度改变着世界。

它们不仅仅是冷冰冰的机器，更是创新、艺术和无限可能的结合体。

计算机的现代影响力

想象一下，没有计算机的世界会是怎样？

我们将失去互联网的便捷，失去智能设备的陪伴，失去通过屏幕连接全球每一个角落的能力。

在计算机的世界里，人工智能、电子竞技、大数据正在成为新的变革者。

计算机科学不仅仅是编程，它是一种全新的语言，一种可以与未来对话的语言。现在，就让我们启程，去探索、去学习、去创造。

计算机的世界：从电路到二进制

计算机由简单的数字电路构成，用电压的高低来区分出两种信号，低电压表示0，高电压表示1。因此，计算机采用二进制。

二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。它的基数为2，进位规则是“逢二进一”。比如十进制中9+1=10，在二进制中，1+1就需要进位，变成10（读作一零）。

通过与、或、非等逻辑门，就可以基于二进制构造出能进行复杂运算的计算机。

计算机的基本组成

我们熟知的计算机是一个屏幕+一个主机的形式，但标准的计算机结构（冯·诺依曼体系结构）更为复杂。

常见误区澄清：内存 vs 外存

手机的512G存储指的是外存（硬盘），用于长期保存文件。

而4G、8G运行内存才是真正的内存（RAM），速度快得多，价格也更贵。

操作系统（OS）概述

操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机的灵魂。我们常见的有Windows、MacOS和Linux。

操作系统最初并非图形界面，而是通过命令行进行交互。

计算机编程语言

计算机指令就是指挥机器工作的指示和命令，程序就是一系列按一定顺序排列的指令。

语言从底层到高层演进：

机器语言: 纯二进制指令 (如 000001)，计算机直接执行但人类难以编写。
汇编语言: 使用助记符代替二进制 (如 MOV, PUSH)，是低级语言。
高级语言: 如C、Java，更接近人类思维，需要通过编译器或解释器转换成机器指令。

高级语言的基石：C语言

C语言是现代编程语言的鼻祖之一，它语法简洁，更符合人类思维。

int main() {
    int a = 10;   //定义一个a等于10
    int b = 10;   //定义一个b等于10
    int c = a + b;   //语义非常明确，c就是a加上b计算出来的结果。
    return 0;
}

C语言至今仍在编程语言排行榜上名列前茅，是计算机专业极为重要的基础。

Python语言则凭借其简单易学的语法和强大的生态系统，在人工智能、数据科学等领域占据重要地位。

TIOBE 指标是荷兰 TIOBE Software 公司每月发布的“编程语言热度榜”。它并不是统计代码量或运行效率，而是拿“搜索引擎的曝光度”当温度计——把 Google、维基百科、必应等 20 多个站点里含某语言的网页数全部抓过来，算一算某门语言在所有语言曝光总量里的占比，再乘以 100，就得到这门语言的 TIOBE 指数。 TIOBE 高分 ≈ 这门语言当前“被搜索、被讨论、被教学”最频繁，反映的是“江湖存在感”，而不是“最好”或“用得最多”。

编译型 vs 解释型语言

编译型语言 (如C): 先完整编译成平台相关的机器码再运行。优点是性能高；缺点是无法跨平台。

解释型语言 (如Python): 由解释器逐行解释执行。优点是跨平台；缺点是性能较低。

走进Java：Write Once, Run Anywhere

Java通过一种巧妙的方式结合了编译和解释，以实现跨平台。

Java源代码 (.java) 被编译成平台无关的字节码 (.class) 文件。

这个字节码文件被交给Java虚拟机 (JVM) 来解释执行。

因此，Java既是编译型语言，也是解释型语言。

Java的影响力与版本

Java早已在我们生活中的各个地方扎根，例如安卓应用、大型网站后台以及著名游戏《Minecraft》。

Java的主要版本：

JavaSE (标准版): 整个Java的核心，也是本教程的学习目标。
JavaEE (企业版): 用于网站开发等企业级应用，是JavaSE之后的学习方向。
JavaME (微缩版): 已基本淘汰。

[视频] Java的前世今生

环境安装与IDE使用

在正式开始安装之前，让我们先来理解一些重要的基础概念。

JDK与JRE

JRE (Java Runtime Environment): Java的运行环境。如果只想运行Java程序，安装JRE即可。
JDK (Java Development Kit): Java的开发工具包，含JRE，并附带了编译器等工具。我们需要安装JDK。

JDK下载与安装 (1/2)

推荐安装免费的ZuluJDK (Java 8 LTS版本)。请根据你的操作系统选择对应的安装包。

Windows下选择 .msi 安装包即可。

JDK下载与安装 (2/2)

下载完成后，双击安装。强烈建议新手使用默认安装路径，不要修改！

安装完成后，打开CMD，输入 java -version 来验证是否安装成功。

准备工作：显示文件扩展名

在手动编译前，请确保你的Windows系统显示了文件后缀名。

1. 在文件资源管理器中，点击“查看” -> “选项”。

2. 在“查看”选项卡中，取消勾选“隐藏已知文件类型的扩展名”。

手动编译并运行第一个Java程序

1. 创建文本文件 Main.java，写入代码。


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

2. 在文件所在目录打开CMD，使用 javac 命令编译：

javac Main.java

3. 编译成功后会生成 Main.class 文件。使用 java 命令运行（注意没有后缀）：

java Main

IDEA安装与使用 (1/2)

手动编译太繁琐，我们需要一个强大的集成开发环境 (IDE)。这里我们使用 IntelliJ IDEA。

请下载社区版 (Community)，对于JavaSE学习完全足够。

安装时，请确保路径中不要出现中文，并勾选创建桌面快捷方式。

IDEA安装与使用 (2/2)

首次打开时，可以在插件(Plugins)市场搜索并安装 Chinese 语言包来实现中文化。

你还可以在“自定义”中修改主题和快捷键方案。

创建第一个IDEA项目

在新建项目窗口，进行如下配置：

名称和位置: 确保路径中无中文。
构建系统: 先选择InteliJ，后面会选择 Maven。
JDK: IDEA通常会自动检测。如果未检测到，请手动添加。

在IDEA中运行程序

创建项目后，IDEA会自动生成一个简单的 "Hello World" 项目。

只需点击代码行号旁边绿色的“运行”三角箭头，即可一键完成编译和运行。

运行结果会显示在下方的“控制台”窗口中。

探索更多IDEA功能

IDEA非常强大，它甚至可以将编译后的二进制 .class 文件反编译回源代码的样子。

如果你想探索IDEA的其他功能，可以点击欢迎页最下方的“学习”选项，会有一个专门的引导教程项目。

恭喜你，现在已经准备好开始真正的Java编程学习了！