- Processing开发实战
- 黄文恺 吴羽 伍冯洁
- 1014字
- 2024-12-23 13:41:09
第2章 语言基础
2.1 变量
变量是储存指定数据类型的空间。在一个程序中，同一变量可以多次引用，变量储存的值也可以更改。你可以把变量理解为存储某种类型东西的箱子，可以把东西放进去，也可以在用的时候取出来。变量的名字就是箱子的标签，这样在取出里面东西的时候会更加方便。使用变量的时候要提前声明。
int variable; //前面是数据类型，后面是变量的名字
2.1.1 基础变量类型
不同的数据类型就好像不同大小的箱子，可以放不同的数据。数据类型有基础数据类型和复杂数据类型，如表2-1所示。有些数据类型内存空间大小一样，但是它们的取值范围不一样，这说明类型决定了数据在内存空间中的表示方式。计算机中的数据都是以二进制位来储存的，一个位也就是0或1。boolean类型的数据只有一位，也就是占用一个二进制位来储存这种数据。
表2-1 数据类型
2.1.2 变量名字
变量是储存数据的箱子，变量名字是箱子的标签。为了更方便地提取数据，变量的命名有一些规则。
❑变量名字在同一作用域下是独一无二的。
❑变量名字的第一个符号是字母或下划线。
❑变量名字区分大小写，不一样的大小写是不同的变量。
❑构成变量名字的只能是字母、数字、下划线。
❑变量名字最好有实际意义，能表达所储存的内容。
2.1.3 变量赋值
把数据存入变量这个箱子叫作变量赋值。通过运算符“=”来把数据存入变量。有以下两种方式来进行变量赋值。
2-1
int variable = 2;
2-2
int variable;
variable = 3;
Processing内置了打印函数，可以用print()或println()函数把变量的数值在控制台输出。
示例：
2-3
int variable;
variable = 3;
println(variable); //输出：3
执行上面的例子可以在文本框下的控制台上看到输出结果为3。
2.1.4 系统变量
有一些变量是系统内置的，不需要声明。这些变量不允许赋值，这些变量的值可以让编程人员获得系统在运行时的一些参数。比如，mouseX、mouseY的值是鼠标在画板上停留的坐标。利用好系统变量可以更方便地设计交互效果。表2-2列出了部分Processing系统变量。
表2-2 系统变量举例
示例：
下面例子打印系统变量mouseX、mouseY，并显示在画板上。
2-4
void setup()
{
size(900,600);
textSize(26);
}
void draw()
{
background(0);
text("x:"+mouseX,100,200);
text("y:"+mouseY,300,200);
}
还有一些关键字，比如final，可以让变量变成常量，当后续代码再修改该变量的时候就会报错。通常用于设置不能修改的常量值。
示例：使用final关键字来声明变量。
2-5
final int a = 2;
a = 3; //出错
2.2 运算符
运算符可以对变量进行基本的运算。运算符包括基本运算符、自增自减运算符、关系运算符逻辑运算符和条件运算符。
2.2.1 基本运算符
表2-3所示是Processing的基本运算符。
表2-3 运算符
加减乘除是常用的基本运算，求余是两个数相除所得的余数。一般都是同类型的数据通过运算符进行运算得出结果。比如两个int类型的1相加得出2。
示例：
2-6
int a = 1;
int b = 1;
int c = a+b;
println(c); //输出：2
同一数据类型的相加得到相同数据类型的结果。还有一些特例是不同数据类型的数相加，如float类型和int类型的数相加，得到的是float数据类型的结果。后面章节会介绍运算符的其他作用，例如：在字符串中可以连接组合字符串。
2.2.2 自增自减运算符
自增“++”、自减“--”运算是非常方便的操作，可以把变量的值自动增加1或者减少1。
示例：
2-7
int i = 5;
i++;
println(i); //输出：6
此处i++等同于i+=1或i=i+1。变量赋值的顺序非常重要，i++和++i在参与运算的时候，前者i是先参与运算再自增，后者是先自增再参与运算，请读者仔细区分两者的差别。
示例：
2-8
int i = 1;
int a = 0;
a = i++;
println(i); //输出：2
println(a); //输出：1
自减运算同理。
2.2.3 关系运算符
关系运算符可以得到两个数据关系判断的真假，例如4>3是真（true）,3>4是假（false）。为了区分等于和赋值，要注意等于用了两个等于号“==”，而赋值是一个等于号“=”。关系运算符如表2-4所示。
表2-4 关系运算符
基本数据类型的变量和变量进行判断时，检查值是否相等而不是数据类型是否相同。
示例：
2-9
int a = 65;
float b = 65.0;
char c = ' A' ;
println(a == c); //输出：true
println(a == c); //输出：true
println(b == c); //输出：true
2.2.4 逻辑运算符
逻辑运算符有与、或、非3种，对应的符号分别是&&、‖、! 。它们设定复合判断条件，返回一个boolean值，要么是true，要么是false。
1．与运算
语法结构：
表达式1 && 表达式2
如果表达式1和表达式2的值都是true，那么整个表达式的值也是true；如果两个表达式中任何一个为false，那么整个表达式的值为false。这个运算符可控制整个子表达式的求值顺序。
2-10
a>5 && a<10
&&运算符的优先级比>和<运算符低，所以子表达式是按照下面这种方式进行组合的：
2-11
(a>5) && (a<10)
但是尽管&&操作符的优先级较低，但它仍会对两个关系表达式施加控制。它的工作原理如下：&&操作符的左操作数总是首先进行求值，如果它为真，就紧接着对右操作数进行求值。如果左操作数为假，那么右边就不再进行求值，因为整个表达式的值一定是假的。
2．或运算
语法结构：
表达式1 ‖ 表达式2
两个表达式中任何一个值为true，或者两个都为true，则返回值为true。如果两个表达式都是false，则返回值为false。
逻辑运算符还可以组合使用：
2-12
println((2<3) && (4>1 ‖ 2<5)); //输出：true
3．非运算
语法结构：
！表达式
非运算符可以把一个布尔值变成相反的值，即true变成false, false变成true。
示例：
2-13
if(! (2>3)) {
print("hello"); //输出：hello
}
2.2.5 条件运算符
条件运算接收3个表达式，它会控制子表达式的求值顺序。
语法结构：
条件表达式1 ？表达式2：表达式3；
条件操作符的优先级很低，所以它的各个表达式即使不加括号也没什么问题。但是为了清楚起见，人们还是倾向在它的各个子表达式两端加上括号。
首先计算的是表达式1，如果它的值是true，那么整个表达式的值就是表达式2的值，表达式3不会进行求值。但是，如果表达式1的值是false，那么整个条件语句就是表达式3的值，表达式2不会进行求值。
示例：
2-14
a>5 ? b-6 : c/2
可以读作：“a是不是大于5？如果是，就执行b-6，否则执行c/2”。
2.3 条件语句
在编程时可能会处理一些较复杂的分支情况，需要进行判断，并跳转到不同的语句中去。下面介绍如何使用两种条件语句。
2.3.1 if条件语句
使用条件语句，可以使程序执行某些代码，而跳过另一些代码，可以使程序在符合某些特定条件时才执行特定代码。
if条件语句语法结构：
2-15
if (条件表达式)
{
代码；
}
先判断if后面小括号中表达式的值是真还是假，如果是true执行{}里面的代码，如果是false，则直接跳过{}。
示例：
2-16
int a = 2;
if(a>1)
{
a = 0;
}
println(a); //输出：0
上例中因为a的初始值是2，所以进入if语句，a被重新赋值为0。
if else语句语法结构：
2-17
if (条件表达式)
{
代码1;
}else
{
代码2；
}
如果if后面的条件表达式值为true，程序会运行代码1，否则执行else后面的代码2。
示例：
2-18
void setup()
{
size(200,200);
}
void draw()
{
background(255);
if (mouseX>100)
{
fill(0);
rect(100,100,50,50); //鼠标在右半屏时画方形
} else
{
fill(0);
ellipse(100,100,50,50); //鼠标在左半屏时画圆形
}
}
运行结果如图2-1所示。
图2-1 鼠标移动到左半屏时画圆形，移动到右半屏时画方形
上述代码只有两个分支，但是可以通过嵌套else if来插入更多分支的情况。
else if语句语法结构：
if (条件表达式1)
{
代码1;
}else if (条件表达式2)
{
代码2;
}
……
else if(条件表达式n)
{
代码n;
}
else
{
代码n+1；
}
如果条件表达式1为true，只执行代码1；否则判断条件表达式2，如果条件表达式2为true，只执行代码2；否则，判断条件表达式3，以此类推，直到判断条件表达式n为止。如果条件表达式n为false，则执行最后else{}里面的代码n+1。
示例：
2-19
int a = 2;
if(a>1)
{
println("t");
}
else if(a<-5)
{
println("f");
}
else
{
println("m");
}
控制台输出：t。
要注意的是，在使用多个else if条件语句时，程序会按顺序执行判断，从上到下直到返回true。如果在中间某个过程中条件成立，即使后面也有成立的条件，程序都不会执行。
2.3.2 Switch条件语句
switch条件语句用于需要进行多次判断才能做出选择的情况。
语法结构：
switch(条件表达式)
{
case 常量1:
代码1;
break;
case常量2：
代码2;
break;
…
case常量n:
代码n;
break;
default:
代码n+1;
break;
}
switch后面()里的表达式就是要进行判断的条件，switch语句首先计算条件表达式的值，这个值限定了数据类型，只能是byte、char、int三种数据类型，返回其他数据类型程序会报错。
每一个case到break代表一个分支结构，case后面跟的是常量表达式，用来判断是否与条件表达式相等，若相等，就执行分支里面的语句，直到遇见break。若每个分支的值都和表达式的值不相等，程序会执行默认分支default后面的语句。default语句也可以省略，如果分支条件都不成立的话，程序就什么都不执行。
示例：
2-20
int a = 2;
switch (a)
{
case 1:
println("hello");
break;
case 2:
println("world");
break;
}
如果去掉break那么就会从标签位置继续向下执行，而不会执行完分支语句就马上退出。
2.4 循环语句
循环结构可以在满足某一个条件之前反复执行一个语句，让更少的代码完成更多的事情。下面是两种循环结构的使用方式。
2.4.1 while循环语句
用while来实现循环操作，它的语法结构如下：
while(条件表达式)
{
循环体语句；
}
条件表达式就是这个循环是否继续进行的条件，而循环体语句就是这个循环需完成的事情。while语句首先判断条件表达式的值（布尔型数据的值）。如果表达式的值为true，则执行循环体语句，否则，结束while语句。当循环语句执行完一次时，会再次判断表达式的值，根据表达式的值决定是否要进行下一次循环。如此不断循环，直到表达式的值为false，此时循环结束。
示例：
2-21
int i = 10;
void setup()
{
size(900,600);
}
void draw()
{
while (i< 900)
{
ellipse(i, i,50,50);
i+=50;
}
}
运行结果如图2-2所示。
图2-2 用while循环画圆
2.4.2 for循环语句
for循环语句的语法结构：
for(初始化语句；判断循环条件；更新语句)
{
循环体语句；
}
程序进入for循环语句之后，首先会执行初始化语句，然后计算判断循环条件语句，如果判断循环条件的值为true，则执行循环体语句，再执行更新语句，修改循环控制变量。接着又开始计算判断条件的值，根据其值决定是否需要继续下一次循环：如果判断条件的值为true，则继续下一次循环；反之，则结束整个循环。
示例：
2-22
void setup()
{
size(900,600);
}
void draw()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
ellipse(50＊i,50＊i,50,50);
}
}
运行结果如图2-3所示。
图2-3 用for循环画圆
2.4.3 加强循环结构
1．跳出循环
循环中可以使用break语句来永久终止循环；也可以使用continue语句，用于永久终止当前那次循环，而在执行之后，重新测试表达式的值，决定是否继续执行循环。
下面例子是输出10以内的偶数：
2-23
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (i%2 ! = 0)
{
continue;
}
println(i); //输出：0 2 4 6 8
}
下面的示例是用break关键字跳出循环：
2-24
int a = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (i > 5)
{
break;
}
a++;
}
println(a); //输出：6
两条语句任何一条如果出现在了嵌套的循环内部，它只对最内层的循环起作用，无法使用break或continue语句影响外层循环的执行。
2．嵌套循环
嵌套循环指在一个循环之内还有另一个循环。内部循环在外部循环的每个周期做着相同的事情。通过使内部循环的一部分依赖于外部循环，可以使内部循环在每个周期中的表现不同。
示例：
2-25
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
for (int j = 0; j < 6; j++)
{
println(j);
}
}
输出：012345012345012345012345012345。
2.5 函数
函数是用于完成特定任务的程序代码的单元。在Processing中很常见的函数有size()函数、line()函数等。这一节将要展示如何通过编写新的函数，来扩展Processing的功能特性。
为什么要使用函数？当要处理的问题越来越复杂，程序越来越庞大的时候，如果把这些程序代码都放到主函数中，将使主函数异常臃肿，这样会给程序的维护带来麻烦。在这种情况下，可以按照功能的不同，把大问题划分成小问题，把大程序划分成小模块。函数则成为模块划分的基本单元，是对一个复杂问题处理过程的一种抽象。
函数的使用可以省去复杂代码的编写。如果程序中需要多次使用某种特定的功能，那么只需写一个合适的函数即可。程序可以在任何需要的位置调用该函数，并且同一个函数可以在不同的程序中调用。即使某些功能在程序中只使用一次，将其以函数的形式实现也是有必要的，因为函数让程序变成模块化，从而有利于程序的阅读、修改和完善。
函数内部的计算是非常复杂的，特别是由多人共同完成的程序，会创建大量的新函数。但函数的优点在于不必了解它们是如何运作的，只需知道如何使用它们就已经足够了，即了解输入的是什么和它们是如何影响输出的。这种抽象使编程人员能专注于程序整体的设计，而无须考虑过多细节。
2.5.1 定义函数
定义函数有3部分：函数名、参数体、返回值。
函数名就是为了标志一个函数而取的名字，通过该函数名可以快速找到这个函数。函数的命名规则和变量的命名规则相同。如果说变量命名重在说明它“是什么”，那么函数的命名则重在说明它要“做什么”。
在程序里函数是可以传入参数的，可以针对函数的不同值，来进行相应的操作。当调用函数时，它会执行{}里的语句，函数{}里的所有语句叫作函数体。
语法结构：
返回值类型 函数名(参数类型1 参数名1，参数类型2 参数名2, ...)
/＊可以接收任意个参数，中间用逗号隔开＊/
{
语句；
return 返回值；
}
函数在执行完任务后，往往需要给它的调用者一个返回值，表示函数运行的结果或者其他意义。如下面的示例，在这个加法函数中，函数名为add，返回值类型为int，表示该函数在完成加法计算后，将计算的结果作为返回值返回给它的调用者。若函数只是执行一系列动作，无需返回值，则可以使用void作为返回值类型。
示例：
2-26
void draw()
{
println(add(5,4));
}
int add(int a, int b) //此处有两个参数，中间用逗号隔开
{
return a+b;
} //输出：9
还有一些函数是没有返回值的，类型是void。下面的示例是定义一个名为circle的函数，它的作用是画圆。
示例：
2-27
void draw()
{
circle();
}
void circle()
{
ellipse(50,50,50,50);
}
2.5.2 函数重载
有一些函数功能相同，但是接收的参数不一样，它们就可以用相同的名称。比如一个加法函数，接收两个参数相加一起。而另一个加法函数也实现了相同的功能，只不过变为接收3个参数相加。如果起不同的名字，在调用函数时需要起很多名字，也要记录很多名字，会让人觉得很混乱。函数重载可以让其只有一个名字，调用时，根据参数个数和类型自动识别，调用相应的函数。
示例：两个求最小值的函数，第一个是两个数求最小，第二个是3个数求最小。功能相似，用一个名字更容易使用，减少函数数量。
2-28
int minNumber(int a, int b)
{
int temp = a > b? b:a;
return temp;
}
int minNumber(int a, int b, int c)
{
int temp = a > b? b:a;
temp = temp < c ? temp:c;
return temp;
}
2.5.3 函数递归
函数递归就是一个函数直接或间接调用自身。递归有一定的适用条件，在某些情况下使用递归可以方便获得想要的结果。当一个函数自己调用自己时，如果编程没有设定可以终止递归的条件检测，它会无限制地进行递归调用，所以要谨慎使用递归。
递归一般可以用循环来代替，但是递归更为强大，有时是循环无法处理的。递归方法使得程序结构优美，但是执行效率却往往没有循环高。
下面的示例是计算阶乘。
示例：
2-29
void setup(){
println(Factorial(8)); //求8的阶乘
}
int Factorial(int i)
{
int num;
num=i;
if(num==1)return1;
else return num ＊Factorial(--num);
}
2.6 数组
2.6.1 数组的概念
数组是一组有序且数据类型相同的变量的集合，每一个数组里面的项目被称为元素，每一个索引值标记其在数组中的位置。索引值即元素序号从0开始计数。例如，第一个元素在数组中的索引值是0，第二个元素在数组中的索引值是1，以此类推。如果有20个数值在数组中，那么最后一个元素的索引值就是19。如图2-4所示是一个数组的结构概念图。
图2-4 数据结构概念图
对集合中数组元素的访问可以采用下标的形式，也可以采用指针的形式进行。数组可以是一维的，也可以是多维的。当数组只有一个下标时，这类数组称为一维数组，当下标不止一个时，称为多维数组。常用的数据集基本在三维以内。
创造一个数组可分为3个步骤：
1）声明和定义数据类型。
2）创建新的关键字和数组长度。
3）给每个元素分配值。
使用数组类似于使用单独的变量，但遵循的是同种模式。如，写一个整数变量x如下：
Int x;
而写一个数组，只需在数据类型后加上括号：
int[ ] x；
例如，下面的代码表示定义了一个intArray整型数组，下标从0～4，共5个数组元素，如图2-5所示。
int[ ] intArray=new int[5];
图2-5 长度为5的整型数组
数组的优点在于只需要一行代码就能写多个变量。例如，下面这行代码是2000个整型变量：
int[ ] x=new int[2000];
注意
每个数组仅可以储存一种类型的数据（布尔、浮点、整数、PImage等）。不能将不同类型的数据混在一个数组中。如果必须这样，可以使用对象来代替。
2.6.2 遍历数组
在Processing中，很多时候需要制作并处理多图片，来达到所需要的图片效果，如果一个一个地对图片的信息进行处理，会消耗很多的精力和时间，并且需要大量的工作量。因此，利用数组，通过for循环语句操作，可以提高工作效率。
1）用for循环遍历数组。
下面就是一个利用for循环语句，绘制单位为10的熊猫来回运动的效果，如图2-6所示。
2-30
float [ ] x = new float[10]; //储存每幅图的横向运动坐标组
float [ ] y = new float[10]; //储存每幅图的纵向运动坐标组
float [ ] s = new float[10]; //储存每幅图的偏移量组
void setup() {
size(300, 300); //窗口大小
smooth(); //线段光滑
for (int i = 0; i < x.length; i ++) {
x[i] = random(0, 300); //0～300随机赋值
y[i] = random(0, 300); //0～300随机赋值
s[i] = 0.5; //偏移量
}
}
void draw() {
background(200); //背景填充
for (int i =0; i<x.length; i++) {
panda(x[i], y[i]); //载入熊猫函数
x[i] += s[i];
if (x[i] > 300 ‖ x[i] <0) {
s[i] = -s[i];
} //防止图片移出窗口
} //for循环运行10次，载入10次熊猫函数
}
void panda(float x, float y) {
pushMatrix(); //矩阵移动
translate(x, y); //移动函数
// 熊猫头像绘制函数
fill(0);
strokeWeight(1);
ellipse(-35, -25, 35, 35); //左耳
ellipse(35, -25, 35, 35); //右耳
fill(255);
strokeWeight(1);
stroke(0);
ellipse(0, 0, 100, 90); //头部
fill(0);
ellipse(-25, 5, 30, 35); //左眼
ellipse(25, 5, 30, 35); //右眼
fill(255);
ellipse(-25, 0, 6, 6); //左眼球
ellipse(25, 0, 6, 6); //右眼球
fill(0);
ellipse(0, 25, 7, 5); //鼻子
noFill();
stroke(0);
strokeWeight(1);
bezier(-2.5, 35, -2.5, 37, 2.5, 37, 2.5, 35); //用贝塞尔曲线绘制嘴巴
popMatrix(); //矩阵闭合
}
图2-6 数组熊猫运动图
2）用for循环的另一种形式来遍历数组。
语法结构：
for(数据类型 变量名：数组){
println(变量名);
}
示例：
2-31
int[ ] array={0,1,2,3,4}; //创建数组
for(int i:array){
println(i);
}
输出：0
1
2
3
4
3）通过printArray()函数遍历数组。
printArray()函数用于将信息显示在消息控制台中。每一行都会显示一个数组元素。这个函数只能应用于一维数组。
示例：
2-32
float[ ] f = { 0.3, 0.4, 0.5 };
printArray(f);
输出：[0] 0.3
[1] 0.4
[2] 0.5
利用数组绘制五角星，如图2-7所示。
图2-7 五角星
绘图思路：描绘五角星10个顶点坐标，再通过vertex()函数连接相邻点。
实例点坐标：
（50,18）（61,37）（83,43）（69,60）（71,82）（50,73） （29,82）（31,60）（17,43）（39,37）
示例：
2-33
int[ ] x={50,61,83,69,71,50,29,31,17,39};
// 数组x储存点横坐标
int[ ] y={18,37,43,60,82,73,82,60,43,37};
// 数组y储存点纵坐标
beginShape(); //发起创建新图形信号
for(int i=0; i<x.length; i++){
vertex(x[i], y[i]); //定义x、y轴坐标
}
endShape(CLOSE); //结束信号
注意
避免在draw()内创建数组，因为在每一帧创建一个数组会降低帧速率。
2.6.3 二维数组
可以这样理解：一维数组解决的是线性问题，而二维数组解决的是面的问题。定义二维数组的语法格式如下：
数据类型[ ][ ] 变量名；
例如，定义一个整型数组，变量名为intArray：
2-34
int[][] int Array ;
使用new关键字初始化的语法格式：
new 数据类型[数组长度1][数组长度2] ;
二维数组可以当作矩阵来看待，二维数组中第1个下标表示行，第2个下标表示列。功能可以看作为该数组分配一块连续数组长度1×数组长度2的存储空间。
例如，定义一个存放3个长度为2的整型数组，如图2-8所示。
图2-8 定义一个3行2列的intArray整型数组
2-35
int[ ][ ] intArray; //数组声明
intArray =new int[3][2]; //数组初始化
在第二个[ ]中的数字一般可省略，然后通过下标来分别初始化数组中的数组，以此来得到包含不同长度的二维数组。
String[ ][ ] strArray=new String[5][ ];
对第一个数组进行长度初始化。
strArray[0]=new String[5];
对第二个数组进行长度初始化。
strArray[1]=new String[4];
对第三个数组进行长度初始化。
strArray[2]=new String[3];
…………
例如：
int x[2][5]={{1,2,3,4,5}, {4,5,6,7,8}};
其等效的形式如下：
int x[2][ ]={{1,2,3,4,5}, {4,5,6,7,8}};
注意
数据类型可以是int、float、char等，数组名用标识符充当。数组大小是指构成数组的元素个数。为数组分配的存储空间为一连续的存储空间，这是利用指针访问数组的物理基础。访问数组时，下标始终从0开始。
1）用for循环遍历二维数组。
通过for循环遍历二维数组，编程画一个随机的灰度噪声图，如图2-9所示。
2-36
size(300, 300);
int cols = width;
int rows = height;
// 声明二维数组
int[ ][ ] myArray= new int[cols][rows];
// 初始化二维数组变量
for (int i = 0; i < cols; i++) {
for (int j = 0; j < rows; j++) {
myArray[i][j] = int(random(255));
}
}
// 画点
for (int i = 0; i < cols; i++) {
for (int j = 0; j < rows; j++) {
stroke(myArray[i][j]);
point(i, j);
}
}
图2-9 二维数组绘制灰度图
2）用另一种for循环遍历二维数组。
示例：
2-37
String[ ][ ] strArray=new String[3][4];
// 创建一个3行4列的字符串数组
for(int i=0; i<strArray.length; i++){
for(int j=0; j<strArray[i].length; j++){
strArray[i][j]=i+"_"+j; //字符串样式
}
}
for(int i=0; i<strArray.length; i++){
for(String j:strArray[i]){
print(j+", ");
}
println();
}
控制台输出：
0_0,0_1,0_2,0_3,
1_0,1_1,1_2,1_3,
2_0,2_1,2_2,2_3,
3）第三种for循环遍历二维数组。
示例：
3-38
String[ ][ ] strArray=new String[3][4];
// 创建一个3行4列的字符串数组
for(int i=0; i<strArray.length; i++){
for(int j=0; j<strArray[i].length; j++){
strArray[i][j]=i+"_"+j; //字符串样式
}
}
for(int i=0; i<strArray.length; i++){
printArray(strArray[i]);
}
控制台输出：
[0] "0_0"
[1] "0_1"
[2] "0_2"
[3] "0_3"
[0] "1_0"
[1] "1_1"
[2] "1_2"
[3] "1_3"
[0] "2_0"
[1] "2_1"
[2] "2_2"
[3] "2_3"
将一个数组变量值赋值给另一个数组变量，改变其中一个变量的值，会影响另一个变量的值。
2-39
int[ ]x={1,3,5,7,9};
int[ ]y=x;
y[1]=101;
println(x[1]); //输出：101
2.6.4 数组综合应用
接下来，本书提供了5个数组综合应用的实用范例。
范例一
功能：利用数组，绘制大小变化的圆。
示例：
2-40
float[] a=new float[10]; //定义一个长度为10的浮点型数组
int j=0;
void setup() {
frameRate(1); //程序每秒刷新一次画面
for (int i=0; i<10; i++)
a[i]=random(100); //把随机生成的数放入数组
}
void draw() {
background(204); //背景设置为灰色
if (j<10)
ellipse(50, 50, a[j], a[j]);
j++;
}
范例二
功能：利用数组的连续遍历功能，制作渐变图效果，如图2-10所示。
示例：
2-41
size(600, 600); //窗口大小600×600
float[ ] coswave= new float[width];
// 利用new运算符将像素的width值赋予数组
for (int i = 0; i < width; i++) {
float amount= map(i, 0, width, 0, PI);
// map(value，最小值区间，最大值区间)
coswave[i] = abs(cos(amount)); //绝对值
}
for (int i = 0; i<width; i++) {
stroke(coswave[i]＊255); //灰度值深化
line(i, 0, i, height/3);
} //第一个渐变
for (int i = 0; i<width; i++) {
stroke(coswave[i]＊255/4); //灰度值变化
line(i, height/3, i, height/3＊2);
} //第二个渐变
for (int i = 0; i<width; i++) {
stroke(255 - coswave[i]＊255); //灰度值亮化
line(i, height/3＊2, i, height);
}
图2-10 数组绘制渐变图
范例三
功能：为数组分配一块连续数组大小1×数组大小2的存储空间
说明：二维数组可以当作矩阵来看待和处理，二维数组中第1个下标表示行，第2个下标表示列。
示例：
在这个例子中，有两个数组来储存鼠标的状态：一个用于x坐标，一个用于y坐标，这些数组储存鼠标在过去帧内的位置。每一帧新的出现，保存最久的x、y坐标的值都会被现在的mouseX和mouseY代替，新的值则被添加到数组的第一个位置，但是在这之前，数组中的每一个值都会被向右移动（从后到前），从而为新的数值腾出空间。
同样，每一帧，所有的60个坐标都被用于在屏幕上画出一系列的圆，如图2-11所示。
图2-11 鼠标动态圆绘制
示例：
2-42
int num=60; //用于定义数组长度
int[ ] x=new int[num]; //储存x坐标
int[ ] y=new int[num]; //储存y坐标
void setup() {
size(240, 120); //定义窗口大小
smooth(); //线段光滑
noStroke(); //禁止描边
}
void draw() {
background(0); //填充刷新背景色
for (int i=x.length-1; i>0; i--) {
x[i]=x[i-1];
y[i]=y[i-1];
} //从后往前复制数值到数组
x[0]=mouseX; //设置第一个元素
y[0]=mouseY; //设置第二个元素
for (int i=0; i<x.length; i++) {
fill(i＊4);
ellipse(x[i], y[i], 40, 40); //画圆
}
}
案例分析：
数组存储值分析，如下：
原始数组如下：
开始循环复制第二到最后一个数值到最后的位置。
第二次循环，复制元素2到元素3。
第三次通过循环，复制元素1到元素2。
第四次也是最后一次通过循环，复制元素0到元素1。
复制新的元素到元素0。
范例四
功能：Processing提供PImage类用于加载图片，通过对图片像素提取及重构，实现对图片的基层处理及预想编辑效果。
说明：通过载入原图片像素点RGB，并通过数组循环重排，实现对图片的还原以及镜像处理后所得到的图片，如图2-12所示。
2-43
void setup() {
pic=loadImage("pic.jpg"); //载入原图片
size(pic.width＊2, pic.height); //设置窗口大小
background(0); //背景填充
smooth(); //图片光滑
}
void draw() {
int x=int(random(pic.width)); //随机获取原图片横坐标
int y=int(random(pic.height)); //随机获取原图片纵坐标
int sum=x+y＊pic.width; //像素点矩阵计算
loadPixels(); //载入像素点RGB值
float r=red(pic.pixels[sum]); //复制red值
float b=blue(pic.pixels[sum]); //复制blue值
float g=green(pic.pixels[sum]); //复制green值
int diameter=int(random(8,15)); //绘制像素点大小
noStroke(); //不描边
fill(r, g, b,100); //填充RGB值
ellipse(x, y, diameter, diameter); //绘制原图
ellipse(pic.width＊2-x, y, diameter, diameter); // 绘制镜像图片
}
图2-12 镜像处理
分析：载入图片一般存在Processing根目录下，亦可通过设置url值绑定路径。通过对原图片的像素点RGB提取，并重新绘制来得到新图片，同时通过对绘制的路径变化得到所需要的图片效果，亦可通过设置绘制像素的大小来得到精准的图片。当绘制像素大小为1px时，可得到精确原图，基于此方法得到的图片在后期处理上更为完美。
范例五
利用二维数组输出杨辉三角形前10行。
int[][]sz=new int[10][10]; //定义一个10×10列的数组
int i, j;
for( i=0; i<sz.length; i++){
sz[i][0]=1;
sz[i][i]=1;
} //输出外围的数值1
for(i=2; i<sz.length; i++){
for(j=1; j<i; j++){
sz[i][j]=sz[i-1][j-1]+sz[i-1][j];
}
} //内嵌循环输入数值
for(i=0; i<10; i++){
for(j=0; j<=i; j++){
print(sz[i][j]+" ");
if(j==i)
println();
}
} //内嵌循环输入
输出：
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
1 6 15 20 15 6 1
1 7 21 35 35 21 7 1
1 8 28 56 70 56 28 8 1
1 9 36 84 126 84 36 9 1
2.6.5 数组函数
Processing提供了处理数组的全局函数，详细函数如表2-5所示。读者可以使用这些函数对数组进行处理。
这些函数有个共同的特点，就是它们在调用的时候不会改变原数组元素，而是返回一个新的数组。
表2-5 数组函数
示例一：
2-44
String[ ] sa1 = { "A", "B", "C"};
String[ ] sa2 = append(sa1, "D");
println(sa2); //输出：A B C D
示例二：
2-45
String[ ] sa1 = { "A", "B", "C"};
String[ ] sa2 = { "D", "E", "F"};
String[ ] sa3 = concat(sa1, sa2);
println(sa3); //输出 A B C D E F
示例三：
2-46
int[] data1 = {0, 1, 3, 4}; //创建并赋值
println(data1.length);
int[] data2 = expand(data1);
// 增加数组长度
println(data2.length);
println(data1[data2.length-5]);
/＊输出：
4
8
4 ＊/
示例四：
2-47
String[ ] s={ "deer", "elephant", "bear", "aardvark", "cat" };
s = sort(s, 3); //对前面3个元素进行排序
println(s); //输出：bear deer elephant aardvark cat
示例五：
2-48
String[ ] a = { "OH", "NY", "CA" };
a = splice(a, "KY", 1); //"KY"插入a中a[1]位置
println(a);
String[ ] b = { "VA", "CO", "IL" };
a = splice(a, b, 1); //数组b全体插入a中a[1]位置
println(a);
/＊ 输出：
OH KY NY CA
OH VA CO IL KY NY CA
＊/
示例六：
2-49
String[] sa1 = { "OH", "NY", "CA", "VA", "CO", "IL" };
String[] sa2 = subset(sa1, 1); //提取sa1中a[1]后的元素
println(sa2);
String[] sa3 = subset(sa1, 2, 3);
// 提取sa1的a[2]后的长度为3的元素
println(sa3);
/＊ 输出：
NY CA VA CO IL
CA VA CO
＊/
2.7 字符串
2.7.1 字符串基本概念
字符串是由多个字符的组成的集合，例如“Good morning”，在引号“”内的都叫字符串。在Processing中字符串被封装成了类String，并且提供了一些成员方法和全局函数来处理字符串数据。
字符串在存储上类似于字符数组，所以它每一位的单个元素都是可以提取的，给编程人员提供了方便，如高精度运算时每一位都可以转化为数字存入数组。
字符串的初始化有两种方式。第一种用双引号来初始化：
String str ="Processing";
第二种用new来初始化，需要把字符数组当作参数传入：
2-50
char[ ] charData={' I' , ' l' , ' o' , ' v' , ' e' , ' P' , ' r' , ' o, ' g' , ' r' , ' a' , ' m' };
String str1=new String(charData);
println(str1);
// 输出：IloveProgram
也可把字节数组作为参数：
Byte[ ] byteData={80,114,111,99,101,115,115,105,110,103} ;
String str2=new String(byteData);
println(str2);
// 输出：Processing
String()类重载了构造函数，使得可以通过参数来指定字符数组的一段字符来初始化字符串。
String(data, offset, length) /＊ data：字符数组或者字节数组 offset：开始位置 length：长度 ＊/
示例：
2-51
char[ ] charData={' p' , ' e' , ' r' , ' f' , ' e' , ' c' , ' t' };
String str=new String(charData,2,3);
// 将从charDate[2]开始长度为3的元素赋予str
println(str);
// 输出：rfe
用“+”可以连接两个字符串，得到一个新的字符串。
2-52
String name="Bob";
String age="twenty";
String str="NAME:"+name+" AGE:"+age;
println(str);
//输出：NAME:Bob AGE:twenty
2.7.2 字符串的方法
Processing中，字符串被封装成类，并提供了一些成员方法。
1）length()成员方法返回字符串的长度。
下面例子中，字符串“processing”的长度是12而不是10，因为空格也是一个字符。
2-53
String str=“processing”；
println(str.length());
// 输出： 12
2）charAt(index)成员方法返回制定索引位置的字符。
字符串可以通过索引位置返回指定位置的字符，索引位置从0到字符串的长度减1。
index为返回字符的索引位置，类型为int，取值范围是0到字符串的长度减1。
下面的例子为通过charAt()函数返回字符串的每个字符，并判断字符串中大写字母的个数。
2-54
String str="Hi, Processing"; //定义字符串并赋值
int count=0;
for (int i=0; i<str.length (); i++) {
char ch=str.charAt(i); //索引字符
if (ch>= ' A' &&ch<=' Z' ) //if判断是否大写字母
count++;
}
println(count); //输出大写字母的个数
// 输出：2
3）indexOf()成员方法返回指定字符串的索引位置
indexOf(str) indexOf(str, fromIndex) /＊str：要搜索的字符或字符串 fromIndex：开始搜索的索引位置，前面即使有匹配字符也会被忽略 ＊/
程序会从左向右开始搜索返回一个与指定字符串匹配的索引位置，如果没有找到则返回-1。
字符串第一位索引位置为0。
注意
indexOf()函数只返回第一个字符的索引位置，若查找的字符在字符串中多次出现也只返回第一个字符的索引位置。
4）substring()重载函数用于返回字符串中从指定开始位置到结束位置的子字符串。
substring(beginIndex) substring(beginIndex, endIndex) /＊ beginIndex：截取的开始位置 endIndex：截取的结束位置，实际字符串长度减1 ＊/
5）利用indexOf()函数查找定位字符或者字符串，并结合substring()函数即可实现Word中的查找替换功能。
2-55
String str="We love Processing."; //定义并赋值字符串
int index=str.indexOf("love"); //索引所查内容的位置
String repl="beat"; //定义代替的字符串
if (index! =-1) {
String restr=str.substring(0, index)+repl+str.substring(index+5);
/＊ str.substring(0, index)返回love字符前的所有字符
str.substring(index+5)返回love后面的所有字符＊/
}
println(restr); //输出新字符串
//输出：We beat Processing.
6）equals(str)成员方法用于判定两个字符串是否相等，如果相等返回true，否则返回false。注意，在processing中不能够使用“==”来判断字符串是否相等。
7）toLowerCase()成员方法返回一个新的字符串，并把字符串中所有大写字母全替换成小写字母。
8）toUpperCase()成员方法返回一个新的字符串，并把字符串中所有小写字母全替换成大写字母。
以下示例对字符串使用凯撒加密，它的基本思想是：通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如，当偏移量是3的时候，所有的字母A将被替换成D, B变成E，以此类推，X将变成A, Y变成B, Z变成C。
2-56
String str="We loves Processing."; //定义并赋值字符串
String upstr=str.toUpperCase(); //转换所有字母为大写字母
char[ ] ch=new char[upstr.length()]; //定义字符数组用于储存加密后的字符
for (int i=0; i<upstr.length (); i++) {
// if判断当前字符是否为大写字母，符合则对字符加密，不符合返回原字符
if (upstr.charAt(i)>=' A' && upstr.charAt(i)<=' Z' ) {
ch[i]=char((upstr.charAt(i)-' A' )%26+' A' +3); //字母循环移动
}
else ch[i]=upstr.charAt(i);
}
String Caesastr=new String(ch); //字符数组作为参数传递给字符串进行赋值
println(Caesastr);
//输出：ZH ORYHV SURFHVVLQJ
2.7.3 字符串处理函数
Processing提供了处理字符串的全局函数，详细函数如表2-6所示。它们为编程者使用字符串处理数据提供很大帮助。
表2-6 字符串函数
