Java数组基础

数组

数组的定义

• 数组是相同类型数据的有序集合。
• 数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序排列组合而成。
• 其中，每一个数据称作一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问。

数组声明创建

• 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。

• 语法：

  dataType[] arrayRefVar;//首选的方法或
  dataType arrayRefVar[];//效果相同，但不是首选方法

• Java语言使用new操作符来创建数组。

• 语法：

  dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraysize];

• 数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。

• 获取数组长度：arrays.length

  package com.zhy.array;public class ArrayDemo01 {public static void main(String[] args) {int[] nums;//1.定义int sum=0;nums = new int[10];for (int i = 0; i < nums.length; i++) {nums[i] = i;sum+=nums[i];}System.out.println(nums[9]);System.out.println(sum);}}

内存分析

• Java内存分析：
  • 可以被所有线程共享
  • 包含了所有的class和static变量
  • 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）
  • 引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）
  • 存放new的对象和数组
  • 可以被所有线程共享，不会存放别的对象引用

1. 堆：
2. 栈：
3. 方法区：

三种初始化

• 静态初始化：

  int[] a = {1,2,3};Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,2)};

• 动态初始化：

  int[] a = new int[2];a[0] = 1;a[1] = 2;

• 数组的默认初始化

  数组是引用类型，它的元素相当于类的实例变量，因此数组已经分配空间，其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化。

  package com.zhy.array;public class ArrayDemo02 {public static void main(String[] args) {//静态初始化：创建 + 赋值int[] a = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};//动态初始化：包含默认初始化int[] b = new int[3];b[0] = 1;b[1] = 2;b[2] = 3;}}

数组的四个基本特点

1. 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。
2. 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。
3. 数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型。
4. 数组变量属引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量。数组本身就是对象，Java中对象是在堆中的，因此数组无论保存原始类型还是其他对象类型，数组对象本身实在堆中的。

数组边界

• 下标的合法区间：[0，length - 1]，如果越界就会报错；

  public static void main(String[] args) {int[] b = new int[3];System.out.println(b[3]);}

• ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常！

• 小结：

  • 数组是相同数据类型（数据类型可以为任意类型）的有序集合
  • 数组也是对象。数组元素相当于对象的成员变量。
  • 数组长度是确定的，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBoundsException。

数组使用

• For-Each循环

• 数组做方法入参

• 数组做返回值

  package com.zhy.array;public class ArrayDemo04 {public static void main(String[] args) {int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};int[] reverse = reverseArray(arrays);printArray(reverse);}//打印数组元素public static void printArray(int[] arrays) {//JDK1.5，没有下标for (int array : arrays) {System.out.println(array);}}//反转数组public static int[] reverseArray(int[] arrays) {int[] result = new int[arrays.length];//反转的操作for (int i = 0, j = result.length - 1; i < arrays.length; i++, j--) {result[j] = arrays[i];}return result;}}

多维数组

• 多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每个元素都是一个一维数组。

• 二维数组：

  int a[][] = new int[2][5];

• 解析：以上二维数组a可看作一个两行五列的数组。

  package com.zhy.array;public class ArrayDemo05 {public static void main(String[] args) {int[][] array = {{1, 2}, {2, 3}, {3, 4}, {4, 5}};for (int[] ints : array) {for (int anInt : ints) {System.out.println(anInt);}}}}

Arrays类

• 数组的工具类java.util.arrays

• 由于数组对象本身并没有什么方法可以供我们调用，但API中提供了一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作。

• 查看JDK帮助文档

• Arrays类中的方法都是static修饰的静态方法，在使用的时候可以直接使用类名进行调用，而“不用”使用对象来调用（注意是“不用”而不是“不能”）

• 具体有以下常用功能：

  • 给数组赋值：通过fill()方法
  • 给数组排序：通过sort()方法，按升序。
  • 比较数组：通过equals()方法比较数组中元素值是否相等。
  • 查找数组元素：通过binarySearch()方法能对排序好的数组进行二分查找法操作

• package com.zhy.array;import java.util.Arrays;public class ArrayDemo06 {public static void main(String[] args) {int[] a = {1, 2, 3, 4, 652, 325, 9954, 62};System.out.println(Arrays.toString(a));printArray(a);Arrays.sort(a);System.out.println(Arrays.toString(a));Arrays.fill(a, 2,4,0);System.out.println(Arrays.toString(a));}public static void printArray(int[] a) {for (int i = 0; i < a.length; i++) {if (i == 0) {System.out.print("[");}if (i == a.length - 1) {System.out.println(a[i] + "]");} else {System.out.print(a[i] + ", ");}}}}

冒泡排序

• 两层循环，外层表示冒泡轮数，里层依次比较，人尽皆知的算法。

• 时间复杂度O(n2)。

  package com.zhy.array;import java.util.Arrays;public class ArrayDemo07 {public static void main(String[] args) {int[] a = {1, 2, 3, 4, 652, 325, 9954, 62};System.out.println(Arrays.toString(a));sort(a);System.out.println(Arrays.toString(a));}//冒泡排序//1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，交换位置//2.每一次比较，都会产生一个最大或者最小的数字//3.下一轮则可以少一次排序！//4.依次循环，直至结束public static void sort(int[] array) {int temp = 0;for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {if (array[j + 1] < array[j]) {temp = array[j + 1];array[j + 1] = array[j];array[j] = temp;}}}}}

稀疏数组

• 需求：编写五子棋游戏，有存盘推出和续上盘的功能
• 使用二维数组记录棋盘
• 分析问题：因为该二维数组的很多值是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据。
• 解决：稀疏数组

稀疏数组介绍

• 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一数值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组。

• 稀疏数组的处理方式是：

  

  • 记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值

  • 把具有不同值的元素和行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模

  • 如下图：左边是原始数组，右边是稀疏数组

package com.zhy.array;public class ArrayDemo08 {public static void main(String[] args) {//1.创建一个二维数组 11 * 11    0：没有棋子  1：黑棋    2：白棋int[][] array = new int[11][11];array[1][2] = 1;array[2][3] = 2;//输出原始数组System.out.println("输出原始数组：");for (int[] ints : array) {for (int anInt : ints) {System.out.print(anInt + "\t");}System.out.println();}//转换为稀疏数组//获取有效值的个数int sum = 0;for (int i = 0; i < 11; i++) {for (int j = 0; j < 11; j++) {if (array[i][j] != 0) {sum++;}}}System.out.println("有效值的个数：" + sum);//创建一个稀疏数组的数组int[][] array2 = new int[sum + 1][3];array2[0][0] = 11;array2[0][1] = 11;array2[0][2] = sum;//遍历二维数组int count = 0;for (int i = 0; i < array.length; i++) {for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {if (array[i][j] != 0) {count++;array2[count][0] = i;array2[count][1] = j;array2[count][2] = array[i][j];}}}//输出稀疏数组System.out.println("稀疏数组：");for (int i = 0; i < array2.length; i++) {System.out.println(array2[i][0] + "\t" + array2[i][1] + "\t" + array2[i][2] + "\t");}System.out.println("=====================");//还原数组System.out.println("还原后的数组：");int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];for (int i = 1; i < array2.length; i++) {array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];}//输出还原后的数组for (int[] ints : array3) {for (int anInt : ints) {System.out.print(anInt + "\t");}System.out.println();}}}