目录
- 1. 数组的基本概念
- 1.1 什么是数组
- 1.2 数组的创建及初始化
- 1.2.1 数组的创建
- 1.2.2 数组的初始化
- 1.3 数组的使用
- 1.3.1 数组中元素访问
- 1.3.2 遍历数组
- 2. 数组是引用类型
- 2.1 初识 JVM 的内存分布
- 2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别
- 2.3 认识 null
- 3. 数组的应用场景
- 3.1 保存数据
- 3.2 作为函数的参数
- 3.3 作为函数的返回值
- 4. 数组练习
- 4.1 数组转字符串
- 4.2 数组拷贝
- 4.3 求数组中元素的平均值
- 4.4 查找数组中指定元素(顺序查找)
- 4.5 查找数组中指定元素(二分查找)
- 4.6 数组排序(冒泡排序)
- 4.7 数组逆序
- 5. 二维数组
【本节目标】
- 理解数组基本概念
- 掌握数组的基本用法
- 数组与方法互操作
- 熟练掌握数组相关的常见问题和代码
1. 数组的基本概念
1.1 什么是数组
数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间
注意
- 数组中存放的元素其类型相同
- 数组的空间是连在一起的
- 每个空间有自己的编号，起始位置的编号为0，即数组的下标
1.2 数组的创建及初始化
1.2.1 数组的创建
类型[] 数组名 = new 类型[N]
int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组1.2.2 数组的初始化
数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化
- 动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数
int[] array = new int[10];- 静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定
类型[] 数组名 = new 类型[]{data1, data2, data3, ..., datan}
int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = new String[]{"hello", "Java", "!!!"};
// 注意：虽然省去了new 类型[], 但是编译器编译代码时还是会还原
int[] array1 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = {"hell", "Java", "!!!"};
int[] array1;
array1 = new int[10];
int[] array2;
array2 = new int[]{10, 20, 30};
// 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败
// int[] array3;
// array3 = {1, 2, 3};注意事项
- 静态初始化时，虽然没有指定数组的长度，但是编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度
- 静态初始化时,
{}中数据类型必须与[]前数据类型一致 - 静态初始化可以简写，省去后面的
new 类型[] - 数组也可以按照C语言规则：
int arr[] = {1, 2, 3};进行创建，不推荐 - 静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以
- 如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值
- 如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值
- 如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null
类型 | 默认值 |
byte | 0 |
short | 0 |
int | 0 |
long | 0 |
float | 0.0f |
double | 0.0 |
char | /u0000 |
boolean | false |
1.3 数组的使用
1.3.1 数组中元素访问
数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。比如：
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);
// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);注意事项
- 数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
- 下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常：
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常. 使用数组一定要注意下标谨防越界
1.3.2 遍历数组
所谓 “遍历” 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印
在数组中可以通过
数组对象.length来获取数组的长度
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < array.length; i++){
System.out.println(array[i]);
}
//array.length -->获取数组array的长度也可以使用
for-each遍历数组
int[] array = {1, 2, 3};
for (int x : array) {
System.out.println(x + " ");
}
//for-each 如果将来 只是遍历程序 那么用foreach
for-each是 for 循环的另外一种使用方式.能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错
2. 数组是引用类型
2.1 初识 JVM 的内存分布
JVM其实是由C/C++代码实现的一个软件
内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的 ：
- 程序运行时代码需要加载到内存
- 程序运行产生的中间数据要存放在内存
- 程序中的常量也要保存
- 有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁
如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储，那对内存管理起来将会非常麻烦
因此 JVM 也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分 ：
- 程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址
- 虚拟机栈( JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量，当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。
- 本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如 HotSpot ), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的
- 堆(Heap): JVM 所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的
new int[]{1, 2, 3})，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。 - 方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域
2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别
- 基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值
- 引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址
引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址，通过该地址，引用变量便可以去操作对象，有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单
2.3 认识 null
null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个不指向对象的引用
- null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作，一旦尝试读写, 就会抛出
NullPointerException - 注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.
3. 数组的应用场景
3.1 保存数据
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3};
for(int i = 0; i < array.length; ++i){
System.out.println(array[i] + " ");
}
}3.2 作为函数的参数
- 参数传基本数据类型
- 参数传数组类型(引用数据类型)
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
func(arr);
System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
}
public static void func(int[] a) {
a[0] = 10;
System.out.println("a[0] = " + a[0]);
}
// 执行结果
a[0] = 10
arr[0] = 10发现在
func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的
总结: 所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).
3.3 作为函数的返回值
//获取斐波那契数列的前N项
public static int[] fib(int n) {
if (n <= 0) {
return null;
}
int[] array = new int[n];//创建一个长度为n的数组
array[0] = array[1] = 1;//斐波那契数列的第一项和第二项
for (int i = 2; i < n; ++i) {
array[i] = array[i - 1] + array[i - 2];//从第三项开始，计算斐波那契数列每一项的值
}
return array;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = fib(10);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(array[i]);
}
}4. 数组练习
4.1 数组转字符串
- Java 中提供了
java.util.Arrays包, 其中包含了一些操作数组的常用方法.
String newArr = Arrays.toString(array);-
Arrays：操作数组的一个工具类 -
toString：一个方法，将数组转化为字符串进行输出
import java.util.Arrays;
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5,6};
String newArr = Arrays.toString(array);
System.out.println(newArr);
}
}
// 执行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6]/**
* 把一个整型数组 转化为字符串
* @param array 数组参数
* @return 将数组 转变为字符串进行返回
*/
public static String myToString(int[] array) {
//这行代码起作用 需要设置IDEA
assert array != null;
//goto 保留字-》 可能有一天 他被拿来使用了
if(array == null) {
return "null";
}
String ret = "[";
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
ret += array[i];
if(i != array.length-1) {
ret += ",";
}
}
ret += "]";
return ret;
}
public static int[] func5() {
int[] array = {1,2,3,4};
return array;
}4.2 数组拷贝
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
int[] newArr = arr;
newArr[0] = 10;
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr));
}
//newArr: [10, 2, 3, 4, 5, 6]
newArr和arr引用的是同一个数组，因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
arr[0] = 1;
int[] newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
//newArr: [1, 2, 3, 4, 5, 6]
arr[0] = 10;
System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));
//arr: [10, 2, 3, 4, 5, 6]
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
//newArr: [1, 2, 3, 4, 5, 6]
}使用Arrays中
copyOf方法完成数组的拷贝：copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组，arr和newArr引用的不是同一个数组，因此arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响
public static void main10(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
//拷贝 array 这个数组 ，新的长度为 array.length *2
array = Arrays.copyOf(array,array.length*2);
//array 指向了 新的数组空间
System.out.println(Arrays.toString(array));
}// 拷贝某个范围
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
int[] newArr = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);
System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr));
}
//newArr2: [3, 4]public static void main11(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
int[] dest = new int[array.length];
System.arraycopy(array,0,dest,0,array.length);
//int[] copy = Arrays.copyOfRange(array,1,3);//[1,3)
System.out.println(Arrays.toString(dest));
}//clone()
public static void main12(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
int[] copy = array.clone();
//int[] copy = array; 不是拷贝
System.out.println(Arrays.toString(copy));
}//实现自己版本的拷贝数组
public static int[] copyOf(int[] arr) {
int[] ret = new int[arr.length];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
ret[i] = arr[i];
}
return ret;
}注意
数组当中存储的是基本类型数据时，不论怎么拷贝基本都不会出现什么问题，但如果存储的是引用数据类型，拷贝时需要考虑深浅拷贝的问题，关于深浅拷贝在后续详细给大家介绍
4.3 求数组中元素的平均值
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5};
System.out.println(averageArr(arr));
}
public static double averageArr(int[] arr){
double sum = 0.0;
for(int i = 0; i < arr.length; i++){
sum += arr[i];
}
return sum/arr.length;
}
//3.04.4 查找数组中指定元素(顺序查找)
给定一个数组, 再给定一个元素, 找出该元素在数组中的位置.
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
System.out.println("请输入要查找的数字：");
int num = scanner.nextInt();
int flag = 0;
for(int i = 0; i < arr.length; i++){
if(arr[i]==num){
System.out.println("找到了，数组下标为：" + i);
flag = 1;
break;
}
}
if(flag==0){
System.out.println("没有找到");
}
}
//请输入要查找的数字：
//5
//找到了，数组下标为：44.5 查找数组中指定元素(二分查找)
针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找
以升序数组为例, 二分查找的思路是先取中间位置的元素, 然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较：
- 如果相等，即找到了返回该元素在数组中的下标
- 如果小于，以类似方式到数组左半侧查找
- 如果大于，以类似方式到数组右半侧查找
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
System.out.println("请输入要查找的数字：");
int num = scanner.nextInt();
int flag = binarySearch(arr, num);
if(flag == -1){
System.out.println("没有找到");
}else {
System.out.println("找到了，数组下标为：" + flag);
}
}
public static int binarySearch(int[] arr, int n){
int leftSide = 0;
int rightSide = arr.length - 1;
while(leftSide <= rightSide){
int midSide = leftSide + (rightSide - leftSide) / 2;
if(arr[midSide] > n){
rightSide = midSide;
} else if (arr[midSide] < n) {
leftSide = midSide;
}else {
return midSide;
}
}
return -1;
}
//请输入要查找的数字：
//4
//找到了，数组下标为：34.6 数组排序(冒泡排序)
给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序
算法思路(假设排升序)：
- 将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素就在数组的末尾
- 依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {2,4,1,3,6,9,5};
int[] arrSorted = bubbleSort(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arrSorted));
}
public static int[] bubbleSort(int[] arr){
//趟数
for(int i = 0; i < arr.length - 1; i++){
//每一趟排序
for(int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++){
if(arr[j]>arr[j+1]){
int tmp = arr[j];
arr[j]=arr[j+1];
arr[j+1]=tmp;
}
}
}
return arr;
}
//[1, 2, 3, 4, 5, 6, 9]public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,12,31,4,5};
System.out.println(Arrays.toString(array));
bubbleSort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
public static void bubbleSort(int[] array) {
//5个数据 是不是要比较4趟 i 代表的是趟数
for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
boolean flg = false;
for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
if(array[j] > array[j+1]) {
int tmp = array[j];
array[j] = array[j+1];
array[j+1] = tmp;
flg = true;
}
}
if(flg == false) {
return;//说明已经有序了
}
}
}冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法 Arrays.sort(arr)
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {9, 5, 2, 7};
Arrays.sort(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
//[2, 5, 7, 9]4.7 数组逆序
给定一个数组, 将里面的元素逆序排列.
思路
设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素.然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可.
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {9, 5, 3, 4, 2, 7};
System.out.println(Arrays.toString(reverse(arr)));
}
public static int[] reverse(int[] arr){
int leftSide = 0;
int rightSide = arr.length - 1;
while(leftSide < rightSide){
int tmp = arr[leftSide];
arr[leftSide] = arr[rightSide];
arr[rightSide] = tmp;
leftSide++;
rightSide--;
}
return arr;
}
//[7, 2, 4, 3, 5, 9]5. 二维数组
二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组
二维数组是数组的数组，在Java当中应用的淋漓尽致
**基本语法 **
数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };int[][] arr = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
for (int row = 0; row < arr.length; row++) {
for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) {
System.out.printf("%d\t", arr[row][col]);
}
System.out.println("");
}
// 执行结果
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12public static void main(String[] args) {
//Java 当中 二维数组 在定义的时候 是可以省略掉列的
int[][] array = new int[2][];//不规则数组
//对 每一维数组 进行了初始化
array[0] = new int[3];
array[1] = new int[5];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
System.out.print(array[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
}
//0 0 0
//0 0 0 0 0public static void main(String[] args) {
/* System.out.println(array.length);//行
System.out.println(array[0].length);//列
System.out.println(array[1].length);*/
int[][] array = {{1,2,3,4,5,6,7,8,9,},{4,5,6}};
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
System.out.print(array[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
System.out.println();
for(int[] tmpArray : array) {
for(int x : tmpArray) {
System.out.print(x+" ");
}
System.out.println();
}
System.out.println();
String ret = Arrays.deepToString(array);
System.out.println(ret);
}
//结果
1 2 3 4 5 6 7 8 9
4 5 6
1 2 3 4 5 6 7 8 9
4 5 6
[[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], [4, 5, 6]]
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