Java基础之（十二）：数组

数组

数组概述

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它们。

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。下面是声明数组变量的语法：

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，语法如下：

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

源码

public static void main(String[] args) {
    //变量的类型 变量的名字 = 变量的值;
    //数组类型
    int[] nums;//1.定义
    //int nums2[];
    //2.创建一个数组
    nums = new int[10];//这里面可以存放10个int类型的数字
    //3.给数组元素赋值
    nums[0]=1;
    nums[1]=2;
    nums[2]=3;
    nums[3]=4;
    nums[4]=5;
    nums[5]=6;
    nums[6]=7;
    nums[7]=8;
    nums[8]=9;
    nums[9]=10;
    //System.out.println(nums[9]);
    //计算所有元素的和
    int sum = 0;
    //获取数组长度：arrays.length
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        sum = sum + nums[i];
    }
    System.out.println("总和为：" + sum);
}

Java内存

1. 堆

   • 存放new的对象和数组
   • 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用

2. 栈

   • 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数据）
   • 引用对象的变量

3. 方法区

   可以被所有的线程共享

   包含了所有的class和static变量

数组的初始化

• 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，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照实例变量的方式被隐式初始化。

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};
    System.out.println(a[3]);
    //动态初始化:包含默认初始化
    int[] b = new int[10];
    b[0] = 10;
    b[1] = 10;
    System.out.println(b[0]);
    System.out.println(b[1]);
    System.out.println(b[2]);
    System.out.println(b[3]);
}

数组的四个基本特点

• 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。
• 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。
• 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。
• 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，数组对象本身是在堆中的。

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[] a = new int[2];
    System.out.println(a[2]);
}

• **ArraylndexOutOfBoundsException: 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
  • 数组的长度是确定的，不可变的。如果越界，则报：ArraylndexOutOfBounds

数组使用

• 普通的for循环：

例子：

public static void main(String[] args) {
    int[] arrays = {1,2,3,4,5};
    //打印全部的数组元素
    for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
        System.out.println(arrays[i]);
    }
    System.out.println("==============");
    //计算所有元素的和
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
        sum += arrays[i];
    }
    System.out.println("sum="+sum);
    System.out.println("===========");
    //查找最大元素
    int max = arrays[0];
    for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
        if (arrays[i]>max){
            max=arrays[i];
        }
    }
    System.out.println("max="+max);
}

• For-Each循环:用来打印一些结果

//打印数组元素
public static void printArray(int[] arrays){
    for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
        System.out.print(arrays[i]+" ");
    }
}

• 数组作方法入参：一些函数操作

public static int[] reverse(int[] arrays)

• 数组作返回值

//反转数组
public static int[] reverse(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;
}

源码：

public static void main(String[] args) {
    int[] arrays = {1,2,3,4,5};
    //增强for循环：没有下标
    //for (int array : arrays) {
    //
    //}
    //printArray(arrays);
    int[] reverse = reverse(arrays);
    printArray(reverse);
}
//打印数组元素
public static void printArray(int[] arrays){
    for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
        System.out.print(arrays[i]+" ");
    }
}
//反转数组
public static int[] reverse(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，其每一个元素都是一个一维数组。

• 二维数组

int a[][] = new int[2][5];

• 解析：以上二维数组可以看成一个两行五列的数组。

源码：

public static void main(String[] args) {
        //[4][2]
        /*
        1,2    array[0]
        2,3    array[1]
        3,4    array[2]
        4,5    array[3]
        */
        int[][] array = {{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};
        //System.out.println(array[0]);
        //printArray(array[0]);
       // System.out.println(array[0][0]);
        //System.out.println(array.length);
        //System.out.println(array[0].length);
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
                System.out.print(array[i][j]+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
    //打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }

Arrays类

• 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”）

• 具有以下常用功能：

  • 给数组赋值：通过 file 方法。
  • 对数组排序：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。

• Arrays.toString ：打印数组元素

//打印数组元素Arrays.toString
System.out.println(Arrays.toString(a));java
//[1, 2, 3, 4, 5, 43, 45345, 433, 435]

• Arrays.sort : 对数组进行排序 ： 升序java

Arrays.sort(a);//数组进行排序 : 升序
System.out.println(Arrays.toString(a));

• Arrays.fill : 对数组进行填充

Arrays.fill(a,0);//将a中元素都赋值为0
System.out.println(Arrays.toString(a));

Arrays.fill(a,2,4,0);//将a中2~4之间的元素填充为0
System.out.println(Arrays.toString(a));

源码：

import java.util.Arrays;
public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,2,3,4,5,43,45345,433,435};
        System.out.println(a);//[I@16b98e56
        //打印数组元素Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        //[1, 2, 3, 4, 5, 43, 45345, 433, 435]
        //printArray(a);
        Arrays.sort(a);//数组进行排序 : 升序
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        //[1, 2, 3, 4, 5, 43, 433, 435, 45345]
        Arrays.fill(a,2,4,0);//将a中2~4之间的元素填充为0
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        //[1, 2, 0, 0, 5, 43, 433, 435, 45345]
        Arrays.fill(a,0);//将a中元素都赋值为0
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        //[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
    }
    public static void printArray(int[] a){
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            if(i==0){
                System.out.print("[");
            }
            System.out.print(a[i]);
            if (i<a.length-1){
                System.out.print(", ");
            }else{
                System.out.print("]");
            }
        }
    }
}

一个例子：冒泡排序

两层循环：外层冒泡轮数，里层依次比较

时间复杂度为O(n2)。

源码：

import java.util.Arrays;
public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a ={1,4,22,5,6,11,23,44,56};
        int[] sort = sort(a);//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }
    //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，我们就交换它们的位置
    //2.每一次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数字；
    //3.下一轮，则可以少一次排序！
    //4.依次循环，知道结束！
    public static int[] sort(int[] array){
        //临时变量
        int temp = 0;
        //外层循环，判断我们这个要走多少步
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            //内层循环，比较判断两个数，如果第一个数比第二个数大，则交换位置
            for (int j = 0; j < array.length-1; j++) {
                if(array[j+1]<array[j]){
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = temp;
                }
            }
        }
        return array;
    }
}

数组扩展：稀疏数组

需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能。

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
• 如下表：上边是原始数据，下边是稀疏数组

0	0	0	22	0	0	15
0	11	0	0	0	17	0
0	0	0	-6	0	0	0
0	0	0	0	0	39	0
91	0	0	0	0	0	0
0	0	28	0	0	0	0

	行	列	值
[0]	6	7	8
[1]	0	3	22
[2]	0	6	15
[3]	1	1	11
[4]	1	5	17
[5]	2	3	-6
[6]	3	5	39
[7]	4	0	91
[8]	5	2	28

源码：

public static void main(String[] args) {
        //创建一个二维数组11*11  0：没有棋子，1：黑棋，2：白棋
        int[][] array1 = new int[11][11];
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        System.out.println("输出原始的数组");
        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("================");
        //转换为稀疏数组保存
        //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(array1[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，将非零的值，存放稀疏数组中
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
                if(array1[i][j]!=0){
                    count++;
                    array2[count][0]=i;
                    array2[count][1]=j;
                    array2[count][2]=array1[i][j];
                }
            }
        }
        //输出稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组:");
        System.out.println("行\t列\t值\t");
        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("================");
        System.out.println("还原后：");
        //1.读取稀疏数组
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
        //2.给其中的元素还原它的值
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
        }
        //3.打印
        System.out.println("输出还原的数组");
        for (int[] ints : array3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("================");
    }