Java编程基础-数组
一、数组的定义。
1、数组的含义:数组是一组具有相同数据类型的元素的有序集合。数组可以分为一维数组和多维数组。(数组是一个引用类型的容器,从0开始编号存储相同数据类型的数据。)
2、数组的定义语法格式:
(1)、格式一:数据类型 [ ] 数组名=new 数据类型[元素的个数或数组的长度];
例如:int[ ] arr=new int[3];//定义了一个整型数组,数组中有3个元素(数组长度为3)
附:数组名放在[ ] 前面也是可以的,即int arr[ ] =new int[3];//但一般不建议这么定义。
(2)、格式二:数据类型 [ ] 数组名=new 数据类型[ ]{元素1,元素2,元素3,......};
例如:int[ ] arr=new int[ ]{1,2,3,4,5};//直接给数组进行赋值,需要注意的是new int[ ] 的括号中不能够指定数组中存放元素的个数,因为我们不清楚后面定义的数组个数。如果写了元素个数,JVM虚拟机在运行的时候会报错。
(3)、格式三:数据类型 [ ] 数组名={元素1,元素2,元素3,......};
例如:int[ ] arr= {1,2,3,4,5};//属于直接赋值的方式
格式二和格式三也称静态初始化,就是在定义数组的同时就为数组的每个元素赋值。
注意:
a)arr(即数组名)是引用数据类型中的数组类型,arr存的是地址值。该变量必须指向一个有效的数组对象,如果该变量的值为null,arr不再指向堆内存中的数组,此时通过该变量访问数组中的元素会出现空指针异常(NullPointerException)。堆内存中数组被虚拟机视为垃圾,(虚拟机会启动垃圾回收机制)不定时间内最终被清除。
b)数组中元素最小的索引(下标、角标)是0,最大的索引是数组的长度-1.访问元素时超出了数组的索引范围会出现数组角标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)。在Java中,为了方便获得数组的长度,提供了一个length属性,在程序中可以通过“数组名.length”的方式来获得数组的长度,即元素的个数。
c)不同数据类型数组的元素都有默认初始化值,其中byte、short、int、long的默认初始化值为0,float和double类型的默认初始化值为0.0,char类型的默认初始化值为一个空字符,即"\u0000",boolean类型的默认初始化值为false,引用类型的默认初始化值为null,表示变量不引用任何对象。
代码示例演示:
- public class Demo {
- public static void main(String[] args) {
- int[] arr = new int[3];// 声明一个数组arr,并开辟内存空间
- System.out.println("数组的长度为:" + arr.length);
- // 数组元素的访问通过数组名[下标]的方式访问
- System.out.println("数组的第一个元素为:" + arr[0]);//由于未初始化,所以访问的元素为默认值
- System.out.println("数组的第二个元素为:" + arr[1]);
- System.out.println("数组的第三个元素为:" + arr[2]);
- System.out.println(arr[3]);
- // 由于数组arr的最大下标为length-1,即最大下标为2,所以访问下标为3的元素会报数组角标越界异常
- //arr = null;
- //System.out.println(arr[0]);
- // 由于数组的引用为null,不再指向内存中的数组地址值,此时再访问数组中的0角标元素会报空指针异常
- }
- }
输出结果为:
数组的长度为:3
数组的第一个元素为:0
数组的第二个元素为:0
数组的第三个元素为:0
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
at Demo.main(Demo.java:11)
//Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Demo.main(Demo.java:14)
二、数组的常见操作。
1、数组的遍历
在操作数组时,经常需要依次访问数组中的每一个元素,这种操作称作数组的遍历。由于数组中元素类型的相同,而且元素是有序的,从0开始到最大下标,所以常用循环的方式遍历数组。
代码示例演示:
- public class Demo {
- public static void main(String[] args) {
- int[] arr = { 5, 12, 21, 9, 7 };// 声明并初始化一个长度为5的int类型数组
- for (int i = 0; i < arr.length; i++) {// 循环遍历数组中的每一个元素
- System.out.println("arr[" + i + "]=" + arr[i]);// 打印输出元素值
- }
- // 使用增强for循环的方式遍历输出数组中的元素
- for (int a : arr) {
- System.out.print(a+" ");
- }
- }
- }
输出的结果为:
arr[0]=5
arr[1]=12
arr[2]=21
arr[3]=9
arr[4]=7
5 12 21 9 7
2、数组的最值
在操作数组时,经常需要获取数组中元素的最值。
代码示例演示:
- public class Demo {
- public static void main(String[] args) {
- int[] arr = { 5, 1, 2, 8, 7, 21, 12 };// 定义一个数组
- int max = getMax(arr);// 调用获取元素最大值的方法
- System.out.println("max=" + max);// 打印最大值
- System.out.println("最大值为:" + getMax_2(arr));
- int min = getMin(arr);// 调用获取元素最小值的方法
- System.out.println("min=" + min);// 打印最小值
- System.out.println("最小值为:" + getMin_2(arr));
- }
- public static int getMax(int[] arr)// 定义了一个求最大值的方法
- {
- int max = arr[0];// 定义变量max用于记住最大数,先假设第一个元素为最大值
- // 需要注意的是:在for循环中的变量i是从1开始的,这样写的原因是程序已经假设第一个元素为最大值,
- // for循环中只需要从第二个元素开始比较,从而提高程序的运行效率。
- for (int x = 1; x < arr.length; x++)// 通过for循环遍历数组中的元素
- {
- if (arr[x] > max)// 比较arr[x]的值是否大于max
- {
- max = arr[x]; // 条件成立,将arr[x]的值赋给max
- }
- }
- return max;// 返回最大值
- }
- public static int getMax_2(int[] arr) {// 获取最大值的第二种方法,初始化为数组中元素任意一个角标。
- int max = 0;
- for (int x = 1; x < arr.length; x++) {
- if (arr[x] > arr[max]) {
- max = x;
- }
- }
- return arr[max];
- }
- public static int getMin(int[] arr)// 定义了一个求最小值的方法
- {
- int min = arr[0];// 定义变量min用于记住最小数,先假设第一个元素为最小值
- for (int x = 1; x < arr.length; x++)// 通过for循环遍历数组中的元素
- {
- if (arr[x] < min)// 比较arr[x]的值是否小于min
- {
- min = arr[x]; // 条件成立,将arr[x]的值赋给min
- }
- }
- return min;// 返回最小值
- }
- public static int getMin_2(int[] arr) {// 获取最小值的第二种方法
- int min = 0;
- for (int x = 1; x < arr.length; x++) {
- if (arr[x] < arr[min]) {
- min = x;
- }
- }
- return arr[min];
- }
- }
输出结果为:
max=21
最大值为:21
min=1
最小值为:1
3、数组的排序
在操作数组时,经常需要对数组中的元素进行排序,数组排序的方法有很多种,比如选择排序,冒泡排序,插入排序,希尔排序等。(这里就只简答介绍选择和冒泡排序。)
(1)、选择排序
每一次从待排序的数据元素中选取最小(或最大)的一个元素,存放在序列的起始位置,直到全部待排序的数据元素排完。
代码实现:
- public static void selectSort(int[] arr)// 定义选择排序方法
- {
- for (int x = 0; x < arr.length - 1; x++) {
- for (int y = x + 1; y < arr.length; y++) {
- if (arr[x] > arr[y]) // 满足条件,进行位置置换
- {
- int temp = arr[x];
- arr[x] = arr[y];
- arr[y] = temp;
- }
- }
- }
- }
(2)、冒泡排序
遍历要排序的数列,依次比较相邻两个元素,如果符合条件,把顺序错误的交换过来,让较大的数往下沉,较小的数往上冒。重复进行直到没有要交换的。
代码实现:
- public static void bubbleSort(int[] arr)// 定义冒泡排序方法
- {
- for (int x = 0; x < arr.length - 1; x++) {
- for (int y = 0; y < arr.length - x - 1; y++) // -x:让每一次比较元素减少。-1:避免角标越界。
- {
- if (arr[y] > arr[y + 1])// 满足条件,进行位置置换
- {
- int temp = arr[y];
- arr[y] = arr[y + 1];
- arr[y + 1] = temp;
- }
- }
- }
- }
4、数组元素的查找(折半查找)
折半查找也称二分查找,假设表中元素按升序排列,将表中位置的元素与查找的值比较,如果二者相等,则查找成功。否则从中间将表分成前后两个部分,如果中间位置记录的元素大于查找的元素,则查前部分,否则查后部分,重复直到找到或表已查完。
优点是比较次数少,查找速度快,平均性能好;
缺点是要求待查表为有序表,且插入删除困难。因此,折半查找方法适用于不经常变动而查找频繁的有序列表。
- public class Demo {
- public static void main(String[] args) {
- int[] arr = { 1, 2, 5, 7, 9, 12, 21, };
- // 调用折半查找方法查找元素5的位置
- System.out.println("index=" + halfSearch(arr, 5));
- System.out.println("index=" + halfSearch(arr, 6));//测试返回-1的情况
- }
- public static int halfSearch(int[] arr, int key)//arr是已排好的升序数组,返回找到值的下标,返回-1表示没找到。
- {
- int min, max, mid;
- min = 0; // 最小下标
- max = arr.length - 1; // 最大下标
- mid = (max + min) / 2; // 中间下标
- while (arr[mid] != key) {
- if (key > arr[mid])
- min = mid + 1;
- else if (key < arr[mid])
- max = mid - 1;
- if (min > max) // 如果最小的下标大于最大的下标就说明没有折半可能。
- return -1;
- mid = (max + min) / 2;
- }
- return mid;
- }
- }
5、数组工具类(Arrays)
在java.util包中有一个Arrays工具类,该工具类包含操作数组的各种方法,如查找、排序、搜索等。
如使用Arrays实现数组排序:Arrays.sort(arr);该方法有函数重载,可以提供short、long等其他数据类型的排序。
实际中建议使用该方法,因为简单不容易错,但面试切勿这样写。
三、多维数组。
1、多维数组的含义:多维数组可以简单的理解为在数组中嵌套数组,即数组中的元素还是数组。在程序中比较常见的是二维数组。
2、二维数组的语法定义格式:
(1)、格式一:数据类型[ ][ ] 数组名=new [ 二维数组长度][一维数组长度 ];
(2)、格式二:数据类型[ ][ ] 数组名=new [ 二维数组长度][ ];
(3)、格式三:数据类型[ ][ ] 数组名=new [ ][ ]{{元素1,元素2,..},{元素1,元素2,..},{元素1,元素2,..}......};
或者 数据类型[ ][ ] 数组名={{元素1,元素2,..},{元素1,元素2,..},{元素1,元素2,..}......};
定义格式提醒:数组名可以放在数据类型后面,两个中括号之间以及两个中括号之后。
代码示范上述:
- public class Demo {
- public static void main(String[] args) {
- // 定义了长度为5的二维数组,每个二维数组中的元素又是一个长度为2的一维数组。
- int[][] arr1 = new int[5][2];
- // 定义了长度为3的二维数组,但数组中的每个元素的长度不确定。
- int[][] arr2 = new int[3][];
- // 二维数组中定义了三个元素,这三个元素都是数组,分别为{1,2,3},{5,8},{7,3,5}。
- // 对二维数组元素的访问也是通过角标的方式,如要访问二维数组中第一个元素数组的第二个元素。
- // 代码为:arr3[0][1];
- int[][] arr3 = new int[][] { { 1, 2, 3 }, { 5, 8 }, { 7, 3, 5 } };
- // 数组名放在这三个位置都可以
- int a[][] = new int[1][2];
- int[] b[] = new int[1][2];
- int[][] c = new int[1][2];
- }
- }
3、二维数组的遍历
二维数组的遍历同一维数组一样采用循环遍历,不同的是由于数组中还是数组,需要用到循环嵌套。
代码实现:
- public class Demo {
- public static void main(String[] args) {
- int[][] arr = { { 1, 2, 3 }, { 5, 8 }, { 7, 3, 5 } };
- for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
- for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
- System.out.print(arr[i][j]);// 打印元素
- }
- System.out.println();// 换行
- }
- }
- }
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