java基础5 (一维)数组和二维数组

本文知识点（目录）：

一维数组（一维数组的概念、优点、格式、定义、初始化、遍历、常见异常、内存分析以及常见操作(找最大值、选择排序、冒泡排序等等)）
    二维数组（二维数组的遍历、排序、查找、定义、初始化以及常见操作等等）

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一、一维数组

1、前言

如果需要存储大量的数据，例如如果需要读取100个数，那么就需要定义100个变量，显然重复写100次代码，是没有太大意义的。如何解决这个问题，Java语言提供了数组（array）的数据结构，是一个容器可以存储相同数据类型的元素，可以将100个数存储到数组中。

1.1、组的概念

同一种类型数据的集合。其实数组就是一个容器。运算的时候有很多数据参与运算,那么首先需要做的是什么.不是如何运算而是如何保存这些数据以便于后期的运算，那么数组就是一种用于存储数据的方式，能存数据的地方我们称之为容器，容器里装的东西就是数组的元素, 数组可以装任意类型的数据，虽然可以装任意类型的数据,但是定义好的数组只能装一种元素， 也就是数组一旦定义，那么里边存储的数据类型也就确定了。

1.2、数组的好处

存数据和不存数据有什么区别吗？数组的最大好处就是能都给存储进来的元素自动进行编号. 注意编号是从0开始。方便操作这些数据。

例如 学生的编号，使用学号就可以找到对应的学生。

1.3、数组的格式

元素类型[] 数组名 = new 元素类型[元素个数或数组长度];

示例：int[] arr = new int[5];

实例：int [] x=new int[3] 详解

1、声明数组变量
为了使用数组必须在程序中声明数组，并指定数组的元素类型
=左半部分：
    先写左边明确了元素类型 是int ，容器使用数组，那么如何来标识数组？.那么用一个特殊的符号[]中括号来表示。想要使用数组是需要给数组起一个名字的,那么我们在这里给这个数组起名字为x .接着跟上等号。
代码体现：
int [] x
注意：int x[] 也是一种创建数组的格式。推荐使用int [] x 的形式声明数组。
2、创建数组
=右半部分：
要使用一个新的关键字.叫做new。new 用来在内存中产生一个容器实体，数据要存储是需要有空间的，存储很多数据的空间用new 操作符来开辟，new int[3]; 这个3是元素的个数。右边这部分就是在内存中定义了一个真实存在的数组，能存储3个元素。
new int[3] 做了两件事情，首先使用new int[3] 创建了一个数组，然后把这个数组的引用赋值给数组变量x。

int [] x=new int[3];
3、x 是什么类型？
任何一个变量都得有自己的数据类型。注意这个x 不是int 类型的 。int 代表的是容器里边元素的类型。那么x 是数组类型的。
数组是一种单独的数据类型。数据类型分为2大派，分为基本数据类型和引用数据类型。 第二大派是引用数据类型。那么大家现在已经接触到了引用数据类型三种当中的一种。就是数组类型 [] 中括号就代表数组。
4、int[] arr = new int[5];在内存中发生了什么？
内存任何一个程序,运行的时候都需要在内存中开辟空间.int[] arr = new int[5]; 这个程序在内存中是什么样?这就涉及到了java虚拟机在执行程序时所开辟的空间,那么java开辟启动了多少空间呢？继续学习java的内存结构。

2、数组的定义

注意：给数组分配空间时，必须指定数组能够存储的元素个数来确定数组大小。创建数组之后不能修改数组的大小。可以使用length 属性获取数组的大小。遍历数组

3、数组初始化

初始化方式1：不使用运算符new (静态初始化)
int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int[] arr2 = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };

初始化方式2： (动态初始化)
int[] arr3=new int[3];
arr3[0]=1;
arr3[1]=5;
arr3[2]=6;

如果数组初始化中不使用运算符new。需要注意：下列写法是错误的。

int[] arr;
arr={1,2,3,4,5};

此时初始化数组，必须将声明，创建，初始化都放在一条语句中个，分开会产生语法错误。

所以只能如下写：

int[] arr={1,2,3,4,5};

4、数组遍历

public static void main(String[] args) {
    int[] x = { 1, 2, 3 };
    for (int y = 0; y < 3; y++) {
        System.out.println(x[y]);
        // System.out.println("x["+y+"]="+x[y]); 打印效果 x[0]=1;
    } // 那么这就是数组的第一个常见操作.遍历
}

数组中有一个属性可以获取到数组中元素的个数,也就是数组的长度. 数组名.length

public static void main(String[] args) {
    int[] x = { 1, 2, 3 };
    for (int y = 0; y < x.length; y++) {
        System.out.println(x[y]);
        // System.out.println("x["+y+"]="+x[y]); 打印效果 x[0]=1;
    } // 那么这就是数组的第一个常见操作.遍历
}

5、数组的常见异常

 1、数组角标越界异常：注意：数组的角标从0开始。

public static void main(String[] args) {
    int[] x = { 1, 2, 3 };
    System.out.println(x[3]);
    //java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException ：数组下标越界
}

2、空指针异常:

public static void main(String[] args) {
    int[] x = { 1, 2, 3 };
    x = null;
    System.out.println(x[1]);
    // java.lang.NullPointerException ：空指针异常
}

数组: 什么时候使用数组:当元素较多时为了方便操作这些数组,会先进行来临时存储，所使用的容器就是数组。

特点: 数组长度是固定的。

6、数组的内存分析

案例分析一：

案例分析二：

7、数组的常见操作

7.1一个数组取出最大值

/*定义一个获取最大值的功能:
    1、确定结果 ：返回值类型 int
    2、未知内容：要获取哪个数组的最大值没有确定，则是数组没有确定

    思路：
        1、定义一个变量，记录住数组的比较大的元素。
        2、遍历整个数组，让数组的每一个元素都和该变量进行对比即可。
        3、当变量遇到比它大的元素，则让该变量记录该元素的值，当循环结束时，最大值产生了
*/

public static int getMax(int[] arr){
    //定义变量记录较大的值，初始化为数组中的任意一个元素。
    int max = arr[0];

    for(int x=1; x < arr.length; x++){
        if(arr[x] > max){
            max = arr[x];
        }
    }
    return max;
}            

7.2直接排序 (选择排序)

 /*
  *如果控制台出现: "错误:编码GBK的不可映射字符",则声明编码类型即可:
  * SQL>javac -encoding UTF-8 Demo2.java
  *原因:控制台的编码格式是GBK格式,你编写的代码可能保存的是UTF-8格式或者其他格式.
  */

 /*
  *选择排序。
  *以一个角标的元素和其他元素进行比较。
  *在内循环第一次结束，最值出现的头角标位置上。
  */
class Demo4{

    public static void selectSort(int[] arr){
        for(int x=0; x<arr.length-1; x++){//有"length-1",运行后的结果:4 5 23 32 67; 去掉"-1",运行后的结果:4 5 23 32 67 88.  //-1的作用:避免角标越界
            for(int y=x+1; y<arr.length; y++){ //为什么y的初始化值是 x+1？因为每一次比较,都用x角标上的元素和下一个元素进行比较。
                if(arr[x]>arr[y]){
                    int temp = arr[x];
                    arr[x] = arr[y];
                    arr[y] = temp;
                }
            }
            System.out.print(arr[x]+"  ");
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        int[] a = {23,32,4,5,67,88};
        Demo4.selectSort(a);
    }
}

结果图

7.3冒泡排序

 /*
  *冒泡排序。
  *比较方式：相邻两个元素进行比较。如果满足条件就进行位置置换。
  *原理：内循环结束一次，最值出现在尾角标位置。
  */
public static void bubbleSort(int[] arr){
    for(int x=0; x<arr.length-1; x++){
        for(int y=0; y<arr.length-x-1; y++){ //-x:让每次参与比较的元减。
            //-1:避免角标越界。
            if(arr[y]>arr[y+1]){
                int temp = arr[y];
                arr[y] = arr[y+1];
                arr[y+1] = temp;
            }
        }
    }
}

7.4折半查找 (二分法)

 /*
  *为了提高查找效率，可使用折半查找的方式，注意：这种查找只对有序的数组有效。
  *这种方式也成为二分查找法。
  */
public static int halfSeach(int[] arr,int key){
    int min,mid,max;
    min = 0;
    max = arr.length-1;
    mid = (max+min)/2;
    while(arr[mid]!=key){
        if(key>arr[mid])
            min = mid + 1;
　　　　　else if(key<arr[mid])
              max = mid - 1;
        if(min>max)
              return -1;
         mid = (max+min)/2;
    }
    return mid;
}

7.5 数组翻转

/*
  反转其实就是头角标和尾角标的元素进行位置的置换，
  然后在让头角标自增。尾角标自减。
  当头角标<尾角标时，可以进行置换的动作。
 */
    public static void reverseArray(int[] arr){
        for(int start=0,end=arr.length-1; start<end; start++,end--){
            swap(arr,start,end);
        }
    }
    //对数组的元素进行位置的置换。
    public static void swap(int[] arr,int a,int b){
        int temp = arr[a];
        arr[a] = arr[b];
        arr[b] = temp;
    }

二、二维数组

1、Arrays的使用

2、遍历： toString()    将数组的元素以字符串的形式返回

3、排序： sort()        将数组按照升序排列

4、查找： binarySearch()在指定数组中查找指定元素，返回元素的索引，如果没有找到返回（-插入点-1） 注意：使用查找的功能的时候，数组一定要先排序。

二维数组:

  吸烟：

没钱             零买       1根        一个变量

稍微有钱     一包      一维数组                   20根变量

很有钱         一条      10包(二维数组)         二维数组

二维数组：实质就是存储是一维数组。

5、数组定义：

       数组类型[ ][ ] 数组名 =  new 数组类型[一维数组的个数][每一个一维数组中元素的个数];

疑问： 为什么a.length = 3, a[0].length = 4?

6、数组的初始化：

静态初始化:

int [ ][ ] a = new int[ ][ ]{ {12,34,45,89},{34,56,78,10},{1,3,6,4} };

动态初始化：

7、二维数组常见的操作:

1. 遍历二维数组
2. 对二维数组求和

class Demo3 {
    // 定义一个遍历二维数组的功能函数
    public static void printArr2( int [][] a ){
       // 1. 拆开二维数组
       for ( int i = 0 ; i < a.length ; i++ ) {
           // 2. 拆开一维数组获取数据
           for ( int j = 0 ; j < a[i].length ; j++ ){
                System.out.print( a[i][j]+" ," );
           }
       }

    }
    // 定义一个函数计算二维数组中的元素的累加和
    public static long getSum( int [][] a ){
       // 0. 定义一个结果变量
        long sum = 0L;
       // 1. 拆开二维数组
       for ( int i = 0 ; i < a.length ; i++ ){
           // 2. 拆开一维数组获取数据
           for ( int j = 0 ; j < a[i].length ; j++ ){
                sum+=a[i][j];
           }
       }
       return sum;
    } 

    // 统计二维数组中元素的个数
    public static int getDataCount( int [][] a ){
       // 0. 记录元素个数
       int  count = 0;
       // 1. 拆开二维数组
       for ( int i = 0 ; i < a.length ; i++ ){
           // 2. 拆开一维数组获取数据
           for ( int j = 0 ; j < a[i].length ; j++ ){
                count++;
           }
       }
      return count;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int [][] a = new int[][]{ {23,4,5},{2},{4,5,78,56,90} };
        printArr2( a );
        System.out.println();
        System.out.println("累加和是： "+getSum( a ) );
        System.out.println("统计元素个数： "+getDataCount( a ) );
        System.out.println("Hello World!");
    }
}