零基础学Java（8）数组

数组

数组存储相同类型值的序列。

声明数组

数组是一种数据结构，用来存储同一类型值的集合。通过一个整型下标(index，或称索引)可以访问数组中的每一个值。例如，如果a是一个整型数组，a[i]就是数组中下标为i的整数。

在声明数组变量时，需要指出数组类型(数据元素类型紧跟[])和数组变量的名字。下面声明了整型数组a：

int[] a;

不过，这条语句只声明了变量a，并没有将a初始化为一个真正的数组。应该使用new操作符创建数组

int[] a = new int[100];

这条语句声明并初始化了一个可以存储100个整数的数组。

数组长度不要求是常量：new int[n]会创建一个长度为n的数组。

一旦创建了数组，就不能再改变它的长度。如果程序运行中需要经常扩展数组的大小，就应该使用另一种数据结构---数组列表(array list)

在Java中，提供了一种创建数组对象并同时提供初始值的简写形式。如下：

int[] a = {2, 3, 5, 7, 11, 13};

请注意，这个语法不需要使用new，甚至不用指定长度。

最后一个值后面允许有逗号，如果你要不断为数组增加值，这会很方便：

String[] authors = {"James", "Kobe", "Curry", "Durant",};

当然，我们也可以声明一个匿名数组；

new int[] {17, 19, 23, 29, 31, 37}

这会分配一个新数组并填入大括号中提供的值。它会统计初始值的个数，并相应地设置数组大小。可以使用这种语法重新初始化一个数组而无须创建新变量。例如：

smallPrimes = new int [] {17, 19, 23, 29, 31, 37};

注意

在Java中，允许有长度为0的数组。在编写一个结果为数组的方发时，如果碰巧结果为空，这样一个长度为0的数组就很有用。可以如下创建长度为0的数组：

new elementType[0];
或
new elementType2[] {};

访问数组

前面的数组元素的下标为从0~99(不是1~100)。一旦创建了数组，就可以在数组中填入元素，例如，使用一个循环：

int[] a = new int[100];
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    a[i] = i;
}

创建一个数字数组时，所有元素都初始化为0，boolean数组的元素会初始化为false。对象数组的元素则初始化为一个特殊值null，表示这些元素还未存放任何对象。刚开始我们可能有些不了解，例如：

String[] names = new String[10];

我们会创建一个包含10个字符串的数组，所有字符串都为null。如果希望这个数组包含空串，必须为元素指定空串：

for (int i=0; i < 10; i++) names[i] = "";

注意：如果创建了一个100个元素的数组，并且试图访问元素a[100](或在0~99之间的任何下标)，就会引发array index out of bounds异常。

如果我们想获得数组中的元素个数，可以使用array.length。例如：

for (int i=0; i<a.length; i++) {
  System.out.println(a[i]);
}

for each循环

Java有一种功能很强的循环结构，可以用来依次处理数组(或者其他元素集合)中的每个元素，而不必考虑指定下标值。这种增强的for循环的语句格式为：

for (variable: collection) statement

它定义一个变量用于暂存集合中的每一个元素，并执行相应的语句(当然，也可以是语句块)。collection这一集合表达式必须是一个数组或者是一个实现了Iterable接口的类对象(例如ArrayList)，例如：

int[] a = {2, 3, 4, 5, 6};
for (int element: a) {
    System.out.println(element);
}

打印数组a的每一个元素，一个元素占一行。

2
3
4
5
6

这个循环应该读作"循环a中的每一个元素"(for each element in a)。当然，使用传统的for循环也可以获得同样的效果：

for (int i = 0;i < a.length; i++) {
    System.out.println(a[i]);
}

但是，for each循环语句显得更加简洁、更不易出错，因为你不必为下标的起始值和终止值而操心。

for each循环语句的循环变量将会遍历数组中的每个元素，而不是下标值

总结：如果需要处理一个集合中的所有元素，for each循环语句相对于传统循环语句所做的改进很让人欣喜。然而，很多情况下还是需要使用传统的for循环。例如，如果不希望变量整个集合，或者在循环内部需要使用下标值时。

数组拷贝

在Java中，允许将一个数组变量拷贝到另一个数组变量。这时，两个变量将引用同一个数组：

public class SevenSample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] smallPrimes = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
        // 拷贝smallPrimes
        int[] luckyNumbers = smallPrimes;
        System.out.println(Arrays.toString(luckyNumbers));
    }
}

结果

[2, 3, 4, 5, 6, 7]

下图显示了拷贝的结果。



如果希望将一个数组的所有值拷贝到一个新的数组中去，就要使用Arrays类的copyOf方法：

import java.util.Arrays;

public class SevenSample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] smallPrimes = {2, 3, 4, 5, 6, 7};
        int[] copiedLuckyNumbers = Arrays.copyOf(smallPrimes, smallPrimes.length);
        System.out.println(Arrays.toString(copiedLuckyNumbers));
    }
}

结果如下：

[2, 3, 4, 5, 6, 7]

Array.copyOf方法中，第1个参数是拷贝的对象，第2个参数是新数组的长度。这个方法通常用来增加数组的大小：

luckNumbers = Arrays.copyOf(luckyNumbers, 2 * luckyNumbers.length);

①如果数组元素是数值型，那么额外的元素将被赋值为0；



②如果数组元素是布尔值，那么额外的元素将被赋值为false。



③如果长度小于原始数组的长度，则只拷贝前面的值

命令行参数

每一个Java应用程序都有一个带String args[]参数的main方法。这个参数表明main方法将接收一个字符串数组，也就是命令行上指定的参数。

例如，来看下面的程序：

public class EightSample {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length == 0 || args[0].equals("-h"))
            System.out.print("Hello, ");
        else if (args[0].equals("-g"))
            System.out.print("Goodbye, ");
        for (int i = 1; i < args.length; i++)
            System.out.print(" " + args[i]);
        System.out.println("!");
    }
}

如果使用下面这种形式调用这个程序：

java EightSample -g cruel world

args数组将包含以下内容：

args[0]: "-g"
args[1]: "cruel"
args[2]: "world"

这个程序会输出下面的信息：

数组排序

要想对数值型数组进行排序，可以使用Arrays类中的sort方法：

int[] a = new int[10000];
...
Arrays.sort(a)

这个方法使用了优化的快速排序算法。快速排序算法对于大多数数据集合来说都是效率比较高的。

实战

写一个程序，它产生一个抽彩游戏中的随机数字组合，我们加入抽彩是从49个数字中抽取6个，那么输出的结果为：

下注以下组合，它会使你发财
8
30
32
43
46
49

具体代码如下：

public class NinthSample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);

        System.out.println("你要抽多少次？");
        int k = in.nextInt();

        System.out.println("你能抽取的最高数字是什么？");
        int n = in.nextInt();

        // 从数字1 2 3...n填入数组numbers
        int[] numbers = new int[n];
        for (int i = 0; i < numbers.length; i++)
            numbers[i] = i + 1;

        // 抽取k次并放入第二个数组中
        int[] result = new int[k];
        for (int i = 0; i < result.length; i++)
        {
            // 0到n-1之间创建一个随机索引
            int r = (int) (Math.random() * n);

            // 从随机的位置获取元素
            result[i] = numbers[r];

            // 将最后一个元素移动到随机位置
            numbers[r] = numbers[n - 1];
            n--;
        }

        Arrays.sort(result);
        System.out.println("下注以下组合，它会使你发财");
        for (int r: result)
            System.out.println(r);
    }
}

代码逻辑分析

  要想选择一个随机的数字集合，就要首先将值1,2,...,n存入数组numbers中：

int[] numbers = new int[n];
for (int i=0; i < numbers.length; i++)
    numbers[i] = i + 1;

  用第二个数组存放抽取出来的数：

int[] result = new int[k];

  现在，就可以开始抽取k个数了。Math.random方法返回一个0到1之间(包含0，不包含1)的随机浮点数。用n乘以浮点数，就可以得到从0到n-1之间的一个随机数。

int r = (int) (Math.random() * n);

  下面将result的第i个元素设置为numbers[r]存放的数值，最初是r+1。但正如所看到的，numbers数组的内容在每一次抽取之后都会发生变化。

result[i] = numbers[r];

  现在，必须确保不会再次抽取到那个数，因为所有抽彩的数必须不相同。因此，这里用数组中的最后一个数覆盖number[r]，并将n减1。

numbers[r] = numbers[n - 1];
n--;

  关键在于每次抽取的都是下标，而不是实际的值。下标指向数组中包含尚未抽取过的值。

  在抽取了k个数之后，可以对result数组进行排序，这样可以让输出效果更好：

Arrays.sort(result);
for (int r: result)
    System.out.println(r);

Arrays API

static String toString(xxx[] a)
返回包含a中元素的一个字符串，这些元素用中括号包围、并用逗号分隔。在这个方法以及后面的方法中，数组元素类型xxx可以是`int`、`long`、`short`、`char`、`byte`、`boolean`、`float`或`double`。

static xxx[] copyOf(xxx[] a, int end)
static xxx[] copyOfRange(xxx[] a, int start, int end)
返回与a类型相同的一个数组，其长度为`length`或者`end-start`，数组元素为a的值。如果end大于`a.length`，结果会填充0或false值。

static void sort(xxx[] a)
使用优化的快速排序算法对数组进行排序

static int binarySearch(xxx[] a, xxx v)
static int binarySearch(xxx[] a, int start, int end, xxx v)
使用二分查找算法在有序数组a中查找值v。如果找到v，则返回相应的下标：否则返回同一个负数值r。`-r-1`是v应插入的位置(为保持a有序)。

static void fill(xxx[] a, xxx v)
将数组的所有数据元素设置为v。

static boolean equals(xxx[] a, xxx[] b)
如果两个数组大小相同，并且下标相同的元素都对应相等，返回true

多维数组

多维数组将使用多个下标访问数组元素，它适用于表示表格或更加复杂的排列形式。

假设需要建立一个数值表格，用来显示不同利率下投资10000美元会增长多少，我们可以使用一个二维数组(也称为矩阵)来存储这些信息。数组命名为balances。

在Java中，声明一个二维数组很简单，如下：

double[][] balances;

对数组进行初始化之前是不能使用的。我们可以像下面一样进行初始化：

balances = new double[NYEARS][NRATES];

另外，如果知道数组元素，就可以不调用new，而直接使用简写形式对多维数组进行初始化：

int[][] magicSquare =
{
  {1, 2, 3, 4},
  {5, 6, 7, 8}
};

一旦数组初始化，就可以利用两个中括号访问各个元素，例如，balance[i][j]

实战

public class ElevenSample {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始利率
        final double STARTRATE = 10;
        // 列数
        final int NRATES = 6;
        // 行数
        final int NYEARS = 10;

        // 定义利息数组，数组长度为6
        double[] interestRate = new double[NRATES];
        for (int j = 0; j < interestRate.length; j++)
            interestRate[j] = (STARTRATE + j) / 100.0;

        // 定义余额数组，一维表示年，二维表示利率
        double[][] balances=  new double[NYEARS][NRATES];
        Arrays.fill(balances[0], 10000);

        for (int i = 1; i < balances.length; i++) {
            for (int j = 0; j < balances[i].length; j++) {
                double oldBalance = balances[i - 1][j];
                double interest = oldBalance * interestRate[j];
                balances[i][j] = oldBalance + interest;
            }
        }

        for (int j = 0; j < interestRate.length; j++)
            System.out.printf("%9.0f%%", 100 * interestRate[j]);
        System.out.println();

        for (double[] row : balances) {
            for (double b: row)
                System.out.printf("%10.2f", b);
            System.out.println();
        }
    }
}

结果

不规则数组

暂不讲解