Java数组详解

1.数组概念

数组的定义

• 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个数据，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他们

  （数组的下标是从 0 开始的）

2.数组声明创建

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：

int[] nums;    //(首选的方法*)
或
int nums[];    //这是C/C++语言格式，效果相同，不是首选方法

• Java语言使用new操作来创建数组，语法如下：

int[] nums = new int[10];    //前面是声明一个数组，后面是创建一个数组

• 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。

数组名.length

• 代码：

package Java数组详解;

public class 数组声明创建 {


    public static void main(String[] args) {

        /*之前声明一个变量的类型，格式为：变量的类型 变量的名字 = 变量的值;
          声明一个数组的格式也很简单，只需要在变量类型后面加一个 [] 就可以 */

        int num;    //这是声明了一个变量 (没有赋值)

        //1.声明一个数组:
        int[] nums;    //(首选的方法*)
        //int nums[];  这是C/C++语言格式，效果相同，不是首选方法

        //2.创建一个数组:
        nums = new int[10];    //为名为 nums的数组分配了 可以存放10个(int类型)数据 的空间

        //3.给各个数组元素赋值:
        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;
        //如果没有对某元素赋值，int类型默值认为 0 (这里没给nums[9]赋值)

        //4.通过下标 取值:
        System.out.println(nums[0]);    //取出第0个元素 也就是 1
        System.out.println(nums[9]);    //取出第9个元素 由于没赋值 默认为 0

        System.out.println("==============================");

        //5.获取数组的长度：数组名.length
        System.out.println(nums.length);    //这里获取了数组的长度 为 10

        System.out.println("==============================");

        //6.计算所有元素的和：

        int sum = 0;

        for (int n = 0; n < nums.length ; n++) {

            sum = sum + nums[n];    //也可以用sum +=  nums[n];

        }

        System.out.println("nums数组里所有元素的の总和为：" + sum);
            
        }

    }

内存分析

• 简单来说， Java内存里面有三块区域：1. 栈、 2.堆、 3.方法区 （现在重点掌握 堆 和 栈）

  • 栈：存放基本变量类型（会包括这个基本类型的具体数值）

    引用对象的变量(会存放这个引用在堆里面的具体地址)

  • 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

  • 方法区:可以被所有的线程共享

    包含了所有的class和static变量

• 关于流程在内存里面的表现：

  1. 声明数组 int[] nums; 会在 栈 里面压入一个名为nums的空间，此时 堆 里是空的
  2. 创建数组 nums = new int[10]; 会在 堆 里面开辟一块空间，空间里面有10个空的小块，小块里还都为默认值（这里全为 0）
  3. 给各个数组元素赋值 nums[0] = 1; nums[1] = 2; ... 会将 具体的数值 放入堆 里的 一块空间 里的 某个小块里

  • 拓展：

    a.若一个数组里只有10个元素，而去取第11个元素（空间里不存在的小块）的话，将会报异常："java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10" 意思是数组下标越界了，空间里只有十个小块，去取第十一个，是取不到的，所以会报这样的异常

    b.声明和创建 可以写在一块（第1步和第2步），也就是int[] nums = new int[10];

三种初始化状态

• 静态初始化

//静态初始化： 声明+创建+赋值 一步到位 且 不可改变
int[] a = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

• 动态初始化

//动态初始化：声明+创建+包含默认初始化 (还没有赋值，后面再给赋值，若不赋值将默认初始化 此处值为 0)
int[] b = new int[10];
b[0] = 3;    //给数组b里第0个元素赋值为 3

• 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，其中的每个元素也会被按照实例变量同样的方式被隐式初始化
• 代码

package Java数组详解;

public class 三种初始化 {

    public static void main(String[] args) {

        //静态初始化： 声明+创建+赋值 一步到位 且 不可改变
        int[] a = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

        System.out.println(a[3]);

        //动态初始化：声明+创建+包含默认初始化 (还没有赋值，后面再给赋值，若不赋值将默认初始化 此处值为 0)
        int[] b = new int[10];
        b[0] = 3;    //给数组b里第0个元素赋值为 3

        System.out.println(b[0]);
        System.out.println(b[1]);    //没给b[1]赋值 将输出默认初始化值 此处值为 0
        
    }

}

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

• 素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

• 数组变量属于引用类型，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

 int[] a = {1,2};    //2个数 下标分别为 0 和 1  （下标从0开始）

System.out.println(a[2]);    //取下标为 2 的数 会报异常

• ArrayIndexOutOfBoundsException: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
  • 数组长度是 确定的、不可改变的，如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBounds

3.数组使用

• 普通的 for循环

package Java数组详解;

public class 数组使用_1基本操作 {

    public static void main(String[] args) {

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

        //1.用 普通for循环 打印数组里的所有元素

        for (int i = 0; i < aa.length; i++) {
            System.out.println("第" + i + "个元素：" + aa[i] + " ;");

        }

        System.out.println("==============================");

        //2.计算所有元素的和

        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < aa.length; i++) {
            sum += aa[i];

        }
        System.out.println("sum = " + sum);

        System.out.println("==============================");

        //3.查找最大元素

        int max = aa[0];
        for (int i = 0; i < aa.length; i++) {
            if(aa[i] > max){
                max = aa[i];
            }
        }
        System.out.println("max = " + max);

    }

}

• for-each 循环
• 数组作方法入参
• 数组作返回值

package Java数组详解;

public class 数组使用_1进阶使用 {

    public static void main(String[] args) {

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

        /* 1.用 For-Each(增强for)循环 打印数组里的所有元素:
             这是从 JDK1.5 开始有的一种循环，没有下标 */

        for (int aa : aas) {    //后面的 aas 表示整个数组；前面 aa 表示数组里的每一个元素
            System.out.println(aa);
        }

        System.out.println("==============================");

        // 2.数组作为方法入参: 引用 a打印数组元素 的方法，打印数组里的所有元素

        printArray(aas);

        System.out.println("==============================");

        // 3.数组作为返回值: 引用 b反转数组 的方法，返回并打印 反转后的数组

        printArray(reverse(aas));

    }

    //a打印数组元素 的方法

    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
    }

    //b反转数组 的方法
    public static int[] reverse(int[] arrays){

        int[] result = new int[arrays.length];

        //下面是反转的操作:

        for (int i = 0, j =arrays.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {

            result[i] = arrays[j];

        }

        return result;

    }

}

4.多维数组

• 多维数组可以看成是数组的数组，例如 二维数组就是一个特殊的一维数组，其每个元素都是一个一维数组

• 二维数组

  下面这个二维数组 a 就可以看成一个两行5列的数组

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

• 三位数组、四维数组也是同理，例如 三维数组 就是数组的数组的数组（类似多层套娃）

  平时一般用不到三维甚至四维数组，了解即可

• 代码

package Java数组详解;

public class 多维数组 {

    public static void main(String[] args) {

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

        /* 相当于 二维数组aa 里：
           aa[0] = {1,2}  1 就是aa[0]里的第[0]个元素，2 就是aa[0]里的第[1]个元素
           aa[1] = {3,4}  同上..
           aa[2] = {5,6}  同上..
           aa[3] = {7,8}  同上..
           也就是数组里面的元素 也还是数组 (套娃） */

        //1.分别打印数组 aa[0] 和 aa[1] 里的所有元素

        for (int i = 0; i < aa[0].length; i++) {
            System.out.println(aa[0][i]);
        }
        System.out.println();    //输出回车 分割
        for (int i = 0; i < aa[1].length; i++) {
            System.out.println(aa[1][i]);
        }
        System.out.println("==============================");

        //2.分别打印数组 aa[0] 里的 第0个 和 第1个 元素

        System.out.println(aa[0][0]);
        System.out.println(aa[0][1]);

        System.out.println("==============================");

        //3.分别打印 数组aa 和 数组aa[0] 里各有多少个元素

        System.out.println(aa.length);    //输出4 ，aa 里的4个元素为4个数组
        System.out.println(aa[0].length);    //输出2 ，aa[0] 里的2个元素为2个具体的数值

        System.out.println("==============================");

        //4.用一个循环把里面的数值元素全遍历出来

        for (int i = 0; i < aa.length; i++) {

            for (int j = 0; j < aa[i].length; j++) {

                System.out.println(aa[i][j]);
                
            }
        }
    }
}

5.Arrays 类

Arrays 类

• 数组的工具类 java.util.Arrays

• 由于数组对象本身并没有什么地方可以供我们调用，但在API中提供了一个工具类 Arrays 供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作

• Arrays 类中的所有方法都是 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 feel 方法
  • 对数组排序：通过short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

• 代码

package Java数组详解;

import java.util.Arrays;

public class Arrays类 {

    public static void main(String[] args) {

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

        System.out.println(a);    //直接打印数组 会输出 [I@16d3586

        //介绍 Arrays类 里的一些方法

        //1.打印数组元素  Arrays.toString

        System.out.println(Arrays.toString(a));

        System.out.println("==============================");

        //2.对数组进行排序(升序)  Arrays.sort

        Arrays.sort(a);

        System.out.println(Arrays.toString(a));

        System.out.println("==============================");

        //3.数组填充(给数组赋值)  Arrays.fill

        Arrays.fill(a,3);    //将数组里所有的元素都赋值为 3

        System.out.println(Arrays.toString(a));

    }

}

冒泡排序

• 总共有八大排序，冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一

• 冒泡的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人尽皆知

• 看到嵌套循环，应该立马就可以得出 这个算法的时间复杂度为O(n2)

• 代码

package Java数组详解;

import java.util.Arrays;

public class 冒泡排序 {

    public static void main(String[] args) {

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

        int[] aa = mppx(a);    //调用完下面的排序方法mppx后，返回一个排序后的数组

        System.out.println(Arrays.toString(aa));

    }

    public static int[] mppx(int[] a){

        //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，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 直到结束 */

        //外层循环，判断我们要走多少次

        for (int i = 0; i < a.length-1; i++) {

            //临时变量

            int l = 0;

            //内层循环，比较 判断两个数，如果第一个数 比第二个数大，就交换它们的位置

            for (int j = 0; j < a.length-1-i; j++) {
                if(a[j] > a[j+1]){
                    l = a[j];
                    a[j] = a[j+1];
                    a[j+1] = l;
                }
            }
        }
        return a;
    }
}

6.稀疏数组

• 稀疏数组也是数据结构的一种
• 需求：编写五子棋游戏中，有存盘和续上盘的功能

• 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
• 解决方法：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（压缩）
• 如下图：左边是原始数组，右边是稀疏数组

• 代码

package Java数组详解;

public class 稀疏数组 {

    public static void main(String[] args) {

        //1.创建一个二维数组 11 * 11 ，0：没有棋子 ， 1：黑棋  2：白棋

        int[][] a1 = new int[11][11];    //相当于创建了一个11*11的 空棋盘
        a1[1][2] = 1;    //在第1行2列 放下一颗黑棋
        a1[2][3] = 2;    //在第2行3列 放下一颗白棋

        //输出原始的数组
        System.out.println("输出原始的数组:\n");

        for (int[] ints : a1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }

        //转换为稀疏数组来保存

        //1.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 (a1[i][j] != 0) {
                    sum++;
                }
            }

        }
        System.out.println("\n" + "有效值的个数为" + sum + "\n");

        //2.创建一个稀疏数组的数组

        int[][] a2 = new int[sum + 1][3];    //行数为 有效值的个数+1 ；列数为 3 (结合上一张图比较好理解)

        //3.表示出 稀疏数组的第一行 (头部)
        a2[0][0] = 11;
        a2[0][1] = 11;
        a2[0][2] = sum;

        //4.遍历二维数组，将非零的值，存放到稀疏数组中

        int count = 0;    //定义 获得的第X个有效数 最终结果为总的有效数个数
        for (int i = 0; i < a1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < a1[i].length; j++) {
                if (a1[i][j] != 0) {    //这里可以将 i 理解为横坐标 ；j 理解为纵坐标 ，意思是 当读取到某个坐标的值不为0
                    count++;    //那么 就获得了第X个有效数 横纵坐标分别为目前的 i j
                    a2[count][0] = i;    //将得到的第X个有效数的横坐标放入 横坐标为X 纵坐标为0的位置
                    a2[count][1] = j;    //将得到的第X个有效数的纵坐标放入 横坐标为X 纵坐标为1的位置
                    a2[count][2] = a1[i][j];    //将得到的第X个有效数的具体数值 横坐标为X 纵坐标为2的位置

                    //这一步(4),相当于 表示出稀疏数组的下面每一行 (内容)

                }
            }
        }

        //输出稀疏数组

        System.out.println("输出稀疏数组:\n");

        for (int i = 0; i < a2.length; i++) {
            System.out.println(
                      a2[i][0] + "\t"
                    + a2[i][1] + "\t"
                    + a2[i][2] + "\t");

            /*当第一次进入循环 这时i=0，相当于打印出：横坐标为 0 纵坐标分别为 0 1 2 那一行
              因为是 println 所以输出括号内内容后换行，以此类推 完成打印  */
        }

        System.out.println("==============================");

        //将稀疏数组 还原 成原始数组

        //1.读取稀疏数组

        int[][] a3 = new int[a2[0][0]] [a2[0][1]];
        /*首先定义好：a3的行为a2[0][0]，a3的列为a2[0][1]
          也就是 a2 数组里的 第1行第1列 那个数 为 a3 的行数
          也就是 a2 数组里的 第1行第2列 那个数 为 a3 的列数 */

        //2.给其中的有效元素还原它的值  (赋值给它)

        for (int i = 1; i < a2.length; i++) {
        //这里初始化 i = 1，是因为从第1行开始读取 第0行为头部信息
            a3[a2[i][0]] [a2[i][1]] = a2[i][2];

            /*当第一次进入循环 这时i=1，
            数组a3里 横坐标为 a2里 横坐标为1 纵坐标为0 那个数
                    纵坐标为 a2里 横坐标为1 纵坐标为1 那个数
             的那个数  的值为 ：a2里 横坐标为1 纵坐标为2 的那个数值

             一次循环赋值就赋值了一个数  (结合上一张图比较好理解)
             没有被赋值到的元素均为默认值 0  */
        }
        //3.打印

        System.out.println("\n输出还原后的数组:\n");

        for (int[] ints : a3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println();

    }
}

end .

Javaの数组详解

原文：https://www.cnblogs.com/muriyulin/p/14543399.html