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Java数组

作者:微学网发布时间:2019-09-01 23:12:02

数组产生的背景

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。

声明数组变量

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

注意: 建议使用 dataType[] arrayRefVar 的声明风格声明数组变量。 dataType arrayRefVar[] 风格是来自 C/C++ 语言 ,在Java中采用是为了让 C/C++ 程序员能够快速理解java语言。

示例

下面是这两种语法的代码示例:

double[] myList;         // 首选的方法double myList[];         //  效果相同,但不是首选方法

创建数组

数组定义的两种格式

格式一:

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];

格式二:

元素类型[] 数组名 = new 元素类型[]{元素,元素,……};
int[] arr = new int[]{3,5,1,7};
int[] arr = {3,5,1,7};

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。

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];

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。

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。

Java数组的创建语法

Java语言使用new操作符来创建数组,语法如下:

arrayRefVar = new dataType[arraySize];

上面的语法语句做了两件事:

  • 使用 dataType[arraySize] 创建了一个数组。

  • 把新创建的数组的引用赋值给变量 arrayRefVar。

数组变量的声明,和创建数组可以用一条语句完成,如下所示:

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

另外,你还可以使用如下的方式创建数组。

dataType[] arrayRefVar = {value0, value1, ..., valuek};

数组的元素是通过索引访问的。数组索引从 0 开始,所以索引值从 0 到 arrayRefVar.length-1。

示例

下面的语句首先声明了一个数组变量 myList,接着创建了一个包含 10 个 double 类型元素的数组,并且把它的引用赋值给 myList 变量。

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      // 数组大小
      int size = 10;
      // 定义数组
      double[] myList = new double[size];
      myList[0] = 5.6;
      myList[1] = 4.5;
      myList[2] = 3.3;
      myList[3] = 13.2;
      myList[4] = 4.0;
      myList[5] = 34.33;
      myList[6] = 34.0;
      myList[7] = 45.45;
      myList[8] = 99.993;
      myList[9] = 11123;
      // 计算所有元素的总和
      double total = 0;
      for (int i = 0; i < size; i++) {
         total += myList[i];
      }
      System.out.println("总和为: " + total);
   }
}

以上实例输出结果为:

总和为: 11367.373

下面的图片描绘了数组 myList。这里 myList 数组里有 10 个 double 元素,它的下标从 0 到 9。
描绘了数组 myList

处理数组

数组的元素类型和数组的大小都是确定的,所以当处理数组元素时候,我们通常使用基本循环或者 For-Each 循环。

for循环

该实例完整地展示了如何创建、初始化和操纵数组:

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5};

      // 打印所有数组元素
      for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
         System.out.println(myList[i] + " ");
      }
      // 计算所有元素的总和
      double total = 0;
      for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
         total += myList[i];
      }
      System.out.println("Total is " + total);
      // 查找最大元素
      double max = myList[0];
      for (int i = 1; i < myList.length; i++) {
         if (myList[i] > max) max = myList[i];
      }
      System.out.println("Max is " + max);
   }
}

以上实例编译运行结果如下:

1.9
2.9
3.4
3.5
Total is 11.7
Max is 3.5

For-Each 循环

JDK 1.5 引进了一种新的循环类型,被称为 For-Each 循环或者加强型循环,它能在不使用下标的情况下遍历数组。

语法格式如下:

for(type element: array)
{
    System.out.println(element);
}

示例

该实例用来显示数组 myList 中的所有元素:

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5};

      // 打印所有数组元素
      for (double element: myList) {
         System.out.println(element);
      }
   }
}

以上实例编译运行结果如下:

1.9
2.9
3.4
3.5

数组作为函数的参数

数组可以作为参数传递给方法。

例如,下面的例子就是一个打印 int 数组中元素的方法:

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

下面例子调用 printArray 方法打印出 3,1,2,6,4 和 2:

printArray(new int[]{3, 1, 2, 6, 4, 2});

数组作为函数的返回值

public static int[] reverse(int[] list) {
  int[] result = new int[list.length];

  for (int i = 0, j = result.length - 1; i < list.length; i++, j--) {
    result[j] = list[i];
  }
  return result;
}

以上实例中 result 数组作为函数的返回值。

数组的常见异常

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
}

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
}

数组的内存分析

案例分析一:
数组的内存分析1

案例分析二:
数组的内存分析2

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,例如:

String str[][] = new String[3][4];

多维数组的动态初始化(以二维数组为例)

直接为每一维分配空间,格式如下:

type[][] typeName = new type[typeLength1][typeLength2];

type 可以为基本数据类型和复合数据类型,arraylength1 和 arraylength2 必须为正整数,arraylength1 为行数,arraylength2 为列数。

例如:

int a[][] = new int[2][3];

解析:

二维数组 a 可以看成一个两行三列的数组。

从最高维开始,分别为每一维分配空间,例如:

String s[][] = new String[2][];
s[0] = new String[2];
s[1] = new String[3];
s[0][0] = new String("Good");
s[0][1] = new String("Luck");
s[1][0] = new String("to");
s[1][1] = new String("you");
s[1][2] = new String("!");

解析:
s[0]=new String[2] 和 s[1]=new String[3] 是为最高维分配引用空间,也就是为最高维限制其能保存数据的最长的长度,然后再为其每个数组元素单独分配空间 s0=new String(“Good”) 等操作。

多维数组的引用(以二维数组为例)

对二维数组中的每个元素,引用方式为 arrayName[index1][index2],例如:

num[1][0];

Arrays 类

ava.util.Arrays 类能方便地操作数组,它提供的所有方法都是静态的。

具有以下功能:

  • 给数组赋值:通过 fill 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。

具体说明请查看下表:

序号 方法和说明
1 public static int binarySearch(Object[] a, Object key)用二分查找算法在给定数组中搜索给定值的对象(Byte,Int,double等)。数组在调用前必须排序好的。如果查找值包含在数组中,则返回搜索键的索引;否则返回 (-(插入点) - 1)。
2 public static boolean equals(long[] a, long[] a2)如果两个指定的 long 型数组彼此相等,则返回 true。如果两个数组包含相同数量的元素,并且两个数组中的所有相应元素对都是相等的,则认为这两个数组是相等的。换句话说,如果两个数组以相同顺序包含相同的元素,则两个数组是相等的。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型(Byte,short,Int等)。
3 public static void fill(int[] a, int val)将指定的 int 值分配给指定 int 型数组指定范围中的每个元素。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型(Byte,short,Int等)。
4 public static void sort(Object[] a)对指定对象数组根据其元素的自然顺序进行升序排列。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型(Byte,short,Int等)。

数组的常见操作

案例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;
}

直接排序

使用直接排序对数组进行排序

/*
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。
*/
public static void selectSort(int[] arr)
{
    for(int x=0; x<arr.length-1; x++){
        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;
            }
        }
    }
}

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;
             }
         }
     }
}

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;
}

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;
}