Java数组

Java数组

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它们

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：

dataType[] arrayRefVar;// 首选方法
或
dataType arrayRefVar[];// 效果相同，但不是首选方法

• Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

• 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：

arrays.length

package com.ink.array;

public class ArrayDemo01 {
    // 变量的类型  变量的名字  =  变量的值；
    // 数组类型
    public static void main(String[] args) {
        int [] nums;// 1.定义 声明一个数组

        nums = new int[10];// 这里面可以存放10个int类型的数字  2. 创建一个数组

        int[] num2 = new int[10]; // 声明和创建写一块了

        // 3.给数组元素中赋值
        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;
        nums[9] = 10;

        // 计算所有元素的和
        int sum = 0;
        // 获取数组长度：array.length
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum = sum + nums[i];

        }
        System.out.println("总和为："+sum);
    }
}

内存分析

• Java内存分析：

• 写代码画图分析内存！

三种初始化

• 静态初始化

int[] a = {1,2,3};
Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,2)};

• 动态初始化

int[] a = new int[2];
a[0]=1;
a[1]=2;

• 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，其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化

package com.ink.array;

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 静态初始化: 创建 + 赋值
        int[] a = {1,2,3,4,5,6,7,8};
        System.out.println(a[0]);

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





        // 动态初始化: 包含默认初始化
//        int[] b = new int[10];
//        b[0] = 10;
//
//        System.out.println(b[0]);
//        System.out.println(b[1]);
//        System.out.println(b[2]);

    }
}

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
• 数组中的元素可以使任何数据类型，包括基本类型和引用类型
• 数组变量属引用类型，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；

public static void main(Syring[] args){
    int[] a = new int[2];
    System.out.println(a[2]);
}

• 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
  • 数组长度的确定的，不可变得。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBounds

数组的使用

• For-Each循环
• 数组作方法入参
• 数组作返回值
• 普通For循环

package com.ink.array;

public class ArrayDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};

        // 打印全部的数组元素
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
        System.out.println("==============================");
        // 计算所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            sum = sum + arrays[i];// sum += arrays[i];
        }
        System.out.println("sum="+sum);
        System.out.println("==============================");
        // 查找最大元素
        int max = arrays[0];

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

package com.ink.array;

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};

        // JAK1.5,没有下标
//        for (int array: arrays) {
//            System.out.println(array);
//        }

//        printArray(arrays);

        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);

    }

    // 打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }

    // 反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];

        // 反转操作
        for (int i = 0,j = result.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }

        return result;
    }
}

多维数组

• 多维数组可以看成是数组的数组，比如二位数组就是一个特殊的一堆数组，其每一个元素都是一个一维数组
• 二位数组

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

• 解析：以上二维数组a可以看成一个来两行五列的数组
• 思考：多维数组的使用?

package com.ink.array;

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {

        // [4][2]
        /*
        1,2     array[0]
        2,3     array[1]
        3,4     array[2]
        4,5     array[3]
         */
        int[][] array = {{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};


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


    }

    // 打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }
}

Arrays类

• 数组的工具类Java.util.Arrays
• 由于数组对象本身并没用什么方法可以供我们调用，但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
• 查看JDK帮助文档
• Arrays类中的方法都是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 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

package com.ink.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {

        int[] a = {1,2,3,4,9090,31231,543,21,3,23};

        System.out.println(a);// [I@1b6d3586

        // 打印数组元素  Arrays.toString
        // System.out.println(Arrays.toString(a));

        // printArray(a);

        Arrays.sort(a);// 数组进行自动排序
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        Arrays.fill(a,2,4,0);// 数组填充
        System.out.println(Arrays.toString(a));

    }

    public static void printArray(int[] a){
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            if (i == 0){
                System.out.print("[");
            }
            if (i == a.length-1){
                System.out.println(a[i]+"]");
            }else {
                System.out.print(a[i] + ", ");
            }
        }
    }

}

冒泡排序

• 冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序！
• 冒泡排序还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较
• 我们看到嵌套循环，应该立马就可以得出这个算符的时间复杂度为O(n2)
• 思考：如何优化？

package com.ink.array;

// 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，我们就交换他们的位置
// 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！

import java.util.Arrays;

public class ArraysDemo07 {
    public static void main(String[] args) {

        int[] a= {589,51,1,3,5,8,9,4};

        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));

    }
    public static int[] sort(int[] array) {
        // 临时变量
        int temp = 0;

        // 外层循环，判断我们这个要走多少次；
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {

            boolean flag = false;// 通过flag标识位减少没有意义的比较

            // 内层循环，比较判断两个数，如果第一个数，比第二个数大，则交换位置
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                }
            }
            if (flag == true){
                break;
            }

        }
        return array;
    }
}

稀疏数组

• 需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能
• 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：稀疏数组

稀疏数组介绍

• 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一个值的数组时，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
  • 把具有不同值得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
  • 如下图：左边是原始数组，右边是稀疏数组

package com.ink.array;

public class ArrayDemo08 {
    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[][] array1 = new int[11][11];
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        // 输出原始数组
        System.out.println("输出原始的数组");

        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }


            System.out.println();
        }
        System.out.println("=========================================");
        // 转换为稀疏数组来保存
        // 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 (array1[i][j] != 0){
                    sum++;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效值的个数："+sum);

        // 2.创建一个稀疏数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];

        array2[0][0] = 11;
        array2[0][1] = 11;
        array2[0][2] = sum;

        // 遍历二维数组，将非零的值，存放稀疏数组中
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
                if (array1[i][j] != 0){
                    count++;
                    array2[count][0] = i;
                    array2[count][1] = j;
                    array2[count][2] = array1[i][j];
                }
            }
        }

        // 输出稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组");

        for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
            System.out.println(array2[i][0]+"\t"
            +array2[i][1]+"\t"
            +array2[i][2]+"\t");
        }

        System.out.println("===========================");
        System.out.println("还原");
        // 1.读取稀疏数组的值
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];

        // 2.给其中的元素还原它的值
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
        }
        // 3.打印
        System.out.println("输出原始的数组");

        for (int[] ints : array3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}