Java数组的定义与访问、数组原理的内存图、数组遍历、数组反转、数组作为方法的参数和返回值-day05

第一节 数组的定义和访问

1.1 容器概述

案例分析

现在需要统计某公司员工的工资情况，例如计算平均工资、找到最高工资等。假设该公司有500名员工，用前面所学的知识，程序首先需要声明500个变量来分别记住每位员工的工资，然后在进行操作，这样做会显得很麻烦，而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器进行操作。将所有的数据全部存储到一个容器中，统一操作。

容器的概念

• 容器：是将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。
• 生活中的容器：水杯，衣柜，教室

1.2 数组的概念

• 数组概念： 数组就是存储数据长度固定的容器，保证多个数据的数据类型要一致。

1.3 数组的定义方式

方式一

• 格式：数组存储的数据类型[ ] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];

• 数组定义格式详解：

  • 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
  • [ ] : 表示数组。
  • 数组名字：为定义的数组起个变量名，满足标识符规范，可以使用名字操作数组。
  • new：关键字，创建数组使用的关键字。 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
  • [长度]：数组的长度，表示数组容器中可以存储多少个元素。
    • 注意：数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改。
    • 和水杯道理相同，买了一个2升的水杯，总容量就是2升，不能多也不能少。

• 举例：定义可以存储3个整数的数组容器，代码如下：

int[] arr = new int[3];

方式二

• 格式：数据类型[ ] 数组名 = new 数据类型[ ]{元素1,元素2,元素3…};

• 举例：定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器。

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

方式三

• 格式：数据类型[ ] 数组名 = {元素1,元素2,元素3…};
• 举例：定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器。

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

1.4 数组的访问

• 数组的索引： 每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从0开始，这个自动编号称为数组索引 (index)，可以通过数组的索引访问到数组中的元素。
• 格式：数组名[索引]
• 数组的长度属性： 每个数组都具有长度，而且是固定的，Java中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的长度，语句为： 数组名.length ，属性length的执行结果是数组的长度，int类型结果。由次可以推断出，数组的最大索引值为数组名.length-1 。

public static void main(String[] args) {    
	int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};       
	//打印数组的属性，输出结果是5       
	System.out.println(arr.length);    
}

• 索引访问数组中的元素：
  • 数组名[索引]=数值，为数组中的元素赋值
  • 变量=数组名[索引]，获取出数组中的元素

public static void main(String[] args) {     
	//定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5     
	int[] arr = {1,2,3,4,5};     
	//为0索引元素赋值为6     
	arr[0] = 6;     
	//获取数组0索引上的元素     
	int i = arr[0];     
	System.out.println(i);//6    
	//直接输出数组0索引元素     
	System.out.println(arr[0]);//6
}

第二节 数组原理内存图

2.1 内存概述

• 内存是计算机中的重要原件，临时存储区域，作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。
• Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。

2.2 Java虚拟机的内存划分

为了提高运算效率，就对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

• JVM的内存划分：

区域名称	作用
寄存器	给CPU使用，与我们开发无关
本地方法栈	JVM在使用操作系统功能的时候使用，和我们开发无关
方法区	存储可以运行的.class文件
堆内存	存储对象或数组，只要是new出来创建的，都存储的堆内存中
方法栈	方法运行时使用的内存，比如main方法运行，进入方法栈中执行

2.3 数组在内存中的存储

一个数组内存图

public static void main(String[] args) {    
	int[] arr = new int[3];       
	System.out.println(arr);//打印出来的是数组在内存中的地址   
} 

• new出来的内容，都是在堆内存中存储的，而方法中的变量arr保存的是数组的地址。
• 输出arr[0]，就会输出arr保存的内存地址中数组中0索引上的元素。
  

两个数组内存图

 public static void main(String[] args) {     
 	int[] arr = new int[3];     
 	int[] arr2 = new int[2];     
 	System.out.println(arr);     
 	System.out.println(arr2); 
 } 

两个变量指向一个数组

public static void main(String[] args) {     
	// 定义数组，存储3个元素     
	int[] arr = new int[3];     
	//数组索引进行赋值     
	arr[0] = 5;     
	arr[1] = 6;     
	arr[2] = 7;     
	//输出3个索引上的元素值     
	System.out.println(arr[0]);     
	System.out.println(arr[1]);     
	System.out.println(arr[2]);     
	//定义数组变量arr2，将arr的地址赋值给arr2     
	int[] arr2 = arr;     
	arr2[1] = 9;     
	System.out.println(arr[1]); 
} 

第三节 数组的常见操作

3.1 数组越界异常

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = {1,2,3};
	//数组索引从0开始到length-1结束，3显然越界了    
	System.out.println(arr[3]); 
}

• 创建数组，赋值3个元素，数组的索引就是0，1，2，没有3索引，因此我们不能访问数组中不存在的索引，程序运行后，将会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException 数组越界异常。在开发中，数组的越界异常是不能出现的，一 旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。

3.2 数组空指针异常

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = {1,2,3};     
	arr = null;     
	System.out.println(arr[0]); 
}

• arr = null 这行代码，意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址，也就不允许再操作数组了，因此运行的时候 会抛出 NullPointerException 空指针异常。在开发中，数组的越界异常是不能出现的，一旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。
  

空指针异常在内存图中的表现

3.3 数组遍历【重点】

• 数组遍历： 就是将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。遍历也是数组操作中的基础。

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };     
	System.out.println(arr[0]);     
	System.out.println(arr[1]);     
	System.out.println(arr[2]);     
	System.out.println(arr[3]);     
	System.out.println(arr[4]); 
}

• 以上代码是可以将数组中每个元素全部遍历出来，但是如果数组元素非常多，这种写法肯定不行，因此我们需要改造成循环的写法。数组的索引是 0 到 lenght-1 ，可以作为循环的条件出现。

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };     
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {       
		System.out.println(arr[i]);     
	} 
}

3.4 获取数组元素中的最大值

• 最大值获取：从数组的所有元素中找出最大值。
• 实现思路：
  • 定义变量，保存数组0索引上的元素 遍历数组，获取出数组中的每个元素
  • 将遍历到的元素和保存数组0索引上值的变量进行比较
  • 如果数组元素的值大于了变量的值，变量记录住新的值
  • 数组循环遍历结束，变量保存的就是数组中的最大值
    

就是先拿数组里的一个值然后遍历数组，用这个值与数组中的值比较，谁大就用一个max保存，遍历完，max就是所需要的最大值。

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = { 5, 15, 2000, 10000, 100, 4000 };     
	//定义变量，保存数组中0索引的元素     
	int max = arr[0];     
	//遍历数组，取出每个元素     
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {       
		//遍历到的元素和变量max比较       
		//如果数组元素大于max       
		if (arr[i] > max) {         
			//max记录住大值         
			max = arr[i];       
		}     
	}     
	System.out.println("数组最大值是： " + max); 
}

3.5 数组反转

• 数组的反转： 数组中的元素颠倒顺序，例如原始数组为1,2,3,4,5，反转后的数组为5,4,3,2,1
• 实现思想：数组最远端的元素互换位置。
  • 实现反转，就需要将数组最远端元素位置交换
  • 定义两个变量，保存数组的最小索引和最大索引
  • 两个索引上的元素交换位置
  • 最小索引++，最大索引–，
  • 再次交换位置最小索引超过了最大索引，数组反转操作结束

public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	    /*
	    循环中定义变量min=0最小索引
	    max=arr.length‐1最大索引
	    min++,max‐-
	    */
        for (int min = 0, max = arr.length-1; min < max; min++,max--) {
            //利用第三方变量完成数组中的元素交换
            int temp = arr[min];
            arr[min] = arr[max];
            arr[max] = temp;
        }
        // 反转后，遍历数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }

第四节 数组作为方法参数和返回值

4.1 数组作为方法参数

• 之前的方法中我们学习了方法的参数和返回值，但是使用的都是基本数据类型。作为引用类型的数组能否作为方法的参数进行传递呢，当然是可以的。
• 数组作为方法参数传递，传递的参数是数组内存的地址。

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };     
	//调用方法，传递数组     
	printArray(arr); 
} 
/* 
	创建方法，方法接收数组类型的参数      
	进行数组的遍历      
*/ 
public static void printArray(int[] arr) {     
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {       
		System.out.println(arr[i]);     
	} 
}

4.2 数组作为方法返回值

• 数组作为方法的返回值，返回的是数组的内存地址

public static void main(String[] args) {     
	//调用方法，接收数组的返回值     
	//接收到的是数组的内存地址     
	int[] arr = getArray();    
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {       
		System.out.println(arr[i]);     
	} 
} 
/* 
	创建方法，返回值是数组类型
	创建方法，返回值是数组类型      
	return返回数组的地址      
*/ 
public static int[] getArray() {     
	int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };     
	//返回数组的地址，返回到调用者     
	return arr; 
}

4.3 方法的参数类型区别

1. 分析下列程序代码，计算输出结果。

public static void main(String[] args) {     
	int a = 1;     
	int b = 2;     
	System.out.println(a);     
	System.out.println(b);     
	change(a, b);     
	System.out.println(a);     
	System.out.println(b); 
}
public static void change(int a, int b) {     
	a = a + b;     
	b = b + a; 
}

• change里的代码执行后a=3，b=5，值虽然改变了，但是change里没有输出或者说change没有返回值，也只是改变了它里面的值，没有影响到main中的a、b。

2. 分析下列程序代码，计算输出结果。

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = {1,3,5};     
	System.out.println(arr[0]);     
	change(arr);     
	System.out.println(arr[0]); 
}   
public static void change(int[] arr) {    
	arr[0] = 200;    
}

• 此时change传递的是数组的地址值，与单纯的数据值不同，有了地址值就能访问到数组中的数据，并修改

总结：
方法的参数为基本类型时，传递的是数据值。
方法的参数为引用类型时，传递的是地址值。