Java数组
#1024程序员节｜用代码，改变世界#
Java数组
- 1. 数组基本用法
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- 1.1 什么是数组
- 1.2 创建数组
- 1.3 数组的使用
- 2.数组作为方法的参数
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- 2.1 基本用法
- 2.2 理解引用类型(重点/难点)
- 2.3 认识 null
- 2.4 初识 JVM 内存区域划分(重点)
- 3. 数组作为方法的返回值
- 4. 数组练习
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- 4.1 数组转字符串
- 4.2 数组拷贝
- 4.3 找数组中的最大元素
- 4.4 求数组中元素的平均值
- 4.5 查找数组中指定元素(顺序查找)
- 4.7 检查数组的有序性
- 4.8 数组排序(冒泡排序)
- 4.9 数组逆序
- 4.10 数组数字排列
- 5. 二维数组
大家好，我是晓星航。今天我们将为大家讲解的是我们Java数组的用法及相关概念！
1. 数组基本用法
1.1 什么是数组
数组：存储一组相同数据类型的数据的集合。
注意事项: 在 Java 中, 数组中包含的变量必须是 相同类型.
1.2 创建数组
基本语法：
// 动态初始化
数据类型[] 数组名称 = new 数据类型 [] { 初始化数据 };
// 静态初始化
数据类型[] 数组名称 = { 初始化数据 };
代码示例：
int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
int[] arr = {1, 2, 3};
int arr[] = {1, 2, 3};//和 C语言更相似了.但是我们还是更推荐写成 int[] arr 的形式. int和 [] 是一个整体.
int[] array = {1,2,3,4,5,6,7};//定一个数组并初始化
int[] array2 = new int[3];//代表我们创建了一个可以存放3个整形的数组 默认值为全0
int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};//代表我们创建了一个可以存放5个整形的数组 并初始化为1 2 3 4 5
注意事项: 静态初始化的时候, 数组元素个数和初始化数据的格式是一致的.
1.3 数组的使用
代码示例: 获取长度 & 访问元素
public class TestDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};// 获取数组长度
System.out.println("length: " + arr.length); // 执行结果: 3
// 访问数组中的元素
System.out.println(arr[1]); // 执行结果: 2
System.out.println(arr[0]); // 执行结果: 1
arr[2] = 100;
System.out.println(arr[2]); // 执行结果: 100
}
}
注意事项
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使用 arr.length 能够获取到数组的长度. . 这个操作为成员访问操作符. 后面在面向对象中会经常用到.(数组名+.length 可以得到数组的长度)
-
使用 [ ] 按下标取数组元素. 需要注意, 下标从 0 开始计数
-
使用 [ ] 操作既能读取数据, 也能修改数据.
-
下标访问操作不能超出有效范围 [0, length - 1] , 如果超出有效范围, 会出现下标越界异常
代码示例: 下标越界
public class TestDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);
}
}
代码示例: 遍历数组
所谓 “遍历” 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 不重不漏. 通常需要搭配循环语句.
代码示例: 使用 for-each 遍历数组
public class TestDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
for (int x : arr) {
System.out.println(x);
}
}
}
for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错.
for循环 和 for each 循环 区别？
for循环是可以拿到下标的
for each是拿不到下标的
2.数组作为方法的参数
2.1 基本用法
代码示例: 打印数组内容
import java.util.Arrays;//Arrays方法的包(头文件)
public class TestDemo {
public static void printArray(int[] a) {
for (int x : a) {
System.out.println(x);
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
printArray(arr);
String ret = Arrays.toString(arr);
System.out.println(ret);
}
}
第一个是通过传参打印我们的数组
第二个则是通过我们的方法 Array.toString(数组名) 来打印我们的数组 注意这里我们是以字符串的形式来打印的
2.2 理解引用类型(重点/难点)
引用传值 传的即是值也是地址 java中只有传值，因为地址值也是值
题目：上述代码中在调用func1和func2后分别打印的是什么？(此题用来区分形参和实参)
func1：
1：1 2 3 4 5 6
2：1 2 3 4 5 6
func2：
1：1 2 3 4 5 6
2：899 2 3 4 5 6
总结：对于func1来说 虽然形参的值改变了 但他并没有传回给实参 形参只是改变了自己的指向而已 因此我们的实参打印仍然是1 2 3 4 5 6.
而对于func2来说我们形参的值改变了 它是直接在我们实参的地址上进行改变的 所以我们的实参打印完变为899 2 3 4 5 6
如何理解内存?
内存就是指我们熟悉的 “内存”. 内存可以直观的理解成一个宿舍楼. 有一个长长的大走廊, 上面有很多房间. 每个房间的大小是 1 Byte (如果计算机有 8G 内存, 则相当于有 80亿 个这样的房间). 每个房间上面又有一个门牌号, 这个门牌号就称为 地址
什么是引用?
引用相当于一个 “别名”, 也可以理解成一个指针.创建一个引用只是相当于创建了一个很小的变量, 这个变量保存了一个整数, 这个整数表示内存中的一个地址.
总结: 所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).
2.3 认识 null
null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个无效的引用. (注意在Java中是小写的null 而在C语言中是大写的NULL)
int[] array2 = null;//这个引用 不指向 任何的对象
System.out.println(array2.length);
也会报空指针异常
注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.
2.4 初识 JVM 内存区域划分(重点)
程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址.
虚拟机栈(JVM Stack): 重点是存储局部变量表(当然也有其他信息). 我们刚才创建的 int[] arr 这样的存储地址的引用就是在这里保存.
本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的.
堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,3} )
方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域.
方法区中运行时常量池(Runtime Constant Pool): 是方法区的一部分, 存放字面量(字符串常量)与符号引用. (注意 从 JDK1.7 开始, 运行时常量池在堆上).
局部变量和引用保存在栈上, new 出的对象保存在堆上.
堆与栈的大小比较：堆的空间非常大, 栈的空间比较小.
堆是整个 JVM 共享一个, 而栈每个线程具有一份(一个 Java 程序中可能存在多个栈).
3. 数组作为方法的返回值
代码示例: 写一个方法, 将数组中的每个元素都 * 2
public class TestDemo {
public static void func(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = 2*array[i];
System.out.print(array[i] + " ");
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
func(array);
}
}
这个代码固然可行, 但是破坏了原有数组. 有时候我们不希望破坏原数组, 就需要在方法内部创建一个新的数组, 并由方法返回出来.
因此我们引进一个新方法：
import java.util.Arrays;
public class TestDemo {
public static int[] transform(int[] array){
int[] ret =new int[array.length];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
ret[i] = 2*array[i];
}
return ret;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
int ret2[] = transform(array);
System.out.println(Arrays.toString(ret2));
}
}
这里我们使用了一个新的数组来返回我们所需要的值，没有破坏原有数组。
4. 数组练习
4.1 数组转字符串
我们实现一个自己版本的数组转字符串(myToString)
import java.util.Arrays;
public class TestDemo {
public static String myToString(int[] array){
if (array == null){
return null;
}
String str = "[";
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
str = str + array[i];
if (i != array.length-1){
str = str + ",";
}
}
str = str + "]";
return str;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
System.out.println(myToString(array));
}
}
什么是包?
例如做一碗油泼面, 需要先和面, 擀面, 扯出面条, 再烧水, 下锅煮熟, 放调料, 泼油.
但是其中的 “和面, 擀面, 扯出面条” 环节难度比较大, 不是所有人都能很容易做好. 于是超市就提供了一些直接已经扯好的面条, 可以直接买回来下锅煮. 从而降低了做油泼面的难度, 也提高了制作效率.
程序开发也不是从零开始, 而是要站在巨人的肩膀上.
像我们很多程序写的过程中不必把所有的细节都自己实现, 已经有大量的标准库(JDK提供好的代码)和海量的第三方库(其他机构组织提供的代码)供我们直接使用. 这些代码就放在一个一个的 “包” 之中. 所谓的包就相当于卖面条的超市. 只不过, 超市的面条只有寥寥几种, 而我们可以使用的 “包” , 有成千上万.
4.2 数组拷贝
import java.util.Arrays;
public class TestDemo {
public static int[] copyArray(int[] array){
int[] copy = new int[array.length];//copy数组的长度
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
copy[i] = array[i];
}
return copy;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5,7,8,10};
int[] ret = copyArray(array);
System.out.println(Arrays.toString(ret));
}
}
第二种方法：
第三种方法：array.clone();
深拷贝：拷贝之后 通过修改拷贝后的数组不会影响原来的
浅拷贝：拷贝之后 通过修改拷贝后的数组会改变原来的数组
4.3 找数组中的最大元素
给定一个整型数组, 找到其中的最大元素 (找最小元素同理)
public class TestDemo {
public static int maxNum(int[] array){
if (array == null){
return -1;
}
int max = array[0];
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
if (max < array[i]){
max = array[i];
}
}
return max;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {12,8,1,2,10};
System.out.println(maxNum(array));
}
}
4.4 求数组中元素的平均值
public class TestDemo {
public static double avg(int[] array){
int sum = 0;
for (int x:array) {
sum += x;
}
return (double)sum/(double)array.length;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5,6};
System.out.println(avg(array));
}
}
4.5 查找数组中指定元素(顺序查找)
public class TestDemo {
public static int find(int[] arr, int toFind){
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] == toFind){
return i;
}
}
return -1;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,10,5,6};
System.out.println(find(arr,10));
}
}
4.6 查找数组中指定元素(二分查找)
key是我们传的要找的参数
如果key比我们的中间值小，我们就取左半边即right = mid - 1；
如果key比我们的中间值大，我们就取右半边即 left = mid + 1；
public class TestDemo {
public static int binarySearch(int[] array,int key){
int left = 0;
int right = array.length-1;
while (left <= right) {
int mid = (left+right)/2;
if (array[mid] > key){
right = mid - 1;
} else if(array[mid] < key){
left = mid + 1;
} else {
return mid;
}
}
return -1;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,4,7,15,17,21,32,55,88};
int ret = binarySearch(array,17);
System.out.println(ret);
}
}
优点：效率高
缺点：必须是有序数组，否则不可使用
4.7 检查数组的有序性
public class TestDemo {
public static boolean isSorted(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
if (array[i] > array[i+1]){
return false;
}
}
return true;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,10,5,6};
System.out.println(isSorted(array));
}
}
4.8 数组排序(冒泡排序)
public class TestDemo {
public static void bubbleSort(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
boolean flg = false;
for (int j = 0; j < array.length-i-1; j++) {
if(array[j] >array[j+1]){
int tmp = array[j];
array[j] = array[j+1];
array[j+1] = tmp;
}
}
//flg == false
if (!flg) {
return;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,5,3,9,7,15,13,11};
bubbleSort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
如果我们有10个数，我们需要交换9次，每次交换之后就会少比较一次 即-1
那么如果我们有n个数，我们就需要比较n-1次，每次交换之后我们就会少比较一次 即我们这里的j为 数组长度 - i - 1 这里的减去1是因为我们比较n个数实际只需要比较n-1次，所以我们要减去一个1 避免我们的数组越界 而减去i是因为我们没交换一次之后 最左边就会确定好一个数 我们下次比较的时候就可以不用再把它拿出来比较(即可以提高我们的程序效率)
这里用布尔boolean定义的flag是用来检查数组是否已经排序完成 如果已经排序好 便会直接返回原数组 增加程序的运行效率
这里我们还有一个方法来帮助我们排序：Array.sort(array);//(这里的排序方法我们暂时不知道)
import java.util.Arrays;
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,5,3,9,7,15,13,11};
Arrays.sort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
这里我们可以看到，用方法排序更快 但是要注意我们要引入包。 import java.util.Arrays;
4.9 数组逆序
public class TestDemo {
public static void reverse(int[] array){
int i = 0;
int j = array.length-1;
while (i < j) {
int tmp = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = tmp;
i++;
j--;
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
reverse(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
4.10 数组数字排列
给定一个整型数组, 将所有的偶数放在前半部分, 将所有的奇数放在数组后半部分
public class TestDemo {
public static void transfrom(int[] array){
int left = 0;
int right = array.length-1;
while (left < right){
//找奇数 停下来
while (left < right && array[left] % 2 == 0){
left++;
}
//找偶数 停下来
while (left < right && array[right] % 2 != 0){
right--;
}
//交换 奇数和偶数
int tmp = array[left];
array[left] = array[right];
array[right] = tmp;
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,3,5,4,7,10,9,8,6};
transfrom(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
5. 二维数组
二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组.
基本语法：
数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };
int[][] array = {{1,2,3},{4,5,6}};
int[][] array2 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};
int[][] array3 = new int[2][3];
遍历方法一(两次for循环遍历)：
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
int[][] arr = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
for (int row = 0; row < arr.length; row++) {
for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) {
System.out.printf("%d\t", arr[row][col]);
}
System.out.println("");
}
}
}
打印二维数组是不用去数它的行数和列数 直接用 数组名.length 作为行数 数组[行] 作为列数来进行打印
打印方法二(foreach遍历)：
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
int[][] array = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
for (int[] ret:array) {
for (int x:ret) {
System.out.print(x+" ");
}
System.out.println();
}
}
}
遍历方法三( 用Arrays.deepToString()来遍历 )：
import java.util.Arrays;
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
int[][] array = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
System.out.println(Arrays.deepToString(array));
}
}
不规则的二维数组定义：
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