Java数组、稀疏数组【案例+理解】
数组
数组概述
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序组合而成。
- 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，但不是首先方法
- 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;
例：
int[] nums; // 声明一个数组
nums = new int[10]; // 创建一个数组
// 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);// 55
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 = {1,2,4};
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，其中每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化。
- 数组不赋值的情况下默认为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。如:[1,3,a,b,里,网,##,**]
- 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。
- 数组变量属引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当与该对象的成员变量。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(String[] 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
- 数组长度是确定的，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutofBounds
数组使用
-
普通的For循环
-
For-Each 循环
-
数组作方法入参
-
数组作返回值
-
例1：
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(attays[i]);
}
System.out.println("============");
// 计算所有元素的和
int sum = 0;
for (int i = 0;i < arrays.length ; 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 = 1; i<arrays.length; i++){
if (arrays[i]>max){
max = arrays[i];
}
}
System.out.println("max="+mnax);
- 例2：
package array;
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
int[] arrays = {1,2,3,4,5};
//
// // JDK1.5 没有下标
// for (int array: arrays) {
// System.out.println(array);
// }
//printArray(arrays);
int[] reverse = reverse(arrays);
printArray(reverse);// 输出 5 4 3 2 1
}
//反转数组
public static int[] reverse(int[] arrays){
int[] result = new int[arrays.length];
//反转的操作
for (int i = 0,j = result.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {
result[j] = arrays[i];
}
return result;
}
// 打印数组元素
public static void printArray(int[] arrays){
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
System.out.println(arrays[i]+" ");
}
}
}
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。
- 二维数组
int a[][] = new int[2][5];
- 解析：以上二维数组 a 可以看成一个两行五列的数组。
- 思考：多维数组的使用？
num[1][0];
- 例：
package array;
public class DuoDemo02 {
public static void main(String[] args) {
// 定义一个二维数组
int[][] arrays = {{1,2},{3,4},{5,6},{7,8}};
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {// 循环起源数组
for (int j = 0; j < arrays[i].length; j++) {// 循环遍历每个二维数组
System.out.println(arrays[i][j]);// 输出二维数组里每个数字
}
}
}
}
Arrays 类
-
数组的工具类java.util.Arrays
-
由于数组对象本身并没有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”）
-
具有一下常用功能：
- 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。
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，江湖中人人尽皆知。
-
我们看到嵌套循环，应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2)。
-
思考：如何优化？
public static void main(String[] args){
int[] a = {23,3,2,5,35,43,54,453,543,4};
int[] sort = sort(a);// 调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组
System.out.println(Arrays.toString(sort));
}
// 冒泡排序
// 1、比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个比第二个数大，我们就交换它们的位置
// 2、每一次比较，都会产生一个最大，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！
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，比价判断两个数，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;
flag = true;
}
}
if(flag==false){
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
- 如下图：左边是原始数组，右边是稀疏数组
- 例：
package array;
public class XshuDemo03 {
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[][] arrayl =new int[11][11];
arrayl[7][2] = 1;
arrayl[2][3] = 2;
arrayl[3][4] = 1;
// 输出原始的数组
System.out.println("输出原始的数组");
System.out.println("============================");
for(int[] ints : arrayl){
for(int anInt : ints){
System.out.print(anInt+"\t");
}
System.out.println();
}
System.out.println("=============================");
// 转换为稀疏数组保存
// 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(arrayl[i][j]!=0){
sum++;
}
}
}
System.out.println("有效值的个数："+sum);
// 创建一个稀疏数组的数组
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 < arrayl.length;i++){
for(int j = 0; j < arrayl[i].length;j++){
if(arrayl[i][j]!=0){
count++;
array2[count][0] = i;
array2[count][1] = j;
array2[count][2] = arrayl[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]);
}
System.out.println("还原");
// 读取稀疏数组
int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
// 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];
}
// 打印
for(int[] ints : array3){
for(int anInt : ints){
System.out.print(anInt+"\t");
}
System.out.println();
}
}
}