【Java.SE】数组的练习

作者简介： 辭七七，目前大一，正在学习C/C++，Java，Python等
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文章收录专栏：Java.SE，本专栏主要讲解运算符，程序逻辑控制，方法的使用，数组的使用，类和对象，继承和多态，抽象类和接口等内容
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1. 数组转字符串

数组转字符串我们需要借助工具类

代码示例

import java.util.Arrays  //Java中的包 


public class TestDemo {
    public static int[] func() {
        return new int[]{1,2,3,4,5,6};
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] ret = func();

        //这个方法主要将参数的数组转化为字符串输出
       String s = Arrays.toString(ret);
        //Ctrl+鼠标点击，可以跳转到这个方法的原码
        
        System.out.println(s);
    }
}


//执行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

使用这个方法后续打印数组就更方便一些.
Java 中提供了 java.util.Arrays 包，其中包含了一些操作数组的常用方法。

我们可以在jdk里搜索一下Arrays的用法，如图所示：

1.1 自己实现一个tostring函数

定义一个myToString的方法，利用for循环和if判断来解决问题
代码示例：

public class TestDemo {

    public static String myToString(int[] array){
        String ret = "[";
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            ret += array[i];
           if (i != array.length -1){
               ret += ",";
           }
        }
        ret += "]";
        return ret;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5};
        String ret = myToString(array);
        System.out.println(ret);
    }
}

打印结果：

2. 数组拷贝

先来看一个简单的数组拷贝：
使用for循环来完成的拷贝

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5};
        int[] copy = new int[array.length];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            copy[i] = array[i];
        }
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
    }
}

打印结果：

以下代码是不是拷贝

答案：不是

在上述代码中我们可以通过修改形参的值来改变实参

// array3和array2引用的是同一个数组
  // 因此array3修改空间中内容之后，array2也可以看到修改的结果
  int[] array2 = {1,2,3,4,5};
  int[] array3 = array2;
  array3[0] = 10;
  System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(array2));

我们可以不用for循环来拷贝数组，直接用Arrays中的copyof方法来完成

import java.util.Arrays


public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5};
        int[] copy = Arrays.copyOf(array,array.length);
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
        
    }
}

//使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝：
// copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组
// array和copy引用的不是同一个数组

数组的扩容：array.length后 *2 就是扩大两倍
代码示例：

import java.util.Arrays


public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5};
        int[] copy = Arrays.copyOf(array,array.length*2);
        System.out.println(Arrays.toString(copy));

    }
}

运行结果：

拷贝某个范围
代码示例

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5};
        //取下标为1到3的数字
        int[] copy = Arrays.copyOfRange(array,1,3);
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
    }
}

运行结果：

如果下标范围过大，则能拷贝多少拷贝多少，其余位置用0补全

画图对比看一下拷贝和指向的区别

注意： 数组当中存储的是基本类型数据时，不论怎么拷贝基本都不会出现什么问题，但如果存储的是引用数据类型，拷贝时需要考虑深浅拷贝的问题，关于深浅拷贝在后续详细给大家介绍。

crtl+鼠标左键，单击copyOfRange来查看他的原码看一下他是怎么运行的

在这里crtl+鼠标左键，单击arraycopy，来看一下他是怎么实现的
可以看到他的参数如下图所示：

按照以上参数用自己代码实现如下：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5};
        int[] copy = new int[array.length];
        System.arraycopy(array,0,copy,0,array.length);
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
    }
}

3. 求数组中元素的平均值

给定一个整型数组, 求平均值
代码示例：

public static void main(String[] args) {
   int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
   System.out.println(avg(arr));
}

public static double avg(int[] arr) {
   int sum = 0;
   for (int x : arr) {
     sum += x;
   }
   return (double)sum / (double)arr.length;
   //需要强转成double型
}

  // 执行结果
  3.5

4. 查找数组中指定元素(顺序查找)

给定一个数组, 再给定一个元素, 找出该元素在数组中的位置.
代码示例：

public static void main(String[] args) {
   int[] arr = {1,2,3,10,5,6};
   System.out.println(find(arr, 10));
}
public static int find(int[] arr, int data) {
   for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
     if (arr[i] == data) {
       return i;//找到返回下标
     }
   }
   return -1; // 表示没有找到
}
// 执行结果
3

5. 查找数组中指定元素（二分查找）

针对有序数，可以使用更高效的二分查找。

什么叫有序数组？
有序分为 “升序” 和 “降序”
如 1 2 3 4 ，依次递增即为升序。
如 4 3 2 1 ，依次递减即为降序。

如果数组为无序数组，可以用 Arrays.sort(array)这个方法对其进行排序
代码所示：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,3,2,6,4,5};
        Arrays.sort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

打印结果：

以升序数组为例，二分查找的思路是先取中间位置的元素，然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较：

• 如果相等，即找到了返回该元素在数组中的下标
• 如果小于，以类似方式到数组左半侧查找
• 如果大于，以类似方式到数组右半侧查找

画图理解
当我们想找的是4时

代码示例：

public static void main(String[] args) {
   int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
   System.out.println(binarySearch(arr, 6));
}
public static int binarySearch(int[] arr, int toFind) {
   int left = 0;
   int right = arr.length - 1;
   while (left <= right) {
     int mid = (left + right) / 2;
     if (toFind < arr[mid]) {
       // 去左侧区间找
       right = mid - 1;
     } else if (toFind > arr[mid]) {
       // 去右侧区间找
l      eft = mid + 1;
     } else {
       // 相等, 说明找到了
       return mid;
     }
   }
   // 循环结束, 说明没找到
   return -1;
}
// 执行结果
5

可以看到，针对一个长度为 10000 个元素的数组查找，二分查找只需要循环 14 次就能完成查找。随着数组元素个数越多，二分的优势就越大。

我们也可以直接调用Java中的binarySearch方法来直接找下标
代码演示：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,3,2,6,4,5};
        Arrays.sort(array);
        System.out.println(Arrays.binarySearch(array,5));
    }
}

运行结果：

扩展：Java中的Attays方法

例如：比较两个数组两个对应位置数字的大小是否相等用Arrays.equals()的方法
代码演示：

 public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1,2,3,4,5};
        int[] array2 = {1,2,3,4,5};
        boolean flg = Arrays.equals(array1,array2);
        System.out.println(flg);
    }

结果为

填充一个数组时用Arrays.fill()的方法
代码演示：

public static void main(String[] args) {
        int[] array3 = new int[10];
        Arrays.fill(array3,-1);
        System.out.println(Arrays.toString(array3));
    }

打印结果为：

也可选择填充位置 Arrays.fill(array3,1,4,-1);，把括号里边改成1~4下标的数字，填充为-1

6. 数组排序(冒泡排序)

给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序。
假设排升序：

1. 将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素就在数组的末尾
2. 依次从上述过程执行，直到数组中所有的元素都排列好

我们来看一下4，8，9，3，6的排序图

代码示例：

public class TestDemo {
    public static void bubbleSort(int[] array) {
        //i代表的是趟数！！
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            //j代表每一趟比较的次数
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                if(array[j] > array[j+1]) {
                    int tmp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = tmp;
                    flg = true;
                }
            }
            if(flg == false) {
                break;//说明有序了！！！
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {9, 5, 2, 7};
        bubbleSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

//运行结果
[2, 5, 7, 9]

冒泡排序性能较低。Java 中内置了更高效的排序算法

public static void main(String[] args) {
   int[] arr = {9, 5, 2, 7};
   Arrays.sort(array);
   System.out.println(Arrays.toString(array));
}

关于 Arrays.sort 的具体实现算法, 我们在后面的排序算法课上再详细介绍. 到时候我们会介绍很多种常见排序算法.

7. 数组逆序

给定一个数组，将里面的元素逆序排列。
思路
设定两个下标，分别指向第一个元素和最后一个元素，交换两个位置的元素，然后让前一个下标自增，后一个下标自减，循环继续即可。
代码示例：

public static void main(String[] args) {
   int[] arr = {1, 2, 3, 4};
   reverse(arr);
   System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
public static void reverse(int[] arr) {
   int left = 0;
   int right = arr.length - 1;
   while (left < right) {
     int tmp = arr[left];
     arr[left] = arr[right];
     arr[right] = tmp;
     left++;
     right--;
   }
}

运行结果：

库里边没有方法可以直接数组逆序

8. 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 };
初始化示例：

int[][] arr = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};
int[][] arr1 = new int[][]{{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};
int[][] arr2 = new int[2][3]

通过array[行][列]的坐标来访问某一个值
图解:

代码示例：

int[][] arr = {
   {1, 2, 3, 4},
   {5, 6, 7, 8},
   {9, 10, 11, 12}
};
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
   for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
     System.out.printf("%d\t", arr[i][j]);
   }
   System.out.println("");
}
// 执行结果
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12

二维数组的用法和一维数组并没有明显差别，因此我们不再赘述。
同理，还存在 “三维数组”，“四维数组” 等更复杂的数组，只不过出现频率都很低。

我们如果想直接打印二维数组要用什么呢？
我们知道一维数组的打印用Arrays.toString(),但是用它打印二维数组打印的是数组的地址
所以我们要用Arrays.deepToString()的方法直接打印二维数组
代码演示：

int[][] arr = {
       {1, 2, 3, 4},
       {5, 6, 7, 8},
       {9, 10, 11, 12}
};
  System.out.println(Arrays.deepToString(arr));

不规则的二维数组
代码演示：

public static void main(String[] args) {
        int[][] array = new int[2][];
        array[0] = new int[]{1,2,3};
        array[1] = new int[]{4,5,6,7,8,9};

        System.out.println(Arrays.deepToString(array));
    }
//运行结果
[[1, 2, 3], [4, 5, 6, 7, 8, 9]]

可以指定二维数组的长度，这时可以省略他的列
画图解释：

关于【Java.SE】数组的练习，七七就先分享到这里了，如果你认为这篇文章对你有帮助，请给七七点个赞吧，如果发现什么问题，欢迎评论区留言！！