五. Java数组

1. 什么是数组

• 数组是相同数据类型数据的有序集合
• 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，每个数据被称作一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下表来访问

2. 数组的声明和创建

• 首先必须声明数组变量才能在程序中使用数组，语法如下：

dataType[] arrayName;   //首选写法
或
dataType arrayName[];   //效果相同，但不是首选写法

• Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

• 数组的元素通过索引访问，索引从0开始。
• 获取数组长度

arrays.length

		int[] nums1;  //java写法  1. 数组声明
        //int num2[];  // c/c++写法
        nums1 = new int[10];  // 2. 数组定义
        int x = 1;
        for (int i = 0; i < 10; i++) { // 3. 数组赋值
            nums1[i] = x;
            x++;
        }
        System.out.println(nums1.length); //数组长度
        for (int i = 0; i < 10; i++) {    //输出元素
            System.out.print(nums1[i] + " ");
        }

3. 三种初始化及内存分析

Java内存：

• 堆

存放new的对象和数组；
可以呗所有线程共享，不会存放别的对象引用

• 栈

存放基本变量类型（包含这个基本类型的具体数值）；
引用对象的变量（存放这个引用在堆里面的具体地址）

• 方法区

可以被所有线程共享；
包含了所有的class和static变量

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)};//引用类型

• 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。

		//声明数组
        int[] num = null;
        // 静态初始化  创建+赋值
        int[] a = {1,2,3};
        //动态初始化
        int[] b = new int[10];
        b[0] = 10;
        //默认初始化
        //不主动赋值默认初始化为0
        System.out.println(b[1]);  // 0

4. 下标越界及小结

下标的合法区间： [0, length - 1]，如果越界就会报错。

即 例如nums[10] ,下标0–9，超出就越界。

ArrayIndexOutOfBoundsException: 数组下标越界异常

数组的4个基本特点：

1. 长度确定，一旦被创建，大小不可被改变
2. 元素必须是相同类型，不允许出现混合类型
3. 其中元素可以是任何类型，包括基本类型和引用类型
4. 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。

tips: 使用new的对象都在堆中。

5. 数组使用

普通的for循环:

		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 += 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="+max);

for-each循环：

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

        //增强型for循环   没有下标
        for (int array: arrays) {
            System.out.println(array);
        }

数组作方法入参：

	public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};
        
        //方法
        printArray(arrays);
    }
    // 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] + "");
        }
    }

数组做返回值：

	public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};
        //输出反转数组
        printArray(reverse(arrays));
        
    }
    // 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] + "");
        }
    }
    // 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;
    }

6. 二维数组

数组的元素还是数组。

定义：

//相当于 array[4][2]
int[][] array = {{1,2}, {2,3}, {3,4}};

7. Arrays类讲解

• 数组的工具类java.util.Arrays
• api提供的工具类可供我们操作数据对象
• 查看JDK帮助文档
• Arrays类中方法都是static修饰的，直接用类名调用，不用使用对象来调用（非要使用对象也能）
• 常用方法：
  • 数组赋值： fill
  • 对数组排序 ： sort
  • 比较数组： equals
  • 查找数组元素： binarySearch方法对排好序的数组进行二分法查找

		int[] a = {1,2,3,4,5, 32,24, 57 ,87,22};
        System.out.println(a);
        //打印数组元素  Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        //也可以自己实现方法，不过不建议重复造轮子，懂得原理即可

        //排序  升序
        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));

jdk帮助文档查看数组常用方法。

8. 冒泡排序

八大排序之一，最为出名的排序算法之一。

	public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,2,3,4,5, 32,24, 57 ,87,22};
        int[] sort = sort(a);				         System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }
    //冒泡排序
    public static int[] sort(int[] array) {
        //临时变量
        int temp;
        //外层循环判断要走多少次
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            //内层循环，比较两个数，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;
                }
            }
        }
        return array;
    }

9. 稀疏数组

是一种数据结构。

当数组中大部分元素是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数组中，从而缩小程序的规模

	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[][] arr1 = new int[11][11];
        arr1[1][2] = 1;
        arr1[2][3] = 2;
        //输出原始数组
        System.out.println("原始数组：");
        for (int[] ints: arr1) {
            for (int anint: ints) {
                System.out.print(anint + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("==============");
        //转换为稀疏数组
        //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 (arr1[i][j] != 0) {
                    sum++;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效值的个数："+sum);

        //2. 创建一个稀疏数组的数组
        int[][] arr2 = new int[sum+1][3];
        arr2[0][0] = 11;
        arr2[0][1] = 11;
        arr2[0][2] = sum;
        //遍历二维数组，将非零的值，存在稀疏数组中
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr1[i].length; j++) {
                if (arr1[i][j] != 0) {
                    count++;
                    arr2[count][0] = i;
                    arr2[count][1] = j;
                    arr2[count][2] = arr1[i][j];
                }
            }
        }
        //输出稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组：");
        for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
            System.out.println(arr2[i][0] + "\t"
                +arr2[i][1]+"\t"
                +arr2[i][2]+"\t");
        }
        System.out.println("==================");
        System.out.println("还原普通数组");
        //1.读取稀疏数组
        int[][] arr3 = new int[arr2[0][0]][arr2[0][1]];
        //2.给其中元素还原他得值
        for (int i = 1; i < arr2.length; i++) {
            arr3[arr2[i][0]][arr2[i][1]] = arr2[i][2];
        }
        //3.打印
        System.out.println("输出还原数组");
        for (int[] ints: arr3) {
            for (int anint: ints) {
                System.out.print(anint + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }