JAVASE 数组的定义与使用

一.数组的基本概念

1.数组的创建和初始化

数组的创建

T[] 数组名=new T[N]

T：表示数组中存放元素的类型
T[]：表示数组的类型
N：表示数组的长度

int[] arr1=new int[10]// 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

数组的初始化

1.动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数

int[] array = new int[10];

2.静态初始化:在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定

int[] array1={1,2,3,4,5};
int[] array2=new int[]{1,2,3,4,5};
String[] array3=new String[]{"hello","world"};

注：
1.静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。
2.静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
3.静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。
虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原。
4.数组也可以按照如下C语言个数创建，但不推荐
5.静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以

int[] array1;
array1=new int[5];

int[] array2;
array2=new int{1,2,3,4,5};

6.如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值
如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：

类型	默认值
byte	0
short	0
int	0
long	0
float	0.0f
double	0.0
char	/u0000
boolean	fault

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

2.数组的使用

2.1数组中元素的访问

数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过
下标访问其任意位置的元素。

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);
// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);

2.2遍历数组

在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度

int[]array=new int[]{1,2,3,4,5};
        for(int i=0;i<array.length;i++){
            System.out.println(array[i]);
        }

也可以使用 for-each 遍历数组

int[]array=new int[]{1,2,3,4,5};
        for(int x:array){
            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

2.数组是引用类型

2.1初始JVM的内存分布

内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。
JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分：

1.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

2.虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。

3.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

4.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} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。

5.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

现在我们只简单关心堆 和 虚拟机栈这两块空间，后序JVM中还会更详细介绍。

2.2基本类型变量和引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；
而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

public static void func() {
int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}

在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。
a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。
array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

从上图可以看到，引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单

2.3再谈引用变量

public static void func() {
	int[] array1 = new int[3];
	array1[0] = 10;
	array1[1] = 20;
	array1[2] = 30;
	int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};
	array2[0] = 100;
	array2[1] = 200;
	array1 = array2;
	array1[2] = 300;
	array1[3] = 400;
	array2[4] = 500;
	for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
		System.out.println(array2[i]);
	}
}

1.创建数组array1，没有给数组元素设置初始值，因此每个位置都是0
2.通过下标的方式将数组中每个元素修改成10、20、30
3.创建数组arra2，并将其中元素设置为1、2、3、4、5
4.通过下标方式将数组中前两个元素设置为100、200

5.array1=array2，即让array1去引用array2引用的数组的空间，此时array1和array2实际是一个数组
6.通过array1将数组2和3号位置元素修改为300、400，此时array2也也能看到数组中修改的结果，因为array1和array2引用的是同一个数组
7.通过array2将数组4号位置元素修改为500，此时array1也能看到数组中修改的结果，因为array1和array2引用的是同一个数组
8.通过array2对数组中元素进行打印，输出100、200、300、400、500

2.4认识null

null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个不指向对象的引用

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Test.main(Test.java:6)

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操
作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException

注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联

3.数组的应用场景

3.1保存数据

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

3.2作为函数的参数

1.参数传基本数据类型

public static void main(String[] args) {
	int num = 0;
	func(num);
	System.out.println("num = " + num);
	}
	
public static void func(int x) {
	x = 10;
	System.out.println("x = " + x);
} 

// 执行结果
x = 10
num = 0

发现在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值

2.参数传引用类型

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

public static void func(int[] a) {
	a[0] = 10;
	System.out.println("a[0] = " + a[0]);
} 

// 执行结果
a[0] = 10
arr[0] = 10

发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.
因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。

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).

3.3作为函数的返回值

比如：获取斐波那契数列的前N项

public class TestArray {
	public static int[] fib(int n){
		if(n <= 0){
			return null;
		} 
		int[] array = new int[n];
		array[0] = array[1] = 1;
		for(int i = 2; i < n; ++i){
			array[i] = array[i-1] + array[i-2];
		} 
		return array;
	}

	public static void main(String[] args) {
		int[] array = fib(10);
		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			System.out.println(array[i]);
		}
	}
}

4.数组练习

4.1数组转字符串

import java.util.Arrays

int[] arr = {1,2,3,4,5,6};

String newArr = Arrays.toString(arr);
System.out.println(newArr);

// 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

4.2数组的拷贝

import java.util.Arrays;
public static void func(){
	int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
	int[] newArr = arr;// newArr和arr引用的是同一个数组，不算数组的拷贝
	newArr[0] = 10;
	System.out.println(Arrays.toString(arr));
 	System.out.println(Arrays.toString(newArr));
}
//执行结果
[10, 2, 3, 4, 5, 6]
[10, 2, 3, 4, 5, 6]

int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
        int[] newArr = Arrays.copyOf(arr,arr.length);
        newArr[0] = 10;
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        System.out.println(Arrays.toString(newArr));

//执行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
[10, 2, 3, 4, 5, 6]

 int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
        // 拷贝某个范围.
        int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);//第二和第三个参数的范围其实是[2，4)
        System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));

//执行结果
newArr2: [3, 4]

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

实现自己的拷贝数组

public static int[] copyOf(int[] arr) {
        int[] ret = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            ret[i] = arr[i];
        }
        return ret;
    }

4.3求数组中元素的平均值

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

    public static double avg(int[] arr){
        double sum=0;
        for(int x:arr){
            sum+=x;
        }
        return sum/(arr.length);
    }
    
// 执行结果
3.5

4.4判断数组内容是否一样

public static void main(String[] args) {
        int[] arr1={1,2,3,4,5,6};
        int[] arr2={1,2,3,4,5,6};
        System.out.println(Arrays.equals(arr1,arr2));
    }
//执行结果
true

public static void main(String[] args) {
        int[] arr1={1,2,3,4,5,6};
        int[] arr2={1,2,3,4,5};
        System.out.println(Arrays.equals(arr1,arr2));
    }
//执行结果
false

4.5数组赋值

public static void main(String[] args) {
        int[] arr=new int[10];
       Arrays.fill(arr,-1);//将数组中的所有元素赋值为-1
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

//执行结果
[-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1]

4.6数组排序

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

//执行结果
[1, 2, 3, 5]

冒泡排序

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

public static void bubbleSort(int[] arr) {
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
		for (int j = 1; j < arr.length-i; j++) {
			if (arr[j-1] > arr[j]) {
				int tmp = arr[j - 1];
				arr[j - 1] = arr[j];
				arr[j] = tmp;
			}
		}
	} // end for
} // end bubbleSort
// 执行结果
[2, 5, 7, 9]

4.7查找数组中指定元素(二分查找)

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-left) / 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
		left = 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

4.8数组逆序

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--;
	}
}

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
遍历二维数组

public static void main(String[] args) {
        int[][] array={{1,2,3},{4,5,6}};
        for(int i=0;i<array.length;i++){
            for(int j=0;j<array[i].length;j++){
                System.out.print(array[i][j]+" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }

// 执行结果
1 2 3 
4 5 6 

public static void main(String[] args) {
	int[][] array={{1,2,3},{4,5,6}};
	for(int[] ret:array){
		for(int x:ret){
			System.out.print(x+" ");
		}
		System.out.println();
	}
}

// 执行结果
1 2 3 
4 5 6 

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

// 执行结果
[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

局部变量在栈上，对象在堆上

Java中的二维数组行不能省略，列可以省略

int[][] array=new int[2][];
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);

// 执行结果
null
null

Java中二维数组可以单独指定列

 public static void main(String[] args) {
        int[][] array=new int[2][];
        array[0]=new int[2];
        array[1]=new int[4];
        for(int i=0;i<array.length;i++) {
            for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
                System.out.print(array[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }

// 执行结果
0 0 
0 0 0 0 

以上就是本篇文章的内容了，很感谢你能看到这里
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