【Java】数组
目录
1.数组的基本概念
1.1什么是数组
1.2数组的创建以及初始化
1.3 数组的使用
1.3遍历数组
2.数组是引用数据类型
2.1JVM的内存分布
2.2引用变量
2.3认识null
3.数组的应用
3.1保存数据
3.2作为函数(方法)的参数
3.3做函数的返回值
4.Arrays的一些方法
4.1 Arrays.toString
4.2 Arrays.sort
4.3 Arrays.fill
4.4 Arrays.equals
4.5Arrays.copyOf 和Arrays.copyOfRange
5.二维数组
1.数组的基本概念
1.1什么是数组
数组：可以看成是相同类型元素的一个集合，在内存中是一段连续的空间，比如现实中的车库：
车库里有六个车位，并且它们是连续的。在Java中，相当于包含六个相同元素的数组，结合上图我们可以这样来理解数组：
1. 数组中存放的元素其类型相同
2. 数组的空间是连在一起的
3. 每个空间有自己的编号，起始位置的编号为0，即数组的下标
1.2数组的创建以及初始化
接下来让我们来看看如何在Java中创建一个数组。Java中有三种创建数组的方式。
//让我们以int[]来举例，其中array1,array2,array3是数组名字
//前两个数组所表达的意思是一样的，都是int类型的数组，在里面存了1，2，3，4，5这五个数
//第三个数组规定了数组的大小，由五个int类型的数构成
int[] array1={1,2,3,4,5};
int[] array2=new int[]{1,2,3,4,5};
int[] array3=new int[5];在第三个数组里，我们看到了数组的大小已经规定好了，但是并没有存入具体的数字。那么它里面会有什么呢？让我们打印这个数组的0下标来看看。
int[] array3=new int[5];
System.out.println(array3[0]);
可以看到数组里存入的数字是0，那么其它类型的数组默认值是多少呢？让我们来看看下图
由此可见，数组在开辟的时候，会自动拥有一个固定的默认值。
1.3 数组的使用
数组在内存里是一段连续空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增。这个编号称之为数组的下标，我们可以通过数组的下标去访问其任意位置的元素。比如：
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]
我们还可以通过下标来修改数组中某个元素的值
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]); 
注意事项：
1.数组是一块连续的内存空间，因此支持随机方位，即通过下标快速访问数组中的任意元素
2.下标从0开始，介于[0,N）不包括N，N为元素个数，使用数组下标访问数组的时候，不能越界，不然会报下标越界异常。
1.3遍历数组
所谓的“遍历”就是将数组中的所有元素都访问一遍，访问是指对数组中的元素进行某种操作。我们先来看看一种遍历的方法：
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]);上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的，但是有以下几个问题：
1.如果数组中增加了一个元素，就需要增加一条打印语句
2. 如果输入中有100个元素，就需要写100个打印语句
3. 如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1，修改起来非常麻烦
通过观察我们可以发现，每一步的操作都是相同的，所以我们可以使用循环来对数组进行遍历：
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < 5; i++){
System.out.println(array[i]);
}使用循环以后，问题2和3都得到了解决但是问题1并没有得到解决。我们可以用.length来获取数组的长度，这样，即使增加或者修改数组中的元素，我们也可以把它进行遍历。
in
t[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < array.length; i++){
System.out.println(array[i]);
}
也可以通过for-each来遍历数组
int[] array={1,2,3};
for (int x:array){
System.out.println(x);
}2.数组是引用数据类型
数组不同于基本数据类型，它是一种引用数据类型。为了更好的理解引用数据类型。我们先来谈谈JVM虚拟机中的内存分布。
2.1JVM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的数据的。比如
1. 程序运行时代码需要加载到内存
2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存
3. 程序中的常量也要保存
4. 有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁
如果对内存的数据不加以区分随意存储，那对于内存的管理来说，会非常的麻烦，所以JVM对内存按照功能不同进行了划分。
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
在引用数据类型里，我们先只关心堆和虚拟机栈这两块空间。
public static void func() {
int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}
//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。
从这里可以看出，引用变量并没有存储数据本身，可以理解成存储对象在堆空间的起始地址。通过该地址，引用变量可以去操作对象。类似于C语言中的指针，但是Java中引用的操作比指针要简单。
2.2引用变量
我们通过一组代码更好的来理解引用变量
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]);
}
}由以上代码可知，我们创建了两个int类型的数组 array1和array2，分别给它们赋值。当我们把array2赋值给array1的时候。此时我们改变array1中2下标和3下标的值，并且给array2中4下标的赋值。通过遍历数组array2，我们来看看最终的结果。
可以看到，当我们改变array1数组的值的时候，也改变了array2中的值，这是为什么呢？我们通过画图来分析
可见，array2赋值给array1的时候，给的是它的地址，而这个地址指向array2在堆中的空间，所以此时这两个数组指向的是同一个空间。
2.3认识null
null在Java中表示“空引用”，也就是不指向对象的引用。有些类似于C语言中的NULL，都表示的是一个无效的内存地址，但C语言中的NULL指向的是0号地址。而Java中的null并没有约定与0号地址有任何关联。
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)3.数组的应用
3.1保存数据
数组可以用来保存数据，如我们想要把1，2，3存到一个数组里可以这样操作：
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(方法)的参数
可以作为参数，与基本数据类型不同的是，基本数据类型在传参的时候并不会影响实参的值，而数组在方法里修改数组里的内容的时候，方法外部的数组内容也会被改变。因为它传递的是数组的地址(引用)。
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.
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
//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。3.3做函数的返回值
数组可以作为函数的返回值来使用，如：把一个数组里的数扩大两倍并以字符串的形式打印出来。
public static int[] fun(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length ; i++) {
array[i]= array[i]*2;
}return array;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array={1,2,3};
System.out.println(Arrays.toString(fun(array)));
}
//输出{2，4，6}4.Arrays的一些方法
上述代码我们通过Arrays.toString方法把数组转化成字符串的形式，并且打印。用到了Arrays类的方法。那么Arrays类有哪些方法呢?老cu在这里给大家讲几个常用的方法
4.1 Arrays.toString
该方法可以数组转化成字符串的形式。在上述代码中我们已经演示过了，所以在这里就不写代码演示了。
4.2 Arrays.sort
对数组指定范围进行排序，排序范围是从元素下标为from,到下标为to-1的元素进行排序。
int[] array = {2,5,0,4,1,-10};
//对前四位元素进行排序
Arrays.sort(array, 0, 4);
for(int i :array)
System.out.print(i+" ");
//之前:2 5 0 4 1 -10
// 结果:0 2 4 5 1 -10
4.3 Arrays.fill
可以为数组填充相同的值
public static void main(String[] args) {
int[] array=new int[10];
Arrays.fill(array,1);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}// 把数组里的所有数字都填充为14.4 Arrays.equals
比较数组里的元素是否相等，如果相等则返回true，否则返回false。
public static void main(String[] args) {
int[] array1={1,2,3};
int[] array2={1,2,3};
System.out.println(Arrays.equals(array1,array2));
} //相等返回true4.5Arrays.copyOf 和Arrays.copyOfRange
拷贝数组里的值给另一个数组
public static void main(String[] args) {
int[] array1={0,0,0};
int[] array2={1,2,3};
array1=Arrays.copyOf(array2,3);
System.out.println(Arrays.toString(array1));
}//输出结果{1，2，3}截取从第i位开始到第j位 拷贝到另一个数组里
public static void main(String[] args) {
int[] array1={0,0,0};
int[] array2={1,2,3};
array1=Arrays.copyOfRange(array2,2,3);
System.out.println(Arrays.toString(array1));
} //输出结果{3}5.二维数组
在Java中，关于二维数组。最好的一句诠释就是，二维数组是一种特殊的一维数组。
我们可以这样来理解二维数组。
比如在二维数组
int[][] array2={{1,2,3,4},{5,6,7,8}};里面，每行存的其实是每列的地址，地址指向的每列存的是数组的值。
array2.length的值是2，它获取的是行数(每一行存的是对应的列的地址)。要想遍历这个数组可以用这种方法。
public static void main(String[] args) {
int[][] array2={{1,2,3,4},{5,6,7,8}};
//System.out.println(array2.length);
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
for (int j = 0; j < array2[i].length; j++) {
System.out.print(array2[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
}
二维数组还可以不规则，比如
public static void main(String[] args) {
int[][] array=new int[2][];
array[0]=new int[2];
array[1]=new int[1];
array[1][0]=3;
array[0][0]=1;
array[0][1]=2;
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();
}
}打印出来的结果为
