【0基础学Java第六课】-- 数组的定义与使用
6 数组的定义与使用
- 6.1 什么是数组
- 6.2 数组的创建及初始化
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- 6.2.1 数组的创建：
- 6.2.2 数组的初始化
- 6.3 数组的使用
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- 6.3.1 数组中元素的访问
- 6.3.2 Java中JVM当中的内存划分
- 6.3.3 遍历数组
- 6.4 数组是引用类型
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- 6.4.1 初始JVM的内存分布
- 6.4.2 基本类型变量与引用类型变量的区别
- 6.4.3 引用变量
- 6.4.4 认识null
- 6.5 作为函数的参数
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- 6.5.1 参数传参基本数据类型
- 6.5.2 参数传数组类型（引用数据类型）
- 6.6 作为函数的返回值
- 6.7 数组练习
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- 6.7.1 数组转字符串
- 6.7.2 数组拷贝
- 6.7.3 求数组中元素的平均值
- 6.8 查找数组中指定元素(顺序查找)
- 6.9 查找数组中指定元素(二分查找)
- 6.10 数组排序之冒泡排序
- 6.11 数组的逆序
6.1 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。
- 数组中存放的元素其类型相同
- 数组的空间是连在一起的
- 每个空间有自己的编号，其实位置的编号为0，即数组的下标。
6.2 数组的创建及初始化
6.2.1 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[] array1 = 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
6.2.2 数组的初始化
数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。
- 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];//里面元素默认为0；
- 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
语法格式： T [ ] 数组名称 = {data1, data2, data3, …, datan};
int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};
注意：
- 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。
- 静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
- 静态初始化可以简写，省去后面的new T[ ]。
// 注意：虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原
int[] array1 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = {"hell", "Java", "!!!"};
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[10];
int[] array2;
array2 = new int[]{10, 20, 30};
// 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败
// int[] array3;
// array3 = {1, 2, 3};
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：
如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null
//默认是false
boolean[] array = new boolean[10];
System.out.println(array[1]);
//存储元素是String 引用类型，默认值为null
String[] array3 = new String[10];
System.out.println("faa");
6.3 数组的使用
6.3.1 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**
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
System.out.println(array[0]);
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);
// System.out.println(array[5]); // 越界
System.out.println(array.length);//数组的长度
System.out.println(array);
int[] array2 = null;
System.out.println(array2); // 局部变量使用的时候 一定要进行初始化
}
注意：
- 数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
- 下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。
6.3.2 Java中JVM当中的内存划分
6.3.3 遍历数组
** “遍历” 是指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**
int[] array = {1,2,3,4};
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.print(array[i] + " ");
}
System.out.println();
// for-each 如果只是用来遍历程序 如果需要下标 用for循环
for (int x : array) {
System.out.print(x + " ");
}
System.out.println();
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.
//将数组转化为字符串输出
String ret = Arrays.toString(array);
System.out.println(ret);
6.4 数组是引用类型
6.4.1 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。比如：
- 程序运行时代码需要加载到内存
- 程序运行产生的中间数据要存放在内存
- 程序中的常量也要保存
- 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
蓝色区域==：由所有线程共享的数据区==
粉色区域==：线程隔离的数据区==
- 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
- 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。
- 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
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。
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。
6.4.2 基本类型变量与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。
int[] array = {1,2,3,4};//局部变量 引用变量
int a = 10; //局部变量 基本类型的变量
6.4.3 引用变量
public static void main(String[] args) {
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;
array1[4] = 500;
}
6.4.4 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]); //报错
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.
6.5 作为函数的参数
6.5.1 参数传参基本数据类型
public static void print(int[] array) {
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.print(array[i] + " ");
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4};
print(array);
}
6.5.2 参数传数组类型（引用数据类型）
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4};
func1(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
func2(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
public static void func1(int[] array) {
array = new int[]{11,22,33,44,55};
}
public static void func2(int[] array) {
array[0] = 99;
}
调用func1时：
调用func2：
注意：其实Java只有一种传参数的方法–就是传值
- 引用变量当中存的是“地址”
- 引用指向对象
6.6 作为函数的返回值
public static void main(String[] args) {
int[] ret = func5();
System.out.println(Arrays.toString(ret));
}
public static int[] func5() {
int[] array = {1,2,3,4};
return array;
}
6.7 数组练习
6.7.1 数组转字符串
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4};
String ret = myToString(array);
System.out.println(ret);
}
public static String myToString(int[] array) {
if (array == null) {
return null;
}
String ret = " ";
System.out.print("[");
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
ret += array[i];
if (i != array.length - 1) {
ret += ",";
}
}
ret += "]";
return ret;
}
6.7.2 数组拷贝
使用copyOf（）
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4};
//拷贝array数组 长度为array.length
int[] copy = Arrays.copyOf(array,array.length);
System.out.println(Arrays.toString(copy));
}
** 数组扩容**
//数组扩容
int[] array = {1,2,3,4};
array = Arrays.copyOf(array,array.length*2);
// array 指向了 新的数组空间
System.out.println(array);
}
打印部分内容 Array.copyOfRange(原数组，from，to) [from,to)
//打印部分内容
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
int[] copy = Arrays.copyOfRange(array,1,3); // [1,3)
System.out.println(Arrays.toString(copy));
}
** System.arraycopy()**
public static void main(String[] args) {
// 用 System.arraycopy()
int[] array = {1,2,3,4,5};
int[] dest = new int[array.length];
System.arraycopy(array,0,dest,0,array.length);
System.out.println(Arrays.toString(dest));
}
** array.clone()**
也可以实现拷贝
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
int[] copy = array.clone();
System.out.println(Arrays.toString(copy));
}
6.7.3 求数组中元素的平均值
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5,6};
System.out.println(avg(array));
}
public static double avg(int[] arr) {
int sum = 0;
for (int x:arr) {
sum += x;
}
return (double)sum / (double)arr.length;
}
6.8 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.
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,44,5};
System.out.println(find(array,2));
}
public static int find(int[] arr,int key) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] == key) {
return i;
}
}
return -1;
}
6.9 查找数组中指定元素(二分查找)
** 使用二分查找的前提是有序数组**
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
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,31,14,5};
Arrays.sort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
System.out.println(binarySearch(array,14));
}
public static int binarySearch(int[] array,int key) {
int i = 0;
int j = array.length - 1;
while (i <= j) {
int mid = (i+j) / 2;
if (array[mid] < key) {
i = mid + 1;
} else if ( array[mid] == key) {
return i;
} else {
j = mid - 1;
}
}
return -1;
}
//结果 为 3
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.
6.10 数组排序之冒泡排序
算法思路：
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. 依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,12,31,4,5};
bubbleSort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
public static void bubbleSort(int[] array) {
//5个数据 比较4趟 i 代表的是趟数
for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
boolean flag = 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;
flag = true;
}
}
if (flag == false) {
return; //说明已经有序了
}
}
}
6.11 数组的逆序
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,31,14,5};
reverse(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
public static void reverse(int[] array) {
int i =0;
int j = array.length - 1;
while (i < j) {
int tmp;
tmp = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = tmp;
i++;
j--;
}
}