Java学习 9.Java-数组 讲解及习题

一、数组的定义与使用

1.数组的基本概念

1.1 为什么要使用数组

数组是最简单的一种数据结构 组织一组相同类型数据的集合

数据结构本身是来描述和组织数据的 数据加结构

1.2.1 数组的创建

代码实现

new int 可省略；

    char[] chars={'a','b','c'};
    //定义一个整形类型数组
    int[] array={1,2,3,4,5};
    //创建数组对象
    int[] array2=new int[]{1,2,3,4,5};
    int[] array3=new int[5];//数组中的值默认初始化为0

1.2.2 数组的初始化

数组的初始化分为动态初始化和静态初始化

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[] arr = new int[10]；

2.静态初始化：在创建数组时，不需要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 = {data1,data2,...,datan}

注意事项

数组也可以按照C语言格式创建

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 arr[]={data1,data2,...datan}

赋值的时候必须加上new

如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值

boolean类型初始值是false

数组的初始值为0

string等引用类型的初始值为null

1.3 数组的使用

1.3.1 数组中元素的访问

数组在内存中是一块连续的空间，空间的编号是从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 class day_10 {
        //通过下标访问数组元素
        int[] array={1,2,3,4,5};
        System.out.println(array[5]);//越界 数组下标超出范围，数组越界异常
    }
}

越界异常结果

Java当中的内存划分是什么样子的？JVM当中的内存划分

array叫做引用变量->引用        引用指向对象的

当数组中元素为空时，要赋值变量为null

引用变量时会发生空指针异常

求数组长度

数组名.length;        求数组长度

        //求数组长度
        System.out.println(array.length);

数组名存的是存储数据对象的地址

所以数组存放的是数据对象的地址

引用 指向 对象

array2这个引用不指向任何对象

int[] array2=null;

局部变量在使用时，一定要先进行初始化

注意事项

1.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

2.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

1.3.2 遍历数组

方式1

数组名.length

方式2

int x:数组名

方式3 1.3.3 数组是引用类型

1.3. 3.1 初识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：

意义：内存很大，但是，我们如果堆内存进行一个划分之后，我们可以更好地管理内存这块区间

Java的存储细节——五个区域

1.3.4 基本类型变量与引用类型变量的区别

基本变量存储在栈上，引用变量存储在堆上

引用变量array1=array2的意义：

1.3.5 认识null 

int[] array = null;         代表array这个引用不指向任何对象

注意：Java中没有约定null和0号地址的内存有任何关联

引用参数变量

    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};//局部变量 引用变量
        print(array);
    }

  public static void print(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i]+" ");
        }
    }

    public static void func1(int[] array){
        array=new int[]{45,63,27,9,81};
    }

    public static void func2(int[] array){
        array[0]=99;//形参当中改变了实参的值
    }

    public static void func3(int[] array){
        int tmp=array[0];
        array[0]=array[1];
        array[1]=tmp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] array={1,2,3,4};//局部变量 引用变量
        print(array);
        System.out.println();
        func1(array);
        System.out.println(array);
        func2(array);
        System.out.println(array);
        func3(array);
        System.out.println(array);
        //[I@2f7a2457
        //[I@2f7a2457
        //不是传了引用就能改变值
        //Java当中即使传递引用地址也不一定能改变实参的值
    }

1.引用变量当中存的是地址

2.引用指向变量、地址也是一种值

Java当中只有传值调用一种

传值调用改变不了形参的值

 public static void func4(int a){
        a=20;
    }        
 int x=10;
 func4(x);
 System.out.println(x);

2.作为函数的参数

1.参数传基本数据类型

因为java当中只支持传值调用，所以在方法内部修改形参不能影响实参的值

2.参数传数组类型（引用数据类型）

同样是传地址，引用数据类型传值可以修改其中存放的数据内容

 public static void func5(int a[] ){
        a[0]=99;
    }
     func5(array);
     System.out.println(array[0]);

总结

所谓的“引用“本质上只是存了一个地址，java将数组设定为引用类型，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搭配函数形参中，这样可以避免对整个数组的拷贝（数组如果较长，拷贝的开销就很大）

3.数组作为函数的返回值

    public static int[] func6(){
        int[] array={1,2,3,4};
        return array;
    }
        int[] y=func6();
        System.out.println(y[1]);
        System.out.println(func6());//还会打印地址

4.数组练习题

 1 获取斐波那契数列的前n项

代码实现

    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) {
        //斐波那契数列前n项
        int[] arr=fib(10);
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i]+" ");
        }
    }

运行结果

2.将数组转变为字符串进行返回

把一个整形数组转化为字符串
@param array 数组参数
@return 将数组转变为字符串返回

代码实现

  public static String myToString(int[] array){
        if(array==null){
            return "null";
        }
        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[] arr1={1,2,3,4,5,6};
        String newArr=myToString(arr1);
        System.out.println(newArr);
    }

运行结果

3.数组拷贝

赋值不是拷贝

方法一 通过Arrays进行拷贝 Arrays.copyOf字符串拷贝函数

代码实现

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr2={1,2,3,4};
        //根据工具类直接拷贝 拷贝数组，长度为arr2.length
        int[] copy=Arrays.copyOf(arr2,arr2.length);
        //根据工具类直接拷贝 拷贝数组，长度为arr2.length*2
        //让arr指向新的空间 二倍进行扩容
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
        copy=Arrays.copyOf(arr2,arr2.length*2);
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
}
   
   

运行结果

方法二 通过数组名.clone进行拷贝

代码实现

    int[] copy3=arr3.clone();
    System.out.println(Arrays.toString(copy3));

运行结果

拷贝限制长度的数组

通过Arrays.copyOfRange(数组名，开始位置，结束位置)

代码实现

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr2={1,2,3,4};
        //拷贝数组部分长度
        int[] arr3={1,2,3,4,5};
        int[] copy2=Arrays.copyOfRange(arr3,1,3);
        System.out.println(Arrays.toString(copy2));
    }

运行结果

4.求数组中元素的平均值，给定一个整形数组，求平均值

要点：记得转换为double类型 否则无法输出 方法的返回值也设置为double类型

代码实现

    public static double AVG(int[] arr){
        int sum=0;
        for(int x:arr){
            sum+=x;
        }
        return (double)sum/(double)arr.length;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr4={1,2,3,4,5,6};
        double avg=AVG(arr4);
        System.out.println(avg);
    }

运行结果

5.查找数组中指定元素（顺序查找）

代码实现

    public static int Find(int[] arr,int data){
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i]==data){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int arr[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        int i=Find(arr,9);
        System.out.println(i);
    }

运行结果

6.二分查找

建立在当前数组有序的情况下

思路

一直找到最中间的元素，查询元素与最中间的元素比大小，如果小则让左区间加一，如果大则让右区间-1，重复查询左区间和右区间和的二分之一，所以只适用于当前数组元素有序的情况下，如果查询不到则返回负的当前数组长度+1的值

代码实现

    public static int ErFind(int[] arr,int key){
        int i=0;
        int j= arr.length-1;
        while (i<=j){
            int mid=(i+j)/2;
            if(arr[mid]

运行结果

7.数组元素逆序

思路

while循环进行两元素的交换，传值调用进行交换

代码实现

    //习题7 数组元素逆序
    public static void reverse(int[] array){
        int i=0;
        int j= array.length-1;
        while(i

运行结果

8.通过函数比较两数组值是否一样

Arrays.equals(数组名1，数组名2)；

代码实现

    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1,2,3,14,5,6};
        int[] array2 = {1,2,3,4,5,6};
        System.out.println(Arrays.equals(array1, array2));
        reverse(array1);
        System.out.println(Arrays.toString(array1));
        System.out.println(Arrays.equals(array1, array2));
    }

运行结果

9.局部填充部分数组

Arrays.fill函数

代码实现

    public static void main(String[] args) {
        int[] array=new int[10];
        Arrays.fill(array,1,3,99);//左闭右开
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }

运行结果

10.冒泡排序

思路

两重for循环，为避免排序成功后继续遍历，加入一个boolean类型的变量，最终排序成功后进行输出

代码实现

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr={8,12,9,10,6};
        //i比较的是趟数
        for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
            //避免以及排序正确后还要继续排序
            boolean flg=false;
            for (int j = 0; j < arr.length-i-1; j++) {
                if (arr[j] >= arr[j+1]) {
                    int t=arr[j];
                    arr[j]=arr[j+1];
                    arr[j+1]=t;
                    flg=true;
                }
            }
            //避免排序后还要继续排序
            if(flg==false){
                return;
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

运行结果

二、二维数组

二维数组本质上也是一维数组，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}；

    int[][] array={{1,2,3},{4,5,6}};
    int[][] array2=new int [5][4];//默认初始化为0
    int[][] array3=new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};

二维数组是一个特殊的一维数组

二维数组的存储形式

二维数组可以省略行，可以省略列，C语言可以省略行员，Java可以省略列

三种定义方式

    int[][] array = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
   //二维数组可以省略行，可以省略列，C语言可以省略行员，Java可以省略列
    int[][] array2 = new int[5][4];//默认初始化为0
    int[][] array3 = new int[][]{{1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}};

不规则的二维数组

        array4[0]=new int[2];
        array4[1]=new int[2];
        array4[2]=new int[5];

数组名.length求数组列数

数组名[列数].length 求数组列数

两层for循环，遍历二维数组

        for (int i = 0; i < array4.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array4[i].length; j++) {
                System.out.print(array4[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }

for each遍历

代码实现

        //for each遍历
        for (int[] tmpArray : array) {
            System.out.println(tmpArray);
            for (int x : tmpArray) {
                System.out.print(x + " ");
            }
            System.out.println();
        }
        //打印二维数组
        String ret= Arrays.deepToString(array);
        System.out.println(ret);

运行结果

Arrays函数打印二维数组

语法

Arrays.deepToString（数组名）;

代码实现

        //打印二维数组
        String ret= Arrays.deepToString(array);
        System.out.println(ret);

运行结果