数组、排序和查找

全部内容来自于韩顺平老师的课程

一、数组介绍

数组可以存放多个同一类型的数据。数组也是一种数据类型，是引用类型。即数组就是一组数据。

二、数组的使用

1.使用方式1——静态初始化

数据类型 数组名[ ] = {元素1，元素2，...}

例如：int a = {2，5，6，89，56}；

适用于知道数组有多少元素和具体值的情况。

//数组的引出

public class Array01{
	public static void main(String[] args){

		//用数组来解决问题
		//定义一个数组
		//1.double[]表示double类型的数组，数组名hens
		//2.{3, 5, 1, 3.4, 2, 50}表示数组的值/元素，依次表示数组的第几个元素
		double[] hens = {3, 5, 1, 3.4, 2, 50, 88};

		//使用for循环遍历数组，得到数组的所有元素的和
		//1.hens[下标]：访问数组的元素。注意：下标从0开始编号。
		//2.通过for就可以循环地访问数组的元素/值
		//3.使用变量totalWeight将各个元素累加
		double totalWeight = 0;
		System.out.println("数组的长度=" + hens.length);
		for(int i = 0;i < hens.length; i++){
			System.out.println("第" + i + "个元素的值=" + hens[i]);
			totalWeight += hens[i];
		}
		System.out.println("总体重=" + totalWeight + "\n平均体重=" + (totalWeight / hens.length));

	}
}

2.使用方式2——动态初始化

（1）数组的定义

1）数据类型 数组名[ ] = new 数据类型[长度]  / 数据类型[ ] 数组名 = new 数据类型[长度]

      例如：int a[ ] = new int[5]; //创建了一个int型数组，名字为a，可以存放5个int型数据

2）先声明数组。 数据类型 数组名[ ] / 数据类型[ ] 数组名  例如：int a[ ] / int a[ ]

      再创建数组。 数组名 = new 数据类型[长度]  例如：a = new int[10];             

（2）数组的引用

数组名[下标/索引]

import java.util.Scanner;
public class Array02{

	//编写一个main方法
	public static void main(String[] args){
		//演示 数据类型 数组名[] = new 数据类型[长度]
		//要求：循环输入5个成绩，保存到double数组，并输出
		

		//步骤：
		//1.创建一个double型数组，长度为5
		//(1)第一种动态分配方式
		//double[] scores = new double[5];
		//(2)第二种动态分配方式
		double[] scores; //声明数组，这时scores是null
		scores = new double[5];//分配存储空间，可以存放数据

		//2.循环输入
		Scanner myScanner = new Scanner(System.in);
		for(int i = 0;i < scores.length ; i++){
			System.out.println("请输入第"+ (i + 1) + "个元素的值：");
			scores[i] = myScanner.nextDouble();
		}

		//3.循环输出
		for(int j = 0; j < scores.length; j++){
			System.out.println("第" + (j + 1) + "个元素的值=" + scores[j]);
		}

	}
}

三、数组使用注意事项和细节

1.数组是多个相同类型数据的组合，实现对这些数据的统一管理。

int[] arr1 = {1, 2, 3, 4, 5.0}; //错误
double[] arr2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5}; //正确，自动转换数据类型

2.数组总的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型。但不能混用。

String[] arr3 = {"中国", "jack", "tom"};

3.数组创建后，如果没有赋值，有默认值。byte 0, short 0, int 0, long 0；float 0.0, double 0.0；boolean false；String null。

short[] arr4 = new short[3];
System.out.println("=====数组arr4=====");
for(int i = 0; i < arr4.length; i++){
		System.out.println(arr4[i]); //0 0 0
}

4.使用数组的步骤：1）声明数组并开辟空间；2）给数组各个元素赋值；3）使用数组。

5.数组的下标是从0开始的。

6.数组下标必须再指定范围内使用，否则报错：下标越界异常。

   例如：int[ ] arr = new int[5];//有效下标0-4

7.数组属于引用类型，数组型数据是对象（object）。

四、数组应用案例

1.创建一个char类型的26个元素的数组，分别放置'A'-'Z'。使用for循环访问所有元素并打印出来。提示：char类型数据运算：'A'+2→'C'

public class ArrayExercise01{
	public static void main(String[] args){
		char[] letter = new char[26];

		for(int i = 0; i < letter.length; i++){
			//letter 是 char[]
			//letter[i] 是 char
			letter[i] = (char)('A' + i); //'A' + 1是int,需要强制转换
		}

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

	}
}

2.请求输出一个数组int[]的最大值{4，-1，9，10，23}，并得到对应的下标。

public class ArrayExercise02{
	public static void main(String[] args){
		
		//思路分析
		//1.定义一个int型数组
		//2.假定 max = arr[0] 是最大值，maxIndex = 0
		//3.从下标1开始遍历arr, 如果max <当前元素，说明max不是真正的最大值，我们就 max = 当前元素；maxIndeex = 当前元素下标
		//4.当我们遍历这个数组arr后，max就是真正的最大值，maxIndex是最大值对应的下标
		int[] arr = {4,-1,9,10,23};
		int max = arr[0];
		int maxIndex = 0;

		for(int i = 1; i < arr.length; i++){
			if(max < arr[i]){
				max = arr[i];
				maxIndex = i;
			}
		}
		System.out.println("max=" + max + "maxIndex=" + maxIndex);
	}
}
//对数组只遍历了一次，当遇到比原来的max更大的值时，将max更新为该值，该值比之前的数都大，之后又继续将max与之后的数比大小

五、数组赋值

1.基本数据类型赋值

赋的是具体的数据，而且相互不影响。——值传递/值拷贝

2.数组赋值

数组在默认情况下时引用传递，赋的是地址。——引用传递/地址拷贝

3.区别

public class ArrayAssign{
	public static void main(String[] args){

		//基本数据类型赋值
		int n1 = 10;
		int n2 = n1;

		n2 = 80;
		System.out.println("n1=" + n1); //n1=10
		System.out.println("n2=" + n2); //n2=80


		//数组在默认情况下是引用传递，赋的是地址，赋值方式为引用赋值
		//两个数组对应一个地址，arr2变化会影响到arr1
		int[] arr1 = {1,2,3};
		int[] arr2 = arr1;
		arr2[0] = 10;

		//看看arr1的值
		System.out.println("====arr1的元素====");
		for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
			System.out.println(arr1[i]); //10,2,3
		}

		//看看arr2的值
		System.out.println("====arr2的元素====");
		for(int i = 0;i < arr2.length;i++){
			System.out.println(arr2[i]); //10,2,3
		}


	}
}

六、数组拷贝

数组拷贝（内容复制），要求数组空间是独立的。

public class ArrayCopy{
	public static void main(String[] args){

		//将int[] arr1 = {10,20,30}拷贝到arr2数组
		//要求数据空间是独立的
		int[] arr1 = {10,20,30};

		//创建一个新的数组arr2，开辟新的数据空间
		//长度为arr1.length
		int[] arr2 = new int[arr1.length];

		//遍历arr1，把每个元素拷贝到arr2对应的元素位置
		for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
			arr2[i] = arr1[i];
		}

		//修改arr2
		arr2[0] = 100;

		//输出arr1
		System.out.println("====arr1的元素====");
		for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
			System.out.println(arr1[i]);
		}

		//输出arr2
		System.out.println("====arr2的元素====");
		for(int i = 0;i < arr2.length;i++){
			System.out.println(arr2[i]);
		}
	}
}

七、数组反转

把数组的元素内容反转。

1.方式1：通过找规律反转

public class ArrayReverse{
	public static void main(String[] args){

		//定义数组
		int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55, 66};

		//思路分析
		//规律
		//1.把 arr[0] 和 arr[5] 进行交换 {66, 22, 33, 44, 55, 11}
		//2.把 arr[1] 和 arr[4] 进行交换 {66, 55, 33, 44, 22, 11}
		//3.把 arr[2] 和 arr[3] 进行交换 {66, 55, 44, 33, 22, 11}
		//4.一共交换3次 = arr.length / 2
		//5.每次交换时，对应的下标是 arr[i] 和 arr[arr.length - 1 - i]
		int temp = 0;
		int len = arr.length; //计算数组的长度
		for(int i = 0; i < len / 2; i++){
			temp =arr[len - 1 - i];
			arr[len -1 -i] = arr[i];
			arr[i] = temp;
		}

		//输出翻转后的数组
		System.out.println("=====翻转后的数组=====");
		for(int i = 0; i < arr.length; i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t"); //print是行打印，println是竖直打印
		}
	}
}

2.方式2：使用逆序赋值方式

public class ArrayReverse02{
	public static void main(String[] args){

		//定义数组
		int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55, 66};

		//使用逆序赋值方式
		//思路分析
		//1.先创建一个新的数组 arr2 ，长度 arr.length
		//2.逆序遍历 arr,将每个与元素顺序拷贝到arr2的元素中
		int[] arr2 = new int[arr.length];

		int len = arr.length; 
		for(int i = 0; i < len; i++){
			arr2[i] = arr[len - 1 - i];
		} 

		//建议增加一个新的循环变量 j从0到5
		// for(int i = len -1, j =0; i >= 0; i--, j++){
		// 	arr2[j] = arr[i];
		// }
		
		//3.当for循环结束后，arr2就是一个逆序的数组
		//4.让 arr 指向 arr2 数据空间，此时arr原来的数据空间就没有变量引用，会被当作垃圾销毁
		arr = arr2;

		System.out.println("=====翻转后的数组=====");
		for(int i = 0; i < len; i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
	}
}

八、数组添加

要求：实现动态的给数组添加元素效果，实现对数组扩容。

1) 原始数组使用静态分配 int[] arr = {1,2,3}

2) 增加的元素 4 ，直接放在数组的最后 arr = {1,2,3,4}

3) 用户可以通过如下方法来决定是否继续添加，添加成功，是否继续？ y/n

存疑：在第一次循环中，已创建数组arrNew，进入第二次循环后，又创建一遍arrNew，为何没有报错呢？？？

//导入Scanner类所在的包
import java.util.Scanner;

public class ArrayAdd02{
	public static void main(String[] args){
		/*
		思路分析：
		1.定义初始数组
		2.定义一个新的数组arrNew
		3.遍历 arr 数组，依次将 arr 的元素拷贝到 arrNew 数组
		4.将4赋给arrNew最后一个元素 arrNew[arrNew.length - 1] = 4
		5.将 arr 指向 arrNew ,那么原来的arr数组就被销毁
		6.创建一个Scanner可以接收用户输入
		7.因为用户什么时候退出不确定，使用do-while + break来控制
		 */
		
		//定义初始数组
		int[] arr = {1, 2, 3};

		//创建Scanner对象
		Scanner myScanner = new Scanner(System.in);

		do{
			//定义一个新的数组
			int[] arrNew = new int[arr.length+1];

			//遍历 arr 数组，依次将 arr 的元素拷贝到 arrNew 数组
			for(int i = 0; i < arr.length; i++){
				arrNew[i] = arr[i];
			}

			//接收用户输入,并赋给addNum
			System.out.print("请输入你要添加的元素：");
			int addNum = myScanner.nextInt();

			//将addNum赋给arrNew最后一个元素
			arrNew[arrNew.length - 1] = addNum;

			//将 arr 指向 arrNew
			arr = arrNew;

			System.out.println("=====arr扩容后元素情况=====");
			for(int i = 0; i < arr.length; i++){
				System.out.print(arr[i] + "\t");
			}

			//问用户是否继续
			System.out.println("是否继续添加？y or n");
			char key = myScanner.next().charAt(0);
			//如果输入n就结束
			if(key == 'n'){
				break;
			}

		}while(true);
		System.out.println("你退出了添加...");
	}
}