java基础之数组

概述：

         数组，表示一块连续的内存空间，可用来存储多个数据(元素)，要求元素类型要一致。

 数组的初步认识：

 1）如果有五个数据1 2 3 4 5，需要去接收、保存、操作这些数据，需要五个变
量接收。

int a1 = 1;
int a2 = 2;
int a3 = 3;
int a4 = 4;
int a5 = 5;
// int类型变量，用来标识1块内存，只能用来存放1个数值

2）现在有了数组，我们可以使用一个数组来存储这五个数据：

int[] arr = {1,2,3,4,5};
// 这里使用一个数组来保存这5个元素值
// 数组表示一块连续的内存空间，可以用来存放多个元素值

 3）我们对数组其实不陌生，之前课程已经接触过，大家可看下面代码：

//这个参数args的类型是字符串数组
public static void main(String[] args) {
// 注意：下面代码看不懂没有关系，本章学完能看懂即可
//控制循环输出的次数
int num = 1;
//如果main方法的参数args有接收到参数值的话
if(args.length > 0) {
    //把接收到的值转换为int类型，并赋值给变量num
    num = Integer.parseInt(args[0]);
}
    //循环输出hello，默认输出次数为1，如果用户给main方法传参了，则按照用户的要求的次数进行输出
for(int i = 0; i < num; i++) {
    System.out.println("hello");
    }
}

数组的定义 

 格式一：数据类型[] 数组名：（推荐用法）

 示例：

int[] arr;
double[] arr;
char[] arr;

 格式二：数据类型 数组名[]：

 示例：

int arr[];
double arr[];
char arr[];

内存构成：

注意： 数组是引用数据类型，用来存储一个引用值(可理解为地址值)。且当数组没有进行初始化，不可以直接使用。

数组的初始化 ：

 数组的初始化：定义数组的同时（开辟栈空间），给其附上初值

一、动态初始化 

 格式：

        数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度];

 例子：

int[] arr1 = new int[3];
double[] arr2 = new double[2];
String[] arr3 = new String[4];

值得注意的是：

         1.new是一个关键字，表示伪数组开辟新的内存空间。

         2.等号两边的数据类型要一致。

        3. 数组的长度一定要有，一般大于0（可以等于0，但很少使用），不能为负数。

二、内存构成 

 数组名标识的那块内存(栈空间)，存放了一个引用值(地址值)，通过该地址值可以找到堆空间相应内存（用来存放数组中所有元素）。堆空间内存存在默认初始化：整形数初始化为0，浮点数0.0，引用类型null，字符类型初始化 \u0000。

三、 数组下标

 数组的下标的区间为 [0, 数组长度-1] 。如果数组长度为length，那么数组下标的最小值为0，下标最大值为length-1 。通过下标可以访问数组中元素：

//数组长度为4，那么其下标就是0~3
int[] arr = new int[4];
//可以通过下标获取数组元素值
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[3]);

通过数组下标给数组元素赋值：

int[] arr = new int[4];
arr[0] = 337;
arr[1] = 340;
arr[2] = 348;
arr[3] = 352;

利用循环语句给数组元素赋值：

int[] arr = new int[4];
//数组下标的取值范围，从0开始，到数组长度-1
for(int i = 0; i < 4; i++){
arr[i] = 10 + i;
}
//获取数组每个元素的值，并且输出
for(int i = 0; i < 4; i++){
System.out.println(arr[i]);
}

四、数组长度 

 数组长度，是指在一个数组中，可以存放同一类型元素的最大数量。

获取数组元素长度的固定格式：数组名.length

int[] arr = new int[4];
System.out.println(arr.length);

注意： 数组长度，必须在创建数组对象的时候就明确指定数组长度，一旦确定，就无法再改变
数组长度，可以>=0（一般大于0），但不能为负。

五、数组默认值 

 数组在创建时，会开辟2块内存，数组名对应栈空间那块内存，数组元素会存放在堆空间。
堆空间数组每一个元素位置上，存在相应的默认值，要么为0，要么为0.0，要么为null。

//byte、short、int、long类型数组中的默认值为 0
//例如
int[] a = new int[4];//默认4个数据全是0
//float、double类型数组中的默认值为 0.0
double[] d = new double[4];//默认4个数据全是0.0
//boolean类型数组中的默认值为 false
boolean[] d = new boolean[4];//默认4个数据全是false
//char类型数组中的默认值为 '\u0000'
char[] d = new char[4];//默认4个数据全是'\u0000'
//引用类型数组中的默认值为 null【不理解引用类型没关系，后续会补充】
String[] d = new String[4];//默认4个数据全是null

六、静态初始化 

静态初始化：在创建数组的同时，直接初始化数组元素的值 。

格式一：数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,...};

格式二：数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,...};（推荐）

错误示例：

//错误方式1：不能明确数组长度
int[] arr4 = new int[3]{1,2,3};
//错误方式2：简化版格式必须严格按照上述格式书写，不能分两行书写
int[] arr5;

数组异常 

        在使用数组的过程中，经常会遇到以下2种异常 ： 

一、索引越界异常 

public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[4];
//数组下标最大取值为3，现在取4，超出了范围，会产生索引越界
异常
System.out.println(arr[4]);
}

结果：程序运行后，将会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 数组越界异常。

原因和解决：数组下标最大取值为3，现在取4，超出了范围，会产生索引越界
异常。只需要将错误的索引修改为正确的索引范围即可！

注意：一旦出现数组越界异常，必须对代码进行修改。

二、空指针异常 

public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[3];
//把null赋值给数组
arr = null;
System.out.println(arr[0]);
}

arr = null 这行代码，意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址，我们通过arr这个标识符再也找不到堆空间数组元素，因此运行的时候会抛出NullPointerException 空指针异常。 

解决方案：给数组一个真正的堆内存空间引用即可。

注意：在开发中，空指针异常是不能出现的，一旦出现了，就必须要修改代码。

工具类 

 java.util.Arrays 类，是JavaSE API中提供给我们使用的一个工具类，这个类中包含了操作数组的常用方法，比如排序、查询、复制、填充数据等，借助它我们在代码中操作数组会更方便。
Arrays中的常用方法：
        toString方法：可以把一个数组变为对应的String形式
        copyOf方法：可以把一个数组进行复制，该方法中也是采用了arraycopy方法来实现的功能
        sort方法：可以对数组进行排序
        binarySearch方法：在数组中，查找指定的值，返回这个指定的值在数组中的下标，但是查找之前需要在数组中先进行排序，可以使用sort方法先进行排序
        copyOfRange方法（了解）：也是复制数组的方法，但是可以指定从哪一个下标位置开始复制，该方法中也是采用了arraycopy方法来实现的功能
        fill（了解）：可以使用一个特定的值，把数组中的空间全都赋成这个值

二维数组 

 如果把普通的数组（一维数组），看作一个小盒子的话，盒子里面可以存放很多数据，那么二维数组就是像一个大点的盒子，里面可以存放很多小盒子（一维数组）。

定义格式 

二维数组固定定义格式有2种，具体如下：
        格式1：数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[一维长度m][二维长度n]；
                m：表示二维数组的元素数量，即可以存放多少个一维数组
                n：表示每一个一维数组，可以存放多少个元素
        格式2：数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[一维长度][]

内存结构 

可以吧二维数组看成一个一维数组。数组的每个元素对应的内存区域中，存放的是一维数组引用值，具体如下图： 

 

二维数组访问方式和一维数组大致一样，大家参考下面二维数组求和案例即可： 

  public static void main(String[] args) {
    // 1. 定义求和变量，准备记录最终累加结果
        int sum = 0;
    // 2. 使用二维数组来存储数据
        int[][] arr = new int[3][];
        arr[0] = new int[]{10};
        arr[1] = new int[]{20, 20};
        arr[2] = new int[]{30, 30, 30};
    //思考，下面一行代码是否正确
        //arr[2] = {30,30,30};
        // 3. 遍历二维数组，获取所有元素，累加求和
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                sum += arr[i][j];
            }
        }
        // 4. 输出最终结果
        System.out.println(sum);
    }