【JavaSE】数组的定义和使用

发布于:2022-11-09 ⋅ 阅读:(7) ⋅ 点赞:(0) ⋅ 评论:(0)

目录

1、数组的基本概念

1.1、什么是数组

1.2、数组的创建及初始化

1.2.1、数组的创建

1.2.2、数组的初始化

1.3、数组的使用

1.3.1、数组中元素的访问

 1.3.2、遍历数组

2、数组是引用类型

2.1、初始JVM的内存分布

2.2、基本类型变量与引用类型变量的区别

2.3、再谈引用变量

 2.4、认识null

3、数组的应用场景

3.1、保存数据

3.2、作为函数的参数

3.2.1、参数传基本数据类型

3.2.2、参数传数组类型(引用数据类型)

3.3、作为函数的返回值 

4、数组练习

4.1、数组转字符串

4.2、数组拷贝

4.2.1、调用copeOf:


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

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、数组的创建及初始化

1.2.1、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

例如:

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类型的数组
String[] array3 = new String[3];  //创建一个可以容纳3个字符串的数组

 其中 int[ ]、double[ ]、String[ ]均表示数组的类型

一般通过new关键字来实例化对象,Java当中的数组其实就是一个对象。


1.2.2、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。

1、动态初始化:在创建数组时,直接指定数组中的元素个数

int[]array = new int[10];

2、静态初始化:在创建数组时不直接指定数据的元素个数,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,......datan}; 

举例:

int[]array1 = new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[]array2 = new double[]{1,2,3,4,5,6};
String[] array3 = new String[]{"hello","java","!!!"};

注意事项:

  • 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", "!!!"};
  • 静态和动态初始化可以分为两步但是省略格式不可以
int[] array1;
array1 = new int[10];//动态

int[] array2;
array2 = new int[]{10, 20, 30};//静态

// 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败
// int[] array3;
// array3 = {1, 2, 3}//这样是不行的
  • 如果没有对数组进行初始化,数组中元素有其默认值

         1、 如果数组中存储元素类型为基本类型,默认值为基本类型对应的默认值,比如:

        

       2、如果数组中存储元素类型为引用类型,默认值为null

    public static void main(String[] args) {
        boolean[] array = new boolean[10];//false
        char[] array2 = new char[10];//'\u0000'
 
        String str = new String("hello");
        String str2 = "hello";//这两句代码效果一样
 
        System.out.println("========");
    }

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。

代码演示:

 【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

所谓 "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,比如:打印。

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,但问题是:

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。

通过观察代码可以发现,对数组中每个元素的操作都是相同的,则可以使用循环来进行打印。

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < 5; i++){
  System.out.println(array[i]);
}

 改成循环之后,上述三个缺陷中问题2和3可以解决,但是无法解决问题1。那能否获取到数组的长度呢?

注意:在数组中可以通过数组对象.length 来获取数组的长度。

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < array.length; i++){
  System.out.println(array[i]);

也可以使用 for-each 遍历数组

 public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3};
        for(int x:array){
            System.out.println(x);
        }
 }

 for-each 是 for 循环的另一种使用方式,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


2、数组是引用类型

2.1、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。

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

如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储,那对内存管理起来将会非常麻烦 ,因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分。

  •  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
  • (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

现在我们只简单关心堆 和 虚拟机栈这两块空间,后序JVM中还会更详细介绍。


2.2、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


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

public static void func() {
int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}

在上述代码中,a、b、arr,都是函数内部的变量,是局部变量,因此其空间都在main方法对应栈帧中分配
a、b内置类型的变量,因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值
array数组类型的引用变量,其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址

画图理解:

 总结:引用变量引用类型创建的一个变量不能和局部变量相提并论;在一个方法中创建引用变量,那么这个引用变量就是局部变量

 从上图可以看到引用变量不直接存储对象本身,可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址,引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针,但是Java中引用要比指针的操作更简单。


2.3、再谈引用变量

实例1:

看一下array1和array2所指向的对象

import java.util.Arrays ;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1,2,3,4};
        int[] array2 = {11,22,33,44};
        array1 = array2 ;
        array1 [0] = 1888;
        System.out.println(Arrays.toString(array1));
        System.out.println(Arrays.toString(array2));

    }
}

结果为:

 为什么是这个结果呢?


 2.4、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;//arr这个引用不指向任何一个对象,所以在写的时候用null赋值
System.out.println(arr[0]);

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————>空指针异常。

 注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联


3、数组的应用场景

3.1、保存数据

    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、作为函数的参数

3.2.1、参数传基本数据类型

public static void main(String[] args) {
  int num = 0;
  func(num);//这里num为实参
  System.out.println("num = " + num);
}

public static void func(int x) {//这里x为形参
  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。

3.2.2、参数传数组类型(引用数据类型)

来看一串代码输出结果是什么?

    public static void func1(int[] array) {//array为形参
        array = new int[]{15,16,17};
        //从这里下面 都改变了实参的值了
    }
  
    public static void func2(int[] array) {//array为形参
        array[0] = 999;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1,2,3,4};
        func1(array1);
        //func2(array1);//实参
        System.out.println(Arrays.toString(array1));
    }

 结果是:

 

 为什么呢?

画图解释:

func1中改变了形参的指向,但是没有改变实参的指向

 func2中array1只是将引用(数组地址)传给array,通过引用array改变数组的值,两个引用同时指向同一个对象(数组)。

总结:

数组作为参数进行传参的时候,其实还是按值传递,只不过传递的是一个地址!!那么会出现两种情况:

  1. 形参修改指向:array = new int[10];    通过在形参array所在范围内,new一个新对象,                           将原引用覆盖,达到修改形参指向的目的。只会影响形参的指向
  2. 形参修改指向对象的值:array[0] = 9;  此时才会影响到实参

3.3、作为函数的返回值 

import java.util.Arrays;
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = func1();
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
    public static int[] func1(){
        int[] tmpArr = {10,11,12};
        return tmpArr;//将数组当成返回值返回
    }

画图解释:

 再看一个代码:引用(数组)作为参数和返回值

import java.util.Arrays;
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        int[] ret = grow(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(ret));
    }
    public static int[] grow(int[] array1){
        for(int i = 0; i < array1.length; i++){
            array1[i] = array1[i]*2;
        }
        return array;
    }

 这里为什么两个输出结果是一样的?

 画图解释:

 既然ret和array指向同一个对象,那么就可以将个代码进行优化:

import java.util.Arrays;
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
       grow2(array);//这里不设置变量来接收返回值,
        System.out.println(Arrays.toString(array));

    }
    public static void grow(int[] array1) {//这里也可以设置成void类型的返回值,不进行返 
                                             //回
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            array1[i] = array1[i] * 2;
        }
    }
//这样修改的原因是:grow方法在原对象上修改,没设置新对象。

再来看一个代码:

import java.util.Arrays;
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array ={1,2,3,4,5,6,7,8};
        int[] ret = grow3(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(ret));
    }
    public static int[] grow3(int[] array1){
        int[] tmpArray = new int[array1.length];
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            tmpArray[i] = array1[i]*2;
        }
        return tmpArray;
    }

结果是:

画图解释:

 

通过传参将引用array中的内容传给array1, 通过grow3方法将数据扩大。将扩大后的数据放到tmpArray所指向的对象,再将tmpArray作为返回值用ret接收


4、数组练习

4.1、数组转字符串

import java.util.Arrays;
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5};
        System.out.println(Arrays.toString(array));//通过toString将array以字符串的形式 
                                                    //输出
    }

这里自己写一个转字符转函数(myToString)

public class Test2 {
    public static String myToString(int[] array){
        if(array == null){
            return "null";//返回字符串null
        }
        String ret = "[";//在开始前加[
        for (int i = 0; i < array.length ; i++) {
           // ret += array[i]+",";//数字遍历完一个数字之后拼接一个,
            ret += array[i];
            if(i !=array.length -1){
                ret +=" , ";
            }
        }
        ret = ret +"]";//这里是在输出完之后拼接了一个]
        return ret;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5};
        System.out.println(myToString(array) );//通过toString将array以字符串的形式输出
        System.out.println(myToString(null) );
    }

//结果为:[1,2,3,4,5]
  //        null

 返回值类型设为String

 写出上述代码的历程:

1、思考将数组以字符串的形式打印出来,[1,2,3,4,5 ]

2、那么[ ]就应该和数字拼接在一起

3、数字就应该是通过遍历得来的,

4、每个数字在遍历完之后应该在后边拼接一个(,)

5、考虑到5右边没有(,),那么就应该通过if语句5右边的(,)去掉

6、最后在使用时,考虑到引用没有指向时,编译器会报空指针异常,所以添加标记1


4.2、数组拷贝

代码展示:

import java.util.Arrays;
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4};
        int[] array2 = new int[array.length];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            array2 [i] = array[i];
        }
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(array2));
        System.out.println("============");
        array2 [0] =199;
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(array2));
    }

 上边的拷贝方式太过复杂,在Java当中JDK提供了拷贝的方法

4.2.1、调用copeOf:

先来了解一下copyOf的源码:

1、 使用copyOf来实现拷贝

import java.util.Arrays;
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4};
        int[] ret = Arrays.copyOf(array,array.length);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(ret));
        System.out.println("============");
       ret [0] =199;
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(ret));
    }

2、使用arraycopy来进行拷贝

import java.util.Arrays;
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4};
        int[] copy = new int[array.length];
        System.arraycopy(array,1,copy,0,array.length-1) ;
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
        System.out.println("============");
        copy [0] =199;
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
    }

 总结:

拷贝方式有以下三种:

1、通过for循环来拷贝

2、通过copyOf来拷贝

3、通过arraycopy来拷贝,他的优点是可以指定区间进行拷贝!!

 当然拷贝的方式还有很多。

3、 也可以通过copyOf来进行扩容

 

4、 调用copyOfRang————》将指定数组的指定范围复制到新数组中

 注意:大多数方法中(from      to    )表示的是左闭右开。