1、 数组的基本概念
1.1 数组的创建及初始化
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：虽然可以省去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", "!!!"};int[] array1;
array1 = new int[10];
int[] array2;
array2 = new int[]{10, 20, 30};- 如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值。
public static void main(String[] args) {
boolean[] f = new boolean[2];
System.out.println(f[0]);
}1.2 数组的使用
1. 数组中元素访问
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 。
【 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。
2. 遍历数组
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
int[] array = {1, 2, 3};
for (int x : array)
{
System.out.println(x);
} 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。
import java.util.Arrays;
public static void main5(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
System.out.println("=======Arrays=toString=======");
//为了让我们更好的去操作数组，提供了一系列的方法，这些方法在工具类Arrays当中
String ret = Arrays.toString(array);//将你传进来的数组，以字符串的形式进行输出
System.out.println(ret);
} 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;
array2[4] = 500;
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
System.out.println(array2[i]);
}
}输出结果：100 200 300 400 500
2、数组的引用类型
2.1 初始JVM的内存分布
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
- 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
2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别
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，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。
- a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。
- array是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。
从上图可以看到，引用变量并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。
public class Test2 {
public static void func1(int[] array) {
array = new int[]{1,2,3};
}
public static void func2(int[] array) {
array[0] = 99;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {9,8,7};
func1(array);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.print(array[i]+ " ");
}
func2(array);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.print(array[i]+ " ");
}
}
}输出结果是：9 8 7 99 8 7
2.3 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 .
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
参数传基本数据类型
public static void main(String[] args)
{
int num = 0;
func(num);
System.out.println("num = " + num);
}
public static void func(int x)
{
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 .
参数传数组类型( 引用数据类型 )
public static void main(String[] args)
{
int[] arr = {1, 2, 3};
func(arr);
System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
}
public static void func(int[] a)
{
a[0] = 10;
System.out.println("a[0] = " + a[0]);
}
// 执行结果 a[0] = 10 arr[0] = 10 发现在func 方法内部修改数组的内容 , 方法外部的数组内容也发生改变 .
因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。
总结: 所谓的 " 引用 " 本质上只是存了一个地址 . Java 将数组设定成引用类型 , 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到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝 ( 数组可能比较长 , 那么拷贝开销就会很大 ).
3.3 作为函数的返回值
比如：获取斐波那契数列的前N 项
public class TestArray
{
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)
{
int[] array = fib(10);
for (int i = 0; i < array.length; i++)
{
System.out.println(array[i]);
}
}
}4、 数组练习
4.1 数组转字符串
import java . util . Arraysint [] arr = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 };String newArr = Arrays . toString ( arr );System . out . println ( newArr );// 执行结果[ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ]
使用这个方法后续打印数组就更方便一些 .
Java 中提供了 java.util.Arrays 包 , 其中包含了一些操作数组的常用方法 .
4.2 数组拷贝
import java.util.Arrays;
public static void func()
{
// newArr和arr引用的是同一个数组
// 因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
int[] newArr = arr;
newArr[0] = 10;
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr));
// 使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝：
// copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组
// arr和newArr引用的不是同一个数组
arr[0] = 1;
newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
// 因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响
arr[0] = 10;
System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
// 拷贝某个范围.
int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);
System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));
}
注意：数组当中存储的是基本类型数据时，不论怎么拷贝基本都不会出现什么问题，但如果存储的是引用数据类型，拷贝时需要考虑深浅拷贝的问题，关于深浅拷贝在后续详细给大家介绍。
实现自己版本的拷贝数组
public static int[] copyOf(int[] arr)
{
int[] ret = new int[arr.length];
for (int i = 0; i < arr.length; i++)
{
ret[i] = arr[i];
}
return ret;
}4.3 求数组中元素的平均值
给定一个整型数组, 求平均值
public static void main(String[] args)
{
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
System.out.println(avg(arr));
}
public static double avg(int[] arr)
{
int sum = 0;
for (int x : arr)
{
sum += x;
}
return (double)sum / (double)arr.length;
}
// 执行结果 3.54.4 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[] arr = {1,2,3,10,5,6};
System.out.println(find(arr, 10));
}
public static int find(int[] arr, int data)
{
for (int i = 0; i < arr.length; i++)
{
if (arr[i] == data)
{
return i;
}
}
return -1; // 表示没有找到
}
// 执行结果 34.5 查找数组中指定元素 ( 二分查找 )
针对有序数组 , 可以使用更高效的二分查找 .
啥叫有序数组?有序分为 "升序" 和 "降序"如 1 2 3 4 , 依次递增即为升序.如 4 3 2 1 , 依次递减即为降序
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[] arr = {1,2,3,4,5,6};
System.out.println(binarySearch(arr, 6));
}
public static int binarySearch(int[] arr, int toFind)
{
int left = 0;
int right = arr.length - 1;
while (left <= right)
{
int mid = (left + right) / 2;
if (toFind < arr[mid])
{
// 去左侧区间找
right = mid - 1;
}
else if (toFind > arr[mid])
{
// 去右侧区间找
left = mid + 1;
}
else
{
// 相等, 说明找到了
return mid;
}
}
// 循环结束, 说明没找到
return -1;
}
// 执行结果 5 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 .
4.6 数组排序 ( 冒泡排序 )
给定一个数组, 让数组升序 ( 降序 ) 排序 .
算法思路假设排升序：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[] arr = {9, 5, 2, 7};
bubbleSort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); }冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法
public static void main(String[] args)
{
int[] arr = {9, 5, 2, 7};
Arrays.sort(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}4.7 数组逆序
思路：设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素 . 交换两个位置的元素 .
然后让前一个下标自增 , 后一个下标自减 , 循环继续即可 .
public static void main(String[] args)
{
int[] arr = {1, 2, 3, 4};
reverse(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
public static void reverse(int[] arr)
{
int left = 0;
int right = arr.length - 1;
while (left < right)
{
int tmp = arr[left];
arr[left] = arr[right];
arr[right] = tmp;
left++;right--;
}
}5、 二维数组
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 [][] arr ={{ 1 , 2 , 3 , 4 },{ 5 , 6 , 7 , 8 },{ 9 , 10 , 11 , 12 }};for ( int row = 0 ; row < arr . length ; row ++ ){for ( int col = 0 ; col < arr [ row ]. length ; col ++ ){System . out . printf ( "%d\t" , arr [ row ][ col ]);}System . out . println ( "" );}// 执行结果1 2 3 45 6 7 89 10 11 12
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