Day005 Java数组详解

Java数组详解

什么是数组

数组是相同类型数据的有序集合
数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序排列组合而成
每一个数据称作一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问它们

数组的四个基本特点

长度是确定的，数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的
元素必须是相同类型，不允许出现混合类型
数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型的引用类型
数组变量属于引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量。数组本身就是对象，Java中对象是在堆中的，因此数组无论保存原始类型还是其他对象类型，数组对象本身是在堆中的

数组的声明与创建

必须声明数组变量，才能在程序中使用数组：

dataType[] arrayRefVar;//首选的方法

dataTypr arrayRefVar[];//效果相同，但不是首选方法

Java使用new操作符来创建数组

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arrySize]

数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始
获取数组长度：
```
arrays.length
```

例子1

public class ArrayDemo01 {
    //变量的类型 变量的名字 变量的值
    //数组类型
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums; //1.声明一个数组
        int nums1[]; //c/c++风格，在Java中不常用
        nums = new int[10];//2.创建一个数组，可以存放10个int类型的变量
        //可以直接写成这样:int[] nums = new int[10]
        //3.给数组元素赋值
        nums[0] = 1;
        nums[1] = 2;
        nums[2] = 3;
        nums[3] = 4;
        nums[4] = 5;
        nums[5] = 6;
        nums[6] = 7;
        nums[7] = 8;
        nums[8] = 9;
        nums[9] = 10;//不赋值的话默认为0
        System.out.println(nums[9]);
        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum += nums[i];
        }
        System.out.println("总和为：" + sum);
    }
}

三种初始化及内存分析

静态初始化

int[] a = {1,2,3};
Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,2)}

动态初始化

int[] a = new int[2];
a[0] = 1;
a[1] = 2;

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化：创建+赋值
        int[] a = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        System.out.println(a[0]);

        //动态初始化：包含默认初始化
        int[] b = new int[10];
        b[0] = 10;
        System.out.println(b[0]);//输出10
        System.out.println(b[1]);//输出0，默认初始化
    }
}

默认初始化
- 数组是引用类型，它的元素相当于类的实例变量，因此数组一经分配空间，其中每个元素也被按照实例变量同样的方法被隐式初始化

数组边界

下表的合法区间：[0, length-1]，如果越界就会报错

public static void main(String[] args){
	int[] a = new int[2];
	System.out.println(a[2]);
}

ArraylndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常
小结：
- 数组是相同数据类型(数据类型可以为任意类型)的有序集合
- 数组也是对象，数组元素相当于对象的成员变量
- 数组长度是确定的、不可变的，如果越界，则会报错：ArraylndexOutOfBounds

数组的使用

普通For循环：用的最多
For-Each循环：一般用于打印结果
数组作为方法入参：
数组作为返回值

例子2

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
//        //JDK1.5以上版本没有下标
//        for (int array : arrays) {
//            System.out.println(array);
//        }
        printArray(arrays);
        System.out.println();
        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);
    }
    //打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }
    //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];
        //反转的操作
        for (int i = 0,j = result.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }
        return result;
    }
}

多维数组

多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组是一个特殊的一位数组，其中每一个元素都是一个一位数组

二维数组：

int a[][] = new int[2][5]//2行5列的数组

例子3

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        /*[4][2]
            1,2    array[0]
            2,3    array[1]
            3,4    array[2]
            4,5    array[3]
         */
        int[][] array = {{1, 2}, {2, 3}, {3, 4}, {4, 5}};
        printArray(array[0]);
        System.out.println();
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
                System.out.println(array[i][j]);
            }
        }
    }
    //打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays) {
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i] + " ");
        }
    }
}

Arrays类

数组的工具类java.util.Arrays
由于数组对象本身并没有什么方法可以供我们调用，但API中提供了一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作
查看JDK帮助文档
Arrays类中的方法都是static修饰的静态方法，在使用的时候可以直接使用类名进行调用，而“不用”使用对象来调用(注意是“不用”而不是“不能”)
具有以下常用功能：
- 给数组赋值：通过fill方法
- 对数组排序：通过sort方法，升序
- 比较数组：通过equals方法比较数组中元素是都相等
- 查找数组元素：通多binarySearch方法能对排序好的数组进行二分查找法操作

例子4

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1, 2, 3, 4, 98, 23, 534, 45, 954, 756};
        System.out.println(a);//[I@1b6d3586
        //打印数组元素Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 3, 4, 98, 23, 534, 45, 954, 756]
        printArray(a);//[1, 2, 3, 4, 98, 23, 534, 45, 954, 756]
        Arrays.sort(a);//对数组进行排序：升序
        System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 3, 4, 23, 45, 98, 534, 756, 954]
        Arrays.fill(a,0);//数组填充
        System.out.println(Arrays.toString(a));//[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
        Arrays.fill(a,2,4,1);//填充下标2至4之间的元素
        System.out.println(Arrays.toString(a));//[0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
    }
    public static void printArray(int[] a) {
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            if (i == 0) {
                System.out.print("[");
            }
            if (i == a.length-1) {
                System.out.println(a[i] + "]");
            } else {
                System.out.print(a[i] + ", ");
            }
        }
    }
}

冒泡排序

最出名的排序方法之一
两层循环，外层表示冒泡的轮数，内层表示依次两两比较

例子5

public class ArrayDemo07 {
    //冒泡排序
    //1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，就交换他们的位置
    //2.每一次比较，都会产生一个较大，或者较小的数字
    //3.依次循环，直到结束
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {56, 67, 4, 87, 0, 45, 2, 5, 7};
        System.out.println(Arrays.toString(sort(a)));
    }
    public static int[] sort(int[] array) {
        //临时变量
        int temp = 0;
        //外层循环：判断要循环多少次
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            boolean flag = false;//通过flag标识减少无意义的比较
            //当数据已经排好序时，通过这种方法外层循环仅需循环一次，可以减少不必要的循环
            //数据不是非常乱的时候，可以一定程度上减少循环次数
            //内层循环：比较判断两个数，如果第一个数比第二个数大，则交换位置
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    temp = array[j + 1];
                    array[j + 1] = array[j];
                    array[j] = temp;
                    flag = true;
                }
            }
            if (flag = false) {
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

稀疏数组

当一个数组中大部分元素为0；或者为同一值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组
稀疏数组的处理方式
- 记录数组一共有几行几列，有多少个不同值
- 把具有不同值的元素的行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模
下图左边是原始数组，右边是稀疏数组

例子6

public class ArrayDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建一个二维数组 11*11，0：没有棋子，1：黑棋，2：白棋
        int[][] array1 = new int[11][11];
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        //输出原始数组
        System.out.println("输出原始数组");
        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "	");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("----------");
        //转换为稀疏数组保存
        //1.获取有效值的个数
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
                if (array1[i][j] != 0) {
                    sum++;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效值的个数：" + sum);
        //2.创建一个稀疏数组
        int[][] array2 = new int[sum + 1][3];
        array2[0][0] = array1.length;
        array2[0][1] = array1[0].length;
        array2[0][2] = sum;
        //3.遍历二维数组，将非零的值，存放到稀疏数组中
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
                if (array1[i][j] != 0) {
                    count++;
                    array2[count][0] = i;
                    array2[count][1] = j;
                    array2[count][2] = array1[i][j];
                }
            }
        }
        //输出稀疏数组
        System.out.println("输出稀疏数组：");
        for (int[] ints : array2) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "	");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("----------");
        //还原稀疏数组
        //1.读取稀疏数组
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
        //2.给其中的元素还原它的值
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
        }
        //3.还原数组
        for (int[] ints : array3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "	");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}