Java数组
一、数组概述
数组的定义
- 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类型数据，按照一定的先后次序排列组合而成
- 其中，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小标来访问它们
二、数组声明创建
- 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法：
- Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下:
- 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：
arrags.length
代码示例：
public static void main(String[] args) {
//int[] nums = new int[10];一定要给大小，通过下标访问
int[] nums;//1.声明一个数组
nums = new int[10];//2.创建一个数组
//3.给数组元素赋值
for (int i = 0;i<10;i++){
nums[i] = i+1;
}
System.out.println(nums[0]);
for (int i = 0;i<10;i++){
System.out.println(nums[i]);
}
//计算数组和
int sum = 0;
for (int i = 0;i<nums.length;i++){
sum +=nums[i];
}
System.out.println(sum);
}
三、三种初始化及内存分析
3.1 内存分析
- Java内存分析：
- 示例代码图解
3.2 三种初始化
- 静态初始化
- 动态初始化
- 数组的默认初始化
- 数组是引用类型，他的元素相当于类的实例变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化。
四、下标越界及小结
4.1 数组的四个基本特点
- 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。
- 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型
- 数组中的元素可以使任何数据类型，包括基本类型和引用类型
- 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，数组对象本身就是在堆中的
4.2 数组边界
- 下标的合法区间：[0,length-1]，如果越界就会报错；
- ArrayIndexOutOfBoundsException: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
- 数组的长度的确定是不可变得。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBoundsException
五、数组使用
-
for-each循环
-
数组作方法入参
-
数组作返回值
-
综合代码示例
//打印数组元素
public static void printArray(int[] arrays){
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
System.out.println(arrays[i]);
}
}
//反转数组
public static int[] reverse(int[] arrays){
int[] result = new int[arrays.length];
//反转操作
for (int i = 0,j=result.length-1; i <arrays.length ; i++,j--) {
result[j] = arrays[i];
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arrays = {1,2,3,4,5};
printArray(arrays);
int[] reverse = reverse(arrays);
printArray(reverse);
//打印全部的数组元素
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
System.out.println(arrays[i]);
}
System.out.println("----------");
//计算所有元素的和
int sum = 0;
for (int i = 0;i<arrays.length;i++){
sum +=arrays[i];
}
System.out.println(sum);
System.out.println("----------");
//查找最大元素
int maxNum = 0;
for (int i = 0;i<arrays.length;i++){
if(arrays[i]>maxNum) {
maxNum =arrays[i];
}
}
System.out.println(maxNum);
System.out.println("----------");
//for-each:JDK 1.5
for (int array : arrays){
System.out.println(array);
}
}
六、多维数组（多层嵌套）
- 多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每一个元素都是一个一维数组
- 二维数组
int[][] a = new int[2][5] - 解析：以上二维数组是一个2行5列的二维数组
//创建二维数组
int[][] arrays2 = {
{1,2},
{3,4}
};
- 图解
七、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操作
-
查看JDK帮助文档
public static void main(String[] args) {
int[] a = {65,62,548,84,1,5,4,8,65};
System.out.println(a);//对象的hashcode:[I@4554617c
//打印数组元素
System.out.println(Arrays.toString(a));
/* Arrays.toString()源码
public static String toString(int[] a) {
if (a == null)
return "null";
int iMax = a.length - 1;
if (iMax == -1)
return "[]";
StringBuilder b = new StringBuilder();
b.append('[');
for (int i = 0; ; i++) {
b.append(a[i]);
if (i == iMax)
return b.append(']').toString();
b.append(", ");
}
}
*/
//数组排序
Arrays.sort(a);
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
- 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（是不用，不是不能）
- 具有以下常用功能：
1.给数组赋值：通过fill方法
2.对数组排序：通过sort方法，按升序
3.比较数组：通过equals方法比较数组中元素是否相等
4.查找数组元素：通过binarySearch方法能对排序好的数组进行二分查找法操作
八、冒泡排序
- 冒泡排序无疑是最出名的排序算法之一，（总共有八大排序）
- 冒泡的代码还是很简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人尽皆知
//冒泡排序
//1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数大于第二个数，交换位置
//2.每一次比较，都会产生一个最大或最小数
//3.下一轮则可以少一次排序
//4.依次循环，直到结束
public static int[] sort(int[] array){
//临时变量
int temp = 0;
//外层循环，判断走多少次
for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
//内层循环，比较判断两个数，交换位置
//>：表示从大到小
//<：表示从小到大
for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
if (array[j+1]>array[j]){
temp = array[j];
array[j] = array[j+1];
array[j+1] = temp;
}
}
}
return array;
}
- 当看到嵌套循环，应该立马就可以得到这个算法的时间复杂度为O(n2)
- 思考一下如何优化？
利用标识，打破不必要的循环，减少时间成本
九、稀疏数组(数据结构)
- 需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能。
- 分析问题：因为该二维数组的很多值是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据
- 解决：稀疏数组
稀疏数据介绍
- 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是:
1.记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值
2.把具不同的元素和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 - 如下图：左边是原始数组，右边是稀疏数组
通过坐标记录元素
- 代码详细示例
public static void main(String[] args) {
//1.创建一个二维数组 11*11 0：没有棋子 1：黑 2：白
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+"\t");
}
System.out.println();
}
//转换为稀疏数组
//获取有效值的个数
int sum = 0;
for (int i = 0; i < 11; i++) {
for (int j = 0; j < 11; j++) {
if (array1[i][j] != 0){
sum++;
}
}
}
System.out.println("有效值个数："+sum);
//2.创建一个稀疏数组
int[][] array2 = new int[sum+1][3];
array2[0][0] = 11;
array2[0][1] = 11;
array2[0][2] = sum;
//遍历二维数组，将非零的值存放在稀疏数组
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("稀疏数组");
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
System.out.println(array2[i][0]+"\t"
+array2[i][1]+"\t"
+array2[i][2]+"\t");
}
//还原
System.out.println("还原");
//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.打印
System.out.println("输出还原的数组");
for (int[] ints: array3) {
for (int anInt : ints){
System.out.print(anInt+"\t");
}
System.out.println();
}
}
- 运行结果