Day13：数组

2023-10-18 17:52:10

数组

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，每个数组元素就可以通过一个下标来访问它们。

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

eg：

dataType[] arrayRefVar;//首选的方法
或
dataType arrayRefVar[];//效果相同，但不是首选方法

java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：


dataType[] arrayRefvar = new dataType[arraySize];

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

package com.anyan.array;
​
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，没有分配空间
        nums = new int[10];//（这里面可以存10个int类型的数字） 2.创建一个数组，分配空间
        //3.给数组元素中赋值
        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;
​
        System.out.println(nums[0]);
        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        //获取数组的长度:arrays.length
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum = sum + nums[i];
​
        }
        System.out.println("总和为："+sum);
//        for(int x:nums){
//            System.out.println(x);
//        }
    }
}
​

内存分析

Java内存由堆、栈、方法区等构成

堆：

  1. 存放new的对象和数组

  2. 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用

栈：

  1. 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）

  2. 引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）

方法区：

  1. 可以被所有的线程共享

  2. 包含了所有的class和static变量

三种初始化

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;

数组的默认初始化

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，其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化。


package com.anyan.array;
​
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};
        Man[] men = {new Man(),new Man()};
        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]);
        System.out.println(b[1]);
        System.out.println(b[2]);
        System.out.println(b[3]);
​
    }
}
​

 

数组的四个基本特点

  1. 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

  2. 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型

  3. 数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型

  4. 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中的对象是在堆中的，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

  • 数组长度是确定的，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBounds

数组使用

普通for循环


package com.anyan.array;
​
public class ArrayDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};
​
        //打印全部数组元素
      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 = sum + arrays[i];
       }
        System.out.println("数组元素的和："+sum);
​
       //查找最大元素
        int max = arrays[0];
        for(int i =1;i<arrays.length;i++){
            if(arrays[i]>max){
                max = arrays[i];
            }
        }
        System.out.println("最大元素是:"+max);
    }
}
​

 

  1. For-each循环


​
//增强的for循环
package com.anyan.array;
​
public class ArrayDeno04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};
​
        //Jdk1.5以上,没有下标,适合打印输出，不适合操作元素
        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }
    }
}

  1. 数组作方法入参


     //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]+" ");
            }
        }

  2. 数组作返回值


//反转数组
    public static int[] resverse(int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];
        //翻转的操作
        for(int i =0;i<arrays.length;i++){
            result[arrays.length-i-1] = arrays[i];
        }
​
        return result;
    }

多维数组

多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每个元素都是一个一维数组。

二维数组


int a[][] = new int[2][5];//两行五列的数组

以二维数组为例：


package com.anyan.array;
​
public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        //4行2列 [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(array[0][0]);
        System.out.println(array[0][1]);
​
        //array.length第一层的长度  4
        //array[0].length     第二层的长度  2
​
        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”）

  • 具有一下常用功能：

    • 给数组赋值：通过fill方法

    • 给数组排序：通过sort方法，按升序

    • 比较数组：通过equals方法比较数组中元素值是否相等

    • 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


package com.anyan.array;
​
import java.util.Arrays;
​
public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a ={1,2,3,4,9090,31252,543,21,3,23};
​
       System.out.println(a);//[I@1fb030d8
       //打印数组元素Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        printArray(a);
        Arrays.sort(a);//数组进行排序:升序
        System.out.println(Arrays.toString(a));
​
        Arrays.fill(a,2,4,0);//数组填充
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
    //重复造*，完成别人已经做过的，不建议
    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.print(a[i]+"]");
            }else {
                System.out.print(a[i] + ", ");
            }
        }
​
    }
}
​

Arrays类的方法可以查看API文档，内容很详细，一定要学会使用API文档，可以事半功倍！！！

jdk1.8API中文文档

链接：https://pan.baidu.com/s/1w6hSNmJPZ5-uuFKgAqZI-Q 提取码：6tU4

 

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！

冒泡的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人尽皆知

时间复杂度为O（n的平方）


package com.anyan.array;
​
import java.util.Arrays;
​
public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {4,1,5,3,9,10};
​
        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组
    }
​
    //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，我们就交换他们的位置
    //2.每一次比较，都会产生一个最大或者最小的数字
    //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;
​
​
        //外层循环，判断我们这个要走多少次
        for(int i = 0;i<array.length-1;i++){
            //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+1]>array[j]){
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = temp;
​
                }
            }
        }
        return array;
    }
}
​

优化


package com.anyan.array;
​
import java.util.Arrays;
​
public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {4,1,2,5,3,9,10};
​
        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组
    }
​
    //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，我们就交换他们的位置
    //2.每一次比较，都会产生一个最大或者最小的数字
    //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;
​
​
        //外层循环，判断我们这个要走多少次
        for(int i = 0;i<array.length-1;i++){
​
            boolean flag = false;//通过flag标识位减少没有意义的比较
​
            //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+1]>array[j]){
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = temp;
                  flag = true;
                }
            }
            if(flag == false){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}
​

数组扩展：稀疏数组

数据结构中稀疏矩阵

压缩存储

当一个数组中大部分元素为0，或者为同一个值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组

稀疏数组的处理方式（三元组）：

  • 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

原数组：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

压缩数组：

11 11 2 1 2 1 2 3 2


package com.anyan.array;
​
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：黑旗   2.白棋
        int[][] array1 = new int[11][11];
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        //输出原始数组
​
​
        //转换为稀疏数组保存
        //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("有效值的个数:"+sum);
​
​
        //2.创建一个稀疏数组的数组
        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0的值，存放稀疏数组中
        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("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");
​
        }
        System.out.println("====================");
        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(" ");
​
        }
    }
}
​

 

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