Java笔记_数组

数组的定义

  • 数组是相同类型的有序集合。
  • 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序组合而成。
  • 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。下面是声明数组变量的语法:

    dataType[] arryRefVar;//首选方法
    //或者
    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

练习:计算数组所有元素和

public class ArrayDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums;//定义


        nums = new int[10];//这里面可以存放10个int类型的数字

        //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;

        //计算所有元素的和
        int sum = 0;

        //获取数组长度:arrays.length
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum = sum + nums[i];
        }
        //打印总和
        System.out.println(sum);
    }
}

内存分析

Java笔记_数组

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。

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。
  • 数组中元素可以是任何数据类型,包括基本数据类型和引用类型。
  • 数组变量属引用类型,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
    • 数组长度的确定的,不可变的。如果越界,则报ArrayIndexOutOfBounds

数组的使用

  • 普通的for循环

  • For-Each循环

    public class ArrayDemo03 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arrays = {1,2,3,4};
    
            //打印全部的数组元素     JDK1.5
            for (int array : arrays) {
                System.out.println(array);
            }
        }
    }
    
  • 数组作方法入参

    //打印数组元素
    public static void printArrays(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i] + " ");
        }
    }
    
  • 数组作返回值

    //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];
    
        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,比如二维数组就是一个特殊的一位数组,其每一个元素都是一个一位数组。

  • 二维数组

    int a[][] = new int[2][5];

  • 解析:二维数组a可以看成一个两行三列的数组。

  • 思考:多维数组的使用?

Arrays类

  • 数组的工具类java.util.Arrays
  • 由于数组对象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,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方法能对排序号的数组进行二分查找法操作。

冒泡排序

  • 冒泡排序无疑是最为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,江湖中人人尽皆知。
  • 我们看到嵌套循环,应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2)。
  • 思考:如何优化?
public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        //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、每次比较,都会产生出一个最大,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!
        int[] a = {2, 5, 1, 7, 1, 5, 2, 4};
        System.out.println(Arrays.toString(sort(a)));
        
    }
    
    public static int[] sort(int[] array){
        //临时变量
        int temp = 0;

        //外层循环,判断我们这个要走多少次;
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            boolean flag = false;//通过flag表示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;
    }
}

稀疏数组

  • 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

稀疏数组介绍

  • 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:
    • 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
public class ArrayDemo06 {
    //1、创建一个二维数组11*11     0:没有棋子, 1:黑棋  2:白棋
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array1 = new int[11][11];
        
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        //输出原始的数组
        System.out.println("输出原始的数组");

        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }


        //转换为稀疏数组保存
        //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.length; j++) {
                if (array1[i][j] != 0){
                    sum++;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效个数:" + sum);

        //创建一个稀疏数组的数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];

        array2[0][0] = array1.length;
        array2[0][1] = array1.length;
        array2[0][2] = sum;

        //遍历二维数组,将非零的值,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++) {
            for (int j = 0; j < array2[i].length; j++) {
                System.out.print(array2[i][j] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }

        //还原数组
        System.out.println("还远");

        //读取稀疏数组
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];

        //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];
        }

        System.out.println("输出还原的数组");

        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
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