Java数组

2021-11-16 05:00:28

Java 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。

  • 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他们。

声明数组变量

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

创建数组

Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

 arrayRefVar = new dataType[arraySize];

上面的语法语句做了两件事：

  • 一、使用 dataType[arraySize] 创建了一个数组。

  • 二、把新创建的数组的引用赋值给变量 arrayRefVar。

数组变量的声明，和创建数组可以用一条语句完成，如下所示：

 dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

  • 另外，你还可以使用如下的方式创建数组。

 dataType[] arrayRefVar = {value0, value1, ..., valuek};

  • 数组的元素是通过索引访问的。数组索引从 0 开始，所以索引值从 0 到 arrayRefVar.length-1。

  • 获取数组长度：

     数组名.length

     

Java内存分析：

Java数组

  • 堆 存放new的对象和数组 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用

  • 栈 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值） 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 可以被所有的线程共享 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，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。

  • 数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型。

  • 数组变量属引用类型，数组也可看做是对象，数组中的每个元素相当于该对象的变量成员。数组本身就是对象，Java中对象实在堆中的，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。

 

数组边界

下标的合法区间：[ 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]);//error:ArrayIndexOutOfBoundsException
 }

  • ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常！

 

数组使用

  • 普通的for循环

  • For-Each循环

    JDK 1.5 引进了一种新的循环类型，被称为 For-Each 循环或者加强型循环，它能在不使用下标的情况下遍历数组。

    语法格式如下：

     for(type element: array)
     {
         System.out.println(element);
     }

  • 数组作为方法传参

     public static int[] reverse(int[] list) {
       int[] result = new int[list.length];
      
       for (int i = 0, j = result.length - 1; i < list.length; i++, j--) {
         result[j] = list[i];
       }
       return result;
     }

    以上实例中 list 数组作为方法的参数传入。

  • 数组作为返回值

     public static int[] reverse(int[] list) {
       int[] result = new int[list.length];
      
       for (int i = 0, j = result.length - 1; i < list.length; i++, j--) {
         result[j] = list[i];
       }
       return result;
     }

    以上实例中 result 数组作为函数的返回值。

 

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，其每一个元素都是一个一维数组，例如：

 String[][] str = new String[3][4];

以上的数组可以看成一个3行4列的数组。

多维数组的动态初始化（以二维数组为例）

  1. 直接为每一维分配空间，格式如下：

     type[][] typeName = new type[typeLength1][typeLength2];

    type 可以为基本数据类型和复合数据类型，typeLength1 和 typeLength2 必须为正整数，typeLength1 为行数，typeLength2 为列数。

    例如：

     int[][] a = new int[2][3];

    解析：二维数组 a 可以看成一个两行三列的数组。

  1. 从最高维开始，分别为每一维分配空间，例如：

     String[][] s = new String[2][];
     s[0] = new String[2]; 
     s[1] = new String[3]; 
     s[0][0] = new String("Good"); 
     s[0][1] = new String("Luck"); 
     s[1][0] = new String("to");
     s[1][1] = new String("you"); 
     s[1][2] = new String("!");

    解析：

    s[0]=new String[2] 和 s[1]=new String[3] 是为最高维分配引用空间，也就是为最高维限制其能保存数据的最长的长度，然后再为其每个数组元素单独分配空间 s [0] [0]=new String("Good") 等操作。

多维数组的引用（以二维数组为例）

对二维数组中的每个元素，引用方式为 arrayName [index1] [index2]，例如：

 num[1][0];

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，从而可以对数组对象进行一些基本的操作。

  • Arrays类中的方法都是static修饰的静态方法，在使用时可以直接用类名进行调用，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：

  1. 给数组赋值：通过 fill 方法。

  1. 对数组排序：通过 sort 方法,按升序。

  1. 比较数组：通过 equals 方法比较数组中元素值是否相等。

  1. 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。

  • 具体说明请查看下表：

序号 方法和说明
1 public static int binarySearch(Object[] a, Object key) 用二分查找算法在给定数组中搜索给定值的对象(Byte,Int,double等)。数组在调用前必须排序好的。如果查找值包含在数组中，则返回搜索键的索引；否则返回 (-(插入点) - 1)。
2 public static boolean equals(long[] a, long[] a2) 如果两个指定的 long 型数组彼此相等，则返回 true。如果两个数组包含相同数量的元素，并且两个数组中的所有相应元素对都是相等的，则认为这两个数组是相等的。换句话说，如果两个数组以相同顺序包含相同的元素，则两个数组是相等的。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）。
3 public static void fill(int[] a, int val) 将指定的 int 值分配给指定 int 型数组指定范围中的每个元素。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）。
4 public static void sort(Object[] a) 对指定对象数组根据其元素的自然顺序进行升序排列。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）。

冒泡排序

（1）原理：

  • 1、从第一个数据开始，与第二个数据相比较，如果第二个数据小于第一个数据，则交换两个数据的位置。

  • 2、指针由第一个数据移向第二个数据，第二个数据与第三个数据相比较，如果第三个数据小于第二个数据，则交换两个数据的位置。

  • 3、依此类推，完成第一轮排序。第一轮排序结束后，最大的元素被移到了最右面。

  • 4、依照上面的过程进行第二轮排序，将第二大的排在倒数第二的位置。

  • 5、重复上述过程，没排完一轮，比较次数就减少一次。

（2）例子：

待排序数据：7, 6, 9, 8, 5,1

第一轮排序过程：

 指针先指向7，7和6比较，6<7，交换6和7的位置，结果为：6,7,9,8,5,1
 指针指向第二个元素7，7和9比较，9>7，不用交换位置，结果仍为：6,7,9,8,5,1
 指针指向第三个元素9，比较9和8，8<9，交换8和9的位置，结果为：6,7,8,9,5,1
 指针指向第四个元素9，比较9和5，5<9，交换5和9，结果为：6,7,8,5,9,1
 指针指向第五个元素9，比较9和1，1<9，交换1和9的位置，结果为6,7,8,5,1,9

第一轮排序结束后，最大的数字9被移到了最右边。

进行第二轮排序，过程同上，只是由于最大的9已经放在最右边了，因此不用在比较9了，少了一次比较，第二轮结束的结果为：6,7,5,1,8,9

第三轮结果：6,5,1,7,8,9

第四轮比较结果：5,1,6,7,8,9

第五轮比较结果：1,5,6,7,8,9

最终排序结果为：1,5,6,7,8,9，由上可知N个数据排序，需要进行N-1轮排序；第i轮排序需要的比较次数为N-i次。

（3）编码思路：

需要两层循环，第一层循环i表示排序的轮数，第二层循环j表示比较的次数。

（4）代码实现：

 package com.Hty.array;
 /**
  * 冒泡排序
  * @author Huangtianyi
  *
  */
 public void sort(int[] array){
         int temp = 0;
         boolean flag = false;
         //外层循环，判断我们这个数组要走多少次；
         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] > array[j+1])&& flag){
                     temp = array[j];
                     array[j] = array[j+1];
                     array[j+1] = temp;
                     flag = true;
                 }
                 if(flag == false){
                     break;
                 }
             }
         }
 ​

稀疏数组

用来简化某个二维数组中大量无效数据的一种二维数组

举例：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 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 3 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 这种含有大量0或者同一个数值的情况下就可以考虑使用稀疏数组

一般是如下处理：

（1）记录原始二维数组一共几行几列，有多少个不同的值；

（2）把具有不同值的元素的行及列值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模

例如：

0: 10 10 3 1: 1 2 1 2: 2 3 2 3: 4 4 3 其中，第一行记录的信息是原始二维数组的行、列信息以及有效数据的个数，后面依次存储的是有效数据的行、列信息以及所代表的数值。

具体实现方法：

（1）遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum

（2）根据sum就可以创建稀疏数组sparseArr int [sum+1] [3]

（3）将二维数据的有效数据存入到稀疏数组

代码实现：

 public static void main(String[] args) {
         //原始二维数组-》稀疏数组
         //原始数据
         int [][] arr=new int[11][11];
         arr[1][2]=1;
         arr[2][3]=2;
         arr[3][4]=2;
         for (int[] is : arr) {
             for(int num:is) {
                 System.out.printf("%d\t",num);
             }
             System.out.println();
         }
         //获取有限数据sum
         int sum=0;
         for (int i =0;i<11;i++) {
             for(int j =0;j<11;j++) {
                 if(arr[i][j] != 0) {
                     sum++;
                 }
              
             }
         }
         
         System.out.println(sum);
         
         //创建对应的稀疏数组
         int sparseArray[][]=new int[sum+1][3];
         
         sparseArray[0][0] =11;
         sparseArray[0][1] =11;
         sparseArray[0][2] =sum;
         
         int count = 0;//记录有效的数据个数
         for (int i =0;i<11;i++) {
             for(int j =0;j<11;j++) {
                 if(arr[i][j] != 0) {
                     count++;
                     sparseArray[count][0] = i;
                     sparseArray[count][1] = j;
                     sparseArray[count][2] = arr[i][j];
                     
                 }
              
             }
         }
         for(int i = 0;i< sparseArray.length;i++) {
             System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n",sparseArray[i][0],sparseArray[i][1],sparseArray[i][2]);
         }

当然我们存储为稀疏数组之后，也得能从稀疏数组转回原始二维数组：

具体实现：

（1）先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二维数组

（2）在读取稀疏数组除了第一行后几行的数据，并赋给原始二维数组

     //原始二维数组《-稀疏数组
     int i = sparseArray[0][0];
     int j = sparseArray[0][1];
     int newArr[][] = new int[i][j];
     for(int k = 1;k<sparseArray.length;k++) {
         //sparseArray[k][0]指的原始二维数组的列 sparseArray[k][1]指的原始二维数组的行 sparseArray[k][2]指的原始二维数组对应的值
         newArr[sparseArray[k][0]][sparseArray[k][1]] = sparseArray[k][2];
     }
     System.out.println("===========稀疏转二维============");
     for (int[] is : newArr) {
         for(int num:is) {
             System.out.printf("%d\t",num);
         }
         System.out.println();
     }

 

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