Java入门之05-Java数组

2021-11-16 05:05:10

数组概述

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，每个数组元素可以通过一个下标来访问他们，下标从0开始。

数组声明与创建

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

Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

arrayRefVar = new dataType[arraySize];

数组变量的声明，和创建数组也可以用一条语句完成，如下所示：

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];
double[] myList = new double[10];

另外，也可以使用如下静态的方式创建数组。

dataType[] arrayRefVar = {value0, value1, ..., valuek};
int[] a = {1, 2, 3};
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。

如通过 int[] a = new int[10]; 新建了一个数组，还没有给数组元素赋值的时候，每个数组元素都会有一个默认值0。

数组边界

获取数组长度：arrays.length

数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。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

Java入门之05-Java数组

补充知识：Java内存分析

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；包含所有的class和static变量

下面的语句首先声明了一个数组变量 myList，接着创建了一个包含 10 个 double 类型元素的数组，并且把它的引用赋值给 myList 变量。

double[] myList = new double[10];

Java入门之05-Java数组

数组的四个基本特点

  • 其长度是确定的。数组一但被创建，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。
  • 数组中的元素可以是任何数据类型，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，因此数组无论是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。

数组使用

如下示例展示了完整地展示了如何创建、初始化和操纵数组：

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5};
 
      // 打印所有数组元素
      for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
         System.out.println(myList[i] + " ");
      }
      // 计算所有元素的总和
      double total = 0;
      for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
         total += myList[i];
      }
      System.out.println("Total is " + total);
      // 查找最大元素
      double max = myList[0];
      for (int i = 1; i < myList.length; i++) {
         if (myList[i] > max) max = myList[i];
      }
      System.out.println("Max is " + max);
   }
}

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);
}

如下实例打印数组中的所有元素：

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5};
 
      // 打印所有数组元素
      for (double element: myList) {
         System.out.println(element);
      }
   }
}

数组作为方法入参

数组可以作为参数传递给方法。

下面的例子就是一个打印 int 数组中元素的方法:

int[] arrays = {1,2,3,4,5,6,7,8};
printArray(arrays);
// 数组作为方法的入参
public static void printArray(int[] arrays){
    for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
        System.out.print(arrays[i] + " ");
    }
}

数组作为返回值

// 数组作为方法的返回值
public static int[] reverseArray(int[] arrays){
    int[] reverse = new int[arrays.length];
    for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
        reverse[i] = arrays[arrays.length - 1 - i];
    }
    return reverse;
}

如上实例中reverse数组作为方法的返回值。

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。

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。

具有以下常用功能：

  • 给数组赋值：通过 Arrays.fill 方法
  • 对数组排序：通过 Arrays.sort 方法，按升序
  • 比较数组：通过 Arrays.equals 方法比较数组中元素值是否相等。
  • 查找数组元素：通过 Arrays.binarySearch 方法能对排序好的数组进行二分法查找法操作。

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。

二维数组的定义：

int[][] array = new int[2][5];  //定义一个二行五列的数组

需要注意的：在定义二维数组时也可以只指定行的个数，然后再为每一行分别指定列的个数。如果每行的列数不同，则创建的是不规则的二维数组，如下所示：

int[][] num = new int[3][];
num[0] = new int[2];
num[1] = new int[3];
num[2] = new int[4];

printArray(num);

/**
* 打印二维数组所有元素
*/
public static void printArray(int[][] array) {
    for (int[] ints : array) {
        for (int anInt : ints) {
            System.out.print(anInt + "\t");
        }
        System.out.print("\n");
    }
}

执行以上代码打印如下：

0	0	
0	0	0	
0	0	0	0

稀疏数组

当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值时，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，左边为原数组，右边为稀疏数组。

Java入门之05-Java数组

如下示例展示了稀疏数组的转换和还原。

public class ArraysDemo04 {
    /**
     * 稀疏数组的使用
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[][] basicArray = new int[6][7];
        basicArray[0][3] = 22;
        basicArray[0][6] = 15;
        basicArray[1][1] = 11;
        basicArray[1][5] = 17;
        basicArray[2][3] = -6;
        basicArray[3][5] = 39;
        basicArray[4][0] = 91;
        basicArray[5][2] = 28;

        System.out.println("原数组为：");
        printArray(basicArray);

        // 原数组转换为稀疏数组
        int[][] sparseArray = transferArray(basicArray);
        System.out.println("原数组转换为稀疏数组为：");
        printArray(sparseArray);

        // 稀疏数组还原为原数组
        int[][] backArray = transbackArray(sparseArray);
        System.out.println("稀疏数组还原为原数组为：");
        printArray(backArray);

    }

    /**
     * 将一个数组转换为稀疏数组
     * @param basicArray
     * @return sparseArray
     */
    public static int[][] transferArray(int[][] basicArray) {
        //1. 获取有效元素的个数
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < basicArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < basicArray[i].length; j++) {
                if (basicArray[i][j] != 0) {
                    sum += 1;
                }
            }
        }

        //2. 初始化一个稀疏数组
        int[][] sparseArray = new int[sum + 1][3];

        //3. 给稀疏数组首行赋值
        sparseArray[0][0] = basicArray.length;
        sparseArray[0][1] = basicArray[0].length;
        sparseArray[0][2] = sum;

        //4. 将有效数据存入稀疏数组
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < basicArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < basicArray[i].length; j++) {
                if (basicArray[i][j] != 0) {
                    count += 1;
                    sparseArray[count][0] = i;
                    sparseArray[count][1] = j;
                    sparseArray[count][2] = basicArray[i][j];
                }
            }
        }

        //返回稀疏数组
        return sparseArray;
    }

    /**
     * 将一个稀疏数组还原为原数组
     * @param sparseArray
     * @return originArray
     */
    public static int[][] transbackArray(int[][] sparseArray) {
        int[][] originArray = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];  //初始化数组

        for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
            originArray[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];  //将有效值还原
        }

        return originArray;
    }

    /**
     * 打印二维数组所有元素
     * @param array
     */
    public static void printArray(int[][] array) {
        for (int[] ints : array) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.print("\n");
        }
    }
}
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