Java-数组

1.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数据，按照一定的先后次序排列组合而成
● 其中，每一个数据乘坐一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问它们。

2.数组声明创建

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。
● Java语言使用new操作符来创建数组。
● 数组和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

Java内存分析

● 内存分析

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化变量，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

//静态初始化:创建+赋值
int[] a={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,};
System.out.println(a[0]);
//动态初始化
int[] b=new int[10];
b[0]=1;
System.out.println(b[0]);
System.out.println(b[5]);

数组的四个基本特点

● 数组的长度是固定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可改变的。
● 数组的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：
○ 数组是相同对象数据类型（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。越界则报错：ArrayIndexOutOfBoundsException

3.数组使用

● 普通for循环
int[] arrays={1,2,3,4,5,6};
//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("==");
//计算数组所有元素之和
int sum=0;
for (int j=0;j<arrays.length;j++){
sum+=arrays[j];
}
System.out.println("sum="+sum);
System.out.println("=");
//查找最大元素
int max=0;
for (int k=0;k<arrays.length;k++){
if(max<arrays[k]){
max=arrays[k];
}
}
System.out.println("max="+max);
● for-each循环
int[] arrays={1,2,3,4,5,6,};
//JDK1.5版本，没有下标
for(int array:arrays){
System.out.println(array);
}
● 数组作为方法入参
//打印数组元素
public static void printArrays(int[] arrays){
for(int i=0;i<arrays.length;i++){
System.out.print(arrays[i]+"\t");
}
}
● 数组作为返回值
//反转数组:数组作为返回值
public static int[] reverse(int[] arrays){
int[] result=new int[arrays.length];
for(int i=0;i<arrays.length;i++){
int j=arrays.length-i-1;
result[j]=arrays[i];
}
return result;
}

4.多维数组

● 多维数组可以看成是数组的数组，比如二位数组就是一个特殊的一维数组。
● 二维数组
int a[][]=new int [2][5];
● 解析：以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组。
● 思考：多维数组的使用
public static void main(String[] args) {
//[3][4]
/*
1,2,3,4 arrays[0]
2,3,4,5 arrays[1]
3,4,5,6 arrays[2]
*/
int[][] arrays={{1,2,3,4},{2,3,4,5},{3,4,5,6}};
System.out.println(arrays[0]);
printArrays(arrays);
}
//打印数组元素
public static void printArrays(int[][] arrays){
for(int i=0;i<arrays.length;i++){
for(int j=0;j<arrays[i].length;j++) {
System.out.print(arrays[i][j] + "\t");
}
System.out.println();
}

}

5.Arrays类

● 数组的工具类java.until.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
● 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fill方法
○ 对数组排序：通过sort方法，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法查找操作

int[] a={68,854,24896,3587,166,751,3,7611,493};
System.out.println(a);
//对数组进行排序
Arrays.sort(a);
//打印数组元素
System.out.println(Arrays.toString(a));
//将数组内全部元素赋0
//Arrays.fill(a,0);
//给数组内区间赋值[2，4）
Arrays.fill(a,2,4,0);
System.out.println(Arrays.toString(a));

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
● 冒泡排序：两层循环，外层冒泡数，里层依次比较
● 看到嵌套循环，应该可以立马得出算法的时间复杂度为O(n的2次方)
public static void main(String[] args) {
int[] arrays={58,347,465,63,79,676,865,768,67,85,5,5876,};
int[] a=sort(arrays);
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
//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，就交换它们的位置
//2.每一次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数组
//3.下一轮可以少一次排序
//4.依次循环，直到结束
public static int[] sort(int [] arrays){
int m = 0;
//外层循环，判断循环要走多少次
boolean flag=false;
for(int i=0;i<arrays.length-1;i++){
//外层循环，判断要走多少次
for (int j=0;j<arrays.length-i-1;j++){
//内存循环，比较判断两个数,如果第一个数大于第二个数，交换两个数的位置
if(arrays[j+1]<arrays[j]){
m=arrays[j];
arrays[j]=arrays[j+1];
arrays[j+1]=m;
flag=true;
}
}
if(flag==false){
break;
}
}
return arrays;
}
● 思考：如何优化？
○ 判断本轮是否发生位置交换，不发生时则代表数据为有序，跳出循环

6.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：因为该二维属猪的很多值是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据
● 解决:稀疏数组
● 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值得数组时，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
● 左为原始数组，右为稀疏数组

public static void main(String[] args) {
//1.创建一个二维数组 11*11 0:没有棋子 1：黑棋 2：白棋
int[][] array1=new int[11][11];
array1[1][2]=1;
array1[2][3]=2;
//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
//获取有效值的个数
int sum=0;
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
    for (int i1 = 0; i1 < array1[i].length; i1++) {
        if(array1[i][i1]!=0){
            sum++;
        }
    }
}
System.out.println("有效值的个数："+sum);
//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;
int count=0;
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
    for (int j = 0; j < array1.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]);
}
System.out.println("还原数组");
//1.读取稀疏数组
int[][] array3=new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
//2.给其中的元素赋值
for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
    array3[array2[i][0]][array2[i][1]]=array2[i][2];
}

/*
//实现较为复杂，在默认值为0时可以用上面的方式进行赋值，非0默认值可以用下面方法
int count2=1;
for (int i = 0; i < array3.length; i++) {
for (int j = 0; j < array3[i].length; j++) {
if(count2<3) {
if (i == array2[count2][0] && j == array2[count2][1]) {
array3[i][j] = array2[count2][2];
count2++;
} else {
array3[i][j] = 0;
}
}else {
array3[i][j]=0;
}
}
}*/
//输出数组
for (int i = 0; i < array3.length; i++) {
for (int j = 0; j < array3[i].length; j++) {
System.out.print(array3[i][j]+"\t");
}
System.out.println();
}
}