目录
1. 数组的基本概念
1.1 为什么要使用数组
假设现在要存5个学生的考试成绩，并对其进行输出，写出如下代码：
public class TestStudent{public static void main(String[] args){ int score1 = 70; int score2 = 80; int score3 = 85; int score4 = 60; int score5 = 90; System.out.println(score1); System.out.println(score2); System.out.println(score3); System.out.println(score4); System.out.println(score5);}}上述代码没有任何问题，但不好的是：如果有20名同学成绩呢，需要创建20个变量吗？有100个学生的成绩那不得要创建100个变量。仔细观察这些学生成绩发现：所有成绩的类型都是相同的，那Java中存在可以存储相同类型多个数据的类型吗？这就是本节要将的数组。
1.2 什么是数组
数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。比如现实中的车库：
数组的特点
数组中存放的元素其类型相同
数组的空间是连在一起的
每个空间有自己的编号，其实位置的编号为0，即数组的下标。
1.3 数组的创建及初始化
1.3.1 数组的创建
T[] 数组名 = new T[N];
T：表示数组中存放元素的类型
T[]：表示数组的类型
N：表示数组的长度
int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组String[] array3 = new String[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组1.3.2 数组的初始化
数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。
动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数
int[] array = new int[10];
静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定
语法格式： T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan};
int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5};double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};String[] array3 = new String[]{"hell0", "world", "!!!"};【注意事项】
- 静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。
- 静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
- 静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。
虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原
int[] array1 = {0,1,2,3,4,5};//int[] array1 =new int[]{0,1,2,3,4,5};double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};//double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};String[] array3 = {"hello", "world", "!!!"};//String[] array3 = new String[]{"hello", "world", "!!!"};数组也可以按照如下C语言个数创建
该种定义方式不太友好，容易造成数组的类型就是int的误解
[]如果在类型之后，就表示数组类型，因此int[]结合在一块写意思更清晰
int arr[] = {1, 2, 3};注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败
//正确形式int[] array1;array1 = new int[10];int[] array2;array2 = new int[]{10, 20, 30};//错误形式int[] array3;array3 = {1, 2, 3};- 如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值
如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值
- 如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null
1.4 数组的使用
1.4.1 数组中元素访问
数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。比如：
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};System.out.println(array[0]);System.out.println(array[1]);System.out.println(array[2]);System.out.println(array[3]);System.out.println(array[4]);// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改array[0] = 100;System.out.println(array[0]);【注意事项】
数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。
1.4.2 遍历数组
所谓 "遍历" 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印。
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};System.out.println(array[0]);System.out.println(array[1]);System.out.println(array[2]);System.out.println(array[3]);System.out.println(array[4]);上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的，但问题是：
如果数组中增加了一个元素，就需要增加一条打印语句
如果输入中有100个元素，就需要写100个打印语句
如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1，修改起来非常麻烦。
通过观察代码可以发现，对数组中每个元素的操作都是相同的，则可以使用循环来进行打印。
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};for(int i = 0; i < 5; i++){System.out.println(array[i]);}注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};for(int i = 0; i < array.length; i++){System.out.println(array[i]);}也可以使用 for-each 遍历数组
int[] array = {1, 2, 3};for (int x : array) {System.out.println(x);}for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错.
也可以用Arrays.toString()来遍历
Arrays.sort(array);String ret=Arrays.toString(array);System.out.print(ret+" ");System.out.println();2. 数组是引用类型
2.1 初始JVM的内存分布
内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。比如：
程序运行时代码需要加载到内存
程序运行产生的中间数据要存放在内存
程序中的常量也要保存
有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁
因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分：
- 程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址
- 虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈 帧中包含有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执 行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也 被销毁了。
- 本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native 方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的
- 堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。
- 方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域
2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别
基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；
而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。
public static void func() { int a = 10; int b = 20; int[] arr = new int[]{1,2,3};}引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单。
2.3 再谈引用变量
- 等号左边这个引用指向了等号右边这个引用指向的对象
- 通过其中任何一个修改这个对象的值，另一个引用去访问的时候，也被改变
例1.
public static void main(String[] args) { int[] arr1={1,2,3,4}; int[] arr2={11,22,33,44};//此时没有人引用这个对象了，就会被系统回收 arr1[0]=99; arr2=arr1; arr2[0]=100; System.out.println(Arrays.toString(arr1)); System.out.println(Arrays.toString(arr2));}结果100 2 3 4例2.
public static void func() { int[] array1 = new int[3]; array1[0] = 10; array1[1] = 20; array1[2] = 30; int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5}; array2[0] = 100; array2[1] = 200; array1 = array2;//array1这个引用指向了array2这个引用指向的对象 array1[2] = 300;//array1[2]=array2[2]=300 array1[3] = 400;//array1[3]=array2[3]=400 array2[4] = 500;//array1[4]=array2[4]=500 for (int i = 0; i < array2.length; i++) { System.out.println(array2[i]); }}结果100 200 300 400 5002.4 认识 null
null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用.
int[] arr = null;System.out.println(arr[0]);// 执行结果Exception in thread "main" java.lang.NullPointerExceptionat Test.main(Test.java:6)null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.
注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.
3. 数组的应用场景
3.1 保存数据
public static void main(String[] args) { int[] array = {1, 2, 3}; for(int i = 0; i < array.length; ++i){ System.out.println(array[i] + " "); }}3.2 作为函数的参数
参数传基本数据类型
public static void main(String[] args) { int num = 0; func(num);只是改变形参的指向，没有改变实参的指向 System.out.println("num = " + num);}public static void func(int x) { x = 10; System.out.println("x = " + x);}// 执行结果x = 10num = 0发现在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值.
参数传数组类型(引用数据类型）
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; func(arr); System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);}public static void func(int[] a) { a[0] = 10;//传递的是引用，通过这个引用修改了原来的值 System.out.println("a[0] = " + a[0]);}// 执行结果a[0] = 10arr[0] = 10发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.
因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。
public static void func1(int[] array){ array=new int[]{15,16,17};//只是改变形参的指向，没有改变实参的指向}public static void func2(int[] array){ array[0]=999;//传递的是引用，通过这个引用修改了原来的值}public static void main(String[] args) { int[] array1={1,2,3,4}; //func1(array1);//999 2 3 4 func2(array1);//1 2 3 4 System.out.println(Arrays.toString(array1));}总结: 所谓的 "引用" 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).
当数组作为参数传递时，是值传递，只是测试的值是地址,两种情况：
- 形参修改指向 array=new int[10]; 只影响形参指向
- 形参修改指向对象的值 array[0]=9; 会影响到实参
3.3 作为函数的返回值
3.3.1获取斐波那契数列的前N项
public class TestArray { //返回数组 public static int[] fib(int n){ if(n <= 0){ return null; } int[] array = new int[n]; array[0] = array[1] = 1; for(int i = 2; i < n; ++i){ array[i] = array[i-1] + array[i-2]; } return array; } public static void main(String[] args) { int[] array = fib(10); for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.println(array[i]); } }}3.3.2返回数组，array指向tmpArr指向的对象
public static int[] func(){ int[] tmpArr={10,11,12};//函数结束，tmpArr被回收 return tmpArr;}public static void main(String[] args) { int[] array=func();//array指向tmpArr指向的对象 System.out.println(Arrays.toString(array));}tmpArr指向{10,11,12}
函数结束，tmpArr被回收
array指向tmpArr指向的对象
3.3.3数组每个元素扩大二倍
public static int[] grow(int[] array){ for (int i = 0; i < array.length; i++) { array[i]= array[i]*2; } return array;}public static void main(String[] args) { int[] array1={1,2,3,4,5}; int[] ret=grow(array1); System.out.println(Arrays.toString(array1)); System.out.println(Arrays.toString(ret));}相当于在同一个对象修改
public static void grow2(int[] array){ for (int i = 0; i < array.length; i++) { array[i]= array[i]*2;//相当于在同一个对象修改 }}public static void main(String[] args) { int[] array1={1,2,3,4,5}; grow2(array1); System.out.println(Arrays.toString(array1));//array1指向的对象被修改}public static int[] grow3(int[] array){ int[] tmpArray=new int[array.length]; for (int i = 0; i < array.length; i++) { tmpArray[i]= array[i]*2;//改了tmpArray指向的对象 } return tmpArray;//返回tmpArray指向的对象}public static void main(String[] args) { int[] array1={1,2,3,4,5}; int[] ret=grow3(array1); System.out.println(Arrays.toString(array1));//array1指向的对象没有改 System.out.println(Arrays.toString(ret));}4. 数组练习
4.1 数组转字符串
代码示例
import java.util.Arraysint[] arr = {1,2,3,4,5,6};String newArr = Arrays.toString(arr);System.out.println(newArr);// 执行结果[1, 2, 3, 4, 5, 6]使用这个方法后续打印数组就更方便一些.
Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作数组的常用方法.
public static String myToString(int[] array){ if(array==null){ return null; } String ret="["; for (int i = 0; i < array.length; i++) { ret+=array[i]; if(i!=array.length-1){ ret+=" ,"; } } ret=ret+"]"; return ret;}public static void main(String[] args) { int[] array={1,2,3,4}; System.out.println(myToString(array)); System.out.println(myToString(null));}4.2 数组拷贝
代码示例
普通方法
public static void main(String[] args) { int[] array={1,2,3,4}; int[] array2=new int[array.length]; for (int i = 0; i < array.length; i++) { array2[i]=array[i]; } System.out.println(Arrays.toString(array)); System.out.println(Arrays.toString(array2));Arrays.copyOf(数组，新的长度)
使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝：
- copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组
- arr和ret引用的不是同一个数组
public static void main(String[] args) { int[] array={1,2,3,4}; //可以扩容，拷贝 int[] ret=Arrays.copyOf(array,array.length); System.out.println(Arrays.toString(array)); System.out.println(Arrays.toString(ret));System.arraycopy(被拷贝数组，被拷贝数组的位置，拷贝数组，拷贝数组的位置，拷贝长度）
public static void main(String[] args) { int[] array={1,2,3,4}; int[] copy=new int[array.length]; //指定区间拷贝 System.arraycopy(array,1,copy,0,array.length-1); System.out.println(Arrays.toString(array)); System.out.println(Arrays.toString(copy));clone产生一个副本
public static void main(String[] args) { int[] array1={1,2,3,4,5}; int[] array2=array1.clone();//克隆，就是产生一个副本 System.out.println(Arrays.toString(array1)); System.out.println(Arrays.toString(array2)); System.out.println("==============="); array2[0]=99; System.out.println(Arrays.toString(array1)); System.out.println(Arrays.toString(array2));}fill(局部/全部）填充
fill(数组，填充数字)；
fill(数组，开始位置，结束位置，填充数字）
public static void main(String[] args) { int[] array3=new int[10]; //(局部/全部）填充 Arrays.fill(array3,1,3,-1);//[1,3) System.out.println(Arrays.toString(array3));}equals(数组，数组）,比较数组指向的内容
public static void main(String[] args) { int[] array={1,2,3,4}; int[] array2={1,2,3,4}; System.out.println(Arrays.equals(array,array2));}Arrays.copyOfRange(数组，开始位置，结束位置）
public static void main(String[] args) { int[] array={1,2,3,4}; //范围拷贝 int[] ret=Arrays.copyOfRange(array,1,3);//[1,3) System.out.println(Arrays.toString(array)); System.out.println(Arrays.toString(ret)); System.out.println("==============="); ret[0]=99; System.out.println(Arrays.toString(array)); System.out.println(Arrays.toString(ret));}4.3 求数组中元素的平均值
给定一个整型数组, 求平均值
代码示例
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1,2,3,4,5,6}; System.out.println(avg(arr)); }public static double avg(int[] arr) { int sum = 0; for (int x : arr) { sum += x; } return (double)sum / (double)arr.length;}// 执行结果3.54.4 查找数组中指定元素(顺序查找)
给定一个数组, 再给定一个元素, 找出该元素在数组中的位置.
代码示例
public static int find(int[] array,int val){ for (int i = 0; i < array.length; i++) { if(array[i]==val){ return i; } } return -1;}public static void main(String[] args) { int[] array1= {1,12,3,14}; int ret=find(array1,14); System.out.println(ret);}// 执行结果34.5 查找数组中指定元素(二分查找)
针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找.
啥叫有序数组?
有序分为 "升序" 和 "降序"
如 1 2 3 4 , 依次递增即为升序.
如 4 3 2 1 , 依次递减即为降序.
以升序数组为例, 二分查找的思路是先取中间位置的元素, 然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较：
- 如果相等，即找到了返回该元素在数组中的下标
- 如果小于，以类似方式到数组左半侧查找
- 如果大于，以类似方式到数组右半侧查找
代码示例
public static int binarySearch(int[] arr,int key){ int left=0; int right=arr.length-1; while(left<=right){ int mid=left+(right-left)/2; if(arr[mid]>key){ right=mid-1; }else if(arr[mid]可以看到, 针对一个长度为 10000 个元素的数组查找, 二分查找只需要循环 14 次就能完成查找. 随着数组元素个数越多, 二分的优势就越大.
4.6 数组排序(冒泡排序)
给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序.
算法思路
假设排升序：
将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素就在数组的末尾
依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好
代码示例
public static void bubbleSort(int[] arr){ for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) { for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) { if(arr[j]>arr[j+1]){ int tmp=arr[j]; arr[j]=arr[j+1]; arr[j+1]=tmp; } } }}public static void main(String[] args) { int[] arr={7,6,5,4,3,2,1}; bubbleSort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr));}冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法
public static void main(String[] args) {int[] arr = {9, 5, 2, 7};Arrays.sort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));}关于 Arrays.sort 的具体实现算法, 我们在后面的排序算法课上再详细介绍. 到时候我们会介绍很多种常见排序算法.
4.7 数组逆序
给定一个数组, 将里面的元素逆序排列.
思路
设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素.
然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可.
public static void swap(int[] arr,int i,int j){ int tmp=arr[i]; arr[i]=arr[j]; arr[j]=tmp;}public static void reverse(int[] arr){ int left=0; int right=arr.length-1; while(left5. 二维数组
二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组.
基本语法
数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };
5.1二维数组的创建和初始化
public static void main(String[] args) { int[][] array={{1,2,3},{4,5,6}}; int[][] array2=new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}}; int[][] array3=new int[2][3];}5.2二维数组的输出
public static void main(String[] args) { int[][] array={{1,2,3},{4,5,6}}; System.out.println(Arrays.toString(array[0])); System.out.println(Arrays.toString(array[1])); System.out.println("=============="); for (int i = 0; i < 2; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { System.out.print(array[i][j]+" "); } System.out.println(); } System.out.println("=============="); for(int[] ret:array){ for(int x:ret){ System.out.print(x+" "); } System.out.println(); } System.out.println("=============="); System.out.println(Arrays.deepToString(array));}5.3不规则二维数组
public static void main(String[] args) { //可以省略列 int[][] array=new int[2][]; *//* array[0]=new int[]{11,22,33,44}; array[1]=new int[]{111,222,444,666,888}; for (int i = 0; i < array.length; i++) { for (int j = 0; j < array[i].length; j++) { System.out.print(array[i][j]+" "); } System.out.println(); }}来源地址：https://blog.csdn.net/qq_53190275/article/details/127779786
