Java基础-数组

一、概念

数组是多个相同数据类型按一定顺序排列的集合，使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。
数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任意数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型。
创建数组对象会在内容中开辟一块连续的内存空间，而数组名中引用的是这块连续空间的首地址。
数组的长度一旦确定，就不能修改。
数据分类
1. 按维度分：一维数组、二维数组、...
2. 按元素类型分：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组

二、一维数组

1. 声明和初始化

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 静态初始化：数组的初始化和数组元素的赋值操作同时进行
        int[] ids; // 声明
        ids = new int[]{1001, 1002, 1003, 1004};

        // 2. 动态初始化：数组的初始化和数组元素的赋值操作分开进行
        String[] names;
        names = new String[5];

        // 声明 + 初始化
        String[] animals = new String[10];
        char[] grades = new char[]{'A', 'B', 'C', 'D'};
        
        // 其他写法
        int[] nums = {1, 2, 3, 4}; // 类型推断
    }
}

2. 数组索引

通过索引的方式调用数据指定位置的元素。
数组的索引从0开始，到数组长度-1结束。

package com.example.www;

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names;
        names = new String[5];

        names[0] = "关羽";
        names[1] = "张飞";
        names[2] = "黄忠";
        names[3] = "马超";
        names[4] = "赵云";
    }
}

3. 数组长度

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names;
        names = new String[5];
        System.out.println(names.length); // 5
    }
}

4. 数组遍历

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names;
        names = new String[5];

        names[0] = "关羽";
        names[1] = "张飞";
        names[2] = "黄忠";
        names[3] = "马超";
        names[4] = "赵云";

        for (int i = 0; i < names.length; i++) {
            System.out.println(names[i]);
        }
    }
}

5. 默认初始化值

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names;
        names = new String[5];
        for (int i = 0; i < names.length; i++) {
            System.out.println(names[i]); // null
        }
    }
}

数组元素是整型：0

数组元素是浮点型：0.0

数组元素是char型：ASCII中的0（空字符）

数组元素是boolean型：false

数组元素是引用数据类型：null

6. 数组内存解析

三、二维数组

1. 声明和初始化

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
       // 1. 静态初始化
       int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6}};
       // 2. 动态初始化
       int[][] arr2 = new int[3][];
       int[][] arr3 = new int[3][2];

       // 其他写法
        int arr4[][] =  new int[3][];
        int[] arr5[] = new int[3][];
        int[][] arr6 = {{1,2,3},{4,5},{6}};
    }
}

2. 数组索引

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6}};
        System.out.println(arr1[0][1]); // 2
        int[][] arr2 = new int[3][];
        arr2[1] = new int[4];
        System.out.println(arr2[1][0]); // 0
    }
}

3. 数组长度

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6}};
        System.out.println(arr1.length); // 3
        System.out.println(arr1[1].length); // 2
    }
}

4. 数组遍历

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6}};
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                System.out.print(arr[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
//1 2 3
//4 5
//6

5. 默认初始化值

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args){
        // 初始化方式一：
        int[][] arr1 = new int[4][3];
        System.out.println(arr1[0]); // [I@1b6d3586 地址值
        System.out.println(arr1[0][0]); // 0
        System.out.println(arr1); // [[I@4554617c
        
		// 初始化方式二：
        int[][] arr2 = new int[4][];
        System.out.println(arr2[0]); // null
        System.out.println(arr2[0][1]); // NullPointerException， 不能调用，报错
    }
}

6. 数组内存解析

四、Arrays工具类

import java.util.Arrays;

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1 = new int[]{1, 2, 3, 4};
        int[] arr2 = new int[]{2, 1, 4, 3};
        boolean isEquals = Arrays.equals(arr1,arr2);
        // 判断数组是否相等
        System.out.println(isEquals); // false
        // 输出数组信息
        System.out.println(Arrays.toString(arr1)); // [1, 2, 3, 4]
        // 将指定值填充到数组中
        Arrays.fill(arr1, 10);
        System.out.println(Arrays.toString(arr1)); // [10, 10, 10, 10]
        // 排序
        Arrays.sort(arr2);
        System.out.println(Arrays.toString(arr2)); // [1, 2, 3, 4]
        // 二分查找
        int[] arr3 = new int[]{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 21, 23};
        int index = Arrays.binarySearch(arr3, 17);
        System.out.println(index); // 6
    }
}

五、数组练习

1. 杨辉三角

// 考察元素赋值

public class YangHuiTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 声明并初始化二维数组
        int[][] yangHui = new int[10][];
        // 2. 给数组的元素赋值
        for (int i = 0; i < yangHui.length; i++) {
            yangHui[i] = new int[i + 1];
            // 2.1 先给首末元素赋值
            yangHui[i][0] = yangHui[i][i] = 1;
            // 2.2 给每行的非首末元素赋值
            if (i > 1) {
                for (int j = 1; j < yangHui[i].length - 1; j++) {
                    yangHui[i][j] = yangHui[i-1][j-1] + yangHui[i-1][j];
                }
            }
        }
        // 3. 遍历二维数组
        for (int i = 0; i < yangHui.length; i++) {
            for (int j = 0; j < yangHui[i].length; j++) {
                System.out.print(yangHui[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

2. 求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数和总和

定义一个int型的一维数组，包含10个元素，分别赋予随机两位整数。然后求出所有元素的最大值、最小值、平均数、和，并输出。

//获取[a,b]范围的随机数：(int)(Math.random()*(b-a+1)+a)

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[10];

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10);
        }

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
        //最大值
        int maxValue = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if (maxValue < arr[i]) {
                maxValue = arr[i];
            }
        }
        System.out.println("最大值为：" + maxValue);
        //最小值
        int minValue = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if (minValue > arr[i]) {
                minValue = arr[i];
            }
        }
        System.out.println("最小值为：" + minValue);
        //求和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            sum += arr[i];
        }
        System.out.println("和：" + sum);
        //平均数
        int avgValue = sum / arr.length;
        System.out.println("平均数为：" + avgValue);
    }
}

3. 数组复制

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1,arr2;
        arr1 = new int[]{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};
        // 显示arr1的内容
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            System.out.print(arr1[i] + " "); // 2 3 5 7 11 13 17 19
        }
        System.out.println();
        // 1.赋值arr2变量等于arr1
        // 不能称作数组的复制，arr1和arr2地址值相同
        // arr2 = arr1;

        // 2. 遍历赋值
        arr2 = new int[arr1.length];
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            arr2[i] = arr1[i];
        }
        // 修改arr2中的元素
        for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
            if (i % 2 == 0){
                arr2[i] = i;
            }
        }
        // 显示arr1的内容
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            System.out.print(arr1[i] + " "); // 2 3 5 7 11 13 17 19
        }
        System.out.println();
        // 显示arr2的内容
        for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
            System.out.print(arr2[i] + " "); // 0 3 2 7 4 13 6 19
        }
        System.out.println();

    }
}

4. 数组反转

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = new int[]{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " "); // 2 3 5 7 11 13 17 19
        }
        System.out.println();

        // 数组反转
        // 方法一
//        for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
//            int tmp = arr[i];
//            arr[i] = arr[arr.length - i - 1];
//            arr[arr.length - i - 1] = tmp;
//        }
        
        // 方法二
        for (int i = 0, j = arr.length - 1; i<j;i++,j--) {
            int tmp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = tmp;
        }

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " "); // 19 17 13 11 7 5 3 2
        }

    }
}

5. 查找

5.1 线性查找

public class SearchTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " "); // 2 3 5 7 11 13 17 19
        }
        System.out.println();

        int dest = 17;
        // 线性查找
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (dest == arr[i]){
                System.out.println("Index:"+i);
                break;
            }
        }
    }
}

5.2 二分法

前提：所要查找的数组必须有序

public class SearchTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 21, 23};
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " "); // 2 3 5 7 11 13 17 19
        }
        System.out.println();

        int dest = 17;
        // 二分法查找
        int head = 0; // 初始的首索引
        int end = arr.length - 1; // 初始的末索引
        boolean isFlag = true;
        while (head <= end){
            int middle = (head + end) / 2;
            if (dest == arr[middle]){
                System.out.println("Index:" + middle);
                isFlag = false;
                break;
            }else if (arr[middle] > dest) {
                end = middle -1 ;
            }else {
                head = middle + 1;
            }
        }
        if(isFlag){
            System.out.println("Not found");
        }
    }
}

6. 排序

6.1 冒泡排序

public class BubbleSortTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{11, 17, 2, 13, 5, 23, 7, 3};
        // 冒泡排序
        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;
                }
            }
        }

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " "); // 2 3 5 7 11 13 17 23
        }
    }
}

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