【Java】08 Array 数组

概述

数组是多个相同数据类型按一定顺序排列的一组数据

特点：

- 数据类型相同！！

- 长度固定！！

构成数组的几个要素

- 数组名称

- 下标，又称索引  

- 元素

- 数组长度

数组是一种引用类型，就像使用变量一样必须要有引用才能可控的访问

下标是数组的书签，访问数组的元素必须依靠下标

元素，数组所存储的数据，元素的数据类型必须和数组相同

长度，数组所存储的元素的个数

按维度分类，可以分为一维数组和多维数组

声明与初始化

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        
        //声明一个数组
        int[] array;
        
        // 初始化
        array = new int[]{1,2,3,4,5,6,7};
        
        // 如果简写，也就是静态初始化，必须 声明和初始化同时完成
        int[] array2 = {2,3,4,5,7,8,9};
        
        // 或者不对数组具体赋值元素而是初始化时声明数组的长度
        int[] array3 = new int[10];
    }
}

访问元素和使用下标

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,3,5,7,9};
        
        // 下标起始位置从0开始，结尾到数组的长度-1
        System.out.println(array[0]);
        
        // 通过下标更改元素的值
        array[3] = 10;
    }
}

长度与遍历

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,3,5,7,9};
        
        // 使用for循环遍历数组 length是数组的一个属性，表示数组的长度
        for (int i = 0; i < array.length ; i++) {
            System.out.println( array[i] );
        }
    }
}

默认值？引用类型的属性问题

一维数组的内存分布图

多维数组

声明和初始化

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        
        // 二维数组的初始化 静态
        int[][] array = new int[][]{
                {1,3,5,7,9},
                {2,4,6,8,10}
        };
        
        // 动态 二维数组可以只声明外围长度，
        // 内围数组没有声明就是未初始化的状态
        // Java允许内围可以先不初始化
        int[][] array2 = new int[4][];
    }
}

下标访问和遍历

package cn.dai;

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

        // 二维数组的初始化 静态
        int[][] array = new int[][]{
                {1,3,5,7,9},
                {2,4,6,8,10}
        };

        // 元素的访问 
        System.out.println(array[1][2]);
        
        // 遍历
        
        // 先遍历外围长度，也就是内围的数组个数
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            
            // 再遍历下标指向的数组
            for (int j = 0; j < array[i].length ; j++) {
                
                // 这样就能遍历每一个元素了
                System.out.println( array[i][j] );
            }
        }
    }
}

数组练习

杨辉三角/帕斯卡三角

package cn.dai;

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

        // 杨辉三角形  外围的长度不限制 (不要低于5)
        int[][] pascalTriangle = new int[10][];

        // 名字太长 声明一个简写引用一下
        int[][] tri = pascalTriangle;

        for (int i = 0; i < tri.length; i++) {

            // 声明内围的数组
            tri[i] = new int[i + 1];
            // 连续赋值 每一行，也就是每一组数组的头和尾都是1
            tri[i][0] = tri[i][i] = 1;

            // 对既不是头也不是尾的内部元素进行赋值
            for (int j = 1; j < tri[i].length - 1 ; j++) {
                tri[i][j] = tri[i - 1][j - 1] + tri[i - 1][j];
            }
        }

        // 打印查看
        for (int i = 0; i < tri.length; i++) {
            for (int j = 0; j < tri[i].length; j++) {
                System.out.print(tri[i][j]+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

一维数组：求最大最小值，平均值，总和

package cn.dai;

public class Arrays {

    // 求最大值
    static int getMaximum(int[] array){
        // 设置游标
        int max = array[0];
        // 因为已经设置第一个赋值给了游标 从第二个开始遍历
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            // max = array[i] > max ? array[i] : max;
            max = Math.max(array[i], max);
        }
        return max;
    }

    // 求最小值
    static int getMinimum(int[] array){
        int min = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            // min = array[i] < min ? array[i] : min;
            min = Math.min(array[i], min);
        }
        return min;
    }

    // 求和
    static int getSummation(int[] array){
        int sum = 0;
        for (int element : array) {
            sum += element;
        }
        return sum;
    }
    
    // 求平均值
    static double getAverage(int[] array){
        double sum = 0.0;
        for (int element : array) {
            sum += element;
        }
        return sum / array.length;
    }
}

一维数组的复制

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        
        int[] array = {1,3,5,7,9};
        
        // 先复制长度
        int[] array2 = new int[array.length];

        for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
            // 复制元素
            array2[i] = array[i];
        }
    }
}

一维数组的反转

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,5,10,9};
    }
    
    static int[] reverse1(int[] array){
        // 遍历一半长度进行元素交换
        for (int i = 0; i < array.length / 2; i++) {
            int temp = array[i];
            array[i] = array[array.length - 1 - i];
            array[array.length - 1 - i] = temp;
        }
        return array;
    }

    static int[] reverse2(int[] array){
        // 头尾双向交换 
        for ( int i = 0,j = array.length -1; i < j ; i++,j--) {
            int temp = array[i];
            array[i] = array[j];
            array[j] = temp;
        }
        return array;
    }
}

一维数组的线性查找 和 二分查找

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,5,10,9};
    }

    // 线性查找
    static int linearSearch(int[] array,int target){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if (target == array[i]) return i;   // 找到直接返回索引
        }
        return -1; // 找不到 返回-1
    }

    // 二分查找
    static int binarySearch(int[] array,int target){
        int start = 0;
        int end = array.length -1;
        
        while ( start <= end ){
            int mid = (start + end) / 2; // 每次二分都在不断变化的中轴游标
            if (target == array[mid]) return mid; // 碰上了正好直接返回
            else if (target > array[mid]) start = mid + 1; // 目标位置大于中轴，起始位置前推 
            else end = mid + 1; // 反之后退
        }
        return -1;
    }
}

【排序算法】

衡量排序算法的指标

- 时间复杂度　　需要比较的次数和记录的移动次数

- 空间复杂度　　内存耗费

- 稳定性　　是否需要改变数据

按内外状态划分

- 内部排序 不需要外界辅助实现算法

- 外部排序 算法需要多部份完成，依赖外界辅助实现

【算法的特征】

- 对输入的描述和定义必须正确

- 输出必须要有结果产生

- 有穷性，在完成计算实现之后必须停止

- 确定性，算法的每一步都是明确的，不会歧义

- 可行性，算法的每一步都是清晰的，纸笔也能实现答案获取

冒泡排序

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,5,10,9};
    }

    // 冒泡排序
    static int[] bubbleSort(int[] array){
        
        for (int i = 0; i < array.length -1; i++) {

            for (int j = 0; j < array.length -1; j++) {
                
                if (array[j] > array[j + i]){
                    int temp = array[i];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                }
            }
            
        }
        return array;
    }
}

快速排序 递归

 https://blog.csdn.net/shujuelin/article/details/82423852

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,5,10,9};
    }
    
    // 快速排序
    static void quickSort(int[] arr,int start,int end){
        int i,j,temp,t;
        if(start > end) return;
        i = start;
        j = end;
        //temp就是基准位
        temp = arr[start];

        while (i < j) {
            //先看右边，依次往左递减
            while (temp <= arr[j] && i<j) j--;
            
            //再看左边，依次往右递增
            while (temp>=arr[i]&&i<j) i++;
            
            //如果满足条件则交换
            if (i<j) {
                t = arr[j];
                arr[j] = arr[i];
                arr[i] = t;
            }

        }
        //最后将基准为与i和j相等位置的数字交换
        arr[start] = arr[i];
        arr[i] = temp;
        //递归调用左半数组
        quickSort(arr, start, j-1);
        //递归调用右半数组
        quickSort(arr, j+1, end);
    }
}

Arrays工具类

直接看源码，这里有非常多的重载

右边可以看到所有基本类型的重载方法

Arrays.sort() 将参数数组按顺序方式排序

关于parallelSort并行排序的资料：

https://www.infoq.cn/article/Java-8-Quiet-Features/

二分的重载

判断两个数组是否相同

fill 填充数组 你可以设置填充范围，不过默认全填充

复制数组直接照搬系统的复制方法...

将数组转换成String字符串形式

越界异常

package cn.dai;

public class Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,5,10,9};

        // 越界异常 访问超过索引个数的位置
        System.out.println(array[11]);
    }
}
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 11
    at cn.dai.Arrays.main(Arrays.java:10)

Process finished with exit code 1