数组

数组

目录

• 数组
  • 数组的概念
  • 数组声明创建
    • 其他初始化方式
    • 内存分析
    • 数组的特点
    • 数组边界
    • 小结
  • 数组使用
    • 普通For循环
    • For-Each 循环
    • 数组作方法入参
    • 数组作返回值
  • 多维数组
    • 二维数组
  • Arrays 类
    • 概念
    • 常用功能
  • 冒泡排序
  • 稀疏数组
    • 原始数组
    • 创建稀疏数组
    • 还原稀疏数组

数组的概念

• 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它们。

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

语法：

dataType[] arrayRefVar; // 首选方式
或
dataType arrayRefVar[];

代码：

public class ArrayDemo01 {
    // 变量的类型 变量的名字 = 变量的值;
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums1; // 1.定义一个int数组（常用）
        int nums2[]; // c和c++风格（了解）
    }
}

Java语言使用new操作符来创建数组。

语法：

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

代码：

public class ArrayDemo01 {
    // 变量的类型 变量的名字 = 变量的值;
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums; // 1.声明一个int数组（常用）
        nums = new int[10]; // 创建一个可以存放10个int类型的数组
    }
}

数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。

获取数组的长度

arrays.length

public class ArrayDemo01 {
    // 变量的类型 变量的名字 = 变量的值;
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums; // 1.声明一个int数组（常用）
        nums = new int[10]; // 创建一个可以存放10个int类型的数组
        // 给数组里面的元素赋值
        nums[0] = 1;
        nums[1] = 2;
        nums[2] = 3;
        nums[3] = 4;
        nums[4] = 5;
        nums[5] = 6;
        nums[6] = 7;
        nums[7] = 8;
        nums[8] = 9;
        nums[9] = 10;
        // 计算数组所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum += nums[i];
        }
        System.out.println("总和为: " + sum);
    }
}

其他初始化方式

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。

• 静态初始化

  // 静态初始化：创建加赋值
  int[] a = {1, 2, 3, 4};
  System.out.println(a[0]); // 1
  

• 动态初始化

  // 动态初始化：包含默认初始化
  int[] b = new int[10];
  b[0] = 10;
  System.out.println(b[0]); // 10
  System.out.println(b[1]); // 0
  System.out.println(b[3]); // 0
  

内存分析

Java内存分析：

​

​ 图解：

数组的特点

• 其长度是确定的。数组一旦被创建，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

下标的合法合法区间[0 ,length -1]，如果越界就会报错

public static void main(String[] args) {
    int[] a = new int[2];
    System.out.println(a[2]); // 下标越界
}

java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常！！

小结

• 数组是相同数据类型(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。
• 数组长度的确定的，不可变的。如果越界，则报：ArraylndexOutofBounds 错误

数组使用

普通For循环

public class ArrayDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
        // 打印全部的数组元素
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
    }
}

For-Each 循环

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
        // JDK1.5开始；没有下标
        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }
    }
}

数组作方法入参

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
        printArray(arrays);
    }
    // 打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int array : arrays) {
            System.out.print(array + "	");
        }
    }
}

数组作返回值

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] reverse = reverse(arrays);
    }
    // 反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays) {
        int[] result = new int[arrays.length];
        for (int i = 0, j = result.length - 1; i < arrays.length; i++, j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }
        return result;
    }
}

多维数组

多维数组可以看出是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每个元素都是一个一维数组

二维数组

int a[][] = new int[2][5];

以上二维数组 a 可以看出一个二行五列的数组

遍历二维数组

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arrays = {{1, 2}, {2, 3}, {3, 4}};
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arrays[i].length; j++) {
                System.out.println(arrays[i][j]);
            }
        }
    }
}

Arrays 类

概念

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,而"不用"使用对象来调用(注意:是"不用”而不是"不能")

详情请查看JDK帮助文档

常用功能

• 给数组赋值：通过 fill 方法
• 对数组排序：通过 sort 方法，按升序。
• 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查找法操作。

代码：

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1, 2, 3, 45, 652, 741, 1202, 4851, 23, 3};
        System.out.println(a); // [I@1540e19d
        Arrays.sort(a); // 对数组进行排序
        // 打印数组元素
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        Arrays.fill(a, 0); // 将数组全部填充
        Arrays.fill(a, 2, 4, 0); // 填充数组中包括2，不包括4下标的数为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

冒泡的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人人尽皆知。

我们看到嵌套循环，应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2)。

代码：

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,78,23,452,8592,12,4852,48520,4852,223};
        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }
    // 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，我们就交换他们的位置
    // 2、每一次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数字
    // 3、下一轮则可以少一次排序
    // 4、依次循环，知道结束！
    public static int[] sort(int[] array) {
        // 临时变量
        int temp = 0;
        // 外层循环，判断我们要走多少次
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            boolean flag = false; // 标记，减少没有必要的比较
            // 内层循环，如果第一个数比第二个数大， 则交换位置
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
                if (array[j + 1] > array[j]) { // >由大到小，<由小到大
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                    flag = true;
                }
            }
            if(flag == false){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

稀疏数组

当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组。

稀疏数组的处理方式：

• 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

原始数组

// 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;
System.out.println("输出原始数组");
for (int[] ints : array1) {
    for (int anInt : ints) {
        System.out.print(anInt + " ");
    }
    System.out.println();
}

结果：

输出原始数组
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

创建稀疏数组

// 转换为稀疏数组
// 1、获取有效值的个数
int sum = 0;
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
    for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
        if (array1[i][j] != 0) {
            sum++;
        }
    }
}
// 2、创建一个稀疏数组的数组
int[][] array2 = new int[sum + 1][3];
array2[0][0] = 11;
array2[0][1] = 11;
array2[0][2] = sum;
// 3、遍历二维数组，将非0的值存放在稀疏数组中
int count = 0;
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
    for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
        if (array1[i][j] != 0) {
            count++;
            array2[count][0] = i;
            array2[count][1] = j;
            array2[count][2] = array1[i][j];
        }
    }
}
System.out.println("输出稀疏数组");
for (int[] ints : array2) {
    for (int anInt : ints) {
        System.out.print(anInt + " ");
    }
    System.out.println();
}

输出结果：

输出稀疏数组
11 11 2
1 2 1
2 3 2

还原稀疏数组

// 1、读取稀疏数组的值
int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
// 2、给其中的元素还原值
for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
    array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
}
// 3、打印
System.out.println("输出还原后的数组");
for (int[] ints : array3) {
    for (int anInt : ints) {
        System.out.print(anInt + "	");
    }
    System.out.println();
}

输出结果：

输出还原后的数组
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0