Java基础 05 数组

第一章 数组定义和访问

1.1 容器概述

案例分析

现在需要统计某公司员工的工资情况，例如计算平均工资、找到最高工资等。假设该公司有50名员工，用前面所学的知识，程序首先需要声明50个变量来分别记住每位员工的工资，然后在进行操作，这样做会显得很麻烦，而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器进行操作。将所有的数据全部存储到一个容器中，统一操作。

容器概念

容器：是将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。
生活中的容器：水杯，衣柜，教室

1.2 数组概念

数组概念： 数组就是存储数据长度固定的容器，保证多个数据的数据类型要一致。

1.3 数组的定义

方式一

格式：

数组存储的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];

数组定义格式详解：

• 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
• [] : 表示数组。
• 数组名字：为定义的数组起个变量名，满足标识符规范，可以使用名字操作数组。
• new：关键字，创建数组使用的关键字。 数组存储的数据类型：
• 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
• [长度]：数组的长度，表示数组容器中可以存储多少个元素。
• 注意：数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改。
• 和水杯道理相同，买了一个2升的水杯，总容量就是2升，不能多也不能少。

举例：
定义可以存储3个整数的数组容器，代码如下：

int[] arr = new int[3];

方式二

格式：

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3...};

举例：
定义存储 1，2，3，4，5 整数的数组容器。

int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};

方式三

格式：

数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};

举例：
定义存储 1，2，3，4，5 整数的数组容器

int[] arr = {1,2,3,4,5};

/*
数组的概念：是一种容器，可以同时存放多个数据值。

数组的特点：
1. 数组是一种引用数据类型
2. 数组当中的多个数据，类型必须统一
3. 数组的长度在程序运行期间不可改变

数组的初始化：在内存当中创建一个数组，并且向其中赋予一些默认值。

两种常见的初始化方式：
1. 动态初始化（指定长度）
2. 静态初始化（指定内容）

动态初始化数组的格式：
数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[数组长度];

解析含义：
左侧数据类型：也就是数组当中保存的数据，全都是统一的什么类型
左侧的中括号：代表我是一个数组
左侧数组名称：给数组取一个名字
右侧的new：代表创建数组的动作
右侧数据类型：必须和左边的数据类型保持一致
右侧中括号的长度：也就是数组当中，到底可以保存多少个数据，是一个int数字
 */
public class Demo01Array {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个数组，里面可以存放300个int数据
        // 格式：数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[数组长度];
        int[] arrayA = new int[300];

        // 创建一个数组，能存放10个double类型的数据
        double[] arrayB = new double[10];

        // 创建一个数组，能存放5个字符串
        String[] arrayC = new String[5];
    }

}

/*
动态初始化（指定长度）：在创建数组的时候，直接指定数组当中的数据元素个数。
静态初始化（指定内容）：在创建数组的时候，不直接指定数据个数多少，而是直接将具体的数据内容进行指定。

静态初始化基本格式：
数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[] { 元素1, 元素2, ... };

注意事项：
虽然静态初始化没有直接告诉长度，但是根据大括号里面的元素具体内容，也可以自动推算出来长度。
 */
public class Demo02Array {

    public static void main(String[] args) {
        // 直接创建一个数组，里面装的全都是int数字，具体为：5、15、25
        int[] arrayA = new int[] { 5, 15, 25, 40 };

        // 创建一个数组，用来装字符串："Hello"、"World"、"Java"
        String[] arrayB = new String[] { "Hello", "World", "Java" };
    }

}

/*
使用静态初始化数组的时候，格式还可以省略一下。

标准格式：
数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[] { 元素1, 元素2, ... };

省略格式：
数据类型[] 数组名称 = { 元素1, 元素2, ... };

注意事项：
1. 静态初始化没有直接指定长度，但是仍然会自动推算得到长度。
2. 静态初始化标准格式可以拆分成为两个步骤。
3. 动态初始化也可以拆分成为两个步骤。
4. 静态初始化一旦使用省略格式，就不能拆分成为两个步骤了。

使用建议：
如果不确定数组当中的具体内容，用动态初始化；否则，已经确定了具体的内容，用静态初始化。
 */
public class Demo03Array {

    public static void main(String[] args) {
        // 省略格式的静态初始化
        int[] arrayA = { 10, 20, 30 };

        // 静态初始化的标准格式，可以拆分成为两个步骤
        int[] arrayB;
        arrayB = new int[] { 11, 21, 31 };

        // 动态初始化也可以拆分成为两个步骤
        int[] arrayC;
        arrayC = new int[5];

        // 静态初始化的省略格式，不能拆分成为两个步骤。
//        int[] arrayD;
//        arrayD = { 10, 20, 30 };
    }

}

1.4 数组的访问

• 索引： 每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从0开始，这个自动编号称为数组索引 (index)，可以通过数组的索引访问到数组中的元素。
• 格式：

数组名[索引]

/*
直接打印数组名称，得到的是数组对应的：内存地址哈希值。
二进制：01
十进制：0123456789
16进制：0123456789abcdef

访问数组元素的格式：数组名称[索引值]
索引值：就是一个int数字，代表数组当中元素的编号。
【注意】索引值从0开始，一直到“数组的长度-1”为止。
 */
public class Demo04ArrayUse {

    public static void main(String[] args) {
        // 静态初始化的省略格式
        int[] array = { 10, 20, 30 };

        System.out.println(array); // [I@75412c2f // [表示数组，I 表示整型，@表示在哪

        // 直接打印数组当中的元素
        System.out.println(array[0]); // 10
        System.out.println(array[1]); // 20
        System.out.println(array[2]); // 30
        System.out.println("=============");

        // 也可以将数组当中的某一个单个元素，赋值交给变量
        int num = array[1];
        System.out.println(num); // 20
    }

}

/*
使用动态初始化数组的时候，其中的元素将会自动拥有一个默认值。规则如下：
如果是整数类型，那么默认为0；
如果是浮点类型，那么默认为0.0；
如果是字符类型，那么默认为'u0000'；
如果是布尔类型，那么默认为false；
如果是引用类型，那么默认为null。

注意事项：
静态初始化其实也有默认值的过程，只不过系统自动马上将默认值替换成为了大括号当中的具体数值。
 */
public class Demo05ArrayUse {

    public static void main(String[] args) {
        // 动态初始化一个数组
        int[] array = new int[3];

        System.out.println(array); // 内存地址值
        System.out.println(array[0]); // 0
        System.out.println(array[1]); // 0
        System.out.println(array[2]); // 0
        System.out.println("=================");

        // 将数据123赋值交给数组array当中的1号元素
        array[1] = 123;
        System.out.println(array[0]); // 0
        System.out.println(array[1]); // 123
        System.out.println(array[2]); // 0
    }

}

• 数组的长度属性：每个数组都具有长度，而且是固定的，Java中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的 长度，语句为： 数组名.length，属性length的执行结果是数组的长度，int类型结果。由次可以推断出，数 组的最大索引值为 数组名.length-1。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5}; 
    //打印数组的属性，输出结果是5 
    System.out.println(arr.length); 
}

• 索引访问数组中的元素：
  • 数组名[索引]=数值，为数组中的元素赋值
  • 变量=数组名[索引]，获取出数组中的元素

public static void main(String[] args) {
    //定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5 
    int[] arr = {1,2,3,4,5}; 
    //为0索引元素赋值为6 
    arr[0] = 6; 
    //获取数组0索引上的元素 
    int i = arr[0]; 
    System.out.println(i); 
    //直接输出数组0索引元素 
    System.out.println(arr[0]); 
} 

public class Demo01ArrayOne {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[3]; // 动态初始化
        System.out.println(array); // 地址值
        System.out.println(array[0]); // 0
        System.out.println(array[1]); // 0
        System.out.println(array[2]); // 0
        System.out.println("==============");

        // 改变数组当中元素的内容
        array[1] = 10;
        array[2] = 20;
        System.out.println(array); // 地址值
        System.out.println(array[0]); // 0
        System.out.println(array[1]); // 10
        System.out.println(array[2]); // 20
    }
}

第二章 数组原理内存图

2.1 内存概述

内存是计算机中的重要原件，临时存储区域，作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。

2.2 Java虚拟机的内存划分

为了提高运算效率，就对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

区域名称	作用
寄存器	给CPU使用，和我们开发无关。
本地方法栈	JVM在使用操作系统功能的时候使用，和我们开发无关。
方法区	存储可以运行的class文件。
堆内存	存储对象或者数组，new来创建的，都存储在堆内存。
方法栈	方法运行时使用的内存，比如main方法运行，进入方法栈中执行。

2.3 数组在内存中的存储

一个数组内存图

public class Demo01ArrayOne {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[3];      // 动态初始化
        System.out.println(array);     // 地址值
        System.out.println(array[0]);  // 0
        System.out.println(array[1]);  // 0
        System.out.println(array[2]);  // 0
        System.out.println("==============");
        // 改变数组当中元素的内容
        array[1] = 10;
        array[2] = 20;
        System.out.println(array);     // 地址值
        System.out.println(array[0]);  // 0
        System.out.println(array[1]);  // 10
        System.out.println(array[2]);  // 20
    }
}

new出来的内容，都是在堆内存中存储的，而方法中的变量arr保存的是数组的地址在栈内存中。

两个数组内存图

public class Demo02ArrayTwo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrayA = new int[3];
        System.out.println(arrayA);    // 地址值
        System.out.println(arrayA[0]); // 0
        System.out.println(arrayA[1]); // 0
        System.out.println(arrayA[2]); // 0
        System.out.println("==============");
        arrayA[1] = 10;
        arrayA[2] = 20;
        System.out.println(arrayA);    // 地址值
        System.out.println(arrayA[0]); // 0
        System.out.println(arrayA[1]); // 10
        System.out.println(arrayA[2]); // 20
        System.out.println("==============");
        int[] arrayB = new int[3];
        System.out.println(arrayB);    // 地址值
        System.out.println(arrayB[0]); // 0
        System.out.println(arrayB[1]); // 0
        System.out.println(arrayB[2]); // 0
        System.out.println("==============");
        arrayB[1] = 100;
        arrayB[2] = 200;
        System.out.println(arrayB);    // 地址值
        System.out.println(arrayB[0]); // 0
        System.out.println(arrayB[1]); // 100
        System.out.println(arrayB[2]); // 200
    }
}

两个变量指向一个数组

public class Demo03ArraySame {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrayA = new int[3];
        System.out.println(arrayA); // 地址值
        System.out.println(arrayA[0]); // 0
        System.out.println(arrayA[1]); // 0
        System.out.println(arrayA[2]); // 0
        System.out.println("==============");
        arrayA[1] = 10;
        arrayA[2] = 20;
        System.out.println(arrayA); // 地址值
        System.out.println(arrayA[0]); // 0
        System.out.println(arrayA[1]); // 10
        System.out.println(arrayA[2]); // 20
        System.out.println("==============");
        // 将arrayA数组的地址值，赋值给arrayB数组
        int[] arrayB = arrayA;
        System.out.println(arrayB); // 地址值
        System.out.println(arrayB[0]); // 0
        System.out.println(arrayB[1]); // 10
        System.out.println(arrayB[2]); // 20
        System.out.println("==============");
        arrayB[1] = 100;
        arrayB[2] = 200;
        System.out.println(arrayB); // 地址值
        System.out.println(arrayB[0]); // 0
        System.out.println(arrayB[1]); // 100
        System.out.println(arrayB[2]); // 200
    }
}

第三章 数组的常见操作

3.1 数组越界异常

/*
数组的索引编号从0开始，一直到“数组的长度”为止。

如果访问数组元素的时候，索引编号并不存在，那么将会发生
数组索引越界异常
ArrayIndexOutOfBoundsException

原因：索引编号写错了。
解决：修改成为存在的正确索引编号。
 */
public class Demo01ArrayIndex {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 15, 25, 35 };
        System.out.println(array[0]); // 15
        System.out.println(array[1]); // 25
        System.out.println(array[2]); // 35
        // 错误写法
        // 并不存在3号元素，所以发生异常
        System.out.println(array[3]);
    }
}

创建数组，赋值3个元素，数组的索引就是0，1，2，没有3索引，因此我们不能访问数组中不存在的索引，程序运行后，将会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 数组越界异常。

3.2 数组空指针异常

/*
所有的引用类型变量，都可以赋值为一个null值。但是代表其中什么都没有。

数组必须进行new初始化才能使用其中的元素。
如果只是赋值了一个null，没有进行new创建，
那么将会发生：
空指针异常 NullPointerException

原因：忘了new
解决：补上new
 */
public class Demo02ArrayNull {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = null;
        // array = new int[3];
        System.out.println(array[0]);
    }
}

arr = null 这行代码，意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址，也就不允许再操作数组了，因此运行的时候会抛出 NullPointerException 空指针异常。

3.3 数组遍历【重点】

数组遍历： 将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。遍历也是数组操作中的基石。
数组的索引是 0 到 lenght-1 ，可以作为循环的条件出现。

/*
如何获取数组的长度，格式：
数组名称.length
这将会得到一个int数字，代表数组的长度。
数组一旦创建，程序运行期间，长度不可改变。
 */
public class Demo03ArrayLength {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrayA = new int[3];
        int[] arrayB = {10, 20, 30, 3, 5, 4, 6, 7, 8, 8, 65, 4, 44, 6, 10};
        int len = arrayB.length;
        System.out.println("arrayB数组的长度是：" + len);
        System.out.println("=============");
        int[] arrayC = new int[3];
        System.out.println(arrayC.length); // 3
        arrayC = new int[5];
        System.out.println(arrayC.length); // 5
    }
}

/*
遍历数组，说的就是对数组当中的每一个元素进行逐一、挨个儿处理。默认的处理方式就是打印输出。
 */
public class Demo04Array {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 15, 25, 30, 40, 50, 60, 75 };

        // 首先使用原始方式
        System.out.println(array[0]); // 15
        System.out.println(array[1]); // 25
        System.out.println(array[2]); // 30
        System.out.println(array[3]); // 40
        System.out.println(array[4]); // 50
        System.out.println(array[5]); // 50
        System.out.println("=================");

        // 使用循环，次数其实就是数组的长度。
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
        System.out.println("=================");

        // int len = array.length; // 长度
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }
}

3.4 数组获取最大值元素

• 最大值获取：从数组的所有元素中找出最大值。
• 实现思路：
  • 定义变量，保存数组0索引上的元素
  • 遍历数组，获取出数组中的每个元素
  • 将遍历到的元素和保存数组0索引上值的变量进行比较
  • 如果数组元素的值大于了变量的值，变量记录住新的值
  • 数组循环遍历结束，变量保存的就是数组中的最大值

public class Demo05ArrayMax {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 5, 15, 30, 20, 10000, 30, 35 };
        int max = array[0]; // 比武擂台
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            // 如果当前元素，比max更大，则换人
            if (array[i] > max) {
                max = array[i];
            }
        }
        // 谁最后最厉害，就能在max当中留下谁的战斗力
        System.out.println("最大值：" + max);
    }
}

3.5 数组反转

• 数组的反转： 数组中的元素颠倒顺序，例如原始数组为1,2,3,4，反转后的数组为4,3,2,1
• 实现思想：数组最远端的元素互换位置。
  • 实现反转，就需要将数组最远端元素位置交换
  • 定义两个变量，保存数组的最小索引和最大索引
  • 两个索引上的元素交换位置 最小索引++，最大索引--，再次交换位置
  • 最小索引超过了最大索引，数组反转操作结束

/*
数组元素的反转：
本来的样子：[1, 2, 3, 4]
之后的样子：[4, 3, 2, 1]

要求不能使用新数组，就用原来的唯一一个数组。
 */
public class Demo07ArrayReverse {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 10, 20, 30, 40, 50 };
        // 遍历打印数组本来的样子
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
        System.out.println("============");
        /*
        初始化语句：int min = 0, max = array.length - 1
        条件判断：min < max
        步进表达式：min++, max--
        循环体：用第三个变量倒手
        */
        for (int min = 0, max = array.length - 1; min < max; min++, max--) {
            int temp = array[min];
            array[min] = array[max];
            array[max] = temp;
        }
        // 再次打印遍历输出数组后来的样子
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }
}

第四章 数组作为方法参数和返回值

4.1 数组作为方法参数

以前的方法中我们学习了方法的参数和返回值，但是使用的都是基本数据类型。作为引用类型的数组也能作为方法的参数进行传递。

• 数组作为方法参数传递，传递的参数是数组内存的地址

/*
数组可以作为方法的参数。
当调用方法的时候，向方法的小括号进行传参，传递进去的其实是数组的地址值。
 */
public class Demo01ArrayParam {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 10, 20, 30, 40, 50 };

        System.out.println(array); // 地址值

        printArray(array); // 传递进去的就是array当中保存的地址值
        System.out.println("==========AAA==========");
        printArray(array);
        System.out.println("==========BBB==========");
        printArray(array);
    }

    /*
    三要素
    返回值类型：只是进行打印而已，不需要进行计算，也没有结果，用void
    方法名称：printArray
    参数列表：必须给我数组，我才能打印其中的元素。int[] array
     */
    public static void printArray(int[] array) {
        System.out.println("printArray方法收到的参数是：");
        System.out.println(array); // 地址值
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }

}

4.2 数组作为方法返回值

• 数组作为方法的返回值，返回的是数组的内存地址

/*
一个方法可以有0、1、多个参数；但是只能有0或者1个返回值，不能有多个返回值。
如果希望一个方法当中产生了多个结果数据进行返回，怎么办？
解决方案：使用一个数组作为返回值类型即可。

任何数据类型都能作为方法的参数类型，或者返回值类型。

数组作为方法的参数，传递进去的其实是数组的地址值。
数组作为方法的返回值，返回的其实也是数组的地址值。
 */
public class Demo02ArrayReturn {
    public static void main(String[] args) {
        int[] result = calculate(10, 20, 30);
        System.out.println("main方法接收到的返回值数组是：");
        System.out.println(result); // 地址值
        System.out.println("总和：" + result[0]);
        System.out.println("平均数：" + result[1]);
    }
    
    public static int[] calculate(int a, int b, int c) {
        int sum = a + b + c; // 总和
        int avg = sum / 3; // 平均数
        // 两个结果都希望进行返回
        // 需要一个数组，也就是一个塑料兜，数组可以保存多个结果
        /*
        int[] array = new int[2];
        array[0] = sum; // 总和
        array[1] = avg; // 平均数
        */
        int[] array = { sum, avg };
        System.out.println("calculate方法内部数组是：");
        System.out.println(array); // 地址值
        return array;
    }
}

4.3 方法的参数类型区别 ★

代码分析

1. 分析下列程序代码，计算输出结果。

public static void main(String[] args) {
    int a = 1; 
    int b = 2; 
    System.out.println(a); // 1 
    System.out.println(b); // 2
    change(a, b); 
    System.out.println(a); // 1
    System.out.println(b); // 2
}
public static void change(int a, int b) { 
    a = a + b; 
    b = b + a; 
}

2. 分析下列程序代码，计算输出结果。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,3,5}; 
    System.out.println(arr[0]); // 1
    change(arr); 
    System.out.println(arr[0]); // 200
} 
public static void change(int[] arr) {
    arr[0] = 200;
}

总结: 方法的参数为基本类型时,传递的是数据值. 方法的参数为引用类型时,传递的是地址值.