Java数组
数组
数组的定义
- 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。下面是声明数组变量的语法：
//数据类型 变量名
dataType[] arrayRefVar; //首选的方法
或
dataType arrayRefVar[]; //效果相同，但不是首选方法
- Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：
// 数组长度
dataType arrayRefVar[] = new dataType[arraySize];
-
数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。
-
获取数组长度：
arrays.length -
代码示例：
我习惯将笔记写在代码里面，便于边看边理解。代码是学习的实践，学习是代码的基础。自己敲敲代码也是必不可少的！
package com.gy.cn.array;
//数组：一组数
//数组的下标从0开始
//数组的声明与创建
public class ArrayDemo01 {
public static void main(String[] args) {
//1.数组的声明有两种方式：
//数据类型 变量名 = 变量的值
//数组类型
int[] nums; // 第一种方式，首选
//int nums2[]; //第二种方式。最早C与C++采用此种方式，为了让程序员快速适应Java，所以出现了这一种声明数组的方式。
//2.创建一个数组
//声明数组和创建数组可以一起实现：int[] nums = new int[10];这里只是为了方便看数组的声明与创建。
nums = new int[10];//创建了一个数组长度为10的数组。
//3.给数组元素赋值
//不赋值时会有默认的初始值：如int类型默认初始值为0，String类型默认初始值为null等。
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;
//4.调用数组
//System.out.println(nums[2]);//3
//计算所有数组元素的和
int sum = 0;
//获取数组长度：arrays.length
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
sum += nums[i];
}
System.out.println("总和为："+sum);//总和为：55
}
}
数组的四个基本特点
- 其长度是确定的，数组一旦被创建，它的大小就是不可改变的
- 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，数组对象本身就是在堆中的。
数组边界
- 下标的合法区间：[0,length-1]，如果越界就会报错；
pubilc static void main(String[] args){
int[] a = new int[2];
System.out.println(a[2]);
}
-
ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常！
-
小结：
- 数组是相同数据类型（数据类型可以是任意类型）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
- 数组长度是确定的，不可变的，如果越界，则报：ArrayIndexOuttOfBounds。
三种初始化
- 静态初始化
int[] a = {1,2,3};
Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,2)};
- 动态初始化
int[] a = new int[2];
a[0] = 1;
a[1] = 2;
-
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际变量，因此数组已经分配空间，其中的每个元素也被按照实际变量同样的方式被隐式初始化。
-
代码示例：
package com.gy.cn.array;
//三种初始化
public class ArrayDemo02 {
public static void main(String[] args) {
//静态初始化:创建+赋值
int[] array0 = {1,2,3,4,5,6};
//动态初始化：包含默认初始化
int[] array1 = new int[10];
array1[0] = 1;
array1[1] = 2;
System.out.println(array1[0]);
System.out.println(array1[1]);
System.out.println(array1[2]);//没赋值的数组元素默认为0(默认初始化)，因为这里是int类型的
}
}
内存分析
-
Java内存分析
-
Java内存：
- 堆
- 存放new的对象和数组
- 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
- 栈
- 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）
- 引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）
- 方法区
- 可以被所有的线程共享
- 包含了所有的class和static变量
- 堆
-
写代码画图分析内存！
数组使用
-
For-Each循环
-
数组做方法入参
-
数组做返回值
-
代码示例：
package com.gy.cn.array;
//数组的使用
public class ArrayDemo03 {
public static void main(String[] args) {
int[] arrays = {1,2,3,4,5};
//遍历所有数组元素
//JDK1.5 没有下标
// for (int i : arrays) {
// System.out.println(i);
// }
//计算所有数组元素的和
int sum = 0;
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
sum += arrays[i];
}
System.out.println("sum="+sum);
System.out.println("-------------------------------");
printArray(arrays);
System.out.println("\n-------------------------------");
int max_num = max(arrays);
System.out.println(max_num);
System.out.println("-------------------------------");
printArray(reverse(arrays));
//System.out.println(reverse(arrays)); //[I@1540e19d
/*注意点：
这里不能直接用System.out.println(reverse(arrays));结果会是一串不认识的字母，即：[I@1540e19d。
原因是reverse方法返回的是一个数组对象，打印出来的是 hashcode 。
如果这里没有写printArray方法的话，也需要写一个方法来将其转化为数组元素，才可以打印出数组元素的值。
*/
}
//打印全部数组元素
public static void printArray(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.print(array[i]+" ");
}
}
//查找最大元素
public static int max(int[] array){
int max = array[0];
//由于max初始值定义为array的第一个值，因此，算法中可以少比较一个数，这里i就从1开始而不需要从0开始了。这，也算是算法的一个优化。
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
if(array[i]>max){
max = array[i];
}
}
return max;
}
//反转数组
public static int[] reverse(int[] array){
int[] result = new int[array.length];
//反转的操作
for (int i = 0,j = result.length-1; i < array.length; i++,j--) {//分号间隔的为一句话
result[j] = array[i];
}
return result;
}
多维数组
-
所谓数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每一个元素都是一个一维数组
-
二维数组：
int[][] a = new int[2][5];
-
解析：以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组。
-
代码示例：
package com.gy.cn.array;
//二维数组
public class ArrayDemo04 {
public static void main(String[] args) {
int[][] array = {{1,2},{3,4},{5,6}};
/* 相当于一个三行两列的数组
1,2 array[0]
3,4 array[1]
5,6 array[2]
*/
System.out.println(array.length);//最外层数组的长度
System.out.println(array[0].length);//array[0]层的数组长度
System.out.println("--------------------------------");
//遍历二维数组所有元素
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
System.out.print("array["+i+"]层："+array[i][j]+" ");
}
System.out.println();//换行
}
}
//打印全部数组元素
public static void printArray(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.print(array[i]+" ");
}
}
}
Arrays类
-
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种提供了一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作。
-
查看JDK帮助文档
-
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”）。
-
具有以下常用功能：
- 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。
-
代码示例：
package com.gy.cn.array;
import java.util.Arrays;
//Arrays类
public class ArrayDemo05 {
public static void main(String[] args) {
int[] a = {11,2,33,5,7,0,34};
//System.out.println(a);//[I@1540e19d 输出的是一个数组对象
//打印数据元素 Arrays.toString()
//这些方法可以直接调用，也可以自己写。这些方法也是别人写出来的，我们不能过度依赖别人写的方法，自己也要学会弄懂原理，写出来。
//System.out.println(Arrays.toString(a));
printArray(a);//自己写的，效果和Arrays.toString()效果差不多
System.out.println("---------------------------------");//[11, 2, 33, 5, 7, 0, 34]
//数组进行升序排序
Arrays.sort(a);
System.out.println(Arrays.toString(a));//[0, 2, 5, 7, 11, 33, 34]
System.out.println("---------------------------------");
//填充数组：用0填充下标为2-4之间的数 左闭右开，取不到4
Arrays.fill(a,2,4,0);
System.out.println(Arrays.toString(a));//[0, 2, 0, 0, 11, 33, 34]
System.out.println("---------------------------------");
//比较两个数组是否相等
int[] b = {0,2,0,0,11,33,34};
int[] c = {0,0,0,2,11,33,34};
System.out.println(Arrays.equals(b,c));//false
//b和c数组元素一样，但是顺序不一样，结果比较是否相等的时候显示false，说明：数组是区分顺序的。虽然数组总体元素相同，但是对应下标元素不等，那么这两个数组不等。
System.out.println("---------------------------------");
//查找升序排列后的数组元素:
//Arrays.binarySearch(数组，要查找的值)
int[] d = {1,2,3,4,5,6,7};
System.out.println(Arrays.binarySearch(d,3));//2 下标
}
public static void printArray(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
if(i==0){
System.out.print("["+array[i]+", ");
}else if(i==array.length-1){
System.out.println(array[i]+"]");
}else{
System.out.print(array[i] + ", ");
}
}
}
}
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！
- 冒泡排序的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒牌轮数，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）。
- 思考：如何优化？
- 代码示例：
package com.gy.cn.array;
import java.util.Arrays;
/*冒泡排序：一种排序方式
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，我们就交换它们的位置
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，直到结束!
*/
public class ArrayDemo06 {
public static void main(String[] args) {
int[] a = {2,32,44,3,5,64,87,22,54,5};
int[] b = sort(a);
System.out.println(Arrays.toString(b));
}
public static int[] sort(int[] array){
//外层循环：判断我们这个要走多少次
//i<array.length-1：防止溢出
for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
boolean flag = false;//通过flag标识位减少没有必要的比较 这也算是一个算法上的优化了
//内层循环：比较判断两个数，如果第一个数比第二个数大，则交换位置
for (int j = 1; j < array.length-1-i ; j++) {
if(array[j]>array[j+1]){
int temp = array[j+1];
array[j+1] = array[j];
array[j] = temp;
flag = true;
}
}
if(flag==false){
break;
}
}
return array;
}
}
稀疏数组
- 稀疏数组的提出
- 需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能。
- 分析问题：因为该二维数组的很多之是默认值0，一次记录了很多没有意义的数据。
- 解决：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是：
- 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
- 如下图：左边是原始数组，右边是稀疏数组。
- 代码示例：
package com.gy.cn.array;
import java.util.Arrays;
//稀疏数组:一种数据结构
public class ArrayDemo07 {
public static void main(String[] args) {
//1.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;
//输出原始的数组
for (int[] i : array1) {
for (int j : i) {
System.out.print(j+"\t");
}
System.out.println();//换行
}
/*执行结果：形成了一个棋盘结构
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
*/
System.out.println("------------------------------------------");
//转换为稀疏数组保存
//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;//行
array2[0][1] = 11;//列
array2[0][2] = sum;//有效值个数
//遍历二维数组，将非零的数，存在稀疏数组中
int court = 0;
for (int j = 0; j < array1.length; j++) {
for (int k = 0; k < array1[j].length; k++) {
if(array1[j][k]!=0){
court++;
array2[court][0] = j;
array2[court][1] = k;
array2[court][2] = array1[j][k];
}
}
}
//输出稀疏数组
System.out.println("输出稀疏数组：");
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
System.out.println(array2[i][0]+"\t"+ array2[i][1]+"\t"+array2[i][2]+"\t");
}
System.out.println("-------------------------------------");
System.out.println("还原：");
//1.读取稀疏数组
int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
//2.给其中的元素还原它的值
for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
}
//3.打印
System.out.println("输出还原的数组：");
for (int[] ints : array3) {
for (int anInt : ints) {
System.out.print(anInt+"\t");
}
System.out.println();//换行
}
}
}
加油！努力！千万不要放弃！
