数组

一、数组的定义

1. 数组是相同数据类型的有序集合。

2. 数组描述的是相同类型的若干数据，按照一定先后次序排列组合而成。

3. 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他们。

二、数组的声明和创建

1. 必须先声明数组变量才能在程序中使用数组。

• 语法:

  dataType[] arrayRefVar;//首选方法
  dataType arrayRefVar[];//效果相同，不是首选方法
  

2. java语言使用new操作符来创建数组

• 语法:

  dataType[] arrayRefVar = new dataType[arratSize];
  

3. 数组元素是通过索引访问的，数组索引是从0开始。

4. 获取数组长度:

arrays.length

5. 案例:

public static void main(String[] args) {

        int[] nums;             //1.声明一个数组
        nums = new int[10];     //2.创建一个数组

        //3.给数组元素中赋值
        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;

        //计算所有元素的和
        int sum = 0;

        //获取数组的长度:nums.length

        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum+=nums[i];
        }

        System.out.println("所有元素的和为:"+sum);
    }

小结(数组对象的四个基本特点)

1. 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。

2. 其元素一定是相同类型，不允许出现混合类型。

3. 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

4. 数组变量属引用类型，数组也可以看成对象，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，因此数组无论是保存原始类型还是其他对象类型，数组对象本身是在堆中

三、内存分析

1. java内存分析
   
   

四、三种初始化

1. 静态初始化

int[] a = {1,2,3};

Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,3)}

2. 动态初始化

int[] a = new int[2];

a[0] = 1;

a[1] = 2;

3. 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。

4. 案例：初始化

public static void main(String[] args) {

        //静态初始化:创建+赋值
        int[] a = {1,2,3,4,5,6,7,8};

        System.out.println(a[0]);

        //动态初始化
        int[] b = new int[10];
        b[0] = 10;

        System.out.println(b[0]);
    }

五、数组边界

1. 下标合法区间:[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]);
    }

ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常！

2. 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。

• 数组长度是确定的，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBoundsException

六、数组使用

1. 普通的for循环

2. for-each循环

3. 数组作方法入参

4. 数组作返回值

public static void main(String[] args) {

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

        //jdk1.5，没有下标
        for(int array :arrays){
            System.out.print(array+"\t");
        }

        System.out.println();
        System.out.println("==================================");

        printArray(arrays);

        System.out.println();
        System.out.println("==================================");
        int[] results = reverse(arrays);


        printArray(results);

    }

    //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];
        //反转操作
        for (int i = 0,j=result.length-1; i <arrays.length ; i++,j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }
        return result;
    }




    //打印数组元素的方法
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+"\t");
        }
    }

七、多维数组

1. 多维数组可以看成是：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。

2. 二维数组

int a[][] = new int[2][3];

3. 解析:二维数组a可以看成一个两行三列的数组

4. 案例：

public static void main(String[] args) {

        //[4][2]
        /*
        1,2 array[0]
        2,3 array[1]
        3,4 array[2]
        4,5 array[3]
         */
        int[][] array = {{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};

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

    }

    //打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int array : arrays) {
            System.out.print(array + "\t");
        }
    }

八、Arrays类

1. 数组的工具类java.util.Arrays

2. 由于数组对象本身并没有什么方法可以提供给我们调用，但API中提供一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作。

3. 查看jdk帮助文档

4. 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")

5. 具有以下常用功能：

• 给数组赋值: 通过fill方法

• 对数组进行排序: 通过sort方法，按升序。

• 比较数组: 通过equals方法比较数组中的元素是否相等。

• 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。

6. 案例一:打印数组元素

public static void main(String[] args) {

        int[] a={12,3245,55,78,45,4,5,97,57,6,656,654,687};

        System.out.println(a);//[I@1b6d3586

        Arrays.sort(a);//给数组进行排序，升序
        //打印数组元素Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        Arrays.fill(a,2,4,0);

        printArray(a);
    }
   public static void printArray(int[] a){
       for (int i = 0; i < a.length; i++) {
           if (i == 0){
               System.out.print("[");
           }
           if (i == a.length-1){
               System.out.print(a[i]+"]");
           }else {
               System.out.print(a[i]+", ");
           }

       }
   }

九、冒泡排序

1. 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！

2. 冒泡排序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，江湖中人人皆知。

3. 我们看到嵌套循环，应该立马可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2).

4. 思考：如何优化？

5. 案例：冒泡排序

public static void main(String[] args) {
        //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，我们就交换位置
        //2.每一次比较，都会产生出一个最大，或最小的数字;
        //3.下一轮可以少一次排序！
        //4.依次循环,直到结束！

        int[] a = {1,2,3,4,546,5,67,8645,564,32,4,58,9,234,456,8};

        int[] sort = sort(a);
        printSort(sort);
}
   public static int[] sort(int[] array){
       //临时变量
       int temp = 0;

       //外层循环，判断我们这个要走多少次;
       for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {

           boolean flag = false;

           //内层循环，比较判断俩个数，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] > array[j+1]){
                   temp = array[j];
                   array[j] = array[j+1];
                   array[j+1] = temp;
                   flag = true;
               }
           }
           if (flag == false){
               break;
           }
       }
       return array;
   }

   public static void printSort(int[] sort){
       for (int i = 0; i < sort.length; i++) {
           if (i == 0){
               System.out.print("[");
           }
           if (i == sort.length-1){
               System.out.print(sort[i]+"]");
           }else {
               System.out.print(sort[i]+", ");
           }
       }
   }

十、稀疏数组

1. 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: 因为二维数组的很多值默认是0，因此记录了很多没有意义的数据。

• 解决: 稀疏数组

2. 稀疏数组介绍：

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

• 稀疏数组处理的方式是：

  • 记录数组一共几行几列，有多少个不同的值

  • 把具有不同值的元素和行列及值记录在一个小规模数组中，从而缩小程序的规模。

3. 案例：稀疏数组

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]=1;

        //输出原始的数组
        System.out.println("输出原始的数组");

        for(int[] array : array1){
            for (int arrays : array){
                System.out.print(arrays+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.print("================================");
        System.out.println();

        //转换为稀疏数组保存
        //获取有效值个数
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (array1[i][j]!=0){
                    sum++;
                }

            }
        }
        System.out.println("有效的值个数:"+sum);

        //2.创建一共稀疏数组的数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];

        array2[0][0]=11;
        array2[0][1]=11;
        array2[0][2]=sum;

        //遍历二维数组，将非零的值，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; //行
                    array2[count][1] = j; //列
                    array2[count][2] = array1[i][j]; //值
                }
            }

        }

        //输出稀疏数组
        System.out.println("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
        for(int[] array : array3){
            for (int arrays : array){
                System.out.print(arrays+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }