JAVA数组

数组

day6

数组概述

1. 数组Array，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理
2. 数组相关的概念：
   • 数组名
   • 元素
   • 角标、下标、索引
   • 数组的长度
3. 数组的特点：
   1. 数组是有序排列的
   2. 数组属于引用数据类型的变量，数组的元素，既可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型
   3. 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组中引用的是这块连续空间的首地址
   4. 数组的长度一旦确定，就不能修改
4. 数组的分类
   1. 按照维度：一维数组、二维数组、三维数组
   2. 按照元素的数据类型分：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组（即对象数组）

• 在这里涉及到地址值的数值，与c语言中的指针不太一样的地方是java中的地址不是内存中的地址，而是jvm虚拟算出来的哈希值，相当于屏蔽了底层真实的地址

一维数组的使用

1. 一维数组的声明和初始化

   1. 静态初始化: 数组的初始化和数组的元素的赋值操作同时进行
   2. 动态初始化：数组的初始化和数组的元素的赋值操作分开进行

   • 总结：数组一旦初始化完成，其长度就确定了

     
     int num;//声明
     num = 10;//初始化
     int id = 1001;//声明+初始化
     
     int[] ids;//声明
     //1.1 静态初始化: 数组的初始化和数组的元素的赋值操作同时进行
     ids = new int[]{1001,1002,1003,1004};
     //1.2 动态初始化：数组的初始化和数组的元素的赋值操作分开进行
     String[] names = new String[5];
     //总结：数组一旦初始化完成，其长度就确定了
     

2. 如何调用数组的指定位置的元素

   • 通过角标的方式调用

   • 数组的角标（索引）从0开始，到数组的长度-1结束

     names[0] = "Qiang";
     names[1] = "Ming";
     names[2] = "Hong";
     names[3] = "Long";
     names[4] = "Wang";//charAt(0);需要找字符串也是从0开始
     //		names[5] = "Out"//注意这里会有超出数组的范围的错误
     

3. 如何获取数组的长度

   • array.length

     System.out.println(names.length);//5
     System.out.println(ids.length);
     

4. 如何遍历数组

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

5. 数组元素的默认初始化值

   • 数组元素是整型：0

   • 数组元素是浮点型：0.0

   • 数组元素是char型：0或'\u0000'(不是'0')

   • 数组元素是boolean型：false (0)

   • 数组元素是引用数据类型(String)：null

     //5. 数组元素的默认初始化值
     int[] arr = new int[4];
     for(int i = 0;i < arr.length;i++) {
         System.out.println(arr[i]);
     }
     
     System.out.println("------------");
     
     short[] arr1 = new short[4];
     for(int i = 0;i < arr1.length;i++) {
         System.out.println(arr1[i]);
     }
     
     System.out.println("------------");
     
     float[] arr2 = new float[5];
     for(int i = 0;i < arr2.length;i++) {
         System.out.println(arr2[i]);
     }
     
     System.out.println("------------");
     
     char[] arr3 = new char[5];
     for(int i = 0;i < arr3.length;i++) {
         System.out.println("--" + arr3[i] + "--");
     }
     System.out.println(0==arr3[0]);
     System.out.println('0'==arr3[0]);
     
     System.out.println("------------");
     //不能使用静态初始化
     boolean[] arr4 = new boolean[5];
     for(int i = 0;i < arr4.length;i++) {
         System.out.println(arr4[i]);
     }
     
     
     System.out.println("------------");
     //不能使用静态初始化
     String[] arr5 = new String[5];
     for(int i = 0;i < arr5.length;i++) {
         System.out.println(arr5[i]);
     }
     System.out.println(arr5[0] == null);
     System.out.println(arr5[0] == "null");
     

6. 数组的内存解析

   • 栈(stack)：局部变量

   • 堆(heap)：new出来的结构：对象、数组

   • 内存简化结构

     

     

     当arr1不再指向0x12ab时，这里0x12ab这个数组会在不定的时间内给jvm的垃圾回收机制清除。从广义的角度来看数据的结构是这样存放，但具体的内存结构会有所不同

     左边为栈，右边为堆，当程序允许完毕，就会出栈，出栈后，右边堆的元素就会给jvm的内存回收机制清楚

一维数组练习

• 练习1，判断输出

  public class ArrayDemo1 {
  	public static void main(String[] args) {
  		int[] arr = new int[] { 8, 2, 1, 0, 3 };
  		int[] index = new int[] { 2, 0, 3, 2, 4, 0, 1, 3, 2, 3, 3 };
  		String tel = "";
  		for (int i = 0; i < index.length; i++) {
  			tel += arr[index[i]];
  		}
  		System.out.println("联系方式：" + tel);
  	}
  }
  

• 练习2

  • 从键盘读入学生成绩，找出最高分，并输出学生成绩等级，成绩>=最高分-10, A，成绩>=最高分-20, B，成绩>=最高分-30, C，其余,D

  import java.util.Scanner;
  
  public class ArrayDemo2 {
      public static void main(String[] args) {
          // 1. 使用Scanner，读取学生个数
          Scanner scanner = new Scanner(System.in);
          System.out.print("请输入学生人数：");
  
          // 2. 创建数组，存储学生成绩，动态初始化
          int num = scanner.nextInt();
          int[] scores = new int[num];
  
          // 3. 给数组中的元素赋值
          int max = 0;
          System.out.println("请输入" + num + "个学生成绩");
          for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
              scores[i] = scanner.nextInt();
              // 4. 获取数组中元素的最大值：最高分
              if (scores[i] > max)
                  max = scores[i];
  
          }
          System.out.println("最高分是：" + max);
  
          // 5. 根据每个学生成绩与最高分的差值，得到每个学生的等级，并输出等级和成绩
          char level;
          for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
              if (scores[i] >= max - 10) {
                  level = 'A';
              } else if (scores[i] >= max - 20) {
                  level = 'B';
              } else if (scores[i] >= max - 30) {
                  level = 'C';
              } else {
                  level = 'D';
              }
              System.out.println("student " + i + " score is " + scores[i] + ",grade is " + level);
          }
      }
  }
  

二维数组的使用

• java语言里提供支持多维数组的语法
• 二维数组相当于是一个表格，他有行与列

1. 理解
   • 对于二维数组的理解，我们可以看成是一维数组array1又作为另一个一维数组array2的元素二存在。
     其实从数组底层的运行机制来看，其实没有多维数组
2. 二维数组的使用

   1. 二维数组的声明和初始化

      //一维数组的静态初始化
      int[] arr = new int[] {1,2,3};
      //二维数组的静态初始化
      int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
      int[][] arr4 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,9,10},{6,7,8}};
      
      //也是正确的写法
      int[][] arr11 = {{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
      //二维数组的动态初始化1
      String[][] arr2 = new String[3][2];//3行2列
      //二维数组的动态初始化2
      String[][] arr3 = new String[3][];//3行n列
      String[] arr31[] = new String[3][];//3行n列
      String arr32[][] = new String[3][];//3行n列
      

   2. 如何调用数组的指定位置的元素

      System.out.println(arr1[0][1]);//2
      System.out.println(arr2[1][1]);//null，第二行的第二个元素
      //System.out.println(arr3[1][1]);//直接输出是空指针异常报错，因为arr3指向的数组[1]内没有指向的数组
      arr3[1] = new String[4];
      System.out.println(arr3[1][0]);//null
      

   3. 如何获取数组的长度

      System.out.println(arr4.length);//3,因为内存指向的是三个长度的数组
      System.out.println(arr4[0].length);//3
      System.out.println(arr4[1].length);//4,这里指向的是arr4[1]指向的数组长度
      
      

   4. 如何遍历二维数组

      for(int i = 0;i < arr4.length;i++) {
          for(int j = 0;j < arr4[i].length;j++) {
              System.out.print(arr4[i][j] + " ");
          }
          System.out.println();
      }
      

   5. 数组元素的默认初始化值

      • 规定：二维数组分为外层数组的元素，内层数组的元素
      • int[][] arr = new int[4][3];
        • 外层元素：arr[0],arr[1]等
        • 内层元素：arr[0][0],arr[1][2]等
      • [I@75a1cd57
        • [一维的数组
        • Iint型的
        • @75a1cd57地址在@后面的数
      • [[I@515f550a
        • [[二维数组
        • Iint型
        • @515f550a地址在@后面的数

      int[][] arr = new int[4][3];
      System.out.println(arr[0]);//地址值 [I@75a1cd57 `[`一维的 `I`int型的 `@75a1cd57`在@后面的地址
      System.out.println(arr[0][0]);//0
      // System.out.println(arr);//[[I@515f550a
      
      System.out.println("-------------");
      
      float[][] arr1 = new float[4][3];
      System.out.println(arr1[0]);//地址值 [F@515f550a
      System.out.println(arr1[0][0]);//0.0
      
      System.out.println("-------------");
      
      String[][] arr2 = new String[4][3];
      System.out.println(arr2[0]);//地址值 [Ljava.lang.String;@123a439b
      System.out.println(arr2[0][0]);//null
      
      System.out.println("-------------");
      
      double[][] arr3 = new double[4][];
      System.out.println(arr3[1]);//null
      // System.out.println(arr3[1][0]);//报错-空指针异常
      
      

   6. 二维数组的内存解析

      int[][] arr1 = new int[4][];
      arr1[1] = new int[]{1,2,3};
      arr1[2] = new int[4];
      arr1[2][1] = 30;
      

      

数组的练习

数组的复制

• 在下面代码中，其实就array2=array1这个操作就相当于将array1的地址复制到array2，这里只new了一次，所以在内存中就只有一个数组，所以对array2修改其实就是对array1修改
• array1和array2地址值相同，都指向了堆空间的唯一的一个数组实体

/*
创建两个int数组，存入8个素数
输出array，将array2=array1，修改array2中的偶数的值让其等于索引值，并打印array1
 */
class cvArrayExr {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1, array2;
        array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
        for(int i = 0;i < array1.length;i++){
            System.out.print(array1[i] + "\t");
        }
        System.out.println();
        //这个操作不能称作数组的复制，他只是将array1的值复制给array2
        //这里自始自终就只有一个数组，因为上面就new了一次
        array2 = array1;

        for (int i = 0;i < array2.length;i++){
            if(i % 2 == 0){
                array2[i] = i;
            }
        }
        for(int i = 0;i < array1.length;i++){
            System.out.print(array1[i] + "\t");
        }
    }
}

真正意义上的复制

• 这里是new了两个数组，真正意义上的复制

/*
数组的复制
 */
class cvArrayExr1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1, array2;
        array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
        for(int i = 0;i < array1.length;i++){
            System.out.print(array1[i] + "\t");
        }
        System.out.println();
        //这个操作不能称作数组的复制，他只是将array1的值复制给array2
        //这里自始自终就只有一个数组，因为上面就new了一次
        //array1和array2地址值相同，都指向了堆空间的唯一的一个数组实体
        array2 = new int[array1.length];

        for (int i = 0;i < array2.length;i++){
            if(i % 2 == 0){
                array2[i] = i;
            }
            else{
                array2[i] = array1[i] + 1;
            }
        }
        for(int i = 0;i < array1.length;i++){
            System.out.print(array1[i] + "\t");
        }
        System.out.println();
        for(int i = 0;i < array2.length;i++){
            System.out.print(array2[i] + "\t");
        }
    }
}

考察

1. 写出一维数组初始化的两种方式

   int[] arr = new int[5];//动态初始化
   String[] arr1 = new int[]{'ming','qiang','mi'};//静态初始化
   

   • 数组一旦初始化，其长度就是确定的，且数组长度一旦确定就不可修改
   • 获取数组长度：arr.length

2. 写出二维数组初始化的两种方式

   int[][] arr2 = new int[4][3];//动态初始化1
   int[][] arr3 = new int[4][3];//动态初始化2
   int[][] arr3 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6},{7,8}};//静态初始化
   

3. 如何遍历如下的二维数组

   int[] arr = new int[][]{{123},{4,5},{6,7,9}}
   for(int i = 9;i < arr.length;i++){
       for(int j = 0;j < arr[i].length;j++){
           System.out.print(arr[i][j] + "\t");
       }
       System.out.println();
   }
   

4. 不同类型的一维数组元素的默认初始化值各是多少

   整形: 0
   浮点型: 0.0
   char: 0
   boolean: false
   引用类型: null
   

5. 一维数组的内存解析

   String[] strs = new String[5];
   strs[2] = "Tom";
   strs = new String[3];
   

   引用类型的遍历，要么是null，要么是地址值（存放于常量池里面）

   

关于数组的拓展

day7

数组的排序算法

十大内部排序算法

• 选择排序

  • 直接选择排序、堆排序

• 交换排序

  • 冒泡排序、快速排序

• 插入排序

  • 直接插入排序、折半插入排序、shell排序

• 归并算法

• 桶式算法

• 基数算法

• 满足确定性的算法也称为：确定性算法。选择人们也关注更广泛的概念，例如考虑葛洪非确定性的算法，如并行算法、概率算法等。另外，人们也关注并不要求终止的计算描述，这种描述有时候被称为过程（procedure）

理解

1. 衡量排序算法的优劣

   • 时间复杂度、空间复杂度、稳定性

2. 排序的分类

   • 内部排序与外部排序（需要借助于磁盘）

3. 不同排序算法的时间复杂度

   

   • 从平均时间而言：
   • 快速排序最佳，但再最坏情况下时间性能不如堆排序和归并排序
   • 从算法简单性看：
     • 由于直接选择排序、直接插入排序和冒泡排序的算法比较简单，将其认为是简单算法。
     • 对于shell排序、堆排序、快速排序和归并排序算法，其算法比较复杂，认为是复杂排序
   • 从稳定性看：
     • 直接插入排序、冒泡排序和归并排序是稳定的；
     • 而直接选择排序、快速排序、shell排序和堆排序是不稳定排序
   • 从待排序的记录数n的大小看：
     • n较小时，宜采用简单排序；
     • 而n较大时宜采用改进排序
   • 排序算法的选择
     • 若n较小（n<=50)，可采用直接插入或直接选择排序
       • 当记录规模较小时，直接插入排序较好；否则因为直接选择移动的记录数少于直接插入，应选直接选择排序为宜
     • 若文件初始状态基本有序（指正序），则一ing有直接插入、冒泡或随机的快速排序为宜
     • 若n较大，则应才有时间复杂度为O(nlogn)的排序方法：快速排序、堆排序或归并排序

4. 冒泡排序

   int[] arr = new int[]{43,32,76,-98,0,64,33,-21,32,99};
   
   //冒泡排序
   for(int i = 0;i < arr.length - 1;i++){
   
       for(int j = 0;j < arr.length - 1 - i;j++){
   
           if(arr[j] > arr[j + 1]){
               int temp = arr[j];
               arr[j] = arr[j + 1];
               arr[j + 1] = temp;
           }
   
       }
   
   }		
   

Arrays工具类的使用

• java.uril.Arrays类即为操作数组的工具类，包含了用来操作数组（比如排序和搜素哦）的各种方法
  • boolean equals(int[] a,int[] b)，判断两个数组是否相等
  • String toString(int[] a)，输出数组信息
  • void fill(int[] a,int val)，将指定值填充到数组之中
  • void sort(int[] a)，对数组进行排序
  • int binarySearch(int[] a,int key)，对排序后的数组进行二分法检索指定的值

Eclipse的使用

此部分为day6的部分

关于Eclipse建议的设置

• 窗口，其他的根据具体需求使用
  • navigator
  • package explorer
  • outline
  • console
• 设置（window->Proferences
  • 编码设置
    • General->Wrokspace: 最下面找到Text file encoding 将default改为other(UTF-8)
    • 如果不改就会出现乱码问题
  • 字体放大
    • General->Appearance->Colors and Fonts: Basic->Text Fone
    • 然后点击右边的Edit将字体大小改为12-16
• 设置新建的文件
  • window->perspective->customize perspective
    • file->new
      • 将new的勾选全取消
      • 将以下打勾
        • java project
        • package
        • class
        • interface
        • enum
        • annotation
        • junit test case
        • folder
        • file
        • jsp file
        • dynamic web project
        • servlet
        • filter
        • listener
        • html file
        • xml file
  • 如果上述的文件格式你找不到，那你需要在设置里面稍作修改
    • 具体参考：
      • Eclipse新建JSP页面时没有web文件夹和jsp file选项_虑而后能得-CSDN博客
      • Eclipse新建文件时没有JSP File解决方法 - 玉天恒 - 博客园 (cnblogs.com)
• 如果你要将上面描述的保存
  • window->perspective->save perspective as
    • 你可以将默认的给替换掉
• 如果后续编辑界面乱了，你可以在window->perspective->reset perspective中恢复

Hello实例

• 新建project，new->java project
• 添加名字，版本自选，后面默认下一步即可
• 在src中新建包package
  • 包里面放源文件，包的概念是将代码变成一个一个的包
  • 格式：com.[域名].[功能]
• 在包package中创建class
  • 增加名字即可

关于使用

• 在eclipse中也有快捷键
  • main + alt+/：自动写public static void main(String[] args)
  • syso + alt+/：自动写System.out.println();
• 运行：右键找到run as->java application
  • 如果你没写main，eclipse就会找不到入口

常见问题

• 双击eclipse不能正常启动：
  • 启动失败有很多种原因
    1. 查看环境变量是否正确，cmd输入javac.exe或java.exe进行检查
    2. 是否正确的安装了jdk和jre
    3. 安装的jdk版本（32位或64位），必须与eclipse一致
    4. 修改eclipse安装目录下的eclipse.ini配置文件

考察

1. 使用冒泡排序

   int[] arr = new int[]{34,5,22,-98,6,-76,0,-3}
   for(int i = 0;i < arr.length-1;i++){
       for(int j = 0;j < arr.length - 1 - i;j++){
           if (arr[j] > arr[j + 1]){
               arr[j] += arr[j + 1];
               arr[j + 1] = arr[j] - arr[j + 1];
               arr[j] = arr[j] - arr[j + 1];
           }
       }
   }
   

   • String按照ascii的大小排序
   • 冒泡排序的时间复杂度：O(N^2)
   • 快速排序时间复杂度：O(nlogn)
   • 堆排序、归并排序

2. 如何反转数组

   int[] arr1 = {-24,-4,4,4,6,23,39,41,95,98};
   for(int i = 0,j = arr1.length - 1;i < j;i++;j--){
       arr[j] += arr[i];
       arr[i] = arr[j] - arr[i];
       arr[j] = arr[j] - arr[i];
   }
   

3. 复制数组

   //复制地址
   arr2 = arr1;
   //复制内容
   int[] arr2 = new int[arr1.length];
   for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
       arr2[i] = arr1[i];
   }
   

4. 线性查找

   int dest = 23;
   //boolean isFlag = true;
   for(int i = 0;i < arr2.length;i++){
       if(dest == arr2[i]){
           System.out.println("地址值为" + i);
           //isFlag = false;
           break;
       }
   }
   //if (isFlag)
   //    System.out.println("未找到");
   //第二种方法
   if (i == arr2.length)
       System.out.println("未找到");
   

5. 说出数组的常见异常

   • ArrayIndexOutOfBoundsException: 数组角标越界异常

     • 合理范围：[0, arr.length - 1]
     • 越界：arr[-1], arr[arr.length]

   • NullPointerException: 空指针异常

     int[] arr = null;
     arr[0];