java笔记2

4.数组笔记

数组概念

数组是一种基本的数据结构，用于存储固定大小的相同类型的元素序列。在Java中，数组是一种对象，它实现了java.lang.Cloneable和java.io.Serializable接口。

• 声明数组：

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  int[] intArray;
  

• 初始化数组：

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  intArray = new int[10]; // 创建一个长度为10的整型数组
  

• 访问数组元素：

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  intArray[0] = 1; // 访问并赋值数组的第一个元素
  

• 数组的长度：

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  int length = intArray.length; // 获取数组的长度
  

一堆数组

Java允许创建数组的数组，即数组的元素本身也是数组。这种数组称为多维数组，但本质上仍然是一维数组的集合。

• 声明和初始化二维数组：

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  int[][] twoDimArray = new int[3][4]; // 创建一个3行4列的二维数组
  

• 访问二维数组元素：

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  twoDimArray[0][0] = 1; // 访问二维数组的第一个元素
  

数组的算法

数组是许多算法的基础，因为它们提供了一种快速访问和修改大量数据的方式。以下是一些常见的数组算法：

• 排序：

  1. 选择排序（Selection Sort）

     • 工作原理：选择最小的元素与数组的当前位置进行交换，然后从剩余的未排序元素中继续选择最小的元素。

  2. 插入排序（Insertion Sort）

     • 工作原理：构建有序序列，对未排序数据从后向前扫描，找到相应位置并插入。

  3. 归并排序（Merge Sort）

     • 工作原理：采用分治法，将数组分成两半，对每一半进行排序，然后将排序好的两半合并在一起。

  4. 快速排序（Quick Sort）

     • 工作原理：选择一个“基准”元素，将数组分为两个子数组，一个包含小于基准的元素，另一个包含大于基准的元素，然后递归地对这两个子数组进行快速排序。

  5. 堆排序（Heap Sort）

     • 工作原理：利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法，将待排序数组构建成一个最大堆，然后将堆顶元素与末尾元素交换，缩小堆的范围，并下沉调整。

  6. 希尔排序（Shell Sort）

     • 工作原理：是插入排序的一种更高效的改进版本，它通过引入增量的概念使得数组部分有序，增量逐渐减小，最终增量为1时变为插入排序。

  7. 计数排序（Counting Sort）

     • 工作原理：非基于比较的排序算法，适用于一定范围内的整数排序，通过统计每个元素出现的次数，然后按顺序构建最终的排序数组。

  8. 桶排序（Bucket Sort）

     • 工作原理：将数组分到有限数量的桶里，每个桶再分别排序（使用其他排序算法）。

  9. 基数排序（Radix Sort）

     • 工作原理：按照低位先排序，然后收集；再按照高位排序，然后再收集；依次类推，直到最高位。

  10. 冒泡排序优化版（Optimized Bubble Sort）

      • 工作原理：在冒泡排序的基础上增加一个标志位，如果在某次遍历中没有发生任何交换，则数组已经排序完成，可以提前结束。

• 搜索：如线性搜索、二分搜索等。

• 反转数组：将数组的元素顺序颠倒。

• 复制数组：创建数组的一个副本。

示例：冒泡排序

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void bubbleSort(int[] array) {
    for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < array.length - i - 1; j++) {
            if (array[j] > array[j + 1]) {
                // 交换元素
                int temp = array[j];
                array[j] = array[j + 1];
                array[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

多维数组

多维数组在Java中是通过数组的数组实现的，可以看作是数组元素本身也是数组。最常见的是二维数组，但Java支持更高维度的数组。

• 声明多维数组：

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  int[][][] threeDimArray = new int[2][3][4]; // 创建一个三维数组
  

• 初始化多维数组：

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  int[][] twoDimArray = {
      {1, 2, 3},
      {4, 5, 6}
  }; // 创建并初始化一个二维数组
  

• 访问多维数组元素：

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  threeDimArray[0][1][2] = 7; // 访问三维数组的一个元素
  

多维数组在处理矩阵、图像处理、游戏地图等应用中非常有用。它们提供了一种结构化的方式来存储和操作复杂数据集。

5.方法笔记

方法的作用

方法（Method）是执行特定任务的代码块，它允许将代码逻辑组织和封装起来，以便于重用和维护。

• 封装性：方法将数据和操作这些数据的代码封装在一起。
• 重用性：通过定义方法，可以在多个地方调用，避免代码重复。
• 抽象性：方法提供了一种抽象层次，隐藏了实现细节。

方法的定义

方法由方法名、返回类型、参数列表和方法体组成。

• 返回类型：指明方法执行后返回的数据类型，如果是void则表示没有返回值。
• 方法名：遵循驼峰命名法，首字母小写，后续单词首字母大写。
• 参数列表：括号内列出方法接受的参数，参数之间用逗号分隔。
• 方法体：花括号内包含的代码，是方法执行时的具体操作。

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public returnType methodName(parameterType param1, parameterType param2) {
    // 方法体
}

方法的实参和形参

• 实参（Actual Parameter）：调用方法时传递给方法的实际值或变量。
• 形参（Formal Parameter）：方法定义中用于接收传递进来的值的变量。

当方法被调用时，实参会复制值给形参，方法内部对形参的修改不会影响到实参。

JVM内存结构划分

Java虚拟机（JVM）的内存结构主要包括以下几个部分：

1. 方法区（Method Area）：存储类信息、常量、静态变量等。
2. 堆（Heap）：存储对象实例和数组。
3. 栈（Stack）：存储方法调用的局部变量、操作栈和方法调用信息。
4. 程序计数器（Program Counter Register）：存储当前线程执行的字节码的行号指示器。
5. 本地方法栈（Native Method Stack）：为JVM使用Native方法服务。

当方法被调用时，它的局部变量和参数会被存储在栈中，而新创建的对象会被存储在堆中。

方法的重载

方法的重载（Overloading）是指在同一个类中可以定义多个同名方法，只要它们的参数列表不同（参数的类型、数量或顺序至少有一项不同）。

• 参数数量不同：可以定义接受不同数量参数的方法。
• 参数类型不同：可以定义参数类型不同的同名方法。
• 参数顺序不同：仅改变参数顺序不算是重载，因为Java通过参数的类型来区分方法。

重载的方法可以有不同的返回类型，但返回类型不是重载的条件。

示例

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public class Example {
    // 方法重载示例
    public void display(int a) {
        System.out.println("只有一个整数参数: " + a);
    }

    public void display(int a, int b) {
        System.out.println("有两个整数参数: " + a + " 和 " + b);
    }

    public void display(String a) {
        System.out.println("有一个字符串参数: " + a);
    }
}