Java数组

Java数组

Java数组01：什么是数组

• 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；
• 每个一个数据称为一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问它们。

Java数组02：数组的声明和创建

• 首先必须声明数组身高，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法：

dateType[] arrayRefvar;//常用
或
dateType arrayRefvar[];//不是很常用

• Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

dateType[] 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；
• 获取数组的长度：arrays.length

  public static void main(String[] args) {
        //变量的类型    变量名字 = 变量值；
        //数组类型
        int[] nums;//1.声明数组

        nums = new int[10];//2.创建数组；    这里面可以放10个类型的数字

        //3.给数组元素赋值
        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;
        //获取数组长度：arrays.length
        for(int i=0;i<nums.length;i++){
            sum+=nums[i];
        }
        System.out.println(sum);
 }

Java数组03：三种初始化及内存分析

Java内存分析：

• 画图分析：

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法被隐式初始化。

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化
        int [] a = {1,2,3,4,5,6};
        System.out.println(a[5]);

       //动态初始化: 包含默认初始化
        int[] b = new int[10];
        b[0] = 10;
        System.out.println(b[0]);
        System.out.println(b[1]);//没有初始化，默认值为0；但可以随时初始化
    }
}

Java数组04：下标越界及小结

• 数组的四个基本特点：

  • 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。
  • 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，数组对象本身实在堆中的。

• 数组边界：

  • 下标的合法区间：[0,length-1]，如果越界就会报错；

public static void main(String[] args){
    int[] a = new int[2];
    System.out.println(a[2]);
}

• ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界
• 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，不可改变。如果越界，则出现：ArrayIndexOutOfBoundsException 异常错误

Java数组05：数组的使用

public class ArrayDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};

        //打印全部的数组元素
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
        System.out.println("=================================");
        //计算所有元素的和
        int sum=0;
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            sum=sum+arrays[i];
        }
        System.out.println("sum="+sum);
        System.out.println("=================================");
        //查找最大元素
        int max=arrays[0];
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            if(arrays[i]>max){
                max=arrays[i];
            }
        }
        System.out.println(max);
    }
}

• 普通for循环
• For-Each循环
• 数组作方法入参
• 数组作返回值

public class ArrayDemo04 {
    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.println(array);
//        }
//        printArray(arrays);
        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);
    }
    //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
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }
}

Java数组06：二维数组

多维数组

• 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，其每个元素都是一个一维数组。
• 二维数组

int a[][] = new int[2][5];
//这个二维数组a可以看成一个两行五列的数组

//案例
public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = {{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};
//        printArray(array[0]);
        System.out.println(array[0][0]);
        System.out.println(array[0][1]);
        System.out.println("====================");
        System.out.println(array.length);
        System.out.println(array[0].length);

        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for(int j = 0;j<array[i].length;j++){
                System.out.println(array[i][j]);
            }
        }
    }
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }
}

Java数组07：Arrays类

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中提供了一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作。
• 学会查看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二分查找法操作

import java.util.Arrays;
public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,3,4,9090,56321,2,23};
        System.out.println(a);//[I@2d98a335  这是一个哈希code

        //打印数组元素
//        System.out.println(Arrays.toString(a));
//        printArray(a);

        //数组进行排序
        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        
        //数组填充
        Arrays.fill(a,0);
        System.out.println(Arrays.toString(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.println(a[i]+"]");
            }else {
                System.out.print(a[i]+", ");
            }
        }
    }
}

Java数组08：冒泡排序

• 总共有八大排序，而冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一！详情参考大佬文章
• 冒泡排序代码较为简单，就是两层循环，外层冒泡次数，里层依次比较，其时间复杂度为O(n2)。

import java.util.Arrays;
public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {7,3,6,2,4};
        int[] sort = sort(a);//调用完我们自己的排序方法后，返回一个排序后的数组
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }
    //冒泡排序
    //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，都会产生一个最大，或者是最小的数字
    //3、下一轮则可以少一次排序
    //4、依次循环，直到结束！
    public static int[] sort(int[] array){
        //临时变量
        int temp = 0;
        //外层循环，判断我们这个需要走多少次；
        for (int i = 0;i <array.length-1;i++){
            
            boolean flag = false;//通过flag标识位减少没有意义的比较
            
            //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=0;j<array.length-1-i;j++){
                if(array[j+1]<array[j]){
                    temp = array[j];
                    array[j]=array[j+1];
                    array[j+1]=temp;
                    flag = true;
                }
            }
            if(flag==false){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

Java数组09：稀疏数组

• 当一个数组中大部分元素都是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数组中，从而缩小程序规模

Demo：模拟五子棋

public class ArrayDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟棋盘
        //1、创建二位数组 11*11  0：没有棋子  1：黑子  2：白子
        int[][] array1 = new int[11][11];
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        //输出原始数组
        System.out.println("输出原始数组");

        for (int[] ints:array1){
            for(int anInt:ints){
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
        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("有效值个数"+sum);

        //2、创建一个稀疏数组的数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];

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

        //3、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;
                    array2[count][1]=j;
                    array2[count][2]=array1[i][j];
                }
            }
        }
        //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("==========================");
        //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];
            }
        //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();
        }
    }
}