Java入门 | 3_数组

一、数组的概述

• 1.数组的理解：数组(Array)，是多个相同类型数据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：元素的个数

• 3.数组的特点：

• 数组是序排列的

• 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

• 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间

• 数组的长度一旦确定，就不能修改。

• 4. 数组的分类：
• ① 照维数：一维数组、二维数组、。。。
• ② 照数组元素的类型：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组

数据结构：
1.数据与数据之间的逻辑关系：集合、一对一、一对多、多对多
2.数据的存储结构：
线性表：顺序表（比如：数组）、链表、栈、队列
树形结构：二叉树
图形结构：

算法：
排序算法：
搜索算法：

二、一维数组

1.一维数组的声明与初始化

正确的方式：

   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元素的赋值操作分开进行
   	String[] names = new String[5];

   int[] arr4 = {1,2,3,4,5};//类型推断

错误的方式：

//		int[] arr1 = new int[];
//		int[5] arr2 = new int[5];
//		int[] arr3 = new int[3]{1,2,3};

2.一维数组元素的引用：通过角标的方式调用。

		//数组的角标（或索引从0开始的，到数组的长度-1结束。
		names[0] = "王铭";
		names[1] = "王赫";
		names[2] = "张学良";
		names[3] = "孙居龙";
		names[4] = "王宏志";//charAt(0)

3.数组的属性：length

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

说明：
数组一旦初始化，其长度就是确定的。arr.length
数组长度一旦确定，就不可修改。

4.一维数组的遍历

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

5.一维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'，而非'0'
数组元素是boolean型：false
数组元素是引用数据类型：null

6.一维数组的内存解析

三、二维数组

1.如何理解二维数组？

数组属于引用数据类型
数组的元素也可以是引用数据类型
一个一维数组A的元素如果还是一个一维数组类型的，则，此数组A称为二维数组。

2.二维数组的声明与初始化

正确的方式：

	int[] arr = new int[]{1,2,3};//一维数组
		//静态初始化
		int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
		//动态初始化1
		String[][] arr2 = new String[3][2];
		//动态初始化2
		String[][] arr3 = new String[3][];
	        //也是正确的写法：
		int[] arr4[] = new int[][]{{1,2,3},{4,5,9,10},{6,7,8}};
		int[] arr5[] = {{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};//类型推断

错误的方式：

//		String[][] arr4 = new String[][4];
//		String[4][3] arr5 = new String[][];
//		int[][] arr6 = new int[4][3]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};

3.如何调用二维数组元素:

		System.out.println(arr1[0][1]);//2
		System.out.println(arr2[1][1]);//null
		
		arr3[1] = new String[4];
		System.out.println(arr3[1][0]);
	        System.out.println(arr3[0]);//

4.二维数组的属性：

	        System.out.println(arr4.length);//3
		System.out.println(arr4[0].length);//3
		System.out.println(arr4[1].length);//4

5.遍历二维数组元素

	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();
	}

6.二维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
  

•  数组元素的默认初始化值 
  

• 针对于初始化方式一：比如：int[][] arr = new int[4][3];

•  外层元素的初始化值为：地址值
  

•  内层元素的初始化值为：与一维数组初始化情况相同
  

• 针对于初始化方式二：比如：int[][] arr = new int[4][];

•  外层元素的初始化值为：null
  

•  内层元素的初始化值为：不能调用，否则报错。
  

7.二维数组的内存结构

三、数组的常见算法

1.数组的创建与元素赋值：

杨辉三角（二维数组）、回形数（二维数组）、6个数，1-30之间随机生成且不重复。

2.针对于数值型的数组：

最大值、最小值、总和、平均数等

3.数组的赋值与复制

int[] array1,array2;
array1 = new int[]{1,2,3,4};

3.1 赋值：

array2 = array1;
如何理解：将array1保存的数组的地址值赋给了array2，使得array1和array2共同指向堆空间中的同一个数组实体。

3.2 复制：

array2 = new int[array1.length];
for(int i = 0;i < array2.length;i++){
array2[i] = array1[i];
}
如何理解：我们通过new的方式，给array2在堆空间中新开辟了数组的空间。将array1数组中的元素值一个一个的赋值到array2数组中。

4.数组元素的反转

	        //方法一：
//		for(int i = 0;i < arr.length / 2;i++){
//			String temp = arr[i];
//			arr[i] = arr[arr.length - i -1];
//			arr[arr.length - i -1] = temp;
//		}
		
		//方法二：
//		for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--){
//			String temp = arr[i];
//			arr[i] = arr[j];
//			arr[j] = temp;
//		}

5.数组中指定元素的查找：搜索、检索

5.1 线性查找：

实现思路：通过遍历的方式，一个一个的数据进行比较、查找。
适用性：具有普遍适用性。

5.2 二分法查找：

实现思路：每次比较中间值，折半的方式检索。
适用性：（前提：数组必须有序）

6.数组的排序算法

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

4）手写冒泡排序

	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;
				}
				
			}
			
		}		

五、array工具类的使用

1.理解

① 定义在java.util包下。
② Arrays:提供了很多操作数组的方法。

2.使用

	//1.boolean equals(int[] a,int[] b):判断两个数组是否相等。
		int[] arr1 = new int[]{1,2,3,4};
		int[] arr2 = new int[]{1,3,2,4};
		boolean isEquals = Arrays.equals(arr1, arr2);
		System.out.println(isEquals);
		
		//2.String toString(int[] a):输出数组信息。
		System.out.println(Arrays.toString(arr1));
		
			
		//3.void fill(int[] a,int val):将指定值填充到数组之中。
		Arrays.fill(arr1,10);
		System.out.println(Arrays.toString(arr1));
		

		//4.void sort(int[] a):对数组进行排序。
		Arrays.sort(arr2);
		System.out.println(Arrays.toString(arr2));
		
		//5.int binarySearch(int[] a,int key)
		int[] arr3 = new int[]{-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};
		int index = Arrays.binarySearch(arr3, 210);
		if(index >= 0){
			System.out.println(index);
		}else{
			System.out.println("未找到");
		}

六、数组的常见异常

1.数组角标越界异常：ArrayIndexOutOfBoundsException

		int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
		
//		for(int i = 0;i <= arr.length;i++){
//			System.out.println(arr[i]);
//		}
		
//		System.out.println(arr[-2]);
		
//		System.out.println("hello");

2.空指针异常：NullPointerException

	        //情况一：
//		int[] arr1 = new int[]{1,2,3};
//		arr1 = null;
//		System.out.println(arr1[0]);
		
		//情况二：
//		int[][] arr2 = new int[4][];
//		System.out.println(arr2[0][0]);
		
		//情况：
		String[] arr3 = new String[]{"AA","BB","CC"};
		arr3[0] = null;
		System.out.println(arr3[0].toString());

小知识：一旦程序出现异常，未处理时，就终止执行。