Java数组
数组
首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法：
dataType[] arrayRefVar; // 首选的方法
或
dataType arrayRefVar[]; // 效果相同，但不是首选方法
注意: 建议使用 dataType[] arrayRefVar 的声明风格声明数组变量。 dataType arrayRefVar[] 风格是来自 C/C++ 语言 ，在Java中采用是为了让 C/C++ 程序员能够快速理解java语言。
Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：
dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];
上面的语法语句做了两件事：
- 一、使用 dataType[arraySize] 创建了一个数组。
- 二、把新创建的数组的引用赋值给变量 arrayRefVar。
数组的元素是通过索引来访问的，数组索引从\(0\)开始。
获取数组长度：
arrays.length
直接打印数组变量，得到的是数组在JVM中的引用地址：
int[] ns = { 1, 1, 2, 3, 5, 8 };
System.out.println(ns); // 类似 [I@7852e922
内存分析
Java内存：
-
堆：
- 存放new的对象和数组
- 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
-
栈：
- 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）
- 引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）
-
方法区：
- 可以被所有的线程共享
- 包含了所有的class和static变量
//声明数组 int[] array; //创建数组 array = new int[10]; //给数组元素赋值 array[0]=1; ... array[9]=10;
注意数组是引用类型，并且数组大小不可变。我们观察下面的代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 5位同学的成绩:
int[] ns;
ns = new int[] { 68, 79, 91, 85, 62 };
System.out.println(ns.length); // 5
ns = new int[] { 1, 2, 3 };
System.out.println(ns.length); // 3
}
}
数组大小变了吗？看上去好像是变了，但其实根本没变。
对于数组ns来说，执行ns = new int[] { 68, 79, 91, 85, 62 };时，它指向一个5个元素的数组：
ns
│
▼
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ │68 │79 │91 │85 │62 │ │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
执行ns = new int[] { 1, 2, 3 };时，它指向一个新的3个元素的数组：
ns ──────────────────────┐
│
▼
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ │68 │79 │91 │85 │62 │ │ 1 │ 2 │ 3 │ │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
但是，原有的5个元素的数组并没有改变，只是无法通过变量ns引用到它们而已。
如果数组元素不是基本类型，而是一个引用类型，那么，修改数组元素会有哪些不同？
字符串是引用类型，因此我们先定义一个字符串数组：
String[] names = {
"ABC", "XYZ", "zoo"
};
对于String[]类型的数组变量names，它实际上包含3个元素，但每个元素都指向某个字符串对象：
┌─────────────────────────┐
names │ ┌─────────────────────┼───────────┐
│ │ │ │ │
▼ │ │ ▼ ▼
┌───┬───┬─┴─┬─┴─┬───┬───────┬───┬───────┬───┬───────┬───┐
│ │░░░│░░░│░░░│ │ "ABC" │ │ "XYZ" │ │ "zoo" │ │
└───┴─┬─┴───┴───┴───┴───────┴───┴───────┴───┴───────┴───┘
│ ▲
└─────────────────┘
对names[1]进行赋值，例如names[1] = "cat";，效果如下：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
names │ ┌─────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │ │
▼ │ │ ▼ ▼
┌───┬───┬─┴─┬─┴─┬───┬───────┬───┬───────┬───┬───────┬───┬───────┬───┐
│ │░░░│░░░│░░░│ │ "ABC" │ │ "XYZ" │ │ "zoo" │ │ "cat" │ │
└───┴─┬─┴───┴───┴───┴───────┴───┴───────┴───┴───────┴───┴───────┴───┘
│ ▲
└─────────────────┘
这里注意到原来names[1]指向的字符串"XYZ"并没有改变，仅仅是将names[1]的引用从指向"XYZ"改成了指向"cat"，其结果是字符串"XYZ"再也无法通过names[1]访问到了。
三种初始化
静态初始化（创建+赋值）：
int[] a = {1,2,3};
Man[] mans = {new Man(1,1), new Man(2,2)};
动态初始化（包含默认初始化）：
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式被隐式初始化。
数组特点
-
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，数组对象本身是在堆中的。
数组使用
- 普通的for循环
- for-each循环
- 数组作方法入参
- 数组作返回值
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，其每一个元素都是一个一维数组。
int[][] a = new int[2][5];
以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组。
二维数组就是数组的数组。定义一个二维数组如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[][] ns = {
{ 1, 2, 3, 4 },
{ 5, 6, 7, 8 },
{ 9, 10, 11, 12 }
};
System.out.println(ns.length); // 3
}
}
因为ns包含3个数组，因此，ns.length为3。实际上ns在内存中的结构如下：
┌───┬───┬───┬───┐
┌───┐ ┌──>│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────>│░░░│──┘ └───┴───┴───┴───┘
├───┤ ┌───┬───┬───┬───┐
│░░░│─────>│ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │
├───┤ └───┴───┴───┴───┘
│░░░│──┐ ┌───┬───┬───┬───┐
└───┘ └──>│ 9 │10 │11 │12 │
└───┴───┴───┴───┘
如果我们定义一个普通数组arr0，然后把ns[0]赋值给它：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[][] ns = {
{ 1, 2, 3, 4 },
{ 5, 6, 7, 8 },
{ 9, 10, 11, 12 }
};
int[] arr0 = ns[0];
System.out.println(arr0.length); // 4
}
}
实际上arr0就获取了ns数组的第0个元素。因为ns数组的每个元素也是一个数组，因此，arr0指向的数组就是{ 1, 2, 3, 4 }。在内存中，结构如下：
arr0 ─────┐
▼
┌───┬───┬───┬───┐
┌───┐ ┌──>│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────>│░░░│──┘ └───┴───┴───┴───┘
├───┤ ┌───┬───┬───┬───┐
│░░░│─────>│ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │
├───┤ └───┴───┴───┴───┘
│░░░│──┐ ┌───┬───┬───┬───┐
└───┘ └──>│ 9 │10 │11 │12 │
└───┴───┴───┴───┘
二维数组的每个数组元素的长度并不要求相同，例如，可以这么定义ns数组：
int[][] ns = {
{ 1, 2, 3, 4 },
{ 5, 6 },
{ 7, 8, 9 }
};
这个二维数组在内存中的结构如下：
┌───┬───┬───┬───┐
┌───┐ ┌──>│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────>│░░░│──┘ └───┴───┴───┴───┘
├───┤ ┌───┬───┐
│░░░│─────>│ 5 │ 6 │
├───┤ └───┴───┘
│░░░│──┐ ┌───┬───┬───┐
└───┘ └──>│ 7 │ 8 │ 9 │
└───┴───┴───┘
要打印一个二维数组，可以使用两层嵌套的for循环，或者使用Java标准库的Arrays.deepToString()：
import java.util.Arrays;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[][] ns = {
{ 1, 2, 3, 4 },
{ 5, 6, 7, 8 },
{ 9, 10, 11, 12 }
};
System.out.println(Arrays.deepToString(ns));
}
}
三维数组就是二维数组的数组。可以这么定义一个三维数组：
int[][][] ns = {
{
{1, 2, 3},
{4, 5, 6},
{7, 8, 9}
},
{
{10, 11},
{12, 13}
},
{
{14, 15, 16},
{17, 18}
}
};
它在内存中的结构如下：
┌───┬───┬───┐
┌───┐ ┌──>│ 1 │ 2 │ 3 │
┌──>│░░░│──┘ └───┴───┴───┘
│ ├───┤ ┌───┬───┬───┐
│ │░░░│─────>│ 4 │ 5 │ 6 │
│ ├───┤ └───┴───┴───┘
│ │░░░│──┐ ┌───┬───┬───┐
┌───┐ │ └───┘ └──>│ 7 │ 8 │ 9 │
ns ────>│░░░│──┘ └───┴───┴───┘
├───┤ ┌───┐ ┌───┬───┐
│░░░│─────>│░░░│─────>│10 │11 │
├───┤ ├───┤ └───┴───┘
│░░░│──┐ │░░░│──┐ ┌───┬───┐
└───┘ │ └───┘ └──>│12 │13 │
│ └───┴───┘
│ ┌───┐ ┌───┬───┬───┐
└──>│░░░│─────>│14 │15 │16 │
├───┤ └───┴───┴───┘
│░░░│──┐ ┌───┬───┐
└───┘ └──>│17 │18 │
└───┴───┘
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。
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进行二分查找法操作。
使用for each循环打印也很麻烦。幸好Java标准库提供了Arrays.toString()，可以快速打印数组内容：
import java.util.Arrays;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] ns = { 1, 1, 2, 3, 5, 8 };
System.out.println(Arrays.toString(ns));
}
}
必须注意，对数组排序实际上修改了数组本身。例如，排序前的数组是：
`int[] ns = { 9, 3, 6, 5 };`
在内存中，这个整型数组表示如下：
┌───┬───┬───┬───┐
ns───>│ 9 │ 3 │ 6 │ 5 │
└───┴───┴───┴───┘
当我们调用Arrays.sort(ns);后，这个整型数组在内存中变为：
┌───┬───┬───┬───┐
ns───>│ 3 │ 5 │ 6 │ 9 │
└───┴───┴───┴───┘
即变量ns指向的数组内容已经被改变了。
如果对一个字符串数组进行排序，例如：
String[] ns = { "banana", "apple", "pear" };
排序前，这个数组在内存中表示如下：
┌──────────────────────────────────┐
┌───┼──────────────────────┐ │
│ │ ▼ ▼
┌───┬─┴─┬─┴─┬───┬────────┬───┬───────┬───┬──────┬───┐
ns ─────>│░░░│░░░│░░░│ │"banana"│ │"apple"│ │"pear"│ │
└─┬─┴───┴───┴───┴────────┴───┴───────┴───┴──────┴───┘
│ ▲
└─────────────────┘
调用Arrays.sort(ns);排序后，这个数组在内存中表示如下：
┌──────────────────────────────────┐
┌───┼──────────┐ │
│ │ ▼ ▼
┌───┬─┴─┬─┴─┬───┬────────┬───┬───────┬───┬──────┬───┐
ns ─────>│░░░│░░░│░░░│ │"banana"│ │"apple"│ │"pear"│ │
└─┬─┴───┴───┴───┴────────┴───┴───────┴───┴──────┴───┘
│ ▲
└──────────────────────────────┘
原来的3个字符串在内存中均没有任何变化，但是ns数组的每个元素指向变化了。
稀疏数组
当一个数组中大部分元素为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的数组中，从而缩小程序的规模
如下图:左边是原始数组，右边是稀疏数组。
小结
- 数组元素可以是值类型（如int）或引用类型（如String），但数组本身是引用类型。
