Java 数据结构 - 数组（Array）

Java 中的数组（Array）数据结构

1. 数组的定义

数组是最基本的数据结构之一，它是一种用于存储多个相同类型元素的容器。在 Java 中，数组是对象，可以存储基本数据类型和引用类型的数据。

2. 数组的特点

• 固定大小：一旦创建，数组的大小就不能改变。
• 连续内存：数组中的元素在内存中是连续存储的。
• 索引访问：可以通过索引快速访问数组中的任何元素。
• 类型安全：数组只能存储同一类型的元素。

3. 创建数组

在 Java 中，有多种方式可以创建数组：

// 方法1：声明并初始化
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

// 方法2：先声明，后初始化
int[] numbers = new int[5];
numbers[0] = 1;
numbers[1] = 2;

// 方法3：使用 new 关键字并直接初始化
String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Orange"};

4. 访问数组元素

可以使用索引来访问数组中的元素。Java 中的数组索引从0开始。

int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(numbers[0]); // 输出：10
System.out.println(numbers[2]); // 输出：30

5. 数组的常用操作

5.1 遍历数组

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

// 使用 for 循环
for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
    System.out.println(numbers[i]);
}

// 使用增强 for 循环（for-each）
for (int number : numbers) {
    System.out.println(number);
}

5.2 数组排序

Java 提供了 Arrays 类，其中包含了许多有用的数组操作方法，如排序：

import java.util.Arrays;

int[] numbers = {5, 2, 8, 1, 9};
Arrays.sort(numbers);
System.out.println(Arrays.toString(numbers)); // 输出：[1, 2, 5, 8, 9]

5.3 数组复制

int[] source = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] destination = new int[5];

// 使用 System.arraycopy()
System.arraycopy(source, 0, destination, 0, source.length);

// 或使用 Arrays.copyOf()
int[] destination2 = Arrays.copyOf(source, source.length);

6. 多维数组

Java 也支持多维数组，最常见的是二维数组：

int[][] matrix = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

System.out.println(matrix[1][1]); // 输出：5

7. 数组的优缺点

优点：

• 快速的随机访问
• 内存利用效率高

缺点：

• 大小固定，不能动态调整
• 插入和删除操作效率低

8. 总结

数组是 Java 中最基本和常用的数据结构之一。虽然它有一些限制，如固定大小，但在需要快速随机访问和已知数据量的情况下，数组仍然是一个很好的选择。对于需要频繁插入、删除操作或动态大小的场景，可以考虑使用 ArrayList 等集合类。