数组Day01

数组Day01

数组定义

• 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，按照一定的顺序组合而成
• 其中，每一个数据称作一个数据元素，每个数组元素可以通过一个下标访问
• 下标从0开始

数组声明创建

• 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   

• Java语言使用new操作符来创建数组

	dataType[] 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

• 获取数组长度：

	arrays.length

• 数组声明和创建

public static void main(String[] args) {
	//变量的类型 变量的名字 = 变量的值；
	//数组类型

	//1.声明一个数组
	int[] nums;
	int nums2[];  //C/C++用法，效果同上（这可太熟了）

	//2.创建一个数组
	nums = new int[10]; //这里可以存放10个 int 类型的数字

		//int[] nums = new int[10];   // 1~2声明+创建

	//3.给数组元素赋值
	for (int i = 0; i < 9; i++) {
		//给nums[0]到nums[8]赋值
		nums[i] = i + 1;
		System.out.print(nums[i] + "\t");
	}
	System.out.println(nums[9]); //无赋值的元素  默认为0

	//计算所有元素的和
	int sum = 0;

	//获取数组长度：array.length

	for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
		sum = sum + nums[i];
	}
	System.out.println("总和为：" + sum);
}

内存分析

三种初始化

• 静态初始化

	int[] a = {1,2,30};
	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：0/null
  注意：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

	public static void main(String[] args) {
		//静态初始化：创建 + 赋值
		int[] a = {1, 2, 3, 4, 5};
		System.out.println(a[0]);

		//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]);
        
		//scanner控制输入
		int[] c = new int[10];
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		System.out.println("请输入10个整数");

		for (int i = 0; i < c.length; i++) {
			int j = scanner.nextInt();
			c[i] = j;
			System.out.println("c[" + i + "] = " + j);
	}

数组的基本特点

• 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，包含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]); //下标越界
  }

• ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常！
• 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
  • 数组长度的确定，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBounds

数组的使用

• 普通的For循环

  	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 += 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];
  		}
  	}

• For-Each循环

  	int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
  
  	for (int array : arrays) {
  		System.out.print(array + "\t");
  	}

• 数组作方法入参

  public static void main(String[] args) {
  	int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
  
  	printArray(arrays);
  }
  
  //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] + "\t");
  	}
  }

• 数组作返回值

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

	printArray(reverse(arrays));
    //printArray()为上述打印数组元素方法，这里不再给出
}

//反转数组
public static int[] reverse(int[] arrays) {
	int[] result = new int[arrays.length];

	//反转
	for (int i = 0, j = result.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {
		result[j] = arrays[i];
	}

	return result;
}

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

• 二维数组：

int a[][] = new int[2][3];

• 解析：以上二维数组a可以看成一个两行三列的数组

• 自定义一个两行三列数组

public static void main(String[] args) {
	int[][] array = {{1, 2, 3}, {7, 8, 9}};

	printArray(array[0]);
	//1 2 3

	System.out.print(array[0][0] + "\t");
	System.out.println(array[0][1]);
	System.out.println("=================");
	//1 2

	System.out.println(array.length);
	System.out.println(array[0].length);
	System.out.println("=================");
	//2 3

	for (int i = 0; i < array.length; i++) {
		for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
			System.out.println(array[i][j]);
            //1
            //2
            //3
            //7
            //8
            //9
		}
	}
}

//打印数组元素
public static void printArray(int[] array) {
	for (int i = 0; i < array.length; i++) {
		System.out.print(array[i] + " ");
	}
	System.out.println("\n=================");
}

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

• 查看JDK帮助文档：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

• 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操作

public static void main(String[] args) {
	int[] a = {1, 346, 7, 235, 5648, 05, 356};

	//打印数组元素
	System.out.println(Arrays.toString(a));
    
	//数组进行排序：升序
	Arrays.sort(a);
	System.out.println(Arrays.toString(a));
    
	//数组填充
	Arrays.fill(a, 2, 4, 0);
	System.out.println(Arrays.toString(a));

	Arrays.fill(a,0);
	System.out.println(Arrays.toString(a));

}

## 冒泡排序

• 冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序！
• 冒泡的代码还是相当简单，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人人皆知
• 由嵌套循环，可知此算法的时间复杂度为O(n²)
• 如何优化？

//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，我们就交换他们的位置
//2.每一次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数字
//3.下一轮则可以少一次排序
//4.依次循环，直到结束！

public static void main(String[] args) {
	int[] a = {5683, 2345, 235, 5, 244, 1, 234, 52, 345, 23, 45,};

	int[] sort = sort(a);
	//调用完自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组

	System.out.println(Arrays.toString(sort));
}


public static int[] sort(int[] array) {
	//临时变量
	int temp = 0;

	//外层循环：判断要走多少次
	for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {

		//优化
		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;
				//优化
                flag = true;
			}
		}
        //优化
		if (flag == false) {
			break;
		}
	}
	return array;
}

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

public static void main(String[] args) {
	//1.创建一个二维数组 11 * 11棋盘，0：没有棋子; 1：黑棋; 2：白棋;
	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();
	}

	//转换为稀疏数组保存
	//获取有效值的个数
	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;

	//遍历二维数组，将非零的值，存放到稀疏数组中
	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("输出稀疏数组");

	for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
		System.out.println(array2[i][0] + "\t" + array2[i][1] + "\t" + array2[i][2]);
	}

	System.out.println("=================");

	//还原二维数组
    //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];
	}

	//3.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();
	}
}

画图工具 Visio 2013
学习地址 https://www.bilibili.com/video/BV12J41137hu?p=51