7.Java数组

一、数组的定义

• 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,按照一定的先后次序排列组合而成。

• 其中,每一个数据称作一个数组元素,每个数组元素可以通过一个下标来访问它们.

• 数组的几个基本特点

  • 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,数组对象本身是在堆中的。

二、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：

 dateType[] arrayRefVar;  //首选的方法
 或
 dateType arrayRefVar[];  //效果相同，但不是首选方法

 int[] nums1;//首选
 ​
 int nums2[];//C++中常用

• Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

 dateType[] arrayRefVar = new dateType[arraySize];

 int[] nums1 = news int[10];  //这里面可以存10个int类型的数字

• 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

 

 package com.lanseyutou.array;
 ​
 public class ArrayDemo01 {
     //变量的类型  变量的名字 = 变量的值；
     public static void main(String[] args) {
         int[] nums;//1.声明一个数组
 ​
         nums = new int[10];  //2.创建一个数组
 ​
         //第1.2步合并可写为：
         int[] nums2 = new int[10];
 ​
         //3.给数组元素中赋值
         nums[0] = 1;
         nums[1] = 2;
         nums[2] = 3;
         nums[3] = 4;
         nums[4] = 5;
 ​
         System.out.println(nums[0]);
         System.out.println(nums[8]);
 ​
         //4.计算所有元素的和
         int sum = 0;
         for (int i = 0; i < nums.length; i++) {//获取数组长度
             sum = sum +nums[i];
         }
         System.out.println("总和为："+sum);
     }
 }

• 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:数组下标越界异常!

三、内存分析

四、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式被隐式初始化。

package com.lanseyutou.array;

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化： 创建 + 赋值
        int[] a = {1,2,3,4,5,6,7,8};
        System.out.println(a[2]);

        //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]);//没有被赋值的都被默认初始化为0
    }
}

五、数组使用

• 基础循环

package com.lanseyutou.array;

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("===========");

        //查到最大元素
        int max = arrays[0];

        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            if(arrays[i]>max){
                max = arrays[i];
            }
        }

        System.out.println("max="+max);
    }
}

• For-Each循环

• 数组作方法入参

• 数组作返回值

package com.lanseyutou.array;

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {

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

        //JDK5 ,没有下标
        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }
        System.out.println("=========");

        printArray(arrays);

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

        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);
    }

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

    //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 = arrays.length-1; i <arrays.length ; i++,j--) {
            result[j]=arrays[i];
        }

        return result;
    }
}

六、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][5];

• 解析:以上二维数组a 可以看成一个两行五列的数组。

package com.lanseyutou.array;

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        //[4][2]
        int[][] array = {{1,2},{3,4},{5,6},{7,8}};
        /*
        1 2
        3 4
        5 6
        7 8
         */

        System.out.println(array[2][0]);
        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.print(array[i][j]+" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

/*
5
4
2
1 2 
3 4 
5 6 
7 8 
*/

七、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

• 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。

package com.lanseyutou.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {

        int[] a = {1,5,34,643,657,23,34,55555};

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

        printArray(a);

        Arrays.sort(a);//数组进行排序：升序
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        Arrays.fill(a,0);//填充数组
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        Arrays.fill(a,2,4,5);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

    public static void printArray(int[] a){
        System.out.print("[");
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            System.out.print(a[i]);
            if (i< a.length-1){
                System.out.print(", ");
            }
        }
        System.out.println("]");
    }
}

/*
[I@1b6d3586
[1, 5, 34, 643, 657, 23, 34, 55555]
[1, 5, 34, 643, 657, 23, 34, 55555]
[1, 5, 23, 34, 34, 643, 657, 55555]
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 5, 5, 0, 0, 0, 0]
*/

八、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的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人人尽皆知。

package com.lanseyutou.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {

        int[] a = {1,24,456,76,34,75,2,8};
        int[] sort =sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }

    //冒泡排序
    //1.比较数组中两个相邻的两个元素，如果第一个比第二个数大，交换他们的位置
    //2.每一次比较，都会产生一个最大或者最小的数字
    //3.下一轮减少一次排序
    //4.依次循环，直到结束

    public static int[] sort(int[] array){
        int temp = 0;
        //外层循环
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            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;
                }
            }
        }
        return array;

    }
}

/*
[456, 76, 75, 34, 24, 8, 2, 1]
*/

• 我们看到嵌套循环，应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2)。

• 思考:如何优化?

package com.lanseyutou.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {

        int[] a = {1,24,456,76,34,75,2,8};
        int[] sort =sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }

    //冒泡排序
    //1.比较数组中两个相邻的两个元素，如果第一个比第二个数大，交换他们的位置
    //2.每一次比较，都会产生一个最大或者最小的数字
    //3.下一轮减少一次排序
    //4.依次循环，直到结束

    public static int[] sort(int[] array){
        int temp = 0;
        //外层循环
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {

            boolean flag = false;

            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;
                }
            }

            if (flag==flag){
                break;
            }
        }
        return array;

    }
}

九、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

• 五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能。

 package com.lanseyutou.array;
 ​
 public class ArrayDemo08 {
     public static void main(String[] args) {
         //1.创建一个二维数组 11*11  0:每没有棋子  1：黑棋  2：白棋
         int[][] array01 = new int[11][11];
         array01[1][2] = 1;
         array01[2][3] = 2;
         //输出原始数组
         System.out.println("输出原始数组");
 ​
         for (int[] ints : array01) {
             for (int anInt : ints) {
                 System.out.print(anInt+"\t");
             }
             System.out.println();
         }
         System.out.println("===============");
 ​
         //转换为稀疏数组保存
         //获取有效值的个数
         int sum = 0;
         for (int i = 0; i < 11; i++) {
             for (int j = 0; j < 11; j++) {
                 if (array01[i][j]!=0){
                     sum++;
                 }
             }
 ​
         }
         System.out.println("有效值的个数："+sum);
 ​
         //2.创建一个稀疏数组的数组
         int[][] array02 = new int[sum+1][3];
 ​
         array02[0][0] = 11;
         array02[0][1] = 11;
         array02[0][2] = sum;
 ​
         //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 < array01.length; i++) {
             for (int j = 0; j < array01[i].length; j++) {
                 if (array01[i][j]!=0){
                     count++;
                     array02[count][0] = i;
                     array02[count][1] = j;
                     array02[count][2] = array01[i][j];
                 }
             }
         }
 ​
         //输出稀疏数组
         System.out.println("输出稀疏数组");
 ​
         for (int i = 0; i < array02.length; i++) {
             System.out.println(array02[i][0]+"\t"
                     +array02[i][1]+"\t"
                     +array02[i][2]+"\t");
         }
 ​
         System.out.println("=================");
         System.out.println("还原");
         //1.读取稀疏数组
         int[][] array03 = new int[array02[0][0]][array02[0][1]];
 ​
         //2.给其中的元素还原它的值
         for (int i = 1; i < array02.length; i++) {
             array03[array02[i][0]][array02[i][1]] = array02[i][2];
 ​
         }
         //3.打印
         System.out.println("输出还原数组");
 ​
         for (int[] ints : array03) {
             for (int anInt : ints) {
                 System.out.print(anInt+"\t");
             }
             System.out.println();
         }
     }
 }