6. JavaSE 数组

数组

数组概述

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。

数组的四个基本特点：
1、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。
2、其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。
3、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。
4、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。

数组声明创建

• 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。

dataType[] arrayRefvar; //首选
dataType arrayRefVar[]; //效果相同，但不是首选

• Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下
  dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize]; //int[] nums = ine int[10];

• 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

int[] nums; //1.声明一个数组
nums = new int[3]; //2.创建一个数组
//3.给数组元素赋值
nums[0]=1;
nums[1]=2;
nums[2]=3;
for (int num : nums) { //打印数组所有元素
    System.out.println(num);
}

内存分析

1. 声明的时候并没有实例化任何对象，只有在实例化数组对象时，JVM才分配空间，这时才与长度有
   关。因此，声明数组时不能指定其长度(数组中元素的个数)，例如： int a[5]; //非法
2. 声明一个数组的时候并没有数组被真正的创建。
3. 构造一个数组，必须指定长度

//1.声明一个数组 int[] 
myList = null;

//2.创建一个数组 
myList = new int[10];

//3.像数组中存值
 myList[0] = 1;
 myList[1] = 2; 
 myList[2] = 3; 
 myList[3] = 4; 
 myList[4] = 5; 
 myList[5] = 6; 
 myList[6] = 7;
 myList[7] = 8; 
 myList[8] = 9;
 myList[9] = 10;

三种初始化

静态初始化
除了用new关键字来产生数组外，还可以直接在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。

int[] a = {1,2,3}; 
Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,2)};

动态初始化

数组定义、为数组元素分配空间、赋值的操作、分开进行。

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。

int[] a=new int[2];
boolean[] b = new boolean[2];
String[] s = new String[2]; 
System.out.println(a[0]+":"+a[1]); //0,0 
System.out.println(b[0]+":"+b[1]); //false,false 
System.out.println(s[0]+":"+s[1]); //null, null

数组的边界

下标的合法区间：[0, length-1],如果越界就会报错；

int[] a=new int[2]; 
System.out.println(a[2]);

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 2 at com.kuang.chapter3.Demo03.main(Demo03.java:6)

**ArrayIndexOutOfBoundsException **: 数组下标越界异常！

数组使用

数组的元素类型和数组的大小都是确定，所以当处理数组元素的时候，我们通常使用基本循环或者ForEach循环。

double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5}; 
// 打印所有数组元素 
for (int i = 0; i < myList.length; i++) { 
System.out.println(myList[i] + " "); 
}
// 计算所有元素的总和 
double total = 0; 
for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
 total += myList[i]; 
}
System.out.println("Total is " + total)；

• For-Each 循环

JDK 1.5 引进了一种新的循环类型，被称为 For-Each 循环或者加强型循环，它能在不使用下标的情况下
遍历数组。

语法如下：

for(type element: array){ 
  System.out.println(element); 
}

double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5}; 
// 打印所有数组元素 for (double element: myList) { 
  System.out.println(element); 
}

• 数组作方法入参

数组可以作为参数传递给方法。

public static void printArray(int[] array) {
   for (int i = 0; i < array.length; i++) {
     System.out.print(array[i] + " "); 
   } 
}

• 数组作返回值

public static int[] reverse(int[] list) {
 int[] result = new int[list.length];
 for (int i = 0, j = result.length - 1; i < list.length; i++, j--) {
   result[j] = list[i]; }return result; 
  }
  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。

多维数组的动态初始化（以二维数组为例）

直接为每一维分配空间，格式如下：
type[][] typeName = new type[typeLength1][typeLength2];

type 可以为基本数据类型和复合数据类型，arraylenght1 和 arraylenght2 必须为正整数，
arraylenght1 为行数，arraylenght2 为列数。

//定义一个二维数组
int a[][] = new int[2][5];

获取数组长度：

a.length获取的二维数组第一维数组的长度，a[0].length才是获取第二维第一个数组长度。

Array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")

java.util.Arrays 类能方便地操作数组. 使用之前需要导包！

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。

1、打印数组

int[] a = {1,2};
System.out.println(a);   //显示内存地址
System.out.println(Arrays.toString(a)); //[1, 2]

2、数组排序

//int型数组按数字进行升序排序
int[] a = {1,2,323,23,543,12,59}; 
System.out.println(Arrays.toString(a)); 
Arrays.sort(a); 
System.out.println(Arrays.toString(a));

3、二分查找

int[] a = {1,2,323,23,543,12,59}; 
Arrays.sort(a); //使用二分法查找，必须先对数组进行排序 
System.out.println("该元素的索引："+Arrays.binarySearch(a, 12));  //返回元素的下标

4、元素填充

int[] a = {1,2,323,23,543,12,59}; 
Arrays.fill(a, 2, 4, 100); //将2到4索引的元素替换为100 
System.out.println(Arrays.toString(a)); //{1,2,100,100,100,12,59}

5、数组转换为List集合

int[] a = {3,5,1,9,7}; 
List<int[]> list = Arrays.asList(a);

常见的排序方法

1、冒泡排序

冒泡排序法：

1. 比较数组中两个相邻的元素，如果第1个数比第2个数大，则交换它们的位置
2. 每一次比较都会产生一个最大，或者最小的数字
3. 下一轮循环则可以少一次排序
4. 依次循环，直到结束

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {2,5,1,2,98,23,47,39,129};
        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort)); //[129, 98, 47, 39, 23, 5, 2, 2, 1]
    }

    public static int[] sort(int[] arr){
        int temp = 0;
        // 外层循环，它决定一共走几趟 //-1为了防止溢出
        for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
            boolean flag = false;//通过符号位可以减少无谓的比较，如果已经有序了，就退出循环
            //内层循环，它决定每趟走一次
            for (int j = 0; j < arr.length-1-i; j++) {
                //如果后一个大于前一个,则换位
                if(arr[j+1]>arr[j]){
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                    flag = true;
                }
            }
            if(flag==false){
                break;
            }
        }
        return arr;
    }
}

2、选择排序

选择排序（Selection sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是每一次从待排序的数据元素中
选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小
（大）元素，然后放到排序序列的末尾。以此类推，直到全部待排序的数据元素排完。 选择排序是不稳
定的排序方法。

稀疏数组

//创建一个二维数组 11*11  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;
//输出原始的数组
System.out.println("原始的数组：");
for (int[] array : array1) {
    for (int i : array) {
        System.out.print(i+"\t");
    }
    System.out.println();
}

//转换为稀疏数组保存
//1.有效值的个数
int sum = 0; //有效值总数
for (int i = 0; i < 11; i++) {
    for (int j = 0; j < 11; j++) {
        if(array1[i][j]!=0){
            sum++;
        }
    }
}
//2.创建一个稀疏数组
int[][] array2 = new int[sum+1][3];
array2[0][0] = 11;
array2[0][1] = 11;
array2[0][2] = sum;

//3.遍历二维数组，将有效值存放到稀疏数组
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];
        }
    }
}

//4.输出稀疏数组
System.out.println("稀疏数组：");
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
    for (int j = 0; j < array2[i].length; j++) {
        System.out.print(array2[i][j]+"\t");
    }
    System.out.println();
}
/* 结果：
输出原始的数组
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	2	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
稀疏数组
11	11	2	
1	2	1	
2	3	2	
*/