Java基础学习（五）

Java基础学习（五）：数组

目录

• Java基础学习（五）：数组
  • 概念
  • 声明与创建
  • 初始化
  • 基本特点
  • 数组的地址
  • 内存分析
  • 应用
  • 多维数组
  • 扩展内容
    • Arrays 类
    • 冒泡排序
    • 稀疏数组

本文为个人学习记录，内容学习自 狂神说Java 和 黑马程序员

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概念

• 数组是相同类型数据的有序集合
• 每个数据称为一个数组元素，可以通过下标来访问

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声明与创建

1. 数组的两种基本声明方法：

   数据类型[] 数组名;					// 推荐使用
   数据类型 数组名[];
   

2. 数组的两种基本创建方法：

   数组名 = {数组内容};				// 创建时直接初始化
   数组名 = new 数据类型[数组长度];	// 创建时仅指定大小，元素被初始化为默认值，默认值规则和前面实例变量、类变量的规则一致
   

3. 当然也可以一步完成数组的声明和创建：

   数据类型[] 数组名 = {数组内容};
   数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度];
   

4. 数组的元素通过索引（下标）来访问，索引从 0 开始

5. 获取数组长度 数组名.length

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初始化

• 静态初始化：手动指定数组元素，系统会根据元素个数计算数组长度

  int[] a = new int[] {1, 2};		// 完整形式
  int[] a = {1, 2};				// 简写形式
  

• 动态初始化：手动指定数组长度，由系统给出默认初始化值

  int[] a = new int[2];
  a[0] = 1;
  a[1] = 2;
  

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基本特点

• 数组一旦被创建，它的大小就是不可改变的
• 数组中的元素必须是相同类型
• 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
• 数组变量属于引用类型，数组也可以看成对象，数组中每个元素相当于该对象的成员变量

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数组的地址

直接打印引用类型的变量，输出的是该引用类型的值，也是数组/对象的地址值

int[] a = new int[] {1, 2};
double[] b = {5, 6, 7};
System.out.println(a);				// 输出为 [I@1b6d3586，[ 表示数组，I 表示int类型，@ 为固定格式，剩下为地址值
System.out.println(b);				// 输出为 [D@4554617c，[ 表示数组，D 表示double类型，@ 为固定格式，剩下为地址值

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内存分析

举个创建数组的栗子：

1. 当声明数组时，会在栈中为引用类型的变量 array 分配空间，用于存储数组的地址；
2. 当创建数组时，会根据给定的数组大小在堆中分配空间，而地址由声明时栈中的变量 array 指出；
3. 当对数组赋值时，将数值保存在堆中。

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应用

1. 使用 增强for循环 遍历数组元素

   int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
   for (int i : array) {
       System.out.println(i);					// 打印数组中每一个元素
   }
   

2. 数组作为实参和形参

   public static void main(String[] args) {
       int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
       printArray(array);
   }
   public static void printArray(int[] array){
       for (int i : array){
           System.out.println(i);
       }
   }
   

3. 数组作为返回值

   public static void main(String[] args) {
       int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
       int[] result = reverse(array);
       for (int i: result){
           System.out.println(i);
       }
   }
   public static int[] reverse(int[] array){
       int[] result = new int[array.length];
       for (int i = 0; i < array.length; i++){
           result[array.length - i -1] = array[i];
       }
       return result;
   }
   

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多维数组

多维数组可以看成数组的数组，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

二维数组的声明和创建：

int[][] a = {{1, 2, 3, 4, 5}, {2, 3, 4, 5, 6}};
int[][] a = new int[2][5];

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扩展内容

Arrays 类

数组对象本身并没有提供什么方法可以供我们调用，但 API 中提供了一个工具类 java.util.Arrays 供我们使用

• 数组的工具类 java.util.Arrays
• Arrays 类中的方法都是 static 修饰的 静态 方法，可以直接使用类名进行调用
• 常用功能：
  • 给数组赋值：通过 fill 方法
  • 对数组排序：通过 sort 方法
  • 比较数组：通过 equals 方法比较数组中的元素是否相等
  • 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

示例一：采用 Arrays.toString 快速打印数组数据

import java.util.Arrays;

int[] a = {1, 2, 45, 63, 8};
System.out.println(Arrays.toString(a));				// 输出为 [1, 2, 45, 63, 8]

示例二：采用 Arrays.sort 进行升序排序

import java.util.Arrays;

int[] a = {1, 2, 45, 63, 8};
Arrays.sort(a);
System.out.println(Arrays.toString(a));				// 输出为 [1, 2, 8, 45, 63]

冒泡排序

总共有八大排序方法，而冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一

冒泡排序的时间复杂度为 O(n²)

示例：一种简单的实现方法

public static void sort(int[] array){
    for (int i = 0; i < array.length - 1; i++){
        for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++){
            if (array[j] > array[j+1]){
                int tmp = array[j];
                array[j] = array[j+1];
                array[j+1] = tmp;
            }
        }
    }
    System.out.println(Arrays.toString(array));
}

稀疏数组

• 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值时，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值和行列记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模
• 示例：下图左边是原始数组，右边是稀疏数组，其中稀疏数组的第一行记录了原始数组的总行列及不同值个数，其余行记录不同值的具体行列和数值