（java）数组基础

数组

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

数组的声明创建

• 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。

  int[] nums;     // 常用定义
  int nums2[];    // 为了让早年让C语言C++程序员更加熟悉java而制定的

• Java语言使用new操作符来创建数组

  nums = new int[10];

• 数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始

  nums[0] = 8;
  nums[1] = 9;
  nums[2] = 1;
  nums[3] = 8;
  nums[4] = 8;
  nums[6] = 5;
  nums[7] = 8;
  //未赋值时为0
  System.out.println(nums[9]);

• 获取数组长度：

  arrays.length

数组的四个基本特点

• 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它对象类型，数组对象本身是在堆中的

内存分析

• Java内存分析：

  • Java内存：

    • 堆

      1. 存放new的对象和数组

      2. 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用

    • 栈

      1. 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）

      2. 引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）

    • 方法区

      1. 可以被所有线程共享

      2. 包含了所有的class和static变量

三种初始化

• 静态初始化

  //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

  //动态初始化
  int[] b = new int[2];
  b[0] = 1;
  b[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

数组边界

• 下标的合法区间：[0, length-1]，如果越界就会报错

• 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

  • 数组长度是确定的，不可变的，如果越界，则会报错

数组的使用

• for-each循环

  package com.xd.base;
  public class Demo02{
      public static void main(String[] args) {
          int[] arrays = {1, 2 ,3, 4, 5};
          //arrays.for JDK1.5,没有下标
          for (int array : arrays) {
              System.out.println(array);
          }
      }
  }
  ​
  1
  2
  3
  4
  5
  ​
  Process finished with exit code 0

• 数组作方法入参

• 数组做返回值

  • 反转数组：

    package com.xd.base;
    public class Demo02{
        public static void main(String[] args) {
            int[] a = {1, 2, 3, 4, 5};
            int[] b = reverse(a);
            for (int i : b) {
                System.out.println(i);
            }
        }
    ​
        //反转数组
        public static int[] reverse(int[] arrays) {
            int[] result = new int[arrays.length];
            for (int i = 0, j = result.length - 1; i < arrays.length; i++, j--) {
                result[j] = arrays[i];
            }
            return result;
        }
    }

多维数组

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

• 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

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“，不是“不能”）

• 具有一下常用功能：

  • 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

冒泡排序

• 共有八大排序，冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一

• 冒泡排序的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层一次比较

• 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0(n2)

• 根据理解，自己先写了一个：

  package com.xd.base;
  public class Demo02{
      public static void main(String[] args) {
          double[] a = {5, 6, 8, 6, 2, 7};
          double[] b = mP(a);
          for (int i = 0; i < b.length; i++) {
              System.out.println(b[i]);
          }
      }
      //冒泡排序
      public static double[] mP(double[] arrays) {
          double[] Return = new double[arrays.length-1];
          for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
              Return[i] = arrays[i];
          }
          double a = 0;
          for (int i = 0; i < Return.length - 1; i++) {
              for (int j = 0; j<Return.length-i-1; j++){
                  if(Return[Return.length-j-1] < Return[Return.length-j-2]){
                      a = Return[Return.length-j-1];
                      Return[Return.length-j-1] = Return[Return.length-j-2];
                      Return[Return.length-j-2] = a;
                  }
              }
          }
          return Return;
      }
  }
  ​

• 出现问题：

  Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 5 out of bounds for length 5
      at com.xd.base.Demo02.mP(Demo02.java:14)
      at com.xd.base.Demo02.main(Demo02.java:5)
  ​
  Process finished with exit code 1

• 判断为数组定义问题，经过查找，发现为第12行定义返回数组有误，改正后代码：

  package com.xd.base;
  public class Demo02{
      public static void main(String[] args) {
          double[] a = {5, 6, 8, 6, 2, 7};
          double[] b = mP(a);
          for (int i = 0; i < b.length; i++) {
              System.out.println(b[i]);
          }
      }
      //冒泡排序
      public static double[] mP(double[] arrays) {
          double[] Return = new double[arrays.length];
          for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
              Return[i] = arrays[i];
          }
          double a = 0;
          for (int i = 0; i < Return.length - 1; i++) {
              for (int j = 0; j<Return.length-i-1; j++){
                  if(Return[Return.length-j-1] < Return[Return.length-j-2]){
                      a = Return[Return.length-j-1];
                      Return[Return.length-j-1] = Return[Return.length-j-2];
                      Return[Return.length-j-2] = a;
                  }
              }
          }
          return Return;
      }
  }
  ​
  2.0
  5.0
  6.0
  6.0
  7.0
  8.0
  ​
  Process finished with exit code 0

稀疏数组

• 一种数据结构

• 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

• 稀疏数组的处理方案：

  • 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