Java数组

数组

数组

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

//变量的类型 变量的名字  =  变量的值;
//数组类型
int[] nums;//1.声明一个数组
nums=new int[3];//2.创建一个数组
//3.给数组元素中赋值
nums[0]=1;
nums[1]=2;
nums[2]=3;

//或
int[] nums=new int[3];//声明+创建
//或
int[] nums={1,2,3};//创建+赋值

Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下:

dataType[] arrayRefVar=new dataType[arraySize];
int[] numss=new int[3];

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={1,2,3};
//计算所有元素的和
int sum=0;
//获取数组长度：arrays.length
for (int i = 0; i <nums.length ; i++) {
    sum=sum+nums[i];
}
System.out.println(sum);

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)};//Man是一个类的名字

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。

数组的四大基本特点

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。

数组边界

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]);
```
ArraylndexOutOfBoundsException: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
- 数组长度的确定的，不可变的。如果越界，则报:ArraylndexOutofBounds

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]);
}

For-Each循环

int[] arrays={1,2,3,4,5};
//For-Each循环，没有下标
for (int array:arrays) {
    System.out.println(array);
}

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]+" ");
    }
}

数组作返回值

public static void main(String[] args) {
        int[] arrays={1,2,3,4,5};
        //反转数组
        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);
    }
//反转数组
public static int[] reverse(int[] arrays){
    int[] result=new int[arrays.length];
    //反转的操作
    for (int i = 0,j=result.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {
        result[j]=arrays[i];
    }
    return result;
}
//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]+" ");
    }
}

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];

//[4][2]
/*
    1,2  array[0]
    2,3  array[1]
    3,4  array[2]
    4,5  array[3]
 */
int[][] array={{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};
System.out.println(array[0][0]);
System.out.println(array[0][1]);
//遍历
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
	for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
		System.out.println(array[i][j]);
	}
}

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。

public static void main(String[] args) {
    int[] a={1,2,3,4,9090,31231,543,21,23};
    //打印数组元素Arrays.toString()
    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,2,4,0);//数组填充,下标2-4之间[2][3]为0
    System.out.println(Arrays.toString(a));
}
//打印数组元素
public static void printArray(int[] a){
    for (int i = 0; i < a.length; i++) {
        if (i==0){
            System.out.print("[");
        }
        if (i==a.length-1){
            System.out.print(a[i]+"]");
        }else {
            System.out.print(a[i]+", ");
        }
    }
}

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。

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)

/*
    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={1,3,4,5,78,2,25,7,6};
    int[] sort = sort(a);//调用完我们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,判断我们这个要走多少次;
    for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
        //优化，少走一轮
        boolean flag=false;//通过flag标识位减少没有意义的比较

        //内层循环比价判晰两个数，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;
                flag=true;
            }
        }
        if (flag==false){
            break;
        }
    }
    return array;
}

优化：

//添加flag优化，少走一轮
boolean flag=false;//通过flag标识位减少没有意义的比较

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
练习：
- 需求:编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能。
- 分析问题:因为该二维数组的很多值是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据。

解决:稀疏数组

public static void main(String[] args) {
    //1. 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;
    //输出原始的数据
    System.out.println("输出原始的数据：");
    //打印
    for(int[] ints:array1){
        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 (array1[i][j]!=0){
                sum++;
            }
        }
    }
    System.out.println("有效值的个数为："+sum);

    //2.创建一个稀疏数组的数组
    int[][] array2=new int[sum+1][3];//行为：[sum+1]行，列为固定值3列
    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;//横坐标
                array2[count][1]=j;//纵坐标
                array2[count][2]=array1[i][j];//值
            }
        }
    }
    //输出稀疏数组
    System.out.println("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]+"\t");
    }
    System.out.println("===================");
    //还原
    System.out.println("还原：");
    //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("输出还原的数据：");
    for(int[] ints:array3){
        for (int anInt : ints) {
            System.out.print(anInt+"\t");
        }
        System.out.println();
    }
}