数组详解

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，按照一定的先后顺序排列组合而成
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

Java语言使用new操作来创建数组，语法如下：
```
dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];
```
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

package com.kuang.array;

public class ArrayDemo01 {
    //变量的类型 变量的名字 = 变量的值；
    //数组类型

    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

        //int[] nums = 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;
        nums[5] = 6;
        nums[6] = 7;
        nums[7] = 8;
        nums[8] = 9;
        nums[9] = 10;

        //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 += nums[i];
        }

        System.out.println(sum);
    }
}

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

内存分析

Java内存分析

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.kuang.array;

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化：创建 + 赋值
        int[] a = {1, 2, 3};
        System.out.println(a[0]);

        //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]);
    }
}

package com.kuang.array;

public class Man {

}

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！
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，则报：ArrayIndexOutOfBounds

数组使用

普通的For循环
For-Each 循环
数组作方法入参

数组作返回值

package com.kuang.array;

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};

        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }

        //printArray(arrays);

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

        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.kuang.array;

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {

        //[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}};

        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，从未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.kuang.array;

import java.lang.reflect.Array;
import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1, 2, 3, 4, 9090, 31231, 543, 21, 3, 23};

        System.out.println(a); //[I@1540e19d

        //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, 0); //数组填充
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

    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知意，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，江湖中人尽皆知

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（n^2)

package com.kuang.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1, 4, 5, 6, 72, 2, 2, 2, 2, 25, 6};
        int[] sort = sort(a);

        System.out.println(Arrays.toString(a));

    }

    //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 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++) {
            //内层循环，比较判断两个数，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;
                }
            }
        }

        return array;
    }
}

稀疏数组

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

稀疏数组介绍

当已给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

package com.kuang.array;

public class ArrayDemo08 {
    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] = 1;
        //输出原始数组
        System.out.println("输出原始的数组");

        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：" + sum);


        //2.创建一个稀疏数组的数组
        int[][] array2 = new int[sum + 1][3];

        array2[0][0] = 11;
        array2[0][1] = 11;
        array2[0][2] = sum;

        //遍历二维数组，将非零的值存放到稀疏数组中
        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;
                    array2[count][1] = j;
                    array2[count][2] = array1[i][j];
                }
            }
        }

        //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("============");
        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("输出还原的数组");

        for (int[] ints : array3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

posted @ 2021-02-12 16:21 Blitz0 阅读(111) 评论(0) 收藏举报

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永远的天使