第五章 数组

5.1 数组的概述

5.1.1 数组的定义

1. 数组是相同类型数据的有序集合。

2. 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。

3. 其中，每一个数据称为一个数据元素，每一个数据元素可以通过一个下标来访问他们。

5.2 数组的声明创建

5.2.1 数组的声明与创建

1. 首先必须声明数组的变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法：

   dataType[] arrayRefVar;//首选方法
   或
   dataType arrayRefVar[];//效果相同，但不是首选

2. Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

   dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

3. 数组的元素是通过索引来访问的，数组索引从0开始。

4. 获取数组的长度： arrays.length

5. 实例

   /**
    * @Author: hyb
    * @DATA: 2023/4/14
    * JavaSE
    */
   public class Demo014 {
       public static void main(String[] args) {
           int[] a;
           a = new  int[5];
           a[0] =1;
           a[1] =2;
           a[2] =3;
           a[3] =4;
           a[4] =5;
   ​
           int sum =0;
           for(int i = 0;i < a.length;i++){
               sum = sum + a[i];
           }
           System.out.println("sum="+sum);
   ​
       }
   }
   ​

5.2.2 内存分析

1. 堆

• 存放new的对象和数组

• 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用

2. 栈

• 存放基本变量类型（包含这个基本类型的具体数值）

• 引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）

3. 方法区

• 可以被所有的线程共享

• 包含了所有的class和static变量

5.2.3 数组的三种初始化

1. 静态初始化：由程序员指定每个数组元素的初始值，有系统决定数组长度。

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

2. 动态初始化：程序员只指定数组长度，由系统为数组元素分配初始值。

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

3. 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，其中的每一个元素也被按照实例变量的方法被隐式初始化。

5.2.4 数组的基本特点

1. 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就不可以发生改变。

2. 其元素必须是相同的类型，不允许出现混合类型。

3. 数组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，数组中的每一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，数组本身就是在堆中的。

5.2.5 数组边界

1. 下标的合法区间：[0,length-1] ，如果越界就会报错。

2. ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常

3. 小结：

   • 数组是相同的数据类型（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，不可变的。如果越界就会报错。

5.3 数组的使用

• 普通for循环

• For-Each循环

• 数组作方法入参

• 数组作返回值

• 实例

  /**
   * @Author: hyb
   * @DATA: 2023/4/14
   * JavaSE
   * 数组的使用
   */
  public class Demo015 {
      public static void main(String[] args) {
          int[] arrays = {1,2,3,4,5};
          alArray(arrays);
          blArray(arrays);
          int[] reverse =reverse(arrays);
          alArray(reverse);
      }
      //数组反转
      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[j] = arrays[i];
          }
          return result;
      }
      //打印数组元素
      public static void alArray(int[] arrays){
          for (int i = 0;i<arrays.length;i++){
              System.out.print(arrays[i]+"");
          }
      }
      //打印数组元素
      public static void blArray(int[] arrays){
          for(int array:arrays){
              System.out.print(array);
          }
      }
  ​
  }
  ​

5.4 多维数组

1. 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。

2. 二维数组

   int a[][] = new int[2][5]//2行5列的数组

3. 实例：

   /**
    * @Author: hyb
    * @DATA: 2023/4/14
    * JavaSE
    * 二维数组
    */
   public class Demo016 {
       public static void main(String[] args) {
           int[][] array ={{1,2},{2,3},{3,4}};
           System.out.println(array[0][0]);
           System.out.println(array[0][1]);
           System.out.println(array[1][0]);
   ​
       }
   ​
   }
   ​

    

5.5 Arrays类

1. 数组的工具类java.util.Arrays

2. 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实用类名进行调用，而“不用”使用对象来调用（注意：是不用）

3. 具有一下的功能：

   • 给数组赋值：通过fill方法

   • 对数组进行排序：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。

5.6 冒泡排序

1. 总共有八大排序

2. 冒泡排序就是两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较。

3. 这个算法的时间复杂度为O(n2)。

4. 实例

   ​
   import java.util.Arrays;
   ​
   /**
    * @Author: hyb
    * @DATA: 2023/4/15
    * JavaSE
    * 冒泡排序
    */
   public class Demo017 {
   ​
       //1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个比第二个大，我们交换他们的位置
       //2.每一次比较，都会产生一个最大或最小的数字
       //3.下一轮则可以少一次排序
       //4.依次循环
       public static void main(String[] args) {
          int[] a ={14,2,13,45,5,46,24};
   ​
          int[] sort = sort(a);//
   ​
           System.out.println(Arrays.toString(sort));
   ​
       }
       public static  int[] sort(int[] array){
           //临时变量
           int temp = 0;
   ​
           //外层循环，判断走多少次
           for(int i = 0;i< array.length-1;i++){
               boolean flag = false;//减少没有意义的比较
              
               //内层循环，比较数换位置
               for (int j = 0;j< array.length-1-i;j++){
                   if (array[j+1]<array[j]){
                       //换位
                       temp = array[j];
                       array[j] = array[j+1];
                       array[j+1] = temp;
                       false = true;
                   }
               }
               if(false ==false){
                   break;
               }
   ​
           }
           return array;
       }
   }
   ​

    

5.7 稀疏数组

1. 数组介绍

• 当一个数组中大部分元素是0，或为同一个值的时候，可以使用稀疏数组来保存数组。它是一个十分有效的存储结构，便于节省存储空间。

2. 示意图

3. 以上二维数组的缺点：

   • 原数组中存在大量的无效数据，占据了大量的存储空间，真正有用的数据很少

4. 稀疏数组处理方法：

   • 记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值

   • 把具有不同值元素的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。

5. 实现步骤

   

6. 实例

   package array;
    
   /**
    * @author WuChenGuang
    */
   public class SparseArray {
       public static void main(String[] args) {
    
           // 1.模拟出来棋盘数据，使用二维数组
           int num = 11;
           int[][] array = new int[num][num];
           array[1][2] = 1;
           array[2][4] = 2;
    
           // 打印棋盘查看效果
           for (int[] row : array) {
               for (int val : row) {
                   System.out.printf("%d\t", val);
               }
               System.out.println();
           }
    
           // 需要把如上的二维数组中有效数据压缩至稀疏数组中去
           // 计算二维数组中有效数据
           int sum = 0;
           for (int i = 0; i < num; i++) {
               for (int j = 0; j < num; j++) {
                   if (array[i][j] != 0) {
                       sum++;
                   }
               }
           }
    
           // 定义稀疏数组
           int[][] sparseArray = new int[sum + 1][3];
           // 行
           sparseArray[0][0] = 11;
           // 列
           sparseArray[0][1] = 11;
           // 有效数据个数
           sparseArray[0][2] = sum;
    
           // 把有效数据存放至稀疏数组中去
           int count = 0;
           // 行的索引
           for (int i = 0; i < num; i++) {
               // 列的索引
               for (int j = 0; j < num; j++) {
                   // 判断是否是有效数据
                   if (array[i][j] != 0) {
                       count++;
                       sparseArray[count][0] = i;
                       sparseArray[count][1] = j;
                       sparseArray[count][2] = array[i][j];
                   }
               }
           }
    
           // 打印稀疏数组
           for (int[] ints : sparseArray) {
               // System.out.printf("%d,%d,%d\t", ints[0], ints[1], ints[2]);
               System.out.println(ints[0] + " " + ints[1] + " " + ints[2]);
           }
    
    
           // 把稀疏数组转原始二维数组（面试题）
           int[][] oldArray = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
    
           for (int i = 1; i <= count; i++) {
               oldArray[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
           }
    
           System.out.println("========================================");
    
           // 原始二维数组棋盘
           for (int[] row : oldArray) {
               for (int val : row) {
                   System.out.printf("%d\t", val);
               }
               System.out.println();
           }
       }
   }