5.从零学Java之（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
2、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：
int[] nums; //声明一个数组（首选）
int nums2[];//效果相同，但不建议
-
Java语言使用 new 操作符来创建数组，例如：
int[] arr = new int[10];
-
数组的元素是通过索引访问的，数组索引从 0 开始
-
获取数组长度可以使用：arrays.length
public static void main(String[] args) {
int[] nums; //1.声明
nums = new int[10]; //2.创建
// 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;
System.out.println(nums[9]);//int数组中的默认值是0
//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);
}
内存分析：
Java内存：
-
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
-
-
栈：
-
存放基本变量类型（会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）
-
-
方法区：
-
可以被所有的线程共享
-
包含了所有的 class 和 static 变量
-
1、声明数组：int[] array = null;
2、创建数组：array = new int[10];
3、给数组元素赋值：array[0] = 1;
...
array[9] = 10;
三种初始化：
-
静态初始化
-
动态初始化
-
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以同样的方式被隐式初始化
-
public static void main(String[] args) {
//静态初始化:创建+赋值
int[] a = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
Man[] mans = {new Man(),new Man()};//引用类型
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]);// 0
System.out.println(b[2]);// 0
}
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
-
数组变量属于引用类型，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
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[] arr = new int[2];
System.out.println(arr[2]);//[0，length-1]->[0、1]
}
-
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，会报：ArrayIndexOutOfBounds
-
3、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
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
//JDK1.5，增强 for 没有下标
/* for (int i : arr) {
System.out.println(i);
}*/
printArray(arr);
System.out.println();
printArray(reverse(arr));
}
//打印数组元素
public static void printArray(int[] arr) {//数组作方法入参，可以对这个数组进行操作
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
}
//反转数组
public static int[] reverse(int[] arr) {//数组作方法入参
int[] res = new int[arr.length];
for (int i = 0; i < res.length; i++) {
res[i] = arr[res.length - i - 1];
}
return res; //数组作返回值
}
4、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 arr[][] = new int[2][5];
-
解析：以上二维数组 arr 可以看成两行五列的数组
-
思考：多维数组的使用？
public static void main(String[] args) {
/* arr[4][2]
1,2 arr[0]
2,3 arr[1]
4,5 arr[2]
6,7 arr[3]
*/
int[][] arr = {{1, 2}, {2, 3}, {4, 5}, {6, 7}};
System.out.println(arr[0]);//[I@1540e19d
System.out.println(arr[0][0]);//1
//遍历二维数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
System.out.print(arr[i][j] + " ");
}
}
}
5、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：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，按照升序
-
比较数组：通过 equals 方法比较数组中的元素值是否相等
-
查找数组元素：通过 binarySearch 方法能对排好序的数组进行二分查找法操作
-
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 54, 287, 34, 3455, 124};
System.out.println(arr);//[I@1540e19d 对象的hashcode
//打印数组元素
System.out.println(Arrays.toString(arr));
// printArray(arr);
Arrays.sort(arr);//数组进行排序（升序）
System.out.println(Arrays.toString(arr));
//[1, 34, 54, 124, 287, 3455]
System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 54));//2 返回数组下标
Arrays.fill(arr, 0);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
//重复造轮子
public static void printArray(int[] arr) {
System.out.print("[");
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (i == arr.length - 1) {
System.out.print(arr[i]);
} else {
System.out.print(arr[i] + ", ");
}
}
System.out.print("]");
}
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
-
冒泡的代码还是相对简单的，两层循环，外层控制冒泡轮数，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)
public static void sort(int[] arr) {
//外层循环，判断要循环的次数 冒泡排序至多要经过length-1的次数才能排好序
for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
//内层循环，比较判断两个数，如果第一个数比第二个数大，我们就交换它们的位置
for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {//-1是因为防止溢出，-j是因为最后的数不用再次判断比较
int temp;//临时变量
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
temp = arr[i + 1];
arr[i + 1] = arr[i];
arr[i] = temp;
}
}
}
}
-
思考：如何优化？
-
如果在排序之前，这个数组就已经有序了，或者在排序的过程中已经排好序了，那么我们是不是就可以不用继续运行后面的代码了？
添加标识符方法：
-
public static void sort1(int[] arr) {
int temp;
for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
boolean flag = false;//通过flag标识位减少没有意义的比较
for (int i = 0; i < arr.length - 1 - j; i++) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
temp = arr[i + 1];
arr[i + 1] = arr[i];
arr[i] = temp;
flag = true;
}
}
if (flag == false) {//说明没有进入到循环(数组已排好序)
break;
}
}
}
6、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
稀疏数组的转换：
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[][] arr = new int[11][11];
arr[1][2] = 1;
arr[2][3] = 2;
//输出原始的数组
System.out.println("输出原始的数组");
for (int[] ints : arr) {
for (int anInt : ints) {
System.out.print(anInt + "\t");
}
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 (arr[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[][] arr1 = new int[sum + 1][3];
arr1[0][0] = 11;
arr1[0][1] = 11;
arr1[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 < arr.length; i++) {
for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
if (arr[i][j] != 0) {
count++;
arr1[count][0] = i;
arr1[count][1] = j;
arr1[count][2] = arr[i][j];
}
}
}
//输出稀疏数组
System.out.println("稀疏数组");
for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
System.out.println(arr1[i][0] + "\t" + arr1[i][1] + "\t" + arr1[i][2] + "\t");
}
}
/*
稀疏数组
11 11 2
1 2 1
2 3 2 */
稀疏数组的还原：
public static void main(String[] args) {
//1.读取稀疏数组
int[][] arr2 = new int[arr1[0][0]][arr1[0][1]];//int[][] arr2 = new int[11][11]
//2.给其中的元素还原它的值
for (int i = 1; i < arr1.length; i++) {
arr2[arr1[i][0]][arr1[i][1]] = arr1[i][2];
}
//3.打印
System.out.println("输出还原的数组");
for (int[] ints : arr) {
for (int anInt : ints) {
System.out.print(anInt + "\t");
}
System.out.println();
}
}
/*
输出还原的数组
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
*/
浙公网安备 33010602011771号