07：数组 || 基础拼图的最后一块

数组

一、数组的定义

数组是相同类型数据的有序集合，也就是一个类型的所有数据的集合。

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，每一个数据称为一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问它们。

数组的下标是从0开始的，比如十个数就是（0-9）。

二、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操作符来创建数组，语法如下：

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];
例如：
int[] students = new int[9];

数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。

获取数组长度的方法：arrays.length

package xyz.dearliu.array;

public class ArrayDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //数组类型[] 数组名 = 数组内容
        int[] nums;//定义（推荐）,声明一个数组，并没有分配空间
//        int nums1[];//不推荐

        // 创建一个数组，分配10个空间。这里面可以存放10个int类型的数字
        // 这里[]里面只是定义长度，所以是10个，它的下标应该是0-9
        nums = new int[10];

        //数组的声明和创建也可以一起写
        //int[] nums = new int[10];
        //给数组元素赋值
        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;
//        如果nums[9]不赋值的话，会输出默认值，int类型的默认值是0
        nums[9] = 10;

        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0;i< nums.length;i++){
            sum = sum + nums[i];
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

运行结果：

image-20211109210334175

三、内存分析

1. Java内存分析：

image-20211109210700393

2. 数组创建内存变化

image-20211109211831067

3. Java学习中第一个常见的错误

数组下标越界，如上图黑框所示。

四、数组的三种初始化方法

package xyz.dearliu.array;

public class ArrayDemo02 {
    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};
        System.out.println(a[0]);
        Man[] mans = {new Man(), new Man()};

        //动态初始化:包含默认初始化,默认都为0
        int[] b = new int[10];
        b[0] = 10;
        System.out.println(b[0]);
        System.out.println(b[1]);
        System.out.println(b[2]);
    }
}

运行结果：

image-20211109213244344

1. 静态初始化

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

2. 动态初始化

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，其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化。

五、数组的四个基本特点

  1. 数组的长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。
  2. 数组的元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。
  3. 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。
  4. 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他对象类型，数组对象本身是在堆中的。

六、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(Stringp[] 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（数组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

七、数组的使用

1. For-Each 循环

  1. 普通的for循环：

    package xyz.dearliu.array;

public class ArrayDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        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]);
        }
        System.out.println("---------------------");
        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            sum = sum + arrays[i];
        }
        System.out.println("sum = " + sum);

        System.out.println("---------------------");
        //查找最大元素
        int max = arrays[0];
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            if (arrays[i] > max){
                max = arrays[i];
            }
        }
        System.out.println("max = " + max);
    }
}

    运行结果：

    image-20211117153751074

  2. for-each 循环

    package xyz.dearliu.array;

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

        //JDK1.5,，没有下标
        //快捷键：arrays.for
        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }
    }
}

    运行结果：

    image-20211117154215172

2. 数组作方法入参

package xyz.dearliu.array;

public class ArrayDemo04 {
    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.println(arrays[i] + "");
        }
    }
}

运行结果：

image-20211117160320435

3. 数组作返回值

package xyz.dearliu.array;

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};
//
//        //JDK1.5,，没有下标
//        //快捷键：arrays.for
//        for (int array : arrays) {
//            System.out.println(array);
//        }

        printArray(arrays);
        System.out.println("----------------");
        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];
        for (int i = 0,j = result.length-1;i < arrays.length ; i++,j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }
        return result;
    }
}

运行结果：

image-20211117160357355

八、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位数组，其每个元素都是一个一维数组。

image-20211117161605642

二维数组：

int a[][] = new int[2][5];
//或
int[][] array = {{1, 2}, {2, 3}, {3, 4}, {4, 5}};

解析：以上一个二维数组 a 可以看成一个两行五列的数组。

package xyz.dearliu.array;

public class ArrayDemo05 {

    public static void main(String[] args) {
        /*四行两列
    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}};
        printArray(array[0]);
        System.out.println(array[0][0]);
        System.out.println(array.length);
        System.out.println(array[0].length);
        System.out.println("----------------");
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
                System.out.println(array[i][j]);
            }
        }
    }

    //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] + "");
        }
    }
}

九、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帮助文档即可，链接：JDK8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：

  1. 给数组赋值：通过 fill 方法
  2. 对数组排序：通过 sort 方法，按升序
  3. 比较数组：通过 equals 方法比较数组中元素值是否相等
  4. 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。

查看Arrays类中的方法：

image-20211117163207634

image-20211117163323685

image-20211117163356165

举例：

package xyz.dearliu.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,3,4,5,5646,74765,4,23,54};
        System.out.println(a);//[I@4554617c
        
        //打印数组元素  Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        System.out.println("------------------");
        
        //数组进行排序,升序
        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        System.out.println("-----------------");

        //指定2跟4之间数组填充
        Arrays.fill(a,2,4,0);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        System.out.println("------------");
        
        //数组填充
        Arrays.fill(a,0);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

运行结果：

image-20211117164631245

十、冒泡排序

冒泡排序是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序。

冒泡排序的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较。

这个算法的时间复杂度是O(n2)

Java里交换两个元素，需要借助第三者：

//交换ab
c = a;
a = b;
b = c;

算法代码：

package xyz.dearliu.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,2,34,545,65,34,6,54,65,76,343};
        int[] result = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(result));
    }
    //冒牌排序
    //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，交换位置
    //2. 每一次比较，都会产出一个最大，或者最小的数字
    //3. 下一次则可以少一次排序
    //4. 依次循环，直到结束
    public static int[] sort(int[] arrays){

        //临时变量
        int temp = 0;
        //外层循环，判断要走多少次
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            //内层循环，比较判断两个数，如果第一个比第二个大，交换位置
            for (int j = 0; j < arrays.length-1-i; j++) {
                if (arrays[j+1] < arrays[j]){
                    temp = arrays[j];
                    arrays[j] = arrays[j+1];
                    arrays[j+1] = temp;
                }
            }
        }
        return arrays;
    }

}

运行结果：

image-20211117181425423

十一、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。

image-20211117184355747

分析问题：因为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。

1. 稀疏数组介绍

  • 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值得数组时，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。

    image-20211117184833089

    [0] :表示该数组共6行7列，除了0外有效数字有8个

    [1] :表示第一个有效数字的下标为[0] [3]，值是22

    其他的依次类推。

2. 稀疏数组使用演示（转换和还原）

尽量对照结果理解，特别是稀疏数组的还原。

package xyz.dearliu.array;

public class ArreyDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个二维数组保存棋盘  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);
        //创建一个稀疏数组
        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0的值，存放稀疏数组
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1.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[] ints : array2) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("--------------------------");
        //稀疏数组还原
        System.out.println("还原：");
        //1. 读取稀疏数组
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
        //2. 还原值
        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();
        }
    }
}

运行结果：

image-20211117201633265

posted @ 2021-11-17 20:20  Laxsilence  阅读(72)  评论(1)    收藏  举报