五、Java数组
1. 数组概述
- 数组是相同数据类型的有序集合
- 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，可以通过下标访问每个数组元素
2. 数组声明创建
2.1 代码
package com.snmwyl.array;
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
//声明数组变量
int[] nums; //或 int nums[];
//使用new操作符来创建数组
nums = new int[10];
//通过索引访问数组元素，数组索引从0开始
for (int i = 0; i < 10; i++) {
nums[i] = i + 1;
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(nums[i] + " "); //1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
}
System.out.println();
//获取数组长度 nums.length
//计算所有元素的和
int sum = 0;
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
sum += nums[i];
}
System.out.println(sum); //55
//数组下标越界
System.out.println(nums[11]); //java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
}
}
2.2 Java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
2.3 三种初始化
(1) 静态初始化
(2) 动态初始化
(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
(4) 代码
package com.snmwyl.array;
public class Demo2 {
public static void main(String[] args) {
//静态初始化 创建+赋值
int[] a = {1,2,3};
Man[] mans = {new Man(), new Man()};
System.out.println(a[0]); //1
//动态初始化 包含默认初始化
int[] b = new int[5];
b[0] = 10;
System.out.println(b[0]); //10
}
}
2.4 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。
- 数组变量是引用类型，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。
2.5 数组边界
- 下标的合法区间 [0,length - 1]
- ArrayIndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常
3. 数组使用
3.1 For-Each 循环
package com.snmwyl.array;
public class Demo3 {
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.print(arrays[i]+" "); //1 2 3 4 5
}
System.out.println();
System.out.println("==========");
//计算所有元素的和
int sum = 0;
for(int i=0; i<arrays.length; i++){
sum += arrays[i];
}
System.out.println(sum);
System.out.println("==========");
//查找最大元素
int max = arrays[0];
for(int i=1; i<arrays.length; i++){
if(arrays[i] > max){
max = arrays[i];
}
}
System.out.println(max);
}
}
3.2 数组作方法入参
package com.snmwyl.array;
public class Demo4 {
public static void main(String[] args) {
int[] arrays = {1,2,3,4,5};
//增强for循环 JDK1.5 没有下标 适合打印输出 arrays.for
for (int array : arrays) {
System.out.print(array + " "); // 1 2 3 4 5
}
System.out.println();
//数组作方法入参
printArray(arrays); // 1 2 3 4 5
System.out.println();
//数组作返回值
int[] reverse = reverseArray(arrays);
printArray(reverse); // 5 4 3 2 1
}
//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] + " ");
}
}
//反转数组
public static int[] reverseArray(int[] arrays) {
int[] result = new int[arrays.length];
for (int i = 0,j = arrays.length - 1; i < arrays.length; i++,j--) {
result[j] = arrays[i];
}
return result;
}
}
3.3 数组作返回值
示例代码同3.2
4. 多维数组
4.1 含义
- 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
//两行五列的数组
int a[][] = new int[2][5];
4.2 代码
package com.snmwyl.array;
public class Demo5 {
public static void main(String[] args) {
/*
[2][3]
1,2,3 array[0]
4,5,6 array[1]
*/
int[][] array= {{1,2,3},{4,5,6}};
System.out.println(array[0]); //[I@776ec8df
printArray(array[0]); // 1 2 3
System.out.println(array[1][1]); // 5
System.out.println(array.length); // 2
System.out.println(array[0].length); // 3
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
System.out.print(array[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
}
//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] + " ");
}
System.out.println();
}
}
5. Arrays类
5.1 简介
- 数组的工具类java.util.Arrays
- Arrays类中的方法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
- 常用功能：
给数组赋值：fill
对数组排序：sort（升序）
比较数组：equal
查找数组元素（对排好序的数组进行二分查找）：binarySearch
5.2 示例代码
package com.snmwyl.array;
import java.util.Arrays;
public class Demo6 {
public static void main(String[] args) {
int[] a = {1,5,4,2,3};
System.out.println(a); // [I@776ec8df
System.out.println(a[0]); // 1
System.out.println(Arrays.toString(a)); // [1,5,4,2,3]
Arrays.sort(a); //升序排序
System.out.println(Arrays.toString(a)); // [1,2,3,4,5]
Arrays.fill(a,1,3,6); //a[1]~a[2]填充
System.out.println(Arrays.toString(a)); // [1,6,6,4,5]
Arrays.fill(a, 2); //数组填充
System.out.println(Arrays.toString(a)); // [2,2,2,2,2]
}
}
5.3 冒泡排序
- 两层循环，外层冒泡轮数，内层依次比较
- 时间复杂度O(n^2)
package com.snmwyl.array;
import java.util.Arrays;
public class Demo7 {
public static void main(String[] args) {
//冒泡排序
int[] a = {1,3,4,5,2};
sort(a);
System.out.println(Arrays.toString(a)); // [1,2,3,4,5]
}
public static void sort(int[] a) {
//外层循环，比较轮数
for (int i = 0; i < a.length - 1; i++) {
boolean flag = true; //优化，减少没有意义的比较
//内层循环，每轮比较次数
for (int j = 0; j < a.length - i - 1; j++) {
if(a[j] > a[j+1]) {
int temp = a[j];
a[j] = a[j+1];
a[j+1] = temp;
flag = false;
}
}
if(flag) {
break;
}
}
}
}
6. 稀疏数组
package com.snmwyl.array;
public class Demo8 {
public static void main(String[] args) {
//创建一个11*11的二维数组，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;
//输出原始数组
System.out.println("原始数组为：");
for (int[] ints : array1) {
for (int anInt : ints) {
System.out.print(anInt + "\t");
}
System.out.println();
}
System.out.println("========================================");
//创建稀疏数组
int sum = 0;
for (int[] ints : array1) {
for (int anInt : ints) {
if (anInt != 0) {
sum ++;
}
}
}
int[][] array2 = new int[sum+1][3];
array2[0][0] = 11;
array2[0][1] = 11;
array2[0][2] = sum;
int line = 1;
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
if(line > sum) break;
if (array1[i][j] != 0) {
array2[line][0] = i;
array2[line][1] = j;
array2[line][2] = array1[i][j];
line++;
}
}
}
//输出稀疏数组
System.out.println("稀疏数组为：");
for (int[] ints : array2) {
for (int anInt : ints) {
System.out.print(anInt + "\t");
}
System.out.println();
}
System.out.println("========================================");
//还原稀疏数组
int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
int temp1 = 0;
int temp2 = 0;
int temp3 = 0;
for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
}
//输出还原数组
System.out.println("还原稀疏数组为：");
for (int[] ints : array3) {
for (int anInt : ints) {
System.out.print(anInt + "\t");
}
System.out.println();
}
}
}
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