Java数组

前言

如果数据（变量）过于分散，就不便于统一管理。

容器可以把多个相同数据类型的数据（变量）集中组织到一起，便我于们对多个数据进行统一管理。

容器有以下特点：

容器可以保存多个数据类型相同的元素
容器的大小固定不可改变

一、数组的概念

Java中的容器有很多种，而数组就是容器的一种，数组具有容器的所有特点。

数组中可以保存多个相同数据类型的元素。
数组的长度一旦确定不可以改变。

二、数组的2种声明方式

Java有2种声明数组的方法，1种继承自C语言，另一种是目前Java中主流的数组声明方式。

1.C语言数组声明风格（不建议使用）

int array2[];

2.Java数组声明风格

int array2[];

三、数组的2种初始化方式

和Python不同Java是强类型语言，如果想要使用变量必须声明变量的数据类型。

为了避免在写代码的过程中反复声明变量数据类型，变量声明和初始化（赋值））可以分成2步，也就是先声明，再初始化(赋值）。

Java中有整数、字符、布尔、字符串、空（null）6种常量，空常量不能打印。

空常量和基本数据类型没关系（基本数据类型在栈中存储），使用空常量（null）可以给引用数据类型的对象引用进行赋值。

如果数组只声明不初始化（赋值），该数组的引用会在栈空间中指向常量null，并不会开辟堆内存空间；

如果数组没有指向任何堆内存地址值，我们还试图去使用该数组时，就会出现空指针异常。

1.动态初始化数组

        byte[] byteArray = new byte[3];//当初始化数组时，数组长度可以设置为变量、运算结果。
        int length = 3;
        int[] intArray = new int[length];

2.静态初始化数组

如果创建数组时，如果可以直接确定数组中的内容，可以静态初始化数组。

相较于动态初始化数组，静态初始化数组方式不需要指定数组长度，JVM会自动根据{}中元素的个数，自动推导出数组长度。

静态初始化数组分为完整格式初始化和简化格式初始化2种方法。

A.完整格式初始化数组

数组静态初始化：创建数组时，直接确定数组元素。（不需要指定数组的长度JVM会根据{}中元素的个数自动推导出数组长度）

 //静态初始化数组
 byte[] byteArray = new byte[]{1, 2, 3};

B.简化格式初始化数组

虽然静态简化初始化的格式不需要有new，但是底层仍然有开辟空间的过程。

//静态初始化简化版，底层依然new了开辟了内存空间
int[] intArray = {1011, 1024};

注意：

通过静态初始话数组简化格式，只能一步就完成数组的声明和初始化，无法对已经声明的数组再进行初始化。

        int[] intArray;
        intArray = new int[2];              //动态初始化数组
        intArray = new int[]{10, 29,22};    //静态初始化数组（完整格式）
        //intArray = {1, 2, 3}              //静态初始化数组（简化格式）无法对提前声明的数组进行初始化。

四、数组原理内存图

以上我们通过声明+初始化完成了数组变量的定义，那么JVM是怎么实现这个过程的呢？

Java字节码存储在硬盘中，一旦程序需要运行起来Java虚拟机会把程序加载到内存中，以供CPU快速执行程序。

Java虚拟机要运行程序，就需要提前申请一大块内存空间，并对内存进行空间的分配和管理。

为了提升运算效率，JVM对申请的内存空间进行不同区域划分，每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

寄存器：CPU获取和存储数据的内存，给CPU使用。
本地方法栈：JVM使用操作系统功能时使用。
方法区：存储可以运行的class文件
堆内存：存储对象或者数组，new出来的都存储在堆内存
栈内存：方法执行时使用的内存空间，比如main方法运行，进入方法栈中执行。

 int[] intArray1=new int[]{1,23,66};

Java的基本数据类型保存在栈内存，引用数据类型保存在堆内存。

当我们创建数组intArray1时JVM会把先main方法加载到栈内存执行。

执行到方法中new语法时，开辟一块堆内存存储数据{1,23,66}这块真正存储数据的堆内存空间称为对象。

intArray1在栈内存中保存了对象（堆内存）的内存地址值，固intArray1为对象的引用。

new进堆，左进栈，栈里的引用堆里的内存地址。

五、数组元素的访问方式

Java数组只对外提供了1种访问方式-索引方式，索引-数组中元素的编号，该编号（索引）默认从0开始，正序递增，恒为正数。

只有通过数组的索引，才能设置和获取数组中的元素，因此索引才是实现数组元素统一管理的核心，

数组元素求和、求最大、求最小、求均值以及排序操作，都是通过for循环生成正确的数组索引实现的。

1.数组元素排序

public class ArrayDemo15 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] intArrary = {18, 20, 15, 17};
        for (int i = 0; i < intArrary.length; i++) {
            int currentMax;
            for (int j = i + 1; j < intArrary.length; j++) {
                if (intArrary[i] > intArrary[j]) {
                    currentMax = intArrary[i];
                    intArrary[i] = intArrary[j];
                    intArrary[j] = currentMax;

                }
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(intArrary));
    }
}

2.获取数组中的最大值和最小值

获取数组中最大值和最小值是需使用2个独立的if分支。

在1次for循环中判断2次，1次判断当前最大值，另一1次判断当前最小值，因为比当前最大值的数小的数，不一定就是整个数组中最小的数。

//获取数组中的最大值和最小值。----【纪念2017年冬，地铁13号线望京西 面试】
public class ArrayDemo14 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] intArray = new int[]{-11, 8115, 12, -117, -20};
        int maxNumber = intArray[0];
        int minNumber = intArray[0];
        for (int i = intArray.length - 1; i >= 0; i--) {
            int currentElement = intArray[i];
            //1.要使用2个独立的if分支
            if (currentElement > maxNumber) {
                maxNumber = currentElement;
            }
            /*
            2.不能在此处直接使用else{因为比当前最大的数小的数，不一定就是整个数组中最小的数字 }
            因此需要1次for循环需要判断2次，1次判断当前最大，1次判断当前最小
            */
            if (currentElement < minNumber) {
                minNumber = currentElement;
            }
        }
        System.out.println("当前数组的最大值" + maxNumber);
        System.out.println("当前数组的最小值" + minNumber);
    }

3.数组append元素

在Java中数组长度是固定的，需要创建新的数组实现；

package ArryOpration;

import java.util.Arrays;

public class TestArray {
    public static void main(String[] args) {
        String[] l1 = {"我", "是"};
        String[] l2 = {"张", "根"};
        String[] l3 = new String[l1.length + l2.length];
        for (int i = 0; i < l1.length; i++) {
            l3[i] = l1[i];
        }
        for (int i = 0; i < l2.length; i++) {
            l3[l1.length + i] = l2[i];
        }
        //把l3的内存地址赋值给l1
        l1=l3;
        System.out.println(Arrays.toString(l1));
    }

}

4.数组remove元素

在Java中数组长度是固定的，需要创建新的数组实现；

re-重新-move移动，重新移动了=删除；

方案1：

package ArryOpration;

import java.util.Arrays;

//删除数组中的某个元素
public class TestArray01 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {3, 4, 5, 6, 2, 7, 8, 9};
        //删除索引为2的元素
        int del_index = 2;
        //step1:从删除的位置开始，向前移动元素
        for (int i = del_index; i < array1.length - 1; i++) {
            array1[i] = array1[i + 1];
        }
        //step2:将最后1个闲置位的元素，置为0；
        array1[array1.length - 1] = 0;
        System.out.println(Arrays.toString(array1));

    }

}

方案2：

package ArryOpration;

import java.util.Arrays;

public class TestArray02 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1, 9, 9, 8, 0, 5, 8, 9};
        //删除索引为5的元素
        int del_index = 5;
        //step1:创建1个新的数组
        int[] new_array = new int[array1.length - 1];
        //step2:移动目标索引之前的元素；
        for (int i = 0; i < del_index; i++) {
            new_array[i] = array1[i];
        }
        System.out.println(Arrays.toString(new_array));
        //step3:移动目标索引之后的元素；
        for (int i = del_index + 1; i < array1.length; i++) {
            new_array[i - 1] = array1[i];
        }
        //step4:使array1栈内存存储的引用地址和new_array相同；
        array1 = new_array;
        System.out.println(Arrays.toString(array1));
    }
}

5.冒泡排序

我们喝汽水的时候，由于二氧化碳比水轻，汽水里面会不断有小气泡，向上浮到汽水上面。

冒泡排序算法可以将集合中的每一个数字元素都像小气泡一样，一点一点地向数组的一侧（右侧/左侧）移动。

冒泡排序核心思想：让数组中相邻的2个数字元素，进行两两比较，根据大小交换位置，使较大数字元素逐渐向一侧移动。

package com.itheima.sort;

import java.util.Arrays;

//基本排序-冒泡排序
/*
 *我们喝汽水的时候，由于二氧化碳比水轻，汽水里面会不断有小气泡，向上浮到汽水上面。
 *冒泡排序算法可以将集合中的 每一个数字元素都像小气泡一样，一点一点地向数组的一侧（右侧/左侧）移动。
 * 冒泡排序核心思想：让数组中相邻的2个数字元素，进行两两比较，根据大小交换位置，使较大数字元素逐渐向一侧移动。
 * */
public class BubbleSortDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] intArray = {5, 8, 6, 3, 92, 1, 7};
        for (int i = 0; i < intArray.length - 1; i++) {
            //相邻的两个元素进行大小对比
            if (intArray[i] > intArray[i + 1]) {
                //交换位置
                int temp = intArray[i];
                intArray[i] = intArray[i + 1];
                intArray[i + 1] = temp;
            }
        }
        /*
         *1次循环(打擂)只能在组中确定1个座次（按大小排序的座次）（内循环）
         *执行数组长度-1次循环就可以完成数组中所有数字元素的排位（外循环）
         */
        for (int i = 0; i < intArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < intArray.length - i - 1; j++) {
                //相邻的两个元素进行大小对比
                if (intArray[j] > intArray[j + 1]) {
                    //交换位置
                    int temp = intArray[j];
                    intArray[j] = intArray[j + 1];
                    intArray[j + 1] = temp;
                }

            }
            System.out.println(Arrays.toString(intArray));

        }



    }
}

冒泡排序

六、Arrays数组工具类

JRE提供了1个叫Arrays的工具类，封装了排序、查找极值、遍历输出等功能，可以帮助我们对数组进行操作；

package ArryOpration;

import java.util.Arrays;

public class TestArray {
    public static void main(String[] args) {
        int[] bag2 = new int[]{6, 17, 82, 9, 10};
        //显示数组
        int[][] bag1 = new int[][]{{1, 2}, {3, 4}};
        for (int[] a : bag1) {
            System.out.println(Arrays.toString(a));
        }
        System.out.println(Arrays.toString(bag1));
        System.out.println(Arrays.toString(bag2));
        //通过二分法，对数组进行排序然后再获取元素的索引
        Arrays.sort(bag2);
        System.out.println(Arrays.toString(bag2));
        System.out.println(Arrays.binarySearch(bag2, 9));
        //切片数组中的元素
        int[] new_array = Arrays.copyOf(bag2, 4);
        System.out.println(Arrays.toString(new_array));
        //区间切片
        int[] new_array1 = Arrays.copyOfRange(bag2, 1, 4);
        System.out.println(Arrays.toString(new_array1));
        //判断2个数组中的值是否相等？
        int[] array1 = {1993, 0};
        int[] array2 = new int[]{1993, 0};
        System.out.println(Arrays.equals(array1, array2));
        //从数组1中复制元素到数组2
        int[] src_array = new int[]{1, 2, 3, 4};
        int[] des_array = new int[10];
        //将源数组下标位1开始，复制到目标数组的下标3，一共复制3个元素
        System.arraycopy(src_array, 1, des_array, 3, 3);
        System.out.println(Arrays.toString(des_array));

    }

}

七、二维数组

在机器学习中数据集最终会变成1个数字类型二维数组；

但是我在Python里定义二维数组时，思维是由外至内的；[ [1,2,3],[2,4,5,9] ];

在Java中定义二维数组时思维是由内向外：1个int圈起来=int[]=数组，再把数组圈起来=int[][]=1个二维数组；

package ArryOpration;

import java.util.Arrays;

public class TestArray {
    public static void main(String[] args) {
        String[][][][] a1 = {{{{}}}};
        System.out.println(Arrays.toString(a1));

    }

}

参考

posted on 2021-10-23 10:27 Martin8866 阅读(99) 评论(0) 编辑收藏举报

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