一、数组的定义与使用 😁
1.1数组的概念📌
数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间，可以同来存储同种数据类型的多个值。但是数组容器在存储数据的时候，需要结合隐式转换考虑。
比如：定义了一个int类型的数组。那么boolean。double类型的数据是不能存到这个数组中的，但是byte类型，short类型，int类型的数据是可以存到这个数组里面的。
1.2数组的创建和初始化📌
T[] 数组名 = new T[N];
T：表示数组中存放元素的类型
T[]：表示数组的类型
N：表示数组的长度
int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组 double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组 String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组
注意：括号跟数组名，谁写在前面，谁写在后面都是一样的。平时习惯性使用第一种方式。
1.3数组的初始化📌
数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。
1.3.1静态初始化
：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定
- 完整格式
数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1，元素2，元素3，元素4...}; int[] arr = new int[]{11,22,33}; double[] arr = new double[]{1.1,1.2,1.3};
注意：
- 等号前后的数据类型必须保持一致。
- 数组一旦创建之后，长度不能发生变化。
2.简化格式
数据类型[] 数组名 = {元素1，元素2，元素3，元素4...}; int[] array = {1,2,3,4,5}; double[] array = {1.1,1.2,1.3};
1.3.2动态初始化
- 格式
数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组的长度]; //1.定义一个数组，存3个人的年龄，年龄未知 int[] agesArr = new int[3]; //2.定义一个数组，存班级10名学生的考试成绩，考试成绩暂时未知，考完才知道。 int[] scoresArr = new int[10];
2.数组的默认初始化值：
整数类型：0
小数类型：0.0
布尔类型：false
字符类型：'\u0000'
引用类型：null
1.3.3静态动态初始化区别
【注意事项】
- 静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度
- 静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致
- 静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。
注意：虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原
int[] array1 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0}; String[] array3 = {"hell", "Java", "!!!"};
- 静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以
int[] array1; array1 = new int[10]; int[] array2; array2 = new int[]{10, 20, 30}; // 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败 // int[] array3; // array3 = {1, 2, 3};
- 如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值
- 如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：
编辑
- 如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null
【使用场景】
只明确元素个数，但是不明确具体的数据，推荐使用动态初始化。
已经明确了要操作的所有数据，推荐使用静态初始化。
1.4数组的使用📌
1.4.1数组元素的访问
数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的 ，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。
1.4.1.1格式和作用
格式：
数组名[索引];
作用：
- 获取数组中对应索引上的值
- 修改数组中对应索引上的值
一旦修改之后，原来的值就会被覆盖了。
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; System.out.println(array[0]); System.out.println(array[1]); System.out.println(array[2]); System.out.println(array[3]); System.out.println(array[4]); // 也可以通过[]对数组中的元素进行修改 array[0] = 100; System.out.println(array[0]);
1.4.1.2索引
- 概念：也叫角标、下标。就是数组容器中每一个小格子对应的编号。
- 特点：
- 索引一定是从0开始的。
- 连续不间断。
- 逐个+1增长。
1.4.1.3注意事项
数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
2. 下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。
int[] array = {1, 2, 3}; System.out.println(array[3]); // 数组中只有3个元素，下标一次为：0 1 2，array[3]下标越界 // 执行结果 Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100 at Test.main(Test.java:4)
抛出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 异常. 使用数组一定要下标谨防越界.
1.4.2遍历数组
所谓 "遍历" 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; System.out.println(array[0]); System.out.println(array[1]); System.out.println(array[2]); System.out.println(array[3]); System.out.println(array[4]);
上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的，但问题是：
1. 如果数组中增加了一个元素，就需要增加一条打印语句
2. 如果输入中有100个元素，就需要写100个打印语句
3. 如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1，修改起来非常麻烦。
通过观察代码可以发现，对数组中每个元素的操作都是相同的，则可以使用循环来进行打印。
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; for(int i = 0; i < 5; i++){ System.out.println(array[i]); }
改成循环之后，上述三个缺陷可以全部2和3问题可以全部解决，但是无法解决问题1。那能否获取到数组的长度呢？
注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; for(int i = 0; i < array.length; i++){ System.out.println(array[i]); }
也可以使用 for-each 遍历数组
int[] array = {1, 2, 3}; for (int x : array) { System.out.println(x); }
for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错。
二、数组是引用数组类型😁
2.1初始JVM的内存分布📌
内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。比如：
1. 程序运行时代码需要加载到内存
2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存
3. 程序中的常量也要保存
4. 有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁
编辑
程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址
虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。
本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的
堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。
方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域
2.2基本类型变量与引用类型变量的区别📌
基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；
而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。
public static void func() { int a = 10; int b = 20; int[] arr = new int[]{1,2,3}; }
在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。
编辑
引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单
2.3再谈引用变量📌
public static void func() { int[] array1 = new int[3]; array1[0] = 10; array1[1] = 20; array1[2] = 30; int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5}; array2[0] = 100; array2[1] = 200; array1 = array2; array1[2] = 300; array1[3] = 400; array2[4] = 500; for (int i = 0; i < array2.length; i++) { System.out.println(array2[i]); } }
编辑
编辑
2.4认识 null📌
null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用。
int[] arr = null; // System.out.println(arr[0]); // 执行结果 Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException at Test.main(Test.java:6)
null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException。
注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联
int[] array ={1，2，3,4,5}； int[] array2=arr; array2[0]=99;
编辑
注意：array2这个引用指向了array这个引用所指向的对象
2.5地址值📌
int[] arr = {1,2,3,4,5}; System.out.println(arr);//[I@6d03e736 double[] arr2 = {1.1,2.2,3.3}; System.out.println(arr2);//[D@568db2f2
打印数组的时候，实际出现的是数组的地址值。数组的地址值：就表示数组在内存中的位置。
以[I@6d03e736为例：[ ：表示现在打印的是一个数组。I：表示现在打印的数组是int类型的。@：仅仅是一个间隔符号而已。6d03e736：就是数组在内存中真正的地址值。（十六进制的）
提问：传引用一定可以改变实参的值吗？
public static void main(String[] args) { int[] array={1,2,3,4,5}; System.out.println("前"+ Arrays.toString(array)); func1(array); System.out.println("后"+Arrays.toString(array)); //前[1, 2, 3, 4, 5] //后[1, 2, 3, 4, 5] } public static void func1(int[] array) { //此时形参指向了一个新的对象 array = new int[]{9,8,7,6}; }
编辑
结论：传引用不一定可以改变形参的值。
三、数组的应用场景😁
3.1保存数据📌
public static void main(String[] args) { int[] array = {1, 2, 3}; for(int i = 0; i < array.length; ++i){ System.out.println(array[i] + " "); } }
3.2 作为函数的参数📌
参数传数组类型(引用数据类型)
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; func(arr); System.out.println("arr[0] = " + arr[0]); } public static void func(int[] a) { a[0] = 10; System.out.println("a[0] = " + a[0]); } // 执行结果 a[0] = 10 arr[0] = 10
发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。
总结: 所谓的 "引用" 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 拷贝开销就会很大).
3.3作为函数的返回值📌
public class TestArray { public static int[] fib(int n){ if(n <= 0){ return null; } int[] array = new int[n]; array[0] = array[1] = 1; for(int i = 2; i < n; ++i){ array[i] = array[i-1] + array[i-2]; } return array; } public static void main(String[] args) { int[] array = fib(10); for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.println(array[i]); } }
四、数组练习😁
4.1数组转字符串📕
import java.util.Arrays int[] arr = {1,2,3,4,5,6}; String newArr = Arrays.toString(arr); System.out.println(newArr); // 执行结果 [1, 2, 3, 4, 5, 6]
Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作数组的常用方法.
4.2数组拷贝📕
4.2.1数组拷贝代码示例
public static void func(){ // newArr和arr引用的是同一个数组 // 因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果 int[] arr = {1,2,3,4,5,6}; int[] newArr = arr; newArr[0] = 10; System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr)); // 使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝： // copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组 // arr和newArr引用的不是同一个数组 arr[0] = 1; newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length); System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr)); // 因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响 arr[0] = 10; System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr)); System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr)); // 拷贝某个范围. int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4); System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2)); }
编辑
编辑
注意：数组当中存储的是基本类型数据时，不论怎么拷贝基本都不会出现什么问题，但如果存储的是引用数据类型，拷贝时需要考虑深浅拷贝的问题
//自定义实现copyOf public static int[] copyOf(int[] arr) { int[] ret = new int[arr.length]; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { ret[i] = arr[i]; } return ret; }
4.2.2Arrays.copyOf
- 源码
编辑
编辑
- 注意事项
- 拷贝的同时会产生新对象
4.3查找数组中指定元素(顺序查找)📕
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1,2,3,10,5,6}; System.out.println(find(arr, 10)); } public static int find(int[] arr, int data) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { if (arr[i] == data) { return i; } } return -1; // 表示没有找到 } // 执行结果 3
4.4数组排序(冒泡排序)📕
给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序
算法思路
假设排升序：
1. 将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素就在数组的末尾
2. 依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好
编辑
public static void main(String[] args) { int[] arr = {9, 5, 2, 7}; bubbleSort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); } public static void bubbleSort(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { for (int j = 1; j < arr.length-i; j++) { if (arr[j-1] > arr[j]) { int tmp = arr[j - 1]; arr[j - 1] = arr[j]; arr[j] = tmp; } } } // end for } // end bubbleSort // 执行结果 [2, 5, 7, 9]
冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法
public static void main(String[] args) { int[] arr = {9, 5, 2, 7}; Arrays.sort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); }
4.5数组逆序📕
给定一个数组, 将里面的元素逆序排列.
思路
设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素.
然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3, 4}; reverse(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); } public static void reverse(int[] arr) { int left = 0; int right = arr.length - 1; while (left < right) { int tmp = arr[left]; arr[left] = arr[right]; arr[right] = tmp; left++; right--; } }
五、二维数组😁
5.1基本语法
二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组。Java中二维数组中存放的是各个一维数组的地址，也就是说，通过array.length输出结果为一维数组的个数，而array[i]输出的是一维数组的地址。下图表示二维数组：
编辑
二维数组中，不可以省略行，可以省略列。int【】【】array=new int【行数】【省略】：此时array.length=行数，array【i】.length会报错，因为不知道每一列有多少个元素。
5.1.1基本格式
数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };
int[][] arr = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} }; for (int row = 0; row < arr.length; row++) { for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) { System.out.printf("%d\t", arr[row][col]); } System.out.println(""); } // 执行结果 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
5.1.2二维数组的遍历
5.1.2.1for循环实现
public static void main(String[] args) { int[][] array={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; 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(); } } /* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 */
5.1.2.2for-each循环实现
for-each:将冒号后面的数据依次存放到冒号前面的数据中。第一个for-each( 类型为数组 ：二维数组名)：将二维数组中存放的一维数组（地址）存放到一维数组中。第二个for-each(数组元素的类型+变量名 : 一维数组)：将一维数组中的每个int型数据存放到一个int型变量中。
public static void main(String[] args) { int[][] array={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; for (int[] tmp:array) { for (int i:tmp) { System.out.print(i+" "); } System.out.println(); } } /* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 */
5.1.2.3调用Arrays方法
public static void main(String[] args) { int[][] array={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; String array2=Arrays.deepToString(array);//深度访问数组 System.out.println(array2); } /* [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] */
5.2二维数组内存
2.不规则的一维数组
二维数组中行长度：array.length 二维数组中列长度：array[0].length
public static void main(String[] args) { int[][] array1 = new int[2][];//Java当中 不可以省略行 但是可以省略开列 array1[0] = new int[3]; array1[1] = new int[5]; System.out.println(array1.length);//行的长度 System.out.println(array1[1].length);//每一列的长度 for (int i = 0; i < array1.length; i++) { for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) { System.out.print(array1[i][j]+" "); } System.out.println(); } } //---------------------------------------------------------------------------- public static void main(String[] args) { //不规则二维数组 int[][] array=new int[2][]; array[0]=new int[3]; array[1]=new int[5]; System.out.println("二维数组的行数（含有一维数组的个数）："+array.length); System.out.println("第一行元素个数："+array[0].length); System.out.println("第二行元素个数："+array[1].length); }
编辑
编辑
六、Arrays方法😁
6.1toString()
：返回指定内容的字符串表示形式【返回值为字符串】-----用于输出数组
int[] array={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10}; System.out.println(Arrays.toString(array)); //[1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10]
6.2deepToString
：返回指定数组“深层内容”的字符串表示形式-----用于输出二维数组
int[][] array={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; String array2=Arrays.deepToString(array);//深度访问数组 System.out.println(array2); //[[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
6.3copyOf(拷贝的数组,新的长度)
：复制指定的数组，以使副本具有指定的长度----用于拷贝原始数组或实现数组的扩容（会产生新的对象）
copyOfRange(拷贝的数组，数组下标起始位置，数组下标最终位置)
int[] array={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10}; System.out.println(Arrays.toString(array)); //[1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10] //数组拷贝 int[] array2=Arrays.copyOf(array,array.length); System.out.println(Arrays.toString(array2)); //[1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10] //数组扩容 int[] array3=Arrays.copyOf(array,array.length*2); System.out.println(Arrays.toString(array3)); //[1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] int[] array4=Arrays.copyOfRange(array,2,4); //Java中一般出现起始和最终位置，通常按照左闭右开的元素---[2,4) System.out.println(Arrays.toString(array4)); //5,7
6.4fill(数组，某数)
：将指定的值分配给指定型数组指定范围中的每个元素-----初始化数组
int[] arr=new int[10]; Arrays.fill(arr,2); System.out.println(Arrays.toString(arr)); //[2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2] Arrays.fill(arr,1,3,5); System.out.println(Arrays.toString(arr)); //[2, 5, 5, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
6.5sort(数组)
：对数组元素进行升序排列----排序
int[] arr={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10}; Arrays.sort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); //[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
6.6binarySearch(数组，需要查找的值)
：二分查找----查找某个具体数
int[] arr={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; System.out.println("下标为："+Arrays.binarySearch(arr,5)); //下标为：4
6.7equals(数组1，数组2)
：比较两个数组内容是否相同
int[] arr={1,2,3,4,5}; int[] arr2={1,2,3,4,5}; System.out.println(Arrays.equals(arr,arr2));
