Java基础之数组
前面了解了Java中的数据类型，知道有整型int，字符串String等类型，如果把多个相同类型的数据连起来存储，这种数据结构就是数组。
比如5个int类型的整数：12345，我们使用数组存储就是：
int[] num = [1, 2, 3, 4, 5];
1.什么是数组？
数组是Java中用于存储多个相同类型数据的一种数据结构。
数组是对象，在内存中是一个连续的内存块，每一个元素在内存中占据相同大小的空间。(元素就是每一个值，比如2和3都是一个元素)
Java中一种简单、高效的方式来存储和访问多个数据项的方式。优势就是真男人:快！快就是因为内存中元素存储的是连续的地址。
2.数组的声明与初始化
数组也是先声明，后初始化赋值
语法：
数据类型 [] 变量标识符名 = new 数据类型[元素个数];
数据类型和[]表示这个 变量标识符名 是一个数组。
new关键字来分配内存空间，我们可以初始化的时候就输入元素个数来开辟内存空间。
比如:
// 声明整型数组
int[] numbers;
// 初始化数组，分配10个整数的空间
numbers = new int[10];
也可以直接将元素在等号后面直接赋值来初始化数组。
比如:
// 声明并初始化字符串数组
String[] names = {"xh", "yuanyuan", "aiai"};
好了，声明数组说到这里。
3.访问数组元素
数组元素可以通过索引来访问，索引从0开始。例如，要访问names数组中的第一个元素，可以使用names[0]。
小数组或未排序的数组就用简单的线性查找，数组是有序的则二分查找效率高。
示例：
String first_name = names[0]; // 获取第一个元素
System.out.println(first_name); // 输出：xh
4.修改数组元素
数组是可变的，可以通过索引来修改数组中的元素。
示例：
names[1] = "lianlian"; // 修改第二个元素
System.out.println(names[1]); // 输出：lianlian
5. 数组的长度
数组有一个内置的属性length，用于获取数组的长度。
数组的长度是固定的，一旦创建就不能改变。要改变长度就创建新数组，并把这个复制过去。
示例：
int size = names.length; // 获取数组长度
System.out.println("数组长度：" + size); // 输出：数组长度：3
6. 遍历数组
前面我们学习了循环语句，这里我们就可以使用for循环或foreach循环来遍历数组。
示例：
// 使用for循环遍历数组
for (int i = 0; i < names.length; i++) {
System.out.println(names[i]);
}
// 使用foreach循环遍历数组
for (String name : names) {
System.out.println(name);
}
这些都可以达到循环去逐个访问数据元素的目的。
7. 多维数组
在日常开发中，可能不只有简单的一列数组，而可能是数组中的第一个元素也是数组，这种就叫做多维数组！
Java支持多维数组。声明和初始化多维数组时，需要使用多个方括号。
示例：
// 声明并初始化二维数组
int[][] matrix = {
{1, 2, 3},
{4, 5, 6},
{7, 8, 9}
};
// 访问二维数组元素
int element = matrix[1][2]; // 获取第二行第三列的元素
System.out.println(element); // 输出：6
也简单哈，同理，如果下级还有数组，继续跟上[]访问就是了，但是在多维的话复杂度就太高了。
8. 数组作为方法参数
我们知道Java代码的入口是main方法，main方法的入参是这样的:String[] args。
这个入参就是一个数组，用来接受启动时候的命令行参数，比如 Java -encoding utf-8 xxx.java，就会被args接收。
数组可以作为方法的参数传递。在方法内部，可以修改数组的内容，并且这些修改会影响到原始数组，因为数组继承了Object类，是当成对象来处理的。对象是按引用传递的。
示例：
public static void main(String[] args) {
int[] numbers = {1, 2, 3};
modifyArray(numbers);
// 上面修改了numbers数组
for (int number : numbers) {
System.out.println(number);
}
}
/**
* 传入源数组 将每个元素乘以2
* @param arr 源数组
*/
public static void modifyArray(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] *= 2; // 将每个元素乘以2
}
}
9. 使用Java内置的Array工具类
Java提供了Arrays类，其中包含了对数组进行排序和搜索的静态方法。
API我们简单看一下，主要是了解这种引入并使用的方法。
API实现数组的排序和搜索
示例：
import java.util.Arrays;
public class ArraySortSearch {
public static void main(String[] args) {
int[] numbers = {3, 1, 4, 1, 5, 9};
// 排序数组
Arrays.sort(numbers);
System.out.println(Arrays.toString(numbers)); // 输出：[1, 1, 3, 4, 5, 9]
// 搜索元素
int index = Arrays.binarySearch(numbers, 4);
System.out.println("元素4的索引：" + index); // 输出：元素4的索引：3
}
}
上面的import关键字就 将java.util包下的Arrays类引进了我们的ArraySortSearch，使我们能在ArraySortSearch类中调用Arrays类中的静态方法。
静态方法直接使用类名Arrays.后面就可以调用到。
API实现数组的复制
可以使用Arrays类的copyOf方法来复制数组，并可以选择复制指定的长度。
示例：
import java.util.Arrays;
public class ArrayCopy {
public static void main(String[] args) {
int[] original = {1, 2, 3, 4, 5};
// 复制数组，长度为3
int[] copy = Arrays.copyOf(original, 3);
System.out.println(Arrays.toString(copy)); // 输出：[1, 2, 3]
}
}
使用System.arraycopy()API也可以实现。
11. 数组也可以支持自定义泛型
Java 5引入了泛型，它允许在集合中指定数据类型，但是数组与泛型有一些不同。
你可以创建一个泛型类型的数组引用。
示例：
public class GenericArray<T> {
private T[] array;
public GenericArray(int size) {
// 创建一个Object数组，并将其转型为T[]
array = (T[]) new Object[size];
}
public void set(int index, T element) {
array[index] = element;
}
public T get(int index) {
return array[index];
}
public static void main(String[] args) {
GenericArray<String> stringArray = new GenericArray<>(10);
stringArray.set(0, "Hello");
System.out.println(stringArray.get(0)); // 输出：Hello
}
}
上面代码我们创建了一个GenericArray类，它接受一个类型参数T。然后在构造函数中，我们创建了一个Object数组，并将其强制转换为T[]类型。
在main方法使用的时候，我们必须按照<String>这种指定的T[]类型来传入值，比如"Hello"只能是字符串，要是其他类型就会报错抛出ArrayStoreException。
12. 数组与内存管理
数组在内存中是连续分配的，这意味着数组元素之间的内存地址是连续的。这有助于提高数组访问的速度，因为CPU缓存可以更有效地处理连续的内存地址。
但是！这也意味着数组的元素个数一旦确定，就不能轻易改变。如果需要更多的空间，通常需要创建一个新的数组，并将旧数组的内容复制到新数组中。
所以，数组初始化个数的时候很关键。
13. 数组与异常处理
在数组访问时，如果不小心越界，即尝试访问数组索引外的元素，Java会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException。因此，在使用数组时，应该总是检查数组的长度，并确保索引在有效范围内。
示例：
public class ArrayException {
public static void main(String[] args) {
int[] numbers = {1, 2, 3};
try {
// 这里会抛出异常，因为0，1，2 没了，数组下边是从0开始，这里只有3个元素，下标是3其实是第四个数并不存在
System.out.println(numbers[3]);
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.out.println("数组越界了！");
}
}
}
在这个例子中，尝试访问numbers[3]会抛出异常，因为我们只有numbers[0]、numbers[1]和numbers[2]这三个元素。
数组可以用很多的算法，比如排序算法有冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序、堆排序、希尔排序等；上面说到的线性搜索、二分搜索算法。
还有斐波那契数列、栈、队列等等。
我也没搞明白多少。
END
