什么是数组

数组的定义

• 数组是相同类型数据的有效集合
• 数组描述的是相同类型的若干数据，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，每个数组元素可以通过一个下标来访问它们

数组的声明和创建

数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 必须先声明数组变量。才能在程序中使用
        // 数组类型 数组名 = new 数组类型[数字个数]
        int[] nums= new int[3]; //声明并创建一个数组

        nums[0] = 1; //赋值
        nums[1] = 2;

        System.out.println(nums[0]); //1
        System.out.println(nums[1]); //2
        System.out.println(nums[2]); //0 没有赋值int类型默认是0

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

    }
}

数组的四个基本特点

• 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
• 数组的元素必须是相同类型的，不能出现混合类型
• 数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型
• 数组变量属于引用类型，数组也可以看成是对象，数组中每一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，数组对象本身就是在堆中的

内存分析

java内存

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

栈

• 存放基本变量类型（会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）

方法区

• 可以被所有的线程共享
• 包含了所有的class和static变量

三种初始化

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化
        //静态初始化一旦定义，元素个数不可改变
        int[] a = {1,2,3,4,5,6}; //创建+ 赋值
        System.out.println(a[0]);

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

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（如果创建后没有赋值，就会根据数据类型默认分配默认值）

数组边界

下标的合法区间： [0,length-1],如果越界就会报错

常见的异常： java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常

小结：

• 数组是相同数据类型（数据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，则会报错

数组的使用

• 普通的for循环
• foreach循环
• 数组作方法入参
• 数组作返回值

public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5,6};

        //打印全部的数组元素(遍历数组)
        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 += arrays[i];
        }
        System.out.println(sum);
        System.out.println("===========");

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

public class Demo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};
        
        //foreath 增强for循环
        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }
        System.out.println("========");
        printArrays(arrays);

        System.out.println();
        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArrays(reverse); //返回的是一个数组，所以需要遍历
    }
    //遍历数组方法
    public static void printArrays(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }
    //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        //定义一个数组变量用来存储反转后的数据
        int[] result = new int[arrays.length];
        //数组输出按顺序输出，用刚才的数组变量用来接收
        //i和j代表数组索引
        for (int i = 0, j=arrays.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }

        return result;
    }

    }

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维数组，其每一个元素都是一个一维数组

public class Demo05 {
    public static void main(String[] args) {
        //二维数组
        int[][] arrays = {{1,2},{2,3},{3,4},{5,6}};
        printArray(arrays[0]);
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arrays[i].length; j++) {
                System.out.println(arrays[i][j]);
            }
        }
    }

    //遍历数组
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]+" ");
        }
    }
}

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
• 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
• 常用功能：
• 给数组赋值：fill方法
• 对数组排序：sort，升序
• 比较数组：通过equals方法比较数组中元素值是否相等
• 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

public class Demo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,456,7,2,3,45,6};
        int[] b = {1,456,7,2,3,45,6};
        System.out.println(a);//[I@b684286 地址值
        System.out.println(b);//[I@880ec60

        //打印数组元素Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        printArrays(a);
        System.out.println();
        System.out.println("=========");

        //sort()排序方法 升序
        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        //equals()
        boolean aa = Arrays.equals(a,a);
        boolean ab = Arrays.equals(a,b);
        System.out.println(aa); //true
        System.out.println(ab); //false
        //这里的equals是比较的地址值，两个数组的数值一样但是地址值不一样

        //binarySearch()
        int i = Arrays.binarySearch(a, 1);//key是要搜索的值
        System.out.println(i);

    }
    //自己写一个类似与Arrays.toString的方法，实现一样的效果
    public static void printArrays(int[] arrays){
        System.out.print("[");
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {

            System.out.print(arrays[i]);
            if (i!=arrays.length-1){
                System.out.print(", ");
            }else {
                System.out.print("]");
            }

        }
    }
}

冒泡排序

• 冒泡排序无疑是最出名的排序算法之一，总共有八大排序
• 冒泡排序的代码是比较简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，程序员基本上都知道

public class Demo07 {
    // 冒泡排序
    //分析：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，就交换位置
    // 2.每一次比较都会产生一个较大的数和一个较小的数
    //3.每比较一次，下一轮可以减少一次排序
    //4.依次循环，直到结束
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,6,5,4,3};
        sort(arrays);
        System.out.println(Arrays.toString(arrays));
    }
    public static void sort(int[] arrays){
        //定义一个临时变量
        int temp = 0;
        //外层循环，判断要比价多少轮，因为是两两比较所以比较次数是长度减1
        for (int i = 0; i < arrays.length-1; i++) {
        //内层循环，比较判断两个数 ，如果第一个数比第二个数大则交换位置
        //外层每循环一次就可以减少一次排序，所以循环的次数是长度减去i在减去1
            for (int j = 0; j < arrays.length-1-i; j++) {
                if(arrays[j+1] < arrays[j]){
                    temp = arrays[j+1];
                    arrays[j+1] = arrays[j];
                    arrays[j] = temp;
                }
            }
        }
    }
}