Java教程

Java数组

本文主要是介绍Java数组,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

Java数组

  • 一、数组概述
    • 数组的定义
  • 二、数组声明创建
  • 三、三种初始化及内存分析
    • 3.1 内存分析
    • 3.2 三种初始化
  • 四、下标越界及小结
    • 4.1 数组的四个基本特点
    • 4.2 数组边界
  • 五、数组使用
  • 六、多维数组(多层嵌套)
  • 七、Arrays类
  • 八、冒泡排序
  • 九、稀疏数组(数据结构)
    • 稀疏数据介绍

一、数组概述

数组的定义

  • 数组是相同类型数据的有序集合
  • 数组描述的是相同类型的若干个类型数据,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小标来访问它们

二、数组声明创建

  • 首先必须声明数组变量,才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法:
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  • Java语言使用new操作符来创建数组,语法如下:
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  • 数组的元素是通过索引访问的,数组索引从0开始
  • 获取数组长度:arrags.length

代码示例:

public static void main(String[] args) {
        //int[] nums = new int[10];一定要给大小,通过下标访问
        int[] nums;//1.声明一个数组

        nums = new int[10];//2.创建一个数组

        //3.给数组元素赋值
        for (int i = 0;i<10;i++){
            nums[i] = i+1;
        }

        System.out.println(nums[0]);

        for (int i = 0;i<10;i++){
            System.out.println(nums[i]);
        }

        //计算数组和
        int sum = 0;

        for (int i = 0;i<nums.length;i++){
            sum +=nums[i];
        }
        System.out.println(sum);
    }

三、三种初始化及内存分析

3.1 内存分析

  • Java内存分析:
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  • 示例代码图解
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3.2 三种初始化

  1. 静态初始化
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  2. 动态初始化
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  3. 数组的默认初始化
  • 数组是引用类型,他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。

四、下标越界及小结

4.1 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
  • 数组中的元素可以使任何数据类型,包括基本类型和引用类型
  • 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,数组对象本身就是在堆中的

4.2 数组边界

  • 下标的合法区间:[0,length-1],如果越界就会报错;
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  • 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
  • 数组的长度的确定是不可变得。如果越界,则报:ArrayIndexOutOfBoundsException

五、数组使用

  • for-each循环

  • 数组作方法入参

  • 数组作返回值

  • 综合代码示例

//打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
    }

    //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];

        //反转操作
        for (int i = 0,j=result.length-1; i <arrays.length ; i++,j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};
        printArray(arrays);
        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);
        //打印全部的数组元素
        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 maxNum = 0;
        for (int i = 0;i<arrays.length;i++){
            if(arrays[i]>maxNum) {
                maxNum =arrays[i];
            }
        }
        System.out.println(maxNum);
        System.out.println("----------");

        //for-each:JDK 1.5
        for (int array : arrays){
            System.out.println(array);
        }
    }

六、多维数组(多层嵌套)

  • 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
    int[][] a = new int[2][5]
  • 解析:以上二维数组是一个2行5列的二维数组
//创建二维数组
        int[][] arrays2 = {
                {1,2},
                {3,4}
        };
  • 图解
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七、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操作
  • 查看JDK帮助文档
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public static void main(String[] args) {
        int[] a = {65,62,548,84,1,5,4,8,65};
        System.out.println(a);//对象的hashcode:[I@4554617c

        //打印数组元素
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        /* Arrays.toString()源码
        public static String toString(int[] a) {
            if (a == null)
                return "null";
            int iMax = a.length - 1;
            if (iMax == -1)
                return "[]";

            StringBuilder b = new StringBuilder();
            b.append('[');
            for (int i = 0; ; i++) {
                b.append(a[i]);
                if (i == iMax)
                    return b.append(']').toString();
                b.append(", ");
            }
        }
         */
        //数组排序
        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

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  • 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(是不用,不是不能)
  • 具有以下常用功能:
    1.给数组赋值:通过fill方法
    2.对数组排序:通过sort方法,按升序
    3.比较数组:通过equals方法比较数组中元素是否相等
    4.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

八、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)
  • 冒泡的代码还是很简单的,两层循环,外层冒泡轮数,里层依次比较,江湖中人尽皆知
//冒泡排序
    //1.比较数组中,两个相邻的元素,如果第一个数大于第二个数,交换位置
    //2.每一次比较,都会产生一个最大或最小数
    //3.下一轮则可以少一次排序
    //4.依次循环,直到结束
    public static int[] sort(int[] array){
        //临时变量
        int temp = 0;
        //外层循环,判断走多少次
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            //内层循环,比较判断两个数,交换位置
            //>:表示从大到小
            //<:表示从小到大
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                if (array[j+1]>array[j]){
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = temp;
                }
            }
        }
        return array;
    }
  • 当看到嵌套循环,应该立马就可以得到这个算法的时间复杂度为O(n2)
  • 思考一下如何优化?
    利用标识,打破不必要的循环,减少时间成本

九、稀疏数组(数据结构)

  • 需求:编写五子棋游戏中,有存盘退出和续上盘的功能。
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  • 分析问题:因为该二维数组的很多值是默认值0,因此记录了很多没有意义的数据
  • 解决:稀疏数组

稀疏数据介绍

  • 当一个数组中大部分元素为0,或者为同一值的数组时,可以使用稀疏数组来保存该数组
  • 稀疏数组的处理方式是:
    1.记录数组一共有几行几列,有多少个不同的值
    2.把具不同的元素和行列及值记录在一个小规模的数组中,从而缩小程序的规模
  • 如下图:左边是原始数组,右边是稀疏数组

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通过坐标记录元素

  • 代码详细示例
public static void main(String[] args) {

        //1.创建一个二维数组 11*11  0:没有棋子  1:黑  2:白
        int[][] array1 = new int[11][11];
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        //输出原始数组
        System.out.println("输出原始数组");
        for (int[] ints: array1) {
            for (int anInt : ints){
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }

        //转换为稀疏数组
        //获取有效值的个数
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (array1[i][j] != 0){
                    sum++;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效值个数:"+sum);

        //2.创建一个稀疏数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];
        array2[0][0] = 11;
        array2[0][1] = 11;
        array2[0][2] = sum;
        
        //遍历二维数组,将非零的值存放在稀疏数组
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
                if (array1[i][j] != 0){
                    count++;
                    array2[count][0] = i;
                    array2[count][1] = j;
                    array2[count][2] = array1[i][j];
                }
            }
        }

        //输出稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组");
        for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
            System.out.println(array2[i][0]+"\t"
                    +array2[i][1]+"\t"
                    +array2[i][2]+"\t");
        }

        //还原
        System.out.println("还原");

        //1.读取稀疏数组
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
        //2.给其中的元素还原它的值
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
        }
        //3.打印
        System.out.println("输出还原的数组");
        for (int[] ints: array3) {
            for (int anInt : ints){
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
  • 运行结果
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