数组的定义

• 数组是相同类型的有序集合。
• 数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序排序组合而成。
• 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：

  dataType[] arryRefVar;//首选方法
  //或者
  dataType arrayRefVar[];//效果相同，但不是首选方法
  

• Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

  dataType[] arrayRefVar = new dataType[]arraySize];
  

• 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：arrays.length

练习:计算数组所有元素和

public class ArrayDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums;//定义


        nums = new int[10];//这里面可以存放10个int类型的数字

        //3、给数组元素中赋值
        nums[0] = 1;
        nums[1] = 2;
        nums[2] = 3;
        nums[3] = 4;
        nums[4] = 5;
        nums[5] = 6;
        nums[6] = 7;
        nums[7] = 8;
        nums[8] = 9;
        nums[9] = 10;

        //计算所有元素的和
        int sum = 0;

        //获取数组长度：arrays.length
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum = sum + nums[i];
        }
        //打印总和
        System.out.println(sum);
    }
}

内存分析

三种初始化

• 静态初始化

  int[] a = {1,2,3};
  Man[] mans = {new Man(1,1), new Man(2,2)};
  

• 动态初始化

  int[] a = new int[2];
  a[0] = 1;
  a[1] = 2;
  

• 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。

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。
• 数组中元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用类型。
• 数组变量属引用类型，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，数组对象本身是在堆中的。

数组边界

• 下标的合法区间：[0, length-1]，如果越界就会报错；
• 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
  • 数组长度的确定的，不可变的。如果越界，则报ArrayIndexOutOfBounds

数组的使用

• 普通的for循环

• For-Each循环

  public class ArrayDemo03 {
      public static void main(String[] args) {
          int[] arrays = {1,2,3,4};
  
          //打印全部的数组元素     JDK1.5
          for (int array : arrays) {
              System.out.println(array);
          }
      }
  }
  

• 数组作方法入参

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

• 数组作返回值

  //反转数组
  public static int[] reverse(int[] arrays){
      int[] result = new int[arrays.length];
  
      for (int i = 0,j = result.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位数组，其每一个元素都是一个一位数组。

• 二维数组

  int a[][] = new int[2][5];

• 解析：二维数组a可以看成一个两行三列的数组。

• 思考：多维数组的使用？

Arrays类

• 数组的工具类java.util.Arrays
• 由于数组对象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
• 查看JDK帮助文档
• 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（注意：是“不用”而不是“不能”）
• 具有以下常用功能：
  • 给数组赋值：通过fill方法。
  • 对数组排序：通过sort方法，按升序。
  • 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方法能对排序号的数组进行二分查找法操作。

冒泡排序

• 冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序！
• 冒泡的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人人尽皆知。
• 我们看到嵌套循环，应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2)。
• 思考：如何优化？

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        //冒泡排序
        //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，我们就交换他们的位置
        //2、每次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数字
        //3、下一轮则可以少一次排序！
        //4、依次循环，直到结束！
        int[] a = {2, 5, 1, 7, 1, 5, 2, 4};
        System.out.println(Arrays.toString(sort(a)));
        
    }
    
    public static int[] sort(int[] array){
        //临时变量
        int temp = 0;

        //外层循环，判断我们这个要走多少次；
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            boolean flag = false;//通过flag表示位减少没有意义的比较
            //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
            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;
                    flag = true;
                }
            }
            if (flag==false){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

稀疏数组

• 需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能。
• 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

稀疏数组介绍

• 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：
  • 记录数组一共有几行几列，有多少个不同值
  • 把具有不同值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

public class ArrayDemo06 {
    //1、创建一个二维数组11*11     0：没有棋子， 1：黑棋  2：白棋
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array1 = new int[11][11];
        
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        //输出原始的数组
        System.out.println("输出原始的数组");

        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }


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

        //创建一个稀疏数组的数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];

        array2[0][0] = array1.length;
        array2[0][1] = array1.length;
        array2[0][2] = sum;

        //遍历二维数组，将非零的值，存放稀疏数组中
        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++) {
            for (int j = 0; j < array2[i].length; j++) {
                System.out.print(array2[i][j] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }

        //还原数组
        System.out.println("还远");

        //读取稀疏数组
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];

        //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];
        }

        System.out.println("输出还原的数组");

        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}