java 数组详细介绍

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一.概述

• 数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理
• 数组常见概念: 数组名, 下标(或索引), 元素, 数组的长度
• 数组本身是引用数据类型，而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
• 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组名中引用的是这块连续空间的首地址
• 数组的长度一旦确定，就不能修改
• 可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快
• 数组的分类:
  • 按照维度: 一维数组、二维数组、三维数组、…
  • 按照元素的数据类型分: 基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)

二.一维数组的使用

1.声明

type var[]; 或 type[] var;

例如: int a[]; int[] a; String[] b;

Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的数)， 例如： int a[5]; // 非法

2.初始化

1. 动态初始化 ：数组声明且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行

   int[] arr = new int[3];
   arr[0] = 3;
   arr[0] = 6;
   arr[0] = 9;

2. 静态初始化 ：在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值

   int arr[] = new int[]{3,6,9};
   // 或
   int[] arr = {3,6,9};
   
   // 定义数组长度为0, 数组的长度可以为0
   int[] a = new int[]{};
   int[] a = {};

3.数组元素的引用

• 定义并用运算符new为之分配空间后，才可以引用数组中的每个元素
• 数组元素的引用方式：数组名[数组元素下标]
  • 数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a[3] , b[i] , c[6*i]
  • 数组元素下标从0开始；长度为n的数组合法下标取值范围: 0 —> n-1
• 每个数组都有一个属性length指明它的长度: 数组一旦初始化, 其长度是不可变的

4.元素默认初始化值

数组是引用类型，它的元素相当于类的成员变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式初始化

5.示例

数组遍历:

// 数组的赋值和遍历输出
public class Test{
    public static void main(String args[]){
        int[] s;    // 局部变量:栈空间
        s = new int[10];    // 在堆内存为int[]对象分配空间,并隐式初始化为默认值
        //int[] s=new int[10];
        // 基本数据类型数组在显式赋值之前，自动赋默认值
        for ( int i=0; i<10; i++ ) {
            s[i] =2*i+1;    //显示初始化
            System.out.println(s[i]);   //输出
        }
    }
}

对象数组:

声明和初始化: 类名称[] 对象数组名称 = new 类名称[对象个数];

// 对象数组的使用
Student[] stu = new Student[10];
for(int i=0; i<stu.length; i++){
    Student s = new Student("Jack"+i,18+i);     //实例化对象
    stu[i] = s;    //将对象放入数组
}
for(int i=0; i<stu.length; i++){
    System.out.println(stu[i].name+" "+stu[i].age);     //打印输出每个对象的属性
}

三.二维数组的使用

对于二维数组(数组中的数组)的理解，我们可以看成是一维数组array1又作为另一个一维数组array2的元素而存在。其实，从数组底层的运行机制来看，其实没有多维数组

1.初始化

1.动态初始化: int[][] arr = new int[3][2];

• 定义了名称为arr的二维数组
• 二维数组中有3个一维数组
• 每一个一维数组中有2个元素
• 一维数组的名称分别为arr[0], arr[1], arr[2]
• 给第一个一维数组1脚标位赋值为78写法是： arr[0][1] = 78;

2.动态初始化: int[][] arr = new int[3][]

• 二维数组中有3个一维数组
• 每个一维数组都是默认初始化值null
• 可以对这个三个一维数组分别进行初始化
• arr[0] = new int[3]; arr[1] = new int[1]; arr[2] = new int[2];

3.静态初始化: int[][] arr = new int[][]{{1,3,5},{2,4},{6,8,5,6}};
或 int[][] a = {(1,2,3),(4,5,6),(7,8,9)};

• 定义一个名称为arr的二维数组，二维数组中有三个一维数组
• 每一个一维数组中具体元素也都已初始化
• 第一个一维数组arr[0] = {1,3,5};
• 第二个一维数组arr[1] = {2,4};
• 第三个一维数组arr[2] = {6,8,5,6};
• 第三个一维数组的长度表示方式arr[2].length;
• 注意特殊写法情况：int[] x,y[]; x是一维数组，y是二维数组

2.示例

二位数组的遍历:

String[][] s = new String[2][3];
for(int i=0; i<s.length; i++){    //s.length表示二维数组的行数
    for(int j=0; j<s[i].length; j++){    //s[i].length表示二维数组的列数
        s[i][j] = "第"+i+"行,第"+j+"列";    //将字符串对象存入数组
    }
}
//遍历输出二维数组的值  --嵌套循环
for(int i=0; i<s.length; i++){    
    for(int j=0; j<s[i].length; j++){    //遍历每个一维数组
        System.out.print(s[i][j]+" ");
    }
    System.out.println();
}

不规则二维数组遍历:

// a.定义
int[][] a = new int[5][];    //定义行,即a[0]-a[4],a[i]都是数组对象的引用
a[0] = new int[4];    //定义a[0]所实际引用的数组对象,即第一行由4个元素组成
a[1] = new int[3];    
a[2] = new int[1];
a[3] = new int[2];
//没有定义a[4],即第五行开辟的空间,没有显示初始化,a[4]默认值为null

// b.数组的遍历
for(int i=0; i<a.length; i++){
    System.out.print("第"+(i+1)+"行:");
    if(a[i] == null){   //判断数组对象的引用是否是null
        System.out.print(a[i]);
        continue;
    }
    for(int j=0; j<a[i].length; j++){
        System.out.print(a[i][j]+" ");
    }
    System.out.println();
}

四.常用两种排序

1.冒泡排序

// 定右边数字
int[] a = {1,3,2,6,4,8};
for(int i=0; i<a.length-1; i++){    //轮数
    for(int j=0; j<a.length-1-i; j++){  //次数
        if(a[j]>a[j+1]){
            int temp = a[j];
            a[j] = a[j+1];
            a[j+1] = temp;
        }
    }
}

2.选择排序

// 定左边数字
int[] flag = new int[2];    //中间容器
for(int i=0; i<a.length-1; i++){    //a.length轮只需要比较a.length-1轮
    flag[0] = a[i];
    flag[1] = i;
    for(int j=i+1; j<a.length; j++){    //比较最小值,放入中间容器
        if(a[i]>a[j]){      
            flag[0] = a[j];
            flag[1] = j;
        }
    }
    if(flag[1] != i){    //换位置
        int temp = a[i];
        a[i] = flag[0];
        a[flag[1]] = temp;
    }
}

// 简单写法
int[] a = {1,3,2,6,4,8};
for(int i=0; i<a.length-1; i++){    //轮数
    for(int j=i+1; j<a.length; j++){    //次数
        if(a[i]>a[j]){
            int temp = a[i];
            a[i] = a[j];
            a[j] = temp
        }
    }
}

五.其它使用

1.Arrays工具类的使用

java.util.Arrays类即为操作数组的工具类，包含了用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法

示例:

// 利用sort()方法对数组进行排序
import java.util.Arrays;
public class SortTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = {5,900,1,5,77,30,64,700};
        Arrays.sort(numbers);
        for(int i = 0; i < numbers.length; i++){
            System.out.println(numbers[i]);
        }
    }
}

2.数组使用中的常见异常

1. 数组脚标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)

   // 访问到了数组中的不存在的脚标时发生
   int[] arr = new int[2];
   System.out.println(arr[2]);

2. 空指针异常(NullPointerException)

   // arr引用没有指向实体，却在操作实体中的元素时
   int[] arr = null;
   System.out.println(arr[0]);

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