Java数组
1.数组概述
1.1 数组的定义
数组是相同类型数据有序集合
数组描述相同类型若干个数据，按特定顺序先后排列组合而成
其中，每个元素称为数组元素，每个数组元素通过下标来访问
2.数组声明创建
2.1 声明与创建
首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组的语法：
dateType[] array; //首选方法
dateType array[]; //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：
dateType[] array = new dateType[arraySize];
数组元素通过索引访问，数组索引从0开始
获取数组长度array.length
package com.kuang.array;
public class ArrayDemo01 {
public static void main(String[] args) {
int[] nums; //1.定义:声明一个数组 Java专用
int num2[]; //同效果 C、C++格式，早期为了方便C、C++程序员使用(不建议这样使用)
nums = new int[10];//2.创建一个数组
//3.给数组元素赋值
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;
//计算数组元素值的和
int sum = 0;
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
sum = sum + nums[i];
}
System.out.println(sum);
}
}
2.2 内存分析
Java内存：
堆：存放new的对象和数组；可以被所有线程共享，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：可以被所有线程共享；包含所有的class和static变量
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 数组下标越界
2.3 三种初始化
1. 静态初始化
int[] a = {
1,2,3};
Man[] man = {
new Man(1,1),new Man(2,2)};
2. 动态初始化
int[] a = new int[10];
a[0] = 1;
a[1] = 2;
3. 系统默认的初始化
数组是引用类型，它的元素相当于实例变量，因此数组一经分配空间，其中每个元素也按照实例变量同样的方式被隐式初始化
public class ArrayDemo02 {
public static void main(String[] args) {
//静态初始化: 创建+赋值
int[] a = {
1,2,3};
System.out.println(a[0]);
//动态初始化: 包含默认初始化
int[] b = new int[5];
b[0] = 4;
System.out.println(b[0]);
System.out.println(b[1]);
System.out.println(b[2]);
System.out.println(b[3]);
System.out.println(b[4]);
}
}
2.4 数组特点
1. 长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可改变的
2. 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型
3. 数组中的元素可以是任何类型，包括基本类型和引用类型
4. 数组变量属引用类型，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
2.5 数组边界
下标合法区间：[0，length-1]，如果越界就会报错
int[] a = new int[2];
System.out.println(a[2]);
ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常！
小结：
-
数组是相同数据类型的（数据类型可以为任意类型）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，则报：ArrayIndexOutOfBoundsException
3.数组使用
for-each循环
package com.kuang.array;
public class ArrayDemo03 {
public static void main(String[] args) {
int[] arrays = {
1,2,3,4,5};
//打印全部数组元素
for (int x:arrays) {
System.out.println(x);
}
//计算所有数组元素和
int sum = 0;
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
sum += arrays[i];
}
System.out.println("sum = "+sum);
//查找最大元素
int max = arrays[0];
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
if (arrays[i]>max){
max = arrays[i];
}
}
System.out.println("max = "+max);
}
}
数组作方法入参
package com.kuang.array;
public class ArrayDemo04 {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {
1,2,3,4,5};
printArray(array);
}
public static void printArray(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println("array["+i+"] = "+array[i]);
}
}
}
数组作返回值
package com.kuang.array;
public class ArrayDemo04 {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {
1,2,3,4,5};
printArray(array);
int[] reverse = reverse(array);
printArray(reverse);
}
//打印数组元素
public static void printArray(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println("array["+i+"] = "+array[i]);
}
}
//反转数组
public static int[] reverse(int[] array){
int[] newArray = new int[array.length];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
newArray[i] = array[array.length-i-1];
}
return newArray;
}
}
4.多维数组
多维数组可以看作数组的数组，比如二位数组就是一个特殊的一维数组，其中每个元素都是一维数组。
二位数组
int[][] a = new int[2][5];
解析：以上二位数组a可以看作一个两行五列的数组
思考：多维数组的使用
package com.kuang.array;
public class ArrayDemo05 {
public static void main(String[] args) {
//[3][2] 面向对象
/*
* 1,2 array[0]
* 2,3 array[1]
* 3,4 array[2]
*/
int[][] array = {
{
1,2},{
2,3},{
3,4}};
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
System.out.print(array[i][j]+"\t");
}
System.out.println();
}
/* printArray(array[0]);
System.out.println(array[1][1]);
*/
}
//打印数组元素
public static void printArray(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println("array["+i+"] = "+array[i]);
}
}
}
5.Arrays类
5.1 Arrays类常用方法
数组的工具类java.util.Arrays
由于数组对象本身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，从而可以是对数据对象进行一些基本操作
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：
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值是否相等
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
package com.kuang.array;
import java.util.Arrays;
public class ArrayDemo06 {
public static void main(String[] args) {
int[] a = {
1,2,45,3,75,54,63};
// System.out.println(a); //[I@1b6d3586
// //打印数组元素：Arrays.toString
// System.out.println(Arrays.toString(a));
// printArray(a);
Arrays.sort(a); //对数组进行排序，升序
System.out.println(Arrays.toString(a));
Arrays.fill(a,2,4,0);//对数组进行填充
System.out.println(Arrays.toString(a)); // [1, 2, 0, 0, 54, 63, 75]
}
//重复造轮子
public static void printArray(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
if (i == 0){
System.out.print("[");
}
if (i == array.length-1){
System.out.println(array[i]+"]");
}else{
System.out.print(array[i]+", ");
}
}
}
}
5.2 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！
冒泡排序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？
package com.kuang.array;
import java.util.Arrays;
public class ArrayDemo07 {
public static void main(String[] args) {
int[] a = {
1,25,42,3,58,76,41};
sort(a);
}
//冒泡排序
//1.比较数组中两个相邻的元素，如果前一个大，则交换两个元素位置
//2.每一次比较，都会产生一个最大或最小的数
//3.下一轮则少一次排序
//4.依次循环，直到结束
public static void sort(int[] array){
//外层循环，判断次数
for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
boolean flag = false;//通过flag表示位减少没有意义的比较
//内层循环，比较两个数，如果前一个数大则交换位置
for (int j = 0; j < array.length-i-1; j++) {
if (array[j+1]<array[j]){
int temp = array[j+1];
array[j+1] = array[j];
array[j] = temp;
flag = true;
}
}
if (flag == false){
break;
}
}
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
对于已经排好序的数组，通过冒泡排序层层比较是比较费时的，特别是数据量大时。因此，可以增加一个标识判断最外层每个元素都排序完成，这里通过flag标识位减少没有意义的比较，若最外层是排好序的则终止循环
6.稀疏数组
6.1 稀疏数组引入
需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能
0 0 0 0 0 0 0 //1表示黑子，2表示白子
0 1 0 0 0 0 0
0 0 2 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
分析问题：因为该二位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
6.2 稀疏数组介绍
当数组中大部分元素为0，或者为同一数值时，可以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，有多少个不同值
2. 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
如下图：左边是原始数据，右边是稀疏数组
0 0 0 2 0 6 0 行 | 列 | 值
0 3 0 0 0 0 0 [0] 4 7 5 //数组 4行 7列 5个有效数值
0 0 0 0 8 0 0 [1] 0 3 2 //第一个数：0行 3列 值为2
0 0 7 0 0 0 0 [2] 0 5 6 //第二个数：0行 5列 值为6
[3] 1 1 3
[4] 2 4 8
[5] 3 2 7
package com.kuang.array;
public class ArrayDemo08 {
public static void main(String[] args) {
//1.创建一个二位数组 11*11， 0：没有棋子 1：黑棋 2：白棋
int[][] array1 = new int[11][11];
array1[1][2] = 1;
array1[2][3] = 2;
System.out.println("输出原始数组：");
printArray(array1);
System.out.println("============================================");
//转化为稀疏数组保存
//获取有效数据个数
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++;
}
}
}
System.out.println("有效数据个数："+count);
//2.创建一个稀疏数组的数组
int[][] array2 = new int[count+1][3];
array2[0][0] = 11;
array2[0][1] = 11;
array2[0][2] = count;
int sum = 0;
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
if (array1[i][j] != 0){
sum++;
array2[sum][0] = i;
array2[sum][1] = j;
array2[sum][2] = array1[i][j];
}
}
}
//输出稀疏数组
System.out.println("输出稀疏数组：");
printArray(array2);
System.out.println("============================================");
System.out.println("还原");
//1.读取稀疏数组的值
int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
//2.给其中元素还原值
for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
}
//3.打印还原
System.out.println("输出稀疏数组还原后的数组：");
printArray(array3);
}
public static void printArray(int[][] array){
for (int[] arrayIn1:array) {
for (int arrayIn2:arrayIn1) {
System.out.print(arrayIn2+"\t");
}
System.out.println();
}
}
}