3、数组
3.1 数组的概述
（1）数组的理解
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 。
（2）数组相关的概念
数组名
元素
角标、下标、索引
数组的长度：元素的个数
（3）数组的特点
①数组是有序排列的
②数组属于引用数据类型的变量。数组的元素，既可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型。
③创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间。
④数组的长度一旦确定就不能修改。
（4）数组的分类
① 按照维数：一维数组、二维数组…
② 按照数组元素的类型：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组。
（5）一维数组的使用
① 一维数组的声明和初始化
② 如何调用数组的指定位置的元素
③ 如何获取数组的长度
④ 如何遍历数组
⑤ 数组元素的默认初始化值
- 数组元素是整型：0
- 数组元素是浮点型：0.0
- 数组元素是char型：0或’\u0000’，而非’0’
- 数组元素是boolean型：false
- 数组元素是引用数据类型：null
⑥ 数组的内存解析
(6)数据结构
①数据与数据之间的逻辑关系：集合、一对一、一对多、多对多
②数据的存储结构：
线性表：顺序表（比如：数组）、链表、栈、队列
树形结构：二叉树
图形结构
3.2 一维数组
（1）一维数组的声明与初始化
正确的方式：
//1. 一维数组的声明和初始化
int num;//声明
num = 10;//初始化
int id = 1001;//声明 + 初始化
int[] ids;//声明
//1.1 静态初始化：数组的初始化和数组元素的赋值操作同时进行
ids = new int[]{
1001,1002,1003,1004};//初始化
//1.2 动态初始化：数组的初始化和数组元素的赋值操作分开进行
String[] names = new String[5];
//也是正确的写法：
int[] arr4 = {
1,2,3,4};//类型推断
int arr5[] = {
1,2,3,4};
错误的方式：
int[] arr1 = new int[];
int[5] arr2 = new int[];
int[] arr3 = new int[3]{
1,2,3};
（2）一维数组元素的引用：通过角标的方式调用。
//数组的角标（或索引）从0开始的，到数组的长度-1结束。
names[0] = "王铭";
names[1] = "王赫";
names[2] = "张学良";
names[3] = "孙巨龙";
names[4] = "王宏志";
（3）数组的属性：length
System.out.println(names.length);//5
System.out.println(ids.length);//4
说明：
数组一旦初始化，其长度就是确定的。
数组长度一旦确定，就不可以修改。
（4）一维数组的遍历
for(int i = 0;i < names.length;i++) {
System.out.println(names[i]);
}
（5）一维数组元素的默认初始化值
- 数组元素是整型：0
- 数组元素是浮点型：0.0
- 数组元素是char型：0 或 ‘\u0000’ , 注意：不是 ‘0’
- 数组元素是boolean型：false
- 数组元素是引用数据类型：null
（6）一维数组的内存结构
3.3 二维数组
（1）如何理解二维数组？
数组属于引用数据类型
数组的元素也可以是引用数据类型
一个一维数组A的元素如果还是一个一维数组类型的，则此数组A称为二维数组。
（2）二维数组的声明与初始化
正确的方式：
int[] arr = new int[] {
1,2,3};//一维数组
//静态初始化
int[][] arr1 = new int[][] {
{
1,2,3},{
4,5},{
6,7,8}};
//动态初始化1
String[][] arr2 = new String[3][2];
//动态初始化2
String[][] arr3 = new String[3][];
//也是正确的写法
int arr4[][] = new int[][] {
{
1,2,3},{
4,5},{
6,7,8}};
int[] arr5[] = new int[][] {
{
1,2,3},{
4,5},{
6,7,8}};
int[][] arr6 = {
{
1,2,3},{
4,5},{
6,7,8}};//类型推断
错误的方式：
// String[][] arr4 = new String[][4];
// String[3][4] arr5 = new String[][];
// int[][] arr6 = new int[4][3] {
{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
（3）如何调用二维数组元素
System.out.println(arr1[0][1]);//2
System.out.println(arr2[1][1]);
arr3[1] = new String[4];
System.out.println(arr3[1][0]);
System.out.println(arr3[0]);
（4）二维数组的属性
System.out.println(arr4.length);//3
System.out.println(arr4[0].length);//3
（5）遍历二维数组元素
for(int i = 0;i < arr4.length;i++) {
for(int j = 0;j < arr4[i].length;j++) {
System.out.print(arr4[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
（6）二维数组元素的默认初始化值
规定：二维数组分为外层数组元素，内层数组元素
int[][] arr = new int[4][3];
外层元素：arr[0],arr[1]等
内层元素：arr[0][0],arr[1][2]等
数组元素的默认初始化值
针对于初始化方式一：比如：int[][] arr = new int[4][3];
外层元素的初始化值为：地址值
内层元素的初始化值为：与一维数组初始化情况相同
针对于初始化方式二：比如：int[][] arr = new int[4][];
外层元素的初始化值为：null
内层元素的初始化值为：不能调用，否则报错。
（7）二维数组的内存结构
3.4 数组的常见算法
（1）数组的创建与元素赋值
杨辉三角（二维数组）、回形数（二维数组）、6个数，1-30之间随机生成且不重复
/*
* 使用二维数组打印一个 10 行杨辉三角。
【提示】
1. 第一行有 1 个元素, 第 n 行有 n 个元素
2. 每一行的第一个元素和最后一个元素都是 1
3. 从第三行开始, 对于非第一个元素和最后一个元素的元素。即：
yanghui[i][j] = yanghui[i-1][j-1] + yanghui[i-1][j];
*
*/
public class YangHuiTest {
public static void main(String[] args) {
//1.声明并初始化二维数组
int[][] yangHui = new int[10][];
//2.给数组的元素赋值
for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
yangHui[i] = new int[i + 1];
//2.1 给首末元素赋值
yangHui[i][0] = yangHui[i][i] = 1;
//2.2 给每行的非首末元素赋值
//if(i > 1){
for(int j = 1;j < yangHui[i].length - 1;j++){
yangHui[i][j] = yangHui[i-1][j-1] + yangHui[i-1][j];
}
//}
}
//3.遍历二维数组
for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
for(int j = 0;j < yangHui[i].length;j++){
System.out.print(yangHui[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
}
}
（2）针对于数值型的数组
最大值、最小值、总和、平均数等
（3）数组的赋值与复制
int[] array1,array2;
array1 = new int[]{
1,2,3,4};
① 赋值
array2 = array1;
如何理解：将array1保存的数组的地址值赋给了array2，使得array1和array2共同指向堆空间中的同一个数组实体。
② 复制
array2 = new int[array1.length];
for(int i = 0;i < array2.length,i++){
array2[i] = array1[i];
}
如何理解：通过new的方式，给array2在堆空间中新开辟了数组的空间。将array1数组中的元素值一个一个的赋值到array2数组中。
（4）数组元素的反转
// //方法一：
// for(int i = 0;i < arr.length / 2;i++) {
// String temp = arr[i];
// arr[i] = arr[arr.length - i - 1];
// arr[arr.length - i - 1] = temp;
// }
//
// //方法二：
// for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--) {
// String temp = arr[i];
// arr[i] = arr[j];
// arr[j] = temp;
// }
（5）数组中指定元素的查找：搜索、检索
① 线性查找
实现思路：通过遍历的方式，一个一个的数据进行比较、查找。
适用性：具有普遍适用性。
②二分法查找
实现思路：每次比较中间值，折半的方式检索。
适用性：（前提：数组必须有序）
（6）数组的排序算法
理解：
1）衡量排序算法的优劣：
时间复杂度、空间复杂度、稳定性
2）排序的分类：内部排序 与 外部排序（需要借助于磁盘）
3）不同排序算法的时间复杂度
冒泡排序的实现：–需要能手写出来
int[] arr = new int[] {
43,32,76,-98,0,64,33,-21,32,99};
for(int i = 1;i < arr.length;i++){
for(int j = 0;j < arr.length - i;j++){
if(arr[j] > arr[j + 1]){
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
3.5 Arrays工具类的使用
（1）理解
① 定义在java.util包下。
② Arrays：提供了很多操作数组的方法。
（2）使用
//1.boolean equals(int[] a,int[] b)： 判断两个数组是否相等。
int[] arr1 = new int[] {
1,2,3,4};
int[] arr2 = new int[] {
1,3,2,4};
boolean isEquals = Arrays.equals(arr1,arr2);
System.out.println(isEquals);
//2.String toString(int[] a)： 输出数组信息。
System.out.println(Arrays.toString(arr1));
//3.void fill(int[] a,int val)： 将指定值填充到数组之中。
Arrays.fill(arr1,10);
System.out.println(Arrays.toString(arr1));
//4.void sort(int[] a)： 对数组进行排序。
Arrays.sort(arr2);
System.out.println(Arrays.toString(arr2));
//5.int binarySearch(int[] a,int key)： 对排序后的数组进行二分法检索指定的值。
int[] arr3 = new int[] {
-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};
int index = Arrays.binarySearch(arr3,211);
if(index > 0) {
System.out.println(index);
}else {
System.out.println("未找到");//未找到时，返回-(应该在的位置 + 1)
}
3.6 数组的常见异常
（1）数组角标越界异常：ArrayIndexOutOfBoundsException
int[] arr = new int[] {
1,2,3,4,5};
// for(int i = 0;i <= arr.length;i++) {
// System.out.println(arr[i]);
// }
// System.out.println(arr[-2]);
（2）空指针异常：NullPointerException
//情况一：
// int[] arr1 = new int[] {1,2,3};
// arr1 = null;
// System.out.println(arr1[0]);
//情况二：
// int[][] arr2 = new int[4][];
// System.out.println(arr2[0][0]);
//情况三：
String[] arr3 = new String[] {
"AA","BB","CC"};
arr3[0] = null;
System.out.println(arr3[0].toString());
小知识：一旦程序出现异常，未处理时，就终止执行。