Java基础（四）—— 数组

4.1 数组的创建和使用

4.1.1 初试数组

如何写一个程序计算用户输入的数字的平均数，并输出所有大于平均数的数？
- 必须先记录每一个输入的数字，计算平均数之后，再检查记录下来的每一个数字，与平均数比较，决定是否输出
- 使用数组

package com.meteor.array;

import java.util.Scanner;

public class Avg {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int x;
        int[] numbers = new int[100];
        double sum = 0;
        int cnt = 0;
        x = in.nextInt();
        while (x != -1) {
            numbers[cnt] = x;
            sum += x;
            cnt++;
            x = in.nextInt();
        }
        if (cnt > 0) {
            double average = sum / cnt;
            for (int i = 0; i < cnt; i++) {
                if (numbers[i] > average) {
                    System.out.println(numbers[i]);
                }
            }
            System.out.println(average);
        }
    }
}

这个程序是危险的，因为输入的数据可能超过100个

4.1.2 创建数组

数组

是一种容器（放东西的东西），特点是：
- 其中所有的元素具有相同的数据类型
- 一旦创建，不能改变大小
数组中的每个数据叫做元素
int[] numbers = new int[4];
元素个数必须是整数
元素个数可以是变量
int[] a = new int[10]
- 创建了一个int型的数组
- 10个元素：a[0],a[1],…a[9]
- 每个元素是一个int的变量
- 可以读和写

4.1.3 数组的元素

每个元素都是那种类型的变量
索引或下标是从0开始的

有效的下标

最小的下标是0，最大的下标是数组的元素个数-1
可是编译器不会检查看你是否用了有效的下标
但是如果运行的时候出现了无效的下标，可能会导致程序终止
- ArrayIndexOutOfBoundsException
如果先让用户输入有多少数字要计算，就可以根据这个数字来制造数组
- int[] numbers = new int[cnt];
每个数组有一个内部成员length，会告诉你它的元素的数量

4.1.4 例子：投票统计

写一个程序，输入数量不确定的[0，9]范围内的整数，统计每一种数字出现的次数，输入-1表示结束

package com.meteor.array;

import java.util.Scanner;

public class VoteStatistics {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int x;
        int[] numbers = new int[10];
        x = in.nextInt();
        while (x != -1) {
            if (x >= 0 && x <= 9) {
                numbers[x]++;
            }
            x = in.nextInt();
        }
        for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
            System.out.println(i + ":" + numbers[i]);
        }
    }
}

4.2 数组变量和运算

4.2.1 数组变量

直接初始化数组

直接初始化数组
new创建的数组会得到默认的0值
int[] scores={87，9869，54，65，7687，99}；
直接用大括号给出数组的所有兀素的初始值
如何得知数组的大小？length！

数组变量赋值

package com.meteor.array;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = new int[10];
        a[0] = 5;
        int[] b = a;
        b[0] = 16;
        System.out.println(a[0]);//16,说明数组变量是管理者，不是所有者
    }
}

package com.meteor.array;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a1 = {1,2,3,4,5};
        int[] a2 = a1;
        for ( int i=0; i<a2.length; ++i )
        {
            a2[i] ++;
        }
        for ( int i=0; i<a1.length; ++i )
        {
            System.out.println(a1[i]);//2...6
        }
    }
}

数组变量

数组变量是数组的管理者而非数组本身
数组必须创建出来然后交给数组变量来管理
数组变量之间的赋值是管理权限的赋予
数组变量之间的比较是判断是否管理同一个数组

复制数组

必须遍历源数组将每个元素逐一拷贝给目的数组

package com.meteor.array;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,2,3,4,5};
        int[] b = new int[a.length];
        boolean isEqu  =true;
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            b[i] = a[i];
        }
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            if (a[i] != b[i]) {
                isEqu = false;
                break;
            }
        }
        System.out.println(isEqu);
    }
}

4.2.2 遍历数组

在一组给定的数据中，如何找出某个数据是否存在？

package com.meteor.array;

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int[] data = {2, 3, 5, 7, 4, 9, 11, 34, 12, 28};
        int x = in.nextInt();
        int loc = -1;
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            if (x == data[i]) {
                loc = i;
                break;
            }
        }
        if (loc > -1) {
            System.out.println(x + "是第" + (loc + 1) + "个");
        } else {
            System.out.println(x + "不在其中");
        }
    }
}

数组的遍历通常都是使用for循环，让循环变量i从0到<数组的length，这样循环体内最大的i正好是数组最大的有效下标

for-each

package com.meteor.array;

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int[] data = {2, 3, 5, 7, 4, 9, 11, 34, 12, 28};
        int x = in.nextInt();
        boolean found = false;
        for (int k : data) {
            if (x == k) {
                found = true;
                break;
            }
        }
        if (found) {
            System.out.println(x + "在其中");
        } else {
            System.out.println(x + "不在其中");
        }
    }
}

4.2.3 例子：素数计算

之前判断一个数是否是素数，从2开始到x-1测试是否可以整除
- 对于n，要循环n-2遍
- 当n很大时，就可以被看做是n遍

for (int i = 2; i < x; i++) {
    if (x % i == 0) {
        isPrime = false;
        break;
    }
}

除了2以外的偶数都不是素数，所以程序可以做以下改进
- 对于n，要循环(n-3)/2+1遍
- 当n很大时，就可以被看做是n/2遍

if (x == 1 || x % 2 == 0 && x != 2) {
    isPrime = false;
} else {
    for (int i = 3; i < x; i += 2) {
        if (x % i == 0) {
            isPrime = false;
            break;
        }
    }
}

从数学上得知，无需遍历到x-1，遍历到sqrt(x)就够了
对于n，要循环(sqrt(n)-3)/2+1遍
当n很大时，就可以被看做是sqrt(n)/2遍

for (int i = 3; i < Math.sqrt(x); i += 2) {
if (x % i == 0) {
         isPrime = false;
         break;
     }
 }

还可以判断是否能被已知的且小于x的素数整除，构造前50个素数的表

package com.meteor.array;

public class Prime {
    public static void main(String[] args) {
        int[] primes = new int[50];
        primes[0] = 2;
        int cnt = 1;
        for (int i = 3; cnt < 50; i++) {
            boolean flag = true;
            for (int j = 0; j < cnt; j++) {
                if (i % primes[j] == 0) {
                    flag = false;
                    break;
                }
            }
            if (flag) {
                primes[cnt++] = i;
            }
        }
        for (int x : primes) {
            System.out.print(x + " ");
        }
    }
}

构造100以内的素数表
- 欲构造n以内的素数表
  1. 令x为2
  2. 将2x、3x、4x直至ax

package com.meteor.array;

public class Prime1 {
    public static void main(String[] args) {
        boolean[] isPrime = new boolean[100];
        for (int i = 2; i < isPrime.length; i++) {
            isPrime[i] = true;
        }
        for (int i = 2; i < isPrime.length; i++) {
            if (isPrime[i]) {
                for (int j = 2;i*j<isPrime.length; j++) {
                    isPrime[i*j] = false;
                }
            }
        }
        for (int i = 2; i < isPrime.length; i++) {
            if (isPrime[i]) {
                System.out.print(i+" ");
            }
        }
    }
}

4.3 二维数组

4.3.1 二维数组

int[][] a = new int[3][5];
通常理解为a是一个3行5列的矩阵
a[i][j]是一个int，表示第i行第j列的单元

二维数组的初始化

int[][] a = {
   {1,2,3,4},
   {1,2,3},
};

井字棋

读入个3×3的矩阵，矩阵中的数字为1表示该位置上有一个X，为0表示为O
程序判断这个矩阵中是否有获胜的一方（三个相同的相连），输出表示获胜一方的字符X或O，或输出无人获胜

package com.meteor.array;

import java.util.Scanner;

public class TicTacToe {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        final int SIZE = 3;
        int[][] board = new int[SIZE][SIZE];
        boolean gotResult = false;
        int numOfX = 0;
        int numOfO = 0;
        for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
            for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
                board[i][j] = in.nextInt();
            }
        }
        //检查行
        for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
            numOfX = 0;
            numOfO = 0;
            for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
                if (board[i][j] == 0) {
                    numOfO++;
                } else {
                    numOfX++;
                }
            }
            if (numOfX == SIZE || numOfO == SIZE) {
                gotResult = true;
                break;
            }
        }
        //检查列
        if (!gotResult) {
            for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
                numOfO = 0;
                numOfX = 0;
                for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
                    if (board[j][i] == 0) {
                        numOfO++;
                    } else {
                        numOfX++;
                    }
                }
                if (numOfO == SIZE || numOfX == SIZE) {
                    gotResult = true;
                    break;
                }
            }
        }
        //检查对角线
        if (!gotResult) {
            numOfO = 0;
            numOfX = 0;
            for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
                if (board[i][i] == 0) {
                    numOfO++;
                } else {
                    numOfX++;
                }
            }
            if (numOfO == SIZE || numOfX == SIZE) {
                gotResult = true;
            }
        }
        //检查对角线
        if (!gotResult) {
            numOfO = 0;
            numOfX = 0;
            for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
                if (board[i][SIZE-i-1] == 0) {
                    numOfO++;
                } else {
                    numOfX++;
                }
            }
            if (numOfO == SIZE || numOfX == SIZE) {
                gotResult = true;
            }
        }
        if (gotResult) {
            if (numOfO == SIZE) {
                System.out.println("O WIN");
            } else {
                System.out.println("X WIN");
            }
        } else {
            System.out.println("无人获胜");
        }
    }
}

Java基础（四）—— 数组

4.1 数组的创建和使用

4.1.1 初试数组

4.1.2 创建数组

数组

4.1.3 数组的元素

有效的下标

4.1.4 例子：投票统计

4.2 数组变量和运算

4.2.1 数组变量

直接初始化数组

数组变量赋值

数组变量

复制数组

4.2.2 遍历数组

for-each

4.2.3 例子：素数计算

4.3 二维数组

4.3.1 二维数组

二维数组的初始化

井字棋

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