Java 之路 (十七) -- 数组(基本概念与使用、数组与泛型、数组操作、Arrays 类)

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学完复杂的泛型,来学点简单的。本文介绍 Java 数组的相关知识。


1. 基本概念

数组是一个容器对象,它包含固定数量的单个类型的值。 创建数组时,将建立数组的长度。 创建后,其长度是固定的。

10 个元素的数组

数组中的每个项成为元素,每个元素由其数组索引访问。

举个简单例子:

class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明一个整数数组
        int[] anArray;
        // 为10个整数分配内存
        anArray = new int[10];
        // 初始化第一个元素
        anArray[0] = 100;
        // 初始化第2个元素
        anArray[1] = 200;
        // 以此类推
        anArray[2] = 300;
        anArray[3] = 400;
        anArray[4] = 500;
        anArray[5] = 600;
        anArray[6] = 700;
        anArray[7] = 800;
        anArray[8] = 900;
        anArray[9] = 1000;

        System.out.println("Element at index 0: " + anArray[0]);
        System.out.println("Element at index 1: " + anArray[1]);
        System.out.println("Element at index 2: " + anArray[2]);
        System.out.println("Element at index 3: " + anArray[3]);
        System.out.println("Element at index 4: " + anArray[4]);
        System.out.println("Element at index 5: " + anArray[5]);
        System.out.println("Element at index 6: " + anArray[6]);
        System.out.println("Element at index 7: " + anArray[7]);
        System.out.println("Element at index 8: " + anArray[8]);
        System.out.println("Element at index 9: " + anArray[9]);
    }
} 
/*输出
Element at index 0: 100
Element at index 1: 200
Element at index 2: 300
Element at index 3: 400
Element at index 4: 500
Element at index 5: 600
Element at index 6: 700
Element at index 7: 800
Element at index 8: 900
Element at index 9: 1000
*/

1.1 声明数组

通过以下代码声明一个数组:

int[] anArray;

可以看出,与其他类型的变量声明相似,数组声明有两个部分:数组类型和数组名称。数组类型写法为 “type[]”,数组名称可以是任意合法名称。

同样的,声明实际上并不创建数组,只是告诉编译器该变量是指定类型的数组。

对于其他类型的数组,创建方式也是如此:

byte[] anArrayOfBytes;
short[] anArrayOfShorts;
long[] anArrayOfLongs;
float[] anArrayOfFloats;
double[] anArrayOfDoubles;
boolean[] anArrayOfBooleans;
char[] anArrayOfChars;
String[] anArrayOfStrings;

另外,还有另外一种不常用写法,将[]放在后面:

float anArrayOfFloats[];

1.2 创建、初始化以及访问

创建数组的一种方法是使用 new 操作符。

anArray = new int[10];

之后,通过索引访问数组元素,并初始化:

anArray[0] = 100;
anArray[1] = 200; 
anArray[2] = 300; 

System.out.println("Element 1 at index 0: " + anArray[0]);
System.out.println("Element 2 at index 1: " + anArray[1]);
System.out.println("Element 3 at index 2: " + anArray[2]);

或者,可以在创建的时候同时进行初始化:

int[] anArray = { 
    100, 200, 300,
    400, 500, 600, 
    700, 800, 900, 1000
};

另外,还可以使用两个或多个括号[] 如String[][] names 声明一个多维数组。同样的每个元素必须由相应的索引值访问。

class MultiDimArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String[][] names = {
            {"Mr. ", "Mrs. ", "Ms. "},
            {"Smith", "Jones"}
        };
        // Mr. Smith
        System.out.println(names[0][0] + names[1][0]);
        // Ms. Jones
        System.out.println(names[0][2] + names[1][1]);
    }
}
/*输出
Mr. Smith
Ms. Jones
*/

然后,可以通过数组的 length 属性来确定数组的大小。

未初始化时,引用类型为 null,基本数据类型为零:

基本类型 默认值
boolean false
char ‘\uoooo’(null)
byte (byte)0
short (short)0
int 0
long 0L
float 0.0f
double 0.0d

2. 数组为什么特殊

数组和其他种类的容器之间的区别:

  1. 效率
  2. 类型
  3. 保存基本类型的能力

补充一些特性:

  • 数组是一种效率最高的存储和随机访问对象引用序列的方式。

    数组本身就是一个简单的线性序列,这使得元素访问非常快。当然代价是数组对象的大小被固定,并且不可改变。

  • 数组之所以优于泛型之前的容器,就是因为可以创建一个数组去持有某种具体类型,这意味着可以通过编译器检查,来防止插入错误类型和抽取不当类型。

  • 数组可以持有基本类型,而泛型之前的容器则不能,有了泛型之后,通过自动包装机制,容器看起来能够持有基本类型。

3. 数组与泛型

能实例化具有参数化类型的数组

Peel<Banana>[] peels = new Peel<Banana>[10];// 编译错误

擦除会移除参数类型信息,而数组本身必须知道它们所持有的确切类型,以强制保证类型安全

但是,可以参数化数组本身的类型:

public  <T> T[] f(T[] arg) {
    return arg;
}

编译器虽然不允许实例化泛型数组,但是可以创建这种数组的引用:

List<String>[] ls; //合法
ls = new ArrayList<String>[10]; //编译错误

尽管不能黄建始及的持有泛型的数组对象,但是可以创建非泛型的数组,然后将其转型:

public class ArrayOfGenerics {
    @SupressWarning("unchecked")
    public static void main(String... args) {
        List<String> ls;
        List[] la = new List[10];
        ls = (List<String>[]) la; //unchecked warning
        ls[0] = new ArrayList<String>();
    }
}

数组是协变类型的, 因此 List< String>[] 也是一个 Object[],可以将一个 ArrayList< String> 赋值到数组中。

4. 数组操作

本小节介绍以下 Java 内置的一些对数组操作的方法

4.1 复制数组

System类有一个arraycopy方法,可以使用它来有效地将数据从一个数组复制到另一个数组:

public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)

两个Object参数指定要从中复制的数组和要复制的数组。 三个int参数指定源数组中的起始位置,目标数组中的起始位置以及要复制的数组元素的数量。

class ArrayCopyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        char[] copyFrom = { 'd', 'e', 'c', 'a', 'f', 'f', 'e',
                'i', 'n', 'a', 't', 'e', 'd' };
        char[] copyTo = new char[7];

        System.arraycopy(copyFrom, 2, copyTo, 0, 7);
        System.out.println(new String(copyTo));
    }
}
/*输出
caffein
*/

4.2 Arrays 类

java.util.Arrays类中的方法提供的一些有用的操作是:

  • 在数组中搜索特定值以获取其所在的索引( binarySearch方法)。
  • 比较两个数组以确定它们是否相等( equals方法)。
  • 填充数组以在每个索引处放置特定值( fill方法)。
  • 按升序对数组进行排序。 这可以使用sort方法顺序完成,也可以使用Java SE 8中引入的parallelSort方法同时完成。在多处理器系统上对大型数组进行并行排序比顺序数组排序更快。

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