Java中的数组

数组

定义

  • 数组是相同类型数据的有序集合
  • 数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序排列组合而成的
  • 其中，每一个数据称作一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问他们

声明和创建

首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法

dataType[] arrayRefVar;	//首选的方法
或
dataType arrayRefVar[];	//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：
dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始

获取数组长度

arrays.length

package com.kuang.array;/*** @version：java version 1.8* @Author：Mr Cao* @Description：* @Date：2024-02-01 2:10*/
public class ArrayDemo01 {//变量的类型 变量的名字   =   变量的值//数组类型public static void main(String[] args) {int[] nums; //1.声明一个数组
//        int nums2[];nums = new int[10]; //2.创建一个数组int[] nums2 = new int[10];//3.给数组元素中赋值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;//计算所有元素的和int sum=0;//获取数组长度：arrays.lengthfor (int i = 0; i < nums.length; i++) {sum+=nums[i];}System.out.println("总和为："+sum);//数组下标越界错误System.out.println(nums[10]);   //java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10}
}

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三种初始化状态

静态初始化

int[] a = {1,2,3};
Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,3)};

动态初始化

int[] a = new int[2];
a[0]=1;
a[1]=2;

数组的默认初始化

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

数组的四个基本特点

  • 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。
  • 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。
  • 数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型。
  • 数组变量属于引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量。数组本身就是对象，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。

数组边界

下标的合法区间：[0,length-1]，如果越界就会报错；

public static void main(String[] args){int[] a = new int[2];System.out.println(a[2]);	java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 数组下标越界异常
}
小结
  • 数组是相同数据类型（数据类型可以为任意类型）的有序集合
  • 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，不可改变的。如果越界，则报：java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:

数组的使用

普通for循环

package com.kuang.array;import org.omg.CORBA.ARG_OUT;/*** @version：java version 1.8* @Author：Mr Cao* @Description：* @Date：2024-02-01 3:30*/
public class ArrayDemo03 {public static void main(String[] args) {int[] arrays = {1,2,3,4,5};//打印全部的数组元素for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {System.out.println(arrays[i]);}System.out.println("=============");//计算所有元素的和int sum = 0;for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {sum+=arrays[i];}System.out.println("sum="+sum);System.out.println("=============");//查找最大元素int max=arrays[0];for (int i = 1; i < arrays.length; i++) {if(arrays[i]>max){max=arrays[i];}}System.out.println("max="+max);}
}

增强for循环

  • 普通的for循环
  • For-Each循环
  • 数组作方法入参
  • 数组作返回值
package com.kuang.array;/*** @version：java version 1.8* @Author：Mr Cao* @Description：* @Date：2024-02-01 3:35*/
public class ArrayDemo04 {public static void main(String[] args) {int[] arrays = {1,2,3,4,5};//增强for循环//JDK1.5，没有下标for (int array : arrays) {System.out.println(array);}//打印数组元素printArray(arrays);int[] reverse = reverse(arrays);System.out.println();printArray(reverse);}public static void printArray(int[] arrays){for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {System.out.print(arrays[i]+"");}}//反转数组public static int[] reverse(int[] arrays){int[] result=new int[arrays.length];//反转的操作for (int i = 0,j= result.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {result[j] = arrays[i];}return result;}
}

多维数组

多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每一个元素都是一个一维数组。

二维数组

int a[][] = new int[2][5];	//可以看成一个两行五列的数组

在这里插入图片描述
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package com.kuang.array;/*** @version：java version 1.8* @Author：Mr Cao* @Description：* @Date：2024-02-02 2:31*/
public class ArrayDemo05 {public static void main(String[] args) {/*[4][2]1,2 array[0]2,3 array[1]3,4 array[2]4,5 array[3]*/int[][] array = {{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};System.out.println(array[0]);printArray(array[0]);System.out.println(array[0][0]);for (int i = 0; i < array.length; i++) {for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {System.out.println(array[i][j]);}}}public static void printArray(int[] arrays){for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {System.out.print(arrays[i]+"");}}
}

Arrays类

  • 数组的工具类java.util.Arrays
  • 由于数组对象本身并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，从而可以对数据对象进行一些基本的操作
  • 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进行调用，而"不用"使用对象来调用（注意：是‘不用’而不是“不能”）
  • 具有以下功能
    • 给数组赋值：通过fill方法
    • 对数组排序：通过sort方法，按升序
    • 比较数组：通过equals方法比较数组中元素值是否相等。
    • 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;/*** @version：java version 1.8* @Author：Mr Cao* @Description：* @Date：2024-02-02 3:04*/
public class ArrayDemo06 {public static void main(String[] args) {int[] a = {1,2,3,4,9090,31231,543,21,3,23};System.out.println(a);  //[I@1b6d3586//打印数组元素System.out.println(Arrays.toString(a));printArray(a);Arrays.sort(a); //数组进行排序System.out.println(Arrays.toString(a));Arrays.fill(a,0);   //数组填充printArray(a);Arrays.fill(a,2,4,1);   //数组填充  // [2,4)=>2,3printArray(a);}// 不要重复造轮子public static void printArray(int[] a){for (int i = 0; i < a.length; i++) {if(i==0){System.out.print("[");}if(i==a.length-1){System.out.print(a[i]+"]");}else{System.out.print(a[i]+", ");}}System.out.println();}
}

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，内层依次比较，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(n^2)
  • 如何优化？
package com.kuang.array;import java.util.Arrays;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;/*** @version：java version 1.8* @Author：Mr Cao* @Description：* @Date：2024-02-02 3:27*/
public class ArrayDemo07 {public static void main(String[] args) {int[] a = {1,7,8,2,1,3,5,4,6,8};int[] sort=sort(a); // 调用完我们自己写的排序算法以后，返回一个排序后的数组System.out.println(Arrays.toString(sort));}// 冒泡排序// 1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他们的位置// 2.每一次比较都会产生出一个最大或者最小的数字// 3.下一轮则可以少一次排序// 4.依次循环，直到结束public static int[] sort(int[] array){// 临时变量int temp = 0;// 外层循环，判断我们这个要走多少次for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {boolean flag = false;   // 通过flag标志位较少没有意义的比较// 内层循环，比较判断两个数，如果第一个数，比第二个数大，则交换位置for (int j = 0; j <array.length-1-i; j++) {if(array[j+1]>array[j]){    // 从大到小排序
//                if(array[j+1]<array[j]){    // 从小到大排序temp=array[j+1];array[j+1]=array[j];array[j]=temp;flag=true;}}if(flag==false){break;}}return array;}
}

稀疏数组

需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能

分析问题：因为该二维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

稀疏数组介绍

  • 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组
  • 稀疏数组的处理方式是：
    • 记录数组一共有几行几列，有多少个不同值
    • 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：左边是原始数组，右边是稀疏数组

在这里插入图片描述

package com.kuang.array;/*** @version：java version 1.8* @Author：Mr Cao* @Description：* @Date：2024-02-02 4:03*/
public class ArrayDemo08 {public static void main(String[] args) {//1.创建一个二维数组 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;// 输出原始数组System.out.println("输出原始数组");for (int[] ints : array1) {for (int anInt : ints) {System.out.print(anInt+"\t");}System.out.println();}System.out.println("=============================");// 转换为稀疏数组来保存// 获取有效值的个数int sum = 0;for (int i = 0; i < 11; i++) {for (int j = 0; j < 11; j++) {if (array1[i][j]!=0){sum++;}}}System.out.println("有效值的个数："+sum);// 2.创建一个稀疏数组int[][] array2 = new int[sum+1][3];array2[0][0]=11;array2[0][1]=11;array2[0][2]=sum;// 便利二维数组，将非零的值，存放稀疏数组中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++;array2[count][0]=i;array2[count][1]=j;array2[count][2]=array1[i][j];}}}// 输出稀疏数组System.out.println("输出稀疏数组");for (int i = 0; i < array2.length; i++) {System.out.println(array2[i][0]+"\t"+array2[i][1]+"\t"+array2[i][2]+"\t");}System.out.println("=============");System.out.println("还原");//还原// 1.读取稀疏数组int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];// 2.给其中的元素还原他的值for (int i = 1; i < array2.length; i++) {array3[array2[i][0]][array2[i][1]]=array2[i][2];}// 3.打印System.out.println("输出还原的数组");for (int[] ints : array3) {for (int anInt : ints) {System.out.print(anInt+"\t");}System.out.println();}}
}

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