数组

数组的定义

  • 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。
  • 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它们。

数组声明创建

  • 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：
    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。
  • 获取数组的长度：
    array.length
实例：
package com.kokka.array;

public class ArrayDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums;// 声明一个数组

        nums = new int[10];//创建一个数组

        //给数组中元素赋值
        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;
        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum = sum + nums[i];
        }

        System.out.println("该数组总和为 "+sum);
    }
}
运行结果：

三种初始化

  • 静态初始化
    int[] a = {1,2,3};
Man[] man = {new Man(1,1),new Man(2,2)};
  • 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。
实例：
package com.kokka.array;

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化：创建 + 赋值
        int[] a = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        System.out.println(a[3]);

        //动态初始化 : 包含默认初始化
        int[] b = new int[10];
        b[0] = 3;

        System.out.println(b[0]);
        System.out.println(b[6]);
    }
}
运行结果：

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，数组对象本身就是在堆中的。

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]);
}
  • ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常！
  • 小结：
    • 数组是相同数据类型(数据类型可以为任何类型)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。
    • 数组的长度是确定的，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBoundsException

数组的使用

  • 普通的 for 循环
实例：
package com.kokka.array;

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("----------------------------------------");
        //查找最大的数
        int max = arrays[0];//让第一个为最大值
        for (int i = 1; i < arrays.length; i++) {//从第二个开始
            if (arrays[i] > max) {
                max = arrays[i];
            }
        }
        System.out.println("max= "+max);
    }
}
运行结果：

  • for-each 循环
  • 数组组为方法入参
  • 数组作为返回值
实例:
package com.kokka.array;

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};

        //JDK1.5,没有下标
        for (int array : arrays) {
            System.out.print(array+" ");
        }

        System.out.println();

        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);
    }

    //打印数组元素
    public static void printArray (int[] array){//数组作为方法入参
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i]+" ");
        }
    }
    //反转数组
    public static int [] reverse(int[] arrays) {//数组作为返回值
        int[] result = new int[arrays.length];
        //反转的操作
        for (int i = 0, j = arrays.length-1; i < arrays.length; i++, j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }
        return result;
    }
}
运行结果：

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堆数组，其每一个元素都是一个一维数组。
  • 二维数组
    int a[][] = new int [2][5];
  • 解析：以上二维数组 a 可以看成一个两行五列的数组。
实例：
package com.kokka.array;

public class ArrayDemo05 {

    public static void main(String[] args) {
        //[2][5]
        int[][] arrays ={{1,2,3,4,5},{ 6,7,8,9,0}};

        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arrays[i].length; j++) {
                System.out.print(arrays[i][j]+" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }

}
运行结果：

Array 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提供和我们调用，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 修饰符的静态方法，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。
  • 具有以下常用功能：
    • 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.kokka.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {21,334,28,24,245,25,5456,64,432,4};

        System.out.println(a);//[I@1b6d3586

        //打印数组元素Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        printArray(a);

        System.out.println();

        Arrays.sort(a);//数组进行排序：升序
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

    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]+", ");
            }
        }
    }
}
运行结果：

冒泡排序

  • 冒泡偶排序是最出名的排序算法之一。
  • 冒泡排序代码相当简单，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人尽皆知。
  • 冒泡排序是嵌套循环，算法的时间复杂度为O(n2)。
实例：
package com.kokka.array;

import java.util.Arrays;

//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，我们就交换位置
//2.每一次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数
//3.下一轮则可以少一次排序
//4.依次循环，直到结束
public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {6,4,7,3,8,2,5,1,9};

        int[] b = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(b));

    }
    //冒泡排序
    public static int[] sort (int[] array) {

        //外层循环，判断我们这个要走多少次
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            //通过 flag 标识位减少没有意义的比较
            boolean flag = false;
            //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]>array[j+1]){
                    int temp = array[j+1];
                    array[j+1] = array[j];
                    array[j] = temp;
                    flag = true;
                }
            }
            if (flag == false){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}
运行结果：

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。

稀疏数组的介绍

  • 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。
实例：
package com.kokka.array;

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];
        //输入原始的数组
        array1[1][2] = 1;
        array1[1][6] = 1;
        array1[2][3] = 2;

        System.out.println("原来的数组：");

        for (int[] ints : array1) {
            for (int i : ints) {
                System.out.print(i+"\t");
            }
            System.out.println();
        }

        //转换为稀疏数组
        //1.获取有效值的个数
        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++;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效值的个数："+sum);

        //2.创建一个稀疏数组的数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];
        array2[0][0] = array1.length;
        array2[0][1] = array1[0].length;
        array2[0][2] = sum;

        //3.遍历二维数组，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("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("还原");
        //1.读取稀疏数组
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];

        //2.给其中的元素还原它的值
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {//i从1开始，第0行时头部信息
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
        }

        //3.打印
        System.out.println("还原的数组：");

        for (int[] ints : array3) {
            for (int i : ints) {
                System.out.print(i+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
运行结果:

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