Java数组(超详细)

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📖1.数组的定义

数组： 可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。

📚注意：
1. 数组中存放的元素其类型相同
2. 数组的空间是连在一起的
3. 每个空间有自己的编号，起始位置的编号为0，即数组的下标。

📖2.数组的创建及初始化

2.1数组的创建

T[] 数组名 = new T[N]; 

T：表示数组中存放元素的类型

T[]：表示数组的类型

N：表示数组的长度

🙋‍♀️🌰:

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组 double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组 String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组 

2.2数组的初始化

2.2.1 动态初始化

在创建数组时，直接指定数组中元素的个数

🙋‍♀️🌰:

int[] array = new int[10];//其后不可再加{}了 

2.2.2静态初始化

在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定

语法格式：

T[] 数组名称 = new T[]{ 
   data1, data2, data3, ..., datan}; 

🙋‍♀️🌰:

int[] array1 = new int[]{ 
   0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; double[] array2 = new double[]{ 
   1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0}; String[] array3 = new String[]{ 
   "hell", "Java", "!!!"}; 

🌴【注意事项】

🍃静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。

🍃静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。

🍃静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。

// 注意：虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原 int[] array1 = { 
   0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; double[] array2 = { 
   1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0}; String[] array3 = { 
   "hell", "Java", "!!!"}; 

🍃数组也可以按照如下C语言个数创建，但一般不推荐

/* 该种定义方式不太友好，容易造成数组的类型就是int的误解 []如果在类型之后，就表示数组类型，因此int[]结合在一块写意思更清晰 */ int arr[] = { 
   1, 2, 3}; 

🍃静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以。

int[] array1; array1 = new int[10]; int[] array2; array2 = new int[]{ 
   10, 20, 30}; // 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败 // int[] array3; // array3 = {1, 2, 3};(🙅‍) //只能在定义数组的时候对数组进行整体的初始化 

🍃如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值

📚如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：

📚如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

2.3遍历数组

遍历即将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作

1.使用循环进行打印

int[]array = new int[]{ 
   10, 20, 30, 40, 50}; for(int i = 0; i < 5; i++){ 
    System.out.println(array[i]); } 

🌴注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度

int[]array = new int[]{ 
   10, 20, 30, 40, 50}; for(int i = 0; i < array.length; i++){ 
    System.out.println(array[i]); } 

2.使用 for-each 遍历数组

int[] array = { 
   1, 2, 3}; for (int x : array) { 
    System.out.println(x); } 

3.使用Arrays的toString方法

(以字符串的形式输出)

import java.util.Arrays; public class Main { 
    public static void main(String[] args) { 
    int[]array = new int[]{ 
   10, 20, 30, 40, 50}; String ret= Arrays.toString(array); System.out.println(ret); } } //运行结果：[10, 20, 30, 40, 50] 

📖3.数组的类型

数组是引用类型

3.1.补充

3.1.1初始JVM的内存分布

内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。比如：

1. 程序运行时代码需要加载到内存
2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存
3. 程序中的常量也要保存
4. 有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁

📚程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址

📚虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含 有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一 些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。

📚本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局 部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的

📚堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2, 3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销 毁。

📚方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数 据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域

3.2 基本类型变量与引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值； 而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

public static void func() { 
    int a = 10; int b = 20; int[] arr = new int[]{ 
   1,2,3}; } 

在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。 a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。 array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

从上图可以看到，引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该 地址，引用变量便可以去操作对象。 有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单。

3.3引用变量

public static void func() { 
    int[] array1 = new int[3]; array1[0] = 10; array1[1] = 20; array1[2] = 30; int[] array2 = new int[]{ 
   1,2,3,4,5}; array2[0] = 100; array2[1] = 200; array1 = array2; array1[2] = 300; array1[3] = 400; array2[4] = 500; for (int i = 0; i < array2.length; i++) { 
    System.out.println(array2[i]); } } 

3.4认识null

null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个不指向对象的引用.

int[] arr = null; System.out.println(arr[0]); // 执行结果 Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException at Test.main(Test.java:6) 

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操 作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.

🍃注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.

📖4.数组的应用场景

4.1 保存数据

public static void main(String[] args) { 
    int[] array = { 
   1, 2, 3}; for(int i = 0; i < array.length; ++i){ 
    System.out.println(array[i] + " "); } } 

4.2 作为函数的参数

4.2.1参数传基本数据类型

public static void main(String[] args) { 
    int num = 0; func(num); System.out.println("num = " + num); } public static void func(int x) { 
    x = 10; System.out.println("x = " + x); } // 执行结果 x = 10 num = 0 

在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值

4.2.2参数传数组类型(引用数据类型)

public static void main(String[] args) { 
    int[] arr = { 
   1, 2, 3}; func(arr); System.out.println("arr[0] = " + arr[0]); } public static void func(int[] a) { 
    a[0] = 10; System.out.println("a[0] = " + a[0]); } // 执行结果 a[0] = 10 arr[0] = 10 

在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变

因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的

区分两种类型：

1.

import java.util.Arrays; public class Test { 
    public static int[] func1(int[] array) { 
    int[] ret=new int[array.length]; for(int i=0;i<array.length;i++){ 
    ret[i]=array[i]*2; } return ret; } public static void main(String[] args) { 
    int[] array={ 
   1,2,3,4,5}; int[] tmp=func1(array); System.out.println(Arrays.toString(array)); System.out.println(Arrays.toString(tmp)); } } //打印结果： //[1, 2, 3, 4, 5] //[2, 4, 6, 8, 10] 

2.

import java.util.Arrays; public class Test { 
    public static int[] func2(int[] array) { 
    for (int i = 0; i < array.length; i++) { 
    array[i] = array[i] * 2; } return array; } public static void main(String[] args) { 
    int[] array = { 
   1, 2, 3, 4, 5}; System.out.println(Arrays.toString(array)); func2(array); System.out.println(Arrays.toString(array)); } } //打印结果： //[1, 2, 3, 4, 5] //[2, 4, 6, 8, 10] 

分析以下代码运行结果：

1.

import java.util.Arrays; public class Test { 
    public static int[] func1(int[] array) { 
    array[0]=99; return array; } public static void main(String[] args) { 
    int[] array = { 
   1, 2, 3, 4, 5}; func1(array); System.out.println(Arrays.toString(array)); } } //运行结果如下： //[99, 2, 3, 4, 5] 

2.

import java.util.Arrays; public class Test { 
    public static int[] func2(int[] array) { 
    array=new int[]{ 
   9,8,7,6,5}; return array; } public static void main(String[] args) { 
    int[] array = { 
   1, 2, 3, 4, 5}; func2(array); System.out.println(Arrays.toString(array)); } } //运行结果如下： //[1, 2, 3, 4, 5] 

🌴总结: 所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实 只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).

4.3 作为函数的返回值

public class TestArray { 
    public static int[] fib(int n) { 
    if (n <= 0) { 
    return null; } int[] array = new int[n]; array[0] = array[1] = 1; for (int i = 2; i < n; i++) { 
    array[i] = array[i - 1] + array[i - 2]; } return array; } public static void main(String[] args) { 
    int[] array = fib(10); for (int i = 0; i < array.length; i++) { 
    System.out.println(array[i]); } } } 

📖5.数组练习

5.1 数组转字符串

代码示例

import java.util.Arrays int[] arr = { 
   1,2,3,4,5,6}; String newArr = Arrays.toString(arr); System.out.println(newArr); // 执行结果 [1, 2, 3, 4, 5, 6] 

5.2 数组拷贝

代码示例

import java.util.Arrays; public static void func(){ 
    //newArr和arr引用的是同一个数组 //因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改结果 int[] arr={ 
   1,2,3,4,5,6}; int[] newArr=arr; newArr[0]=10; System.out.println("newArr:"+Arrays.toString(arr)); //使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝； //copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组 //arr和newArr引用的不是同一个数组 arr[0]=1; newArr=Arrays.copyOf(arr,arr.length); System.out.println("newArr:"+Arrays.toString(newArr)); //因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响 arr[0]=10; System.out.println("arr: "+Arrays.toString(arr)); System.out.println("newArr:"+Arrays.toString(newArr)); //拷贝某个范围 int[] newArr2=Arrays.copyOfRange(arr,2,4); System.out.println("newArr2:"+Arrays.toString(newArr2)); } 

🍃注意： 数组当中存储的是基本类型数据时，不论怎么拷贝基本都不会出现什么问题，但如果存储的是引用数据类型，拷贝时需要考虑深浅拷贝的问题

实现自己版本的拷贝数组

public static int[] copyOf(int[] arr) { 
    int[] ret = new int[arr.length]; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
    ret[i] = arr[i]; } return ret; } 

5.3 求数组中元素的平均值

代码示例

public static void main(String[] args) { 
    int[] arr = { 
   1,2,3,4,5,6}; System.out.println(avg(arr)); } public static double avg(int[] arr) { 
    int sum = 0; for (int x : arr) { 
    sum += x; } return (double)sum / (double)arr.length; } // 执行结果 3.5 

5.4 查找数组中指定元素(顺序查找)

给定一个数组, 再给定一个元素, 找出该元素在数组中的位置.

代码示例

public static void main(String[] args) { 
    int[] arr = { 
   1,2,3,10,5,6}; System.out.println(find(arr, 10)); } public static int find(int[] arr, int data) { 
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
    if (arr[i] == data) { 
    return i; } } return -1; // 表示没有找到 } // 执行结果 3 

5.5 查找数组中指定元素(二分查找)

针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找.

有序分为 "升序" 和 "降序" 如 1 2 3 4 , 依次递增即为升序. 如 4 3 2 1 , 依次递减即为降序. 

以升序数组为例, 二分查找的思路是先取中间位置的元素, 然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较：

📒如果相等，即找到了返回该元素在数组中的下标

📒如果小于，以类似方式到数组左半侧查找

📒如果大于，以类似方式到数组右半侧查找

代码示例

public static void main(String[] args) { 
    int[] arr = { 
   1,2,3,4,5,6}; System.out.println(binarySearch(arr, 6)); } public static int binarySearch(int[] arr, int toFind) { 
    int left = 0; int right = arr.length - 1; while (left <= right) { 
    int mid = (left + right) / 2; if (toFind < arr[mid]) { 
    // 去左侧区间找 right = mid - 1; } else if (toFind > arr[mid]) { 
    // 去右侧区间找 left = mid + 1; } else { 
    // 相等, 说明找到了 return mid; } } // 循环结束, 说明没找到 return -1; } // 执行结果 5 

随着数组元素个数越多, 二分的优势就越大.

5.6 数组排序(冒泡排序)

给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序.

算法思路

假设排升序：

1. 将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素 就在数组的末尾
2. 依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好

代码示例

public static void main(String[] args) { 
    int[] arr = { 
   9, 5, 2, 7}; bubbleSort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); } public static void bubbleSort(int[] arr) { 
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
    for (int j = 1; j < arr.length-i; j++) { 
    if (arr[j-1] > arr[j]) { 
    int tmp = arr[j - 1]; arr[j - 1] = arr[j]; arr[j] = tmp; } } } // end for } // end bubbleSort // 执行结果 [2, 5, 7, 9] 

冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法

public static void main(String[] args) { 
    int[] arr = { 
   9, 5, 2, 7}; Arrays.sort(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); } 

5.7 数组逆序

给定一个数组, 将里面的元素逆序排列.

思路

设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素.

然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可.

代码示例

public static void main(String[] args) { 
    int[] arr = { 
   1, 2, 3, 4}; reverse(arr); System.out.println(Arrays.toString(arr)); } public static void reverse(int[] arr) { 
    int left = 0; int right = arr.length - 1; while (left < right) { 
    int tmp = arr[left]; arr[left] = arr[right]; arr[right] = tmp; left++; right--; } } 

📖 6.二维数组

二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组.

6.1 二维数组的创建及初始化

（与一位数组类似）

🙋‍♀️🌰

int[][] array={ 
   { 
   1,2,3},{ 
   4,5,6}}; int[][] array2=new int[][]{ 
   { 
   1,2,3},{ 
   4,5,6}}; int[][] array3=new int[2][3];//其后不可再加{}了 int[][] array4=new int[2][];//Java中可以不写列，C++中可以不写行 

import java.util.Arrays; public class Test { 
    public static void main(String[] args) { 
    int[][] array={ 
   { 
   1,2,3},{ 
   4,5,6}}; System.out.println(array.length);//两个一维数组 System.out.println(array[0].length);//每个一维数组中有三个元素 System.out.println(array[1].length); System.out.println(Arrays.toString(array[0])); System.out.println(Arrays.toString(array[0])); } } //运行结果 //2 //3 //3 //[1, 2, 3] //[1, 2, 3] 

6.2 遍历二维数组

6.2.1 使用循环进行打印

public class Test { 
    public static void main(String[] args) { 
    Scanner sc = new Scanner(System.in); int[][] array=new int[][]{ 
   { 
   1,2,3},{ 
   4,5,6}}; for(int i=0;i<array.length;i++){ 
    for(int j=0;j<array[0].length;j++){ 
    System.out.print(array[i][j]+" "); } System.out.println(); } } } //运行结果 //1 2 3  //4 5 6  

6.2.2 使用 for-each 遍历数组、

public class Test { 
    public static void main(String[] args) { 
    int[][] array={ 
   { 
   1,2,3},{ 
   4,5,6}}; for(int[] temArray:array){ 
    for(int x:temArray){ 
    System.out.print(x+" "); } System.out.println(); } } } //运行结果 //1 2 3  //4 5 6  

6.2.3 使用Arrays的deepToString方法

import java.util.Arrays; public class Test { 
    public static void main(String[] args) { 
    int[][] array={ 
   { 
   1,2,3},{ 
   4,5,6}}; String ret=Arrays.deepToString(array); System.out.println(ret); } } //运行结果 //[[1, 2, 3], [4, 5, 6]] 

6.3 不规则二维数组

Java中二维数组的列可省略，行不可省略

public class Test { 
    public static void main(String[] args) { 
    int[][] array=new int[2][]; array[0]=new int[3]; array[1]=new int[5]; for(int i=0;i<array.length;i++){ 
    for(int j=0;j<array[i].length;j++) { 
    System.out.print(array[i][j] + " "); } System.out.println(); } } } //运行结果 //0 0 0  //0 0 0 0 0