Java数组学习笔记

什么是数组

• 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数据，按照一定的先后次序组合而成
• 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他们。

数组的声明和创建

• 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;//首选的写法
  dataType arrayRefVar[];//效果相同，但不建议这样写
  

• 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

• 获取数组长度的方法：

  arrays.length
  

//声明一个数组
int[] nums;
//创建一个数组
nums = new int[10];
//给数组元素中赋值
nums[0]=1;
nums[1]=2;
nums[2]=3;
nums[3]=4;
System.out.println(nums.length);

三种初始化及内存分析

• Java内存
  • 堆
    • 存放new的对象和数组
    • 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
  • 栈
    • 存放基本变量类型(会包含这个基本类型的具体数值)
    • 引用对象的变量(回存放这个引用在堆里面的具体地址)
  • 方法区
    • 可以被所有的线程共享
    • 包含了所有class和static变量

//静态初始化：创建+赋值
int[] a = {1,2,3,4,5,6,7};

//动态初始化：包含默认初始化
int[] b = new int[10];
b[0]=1;

//默认初始化：不给数组元素赋值，那么它将是默认值。 下面输出值为0
System.out.println(b[5]);

• 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法被隐式初始化。

下标越界及小结

• 数组的四个基本特点

  • 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可改变的
  • 其元素必须是相同类型，不允许出现混合型
  • 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，数组本身是在堆中的。

• 下标的合法区间：[0,length-1],如果越界就会报错

• java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常!

• 小结

  • 数组是相同类型(数据类型可以为任意类型)的有序集合
  • 数组也是对象。数据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。如果越界回报ArrayIndexOutOfBoundsException

数组的使用

• 普通for循环的使用
• For-Each循环的使用
• 数组作为方法入参
• 数组作返回值

int[] nums = {1,2,3,4,5,6};
//计算所有元素的和
int sum = 0;
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
    sum += nums[i];
}
System.out.println("sum= "+sum);

//查找最大值
int ma = nums[0];

for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
    if(nums[i] > ma){
        ma = nums[i];
    }
}
System.out.println("最大值为："+ma);

//增强for循环的应用
for (int num : nums) {
    System.out.print(num + " ");
}

printArray(reverse(nums));

==========================================================

//打印数组元素
public static void printArray(int[] arrays){
    for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
        System.out.print(arrays[i]+" ");
    }
    System.out.println();
}

//翻转数组
public static int[] reverse(int[] arrays){
    int[] result = new int[arrays.length];
    for (int i = 0,j=result.length-1; i < arrays.length; i++,j--) {
        result[j] = arrays[i];
    }
    return result;
}

二维数组

• 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数组，其中每一个元素都是一个一维数组。

• 形式：下面的数组可以看成是一个五行五列的数组。

  int[][] a = new int[5][5];
  
  /*
  array[0] 1,2
  array[1] 2,3
  array[2] 3,4
   */
  int[][] array = {{1,2},{2,3},{3,4}};
  //输出
  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();
  }
  

  

Arrays类讲解

• Array类是java.util包下的类
• 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”)
• Array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操作

int[] a = {1,4,3,6,4,8,23,6,67,234,7,456,45,345,24};
//打印数组元素
System.out.println(Arrays.toString(a));
//对数组元素进行排序
Arrays.sort(a);
//打印数组元素
System.out.println(Arrays.toString(a));
 //赋值
Arrays.fill(a, 0);
//打印数组元素
System.out.println(Arrays.toString(a));

冒泡排序

• 冒泡排序是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序
• 时间复杂度为O(n2)

/**
* 冒泡排序
* 1.比较数组中两个相邻的元素，如果第一个元素比第二个数大，我们就交换它们的值
* 2.每一次比较都会产生一个最大，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
* @param arrays
* @return
*/
public static int[] sort(int[] arrays){
    int temp = 0;
    for (int i = 0; i < arrays.length-1; i++) {
        boolean flag = false;
        for (int j = 0; j < arrays.length-1-i; j++) {
            if (arrays[j + 1] < arrays[j]) {
                temp = arrays[j];
                arrays[j] = arrays[j + 1];
                arrays[j + 1] = temp;
                flag = true;
            }
        }
        if(flag==false){
            break;
        }
    }
    return arrays;
}

稀疏数组

• 当一个很大的多位数组开辟了很大的空间，但是里面有用的值很少，大部分都是默认值。此时就要用到稀疏数组来保存该数组。

• 稀疏数组

  • 当一个数组中大部分元素位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

  

//1.创建一个二维数组 11*11 0：没有棋子  1：黑棋   2：白棋
int[][] checkerboard = new int[11][11];
checkerboard[1][2]=1;
checkerboard[2][3]=2;

//输出原始的数组
System.out.println("输出原始的数组");
for (int[] ints : checkerboard) {
    for (int anInt : ints) {
        System.out.print(anInt+" ");
    }
    System.out.println();
}

//转换成稀疏数组保存
//1.获取有效值的个数
int sum = 0;
for (int i = 0; i < checkerboard.length; i++) {
    for (int j = 0; j < checkerboard[i].length; j++) {
        if(checkerboard[i][j]!=0){
            sum++;
        }
    }
}

System.out.println("有效值的个数："+sum);
//2.创建一个稀疏数组
int[][] sparse = new int[sum+1][3];
sparse[0][0]=11;
sparse[0][1]=11;
sparse[0][2]=sum;
//3.遍历二维数组，将非零的值，存放在稀疏数组中
int count = 0;
for (int i = 0; i < checkerboard.length; i++) {
    for (int j = 0; j < checkerboard[i].length; j++) {
        if(checkerboard[i][j] != 0){
            count++;
            sparse[count][0]=i;
            sparse[count][1]=j;
            sparse[count][2]=checkerboard[i][j];
        }
    }
}
//输出稀疏数组
System.out.println("输出稀疏数组:");
for (int i = 0; i < sparse.length; i++) {
    System.out.println(sparse[i][0]+" "+sparse[i][1]+" "+sparse[i][2]);
}

System.out.println("==================");
//稀疏数组还原成原始数组
//1.读取稀释数组
int[][] num = new int[sparse[0][0]][sparse[0][1]];
//2.给其中的元素还原它的值
for (int i = 1; i < sparse.length; i++) {
    num[sparse[i][0]][sparse[i][1]] = sparse[i][2];
}
//3.打印
System.out.println("输出原始的数组");
for (int[] ints : num) {
    for (int anInt : ints) {
        System.out.print(anInt+" ");
    }
    System.out.println();
}