数组概述
概念:数组(Array),是多个相同类型数据按一定顺序排列 的集合,并使用一个名字命名,并通过编号(index)的方式对这些数据进行统一管理。简单来说数组就是一个容器。将多个数据存储到一起,每个数据称为该容器的元素。生活中的容器:水杯,衣柜,教室。数组就是存储数据长度固定的容器,保证多个数据的数据类型要一致。
数组的特点
- 数组本身是引用数据类型,而数组中的元素可以是任何数据类型,包括基本数据类型和引用数据类型。
- 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间,而数组名中引用的是这块连续空间的首地址。
- 数组的长度一旦确定,就不能修改。
- 我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素,速度很快。
-
数组作为对象,数组中的元素作为对象的属性,除此之外数组还包括一个成员属性 length,length 表示数组的长度。数组元素是有下标的,下标从 0 开始,也就是第一个元素的下标为 0,依次类推最后一个元素的下标为 n-1,我们可以通过数组的下标来访问数组的元素。
数组的分类:
- 按照维度:一维数组、二维数组、三维数组、…
- 按照元素的数据类型分:基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)
初识数组的内存图
数组的初始化
- 在内存当中创建一个数组,并且向其中赋予一些默认值。
两种常见的初始化方式:
- 动态初始化(指定长度):数组声明且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行
- 静态初始化(指定内容):在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。
数组的定义
方式一:动态初始化数组
格式:
- 数组存储的数据类型[ ] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];
或者
-
数组元素的类型 数组名称[ ] =new 数组存储的数据类型[长度];
格式详解:
- 数组存储的数据类型:也就是数组当中保存的数据,全都是统一的什么类型
- [ ] : 代表我是一个数组
- 数组名字:为定义的数组起个变量名,满足标识符规范,可以使用名字操作数组。
- new:关键字,创建数组使用的关键字。
- 数组存储的数据类型: 创建的数组容器可以存储什么数据类型。必须和左边的数据类型保持一致
- [长度]: 数组的长度,表示数组容器中可以存储多少个元素。
注意:
- 数组有定长特性,长度一旦指定,不可更改。 和水杯道理相同,买了一个2升的水杯,总容量就是2升,不能多也不能少。
举例:
public class Demo01Array { public static void main(String[] args) { // 创建一个数组,里面可以存放300个int数据 // 格式:数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[数组长度]; int[] arrayA = new int[300]; // 创建一个数组,能存放10个double类型的数据 double[] arrayB = new double[10]; // 创建一个数组,能存放5个字符串 //数组元素的类型 数组名称[ ] =new 数组存储的数据类型[长度]; String arrayC[] = new String[5]; } }
方式二:静态初始化
基本格式:
- 数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3...};
示例:
package demo01; /* 动态初始化(指定长度):在创建数组的时候,直接指定数组当中的数据元素个数。 静态初始化(指定内容):在创建数组的时候,不直接指定数据个数多少,而是直接将具体的数据内容进行指定。 静态初始化基本格式: 数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[] { 元素1, 元素2, ... }; 注意事项: 虽然静态初始化没有直接告诉长度,但是根据大括号里面的元素具体内容,也可以自动推算出来长度。 */ public class Demo02Array { public static void main(String[] args) { // 直接创建一个数组,里面装的全都是int数字,具体为:5、15、25 int[] arrayA = new int[] { 5, 15, 25, 40 }; // 创建一个数组,用来装字符串:"Hello"、"World"、"Java" String[] arrayB = new String[] { "Hello", "World", "Java" }; } }
方式三:静态初始化
省略格式
- 数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};
示例:
package demo01; /* 使用静态初始化数组的时候,格式还可以省略一下。 标准格式: 数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[] { 元素1, 元素2, ... }; 省略格式: 数据类型[] 数组名称 = { 元素1, 元素2, ... }; 注意事项: 1. 静态初始化没有直接指定长度,但是仍然会自动推算得到长度。 2. 静态初始化标准格式可以拆分成为两个步骤。 3. 动态初始化也可以拆分成为两个步骤。 4. 静态初始化一旦使用省略格式,就不能拆分成为两个步骤了。 使用建议: 如果不确定数组当中的具体内容,用动态初始化;否则,已经确定了具体的内容,用静态初始化。 */ public class Demo03Array { public static void main(String[] args) { // 省略格式的静态初始化 int[] arrayA = { 10, 20, 30 }; // 静态初始化的标准格式,可以拆分成为两个步骤 int[] arrayB; arrayB = new int[] { 11, 21, 31 }; // 动态初始化也可以拆分成为两个步骤 int[] arrayC; arrayC = new int[5]; // 静态初始化的省略格式,不能拆分成为两个步骤。 // int[] arrayD; // arrayD = { 10, 20, 30 }; } }
使用建议:
- 如果不确定数组当中的具体内容,用动态初始化;否则,已经确定了具体的内容,用静态初始化。
总结一下数组的特点
package com.bjpowernode.javase.array; /* Array 1、Java语言中的数组是一种引用数据类型。不属于基本数据类型。数组的父类是Object。 2、数组实际上是一个容器,可以同时容纳多个元素。(数组是一个数据的集合。) 数组:字面意思是“一组数据” 3、数组当中可以存储“基本数据类型”的数据,也可以存储“引用数据类型”的数据。 4、数组因为是引用类型,所以数组对象是堆内存当中。(数组是存储在堆当中的) 5、数组当中如果存储的是“java对象”的话,实际上存储的是对象的“引用(内存地址)”,数组中不能直接存储java对象。 6、数组一旦创建,在java中规定,长度不可变。(数组长度不可变) 7、数组的分类:一维数组、二维数组、三维数组、多维数组...(一维数组较多,二维数组偶尔使用!) 8、所有的数组对象都有length属性(java自带的),用来获取数组中元素的个数。 9、java中的数组要求数组中元素的类型统一。比如int类型数组只能存储int类型,Person类型数组只能存储Person类型。 例如:超市购物,购物袋中只能装苹果,不能同时装苹果和橘子。(数组中存储的元素类型统一) 10、数组在内存方面存储的时候,数组中的元素内存地址(存储的每一个元素都是有规则的挨着排列的)是连续的。内存地址连续。 这是数组存储元素的特点(特色)。数组实际上是一种简单的数据结构。 11、所有的数组都是拿“第一个小方框的内存地址”作为整个数组对象的内存地址。 (数组中首元素的内存地址作为整个数组对象的内存地址。) 12、数组中每一个元素都是有下标的,下标从0开始,以1递增。最后一个元素的下标是:length - 1 下标非常重要,因为我们对数组中元素进行“存取”的时候,都需要通过下标来进行。 13、数组这种数据结构的优点和缺点是什么? 优点:查询/查找/检索某个下标上的元素时效率极高。可以说是查询效率最高的一个数据结构。 为什么检索效率高? 第一:每一个元素的内存地址在空间存储上是连续的。 第二:每一个元素类型相同,所以占用空间大小一样。 第三:知道第一个元素内存地址,知道每一个元素占用空间的大小,又知道下标,所以 通过一个数学表达式就可以计算出某个下标上元素的内存地址。直接通过内存地址定位 元素,所以数组的检索效率是最高的。 数组中存储100个元素,或者存储100万个元素,在元素查询/检索方面,效率是相同的, 因为数组中元素查找的时候不会一个一个找,是通过数学表达式计算出来的。(算出一个 内存地址,直接定位的。) 缺点: 第一:由于为了保证数组中每个元素的内存地址连续,所以在数组上随机删除或者增加元素的时候, 效率较低,因为随机增删元素会涉及到后面元素统一向前或者向后位移的操作。 第二:数组不能存储大数据量,为什么? 因为很难在内存空间上找到一块特别大的连续的内存空间。 注意:对于数组中最后一个元素的增删,是没有效率影响的。 */ public class ArrayTest01 { public static void main(String[] args) { // 声明一个int类型的数组,使用静态初始化的方式 int[] a = {1, 100, 10, 20, 55, 689}; // 这是C++风格,不建议java中使用。 //int a[] = {1, 100, 10, 20, 55, 689}; // 所有的数组对象都有length属性 System.out.println("数组中元素的个数" + a.length); // 数组中每一个元素都有下标 // 通过下标对数组中的元素进行存和取。 // 取(读) System.out.println("第一个元素 = " + a[0]); System.out.println("最后一个元素 = " + a[5]); System.out.println("最后一个元素 = " + a[a.length - 1]); // 存(改) // 把第一个元素修改为111 a[0] = 111; // 把最后一个元素修改为0 a[a.length - 1] = 0; System.out.println("第一个元素 = " + a[0]); System.out.println("最后一个元素 = " + a[5]); // 一维数组怎么遍历呢? for (int i = 0; i < a.length; i++) { System.out.println(a[i]); // i是从0到5,是下标 } // 下标为6表示第7个元素,第7个元素没有,下标越界了。会出现什么异常呢? //System.out.println(a[6]); //ArrayIndexOutOfBoundsException(比较著名的异常。) // 从最后一个元素遍历到第1个元素 for (int i = a.length - 1; i >= 0; i--) { System.out.println("颠倒顺序输出-->" + a[i]); } } }
数组的默认值
数组是引用类型,它的元素相当于类的成员变量,因此数组一经分配空间,其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式 初始化。简而言之:数组创建之后系统就会给它分配一个默认值。不同类型的数组有不同的默认值,如下图所示:
package demo01; /* 使用动态初始化数组的时候,其中的元素将会自动拥有一个默认值。规则如下: 如果是整数类型,那么默认为0; 如果是浮点类型,那么默认为0.0; 如果是字符类型,那么默认为'u0000'; 如果是布尔类型,那么默认为false; 如果是引用类型,那么默认为null。 注意事项: 静态初始化其实也有默认值的过程,只不过系统自动马上将默认值替换成为了大括号当中的具体数值。 */ public class Demo05ArrayUse { public static void main(String[] args) { // 动态初始化一个数组 int[] array = new int[3]; System.out.println(array); // [I@4554617c System.out.println(array[0]); // 0 System.out.println(array[1]); // 0 System.out.println(array[2]); // 0 System.out.println("================="); // 将数据123赋值交给数组array当中的1号元素 array[1] = 123; System.out.println(array[0]); // 0 System.out.println(array[1]); // 123 System.out.println(array[2]); // 0 } }
小知识:
- 直接打印数组名称,得到的是数组对应的:内存地址哈希值。
数组原理内存图
内存概述:内存是计算机中的重要原件,临时存储区域,作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的,在硬盘中的程序是不会运行的,必须放进内存中才能运行,运行完毕后会清空内存。 Java虚拟机要运行程序,必须要对内存进行空间的分配和管理。
Java虚拟机的内存划分
- 为了提高运算效率,就对空间进行了不同区域的划分,因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。
JVM的内存划分:
每个区域的具体作用如下所示
观察下面代码
package demo02; public class Demo01ArrayOne { public static void main(String[] args) { int[] arr = new int[3]; System.out.println(arr);//[I@5f150435 } } }
以上方法执行,输出的结果是[@5f150435,这个是什么呢?是数组在内存中的地址。new出来的内容,都是在堆 内存中存储的,而方法中的变量arr保存的是数组的地址。 输出arr[0],就会输出arr保存的内存地址中数组中0索引上的元素
package demo02; public class Demo { public static void main(String[] args) { // 定义数组,存储3个元素 int[] arr = new int[3]; //数组索引进行赋值 arr[0] = 5; arr[1] = 6; arr[2] = 7; //输出3个索引上的元素值 System.out.println(arr[0]); System.out.println(arr[1]); System.out.println(arr[2]); //定义数组变量arr2,将arr的地址赋值给arr2 int[] arr2 = arr; arr2[1] = 9; System.out.println(arr[1]); } }
数组操作的两个常见问题
索引越界异常:我们访问了数组中不存在的索引,程序运行后,将会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 数组越界异常。在开发中,数组的越界异常是不能出现的,一 旦出现了,就必须要修改我们编写的代码。
示例:
package demo03; /* 数组的索引编号从0开始,一直到“数组的长度-1”为止。 如果访问数组元素的时候,索引编号并不存在,那么将会发生 数组索引越界异常 ArrayIndexOutOfBoundsException 原因:索引编号写错了。 解决:修改成为存在的正确索引编号。 */ public class Demo01ArrayIndex { public static void main(String[] args) { int[] array = { 15, 25, 35 }; System.out.println(array[0]); //15 System.out.println(array[1]); // 25 System.out.println(array[2]); // 35 // 错误写法 // 并不存在3号元素,所以发生异常 System.out.println(array[3]); } }
数组空指针异常:arr = null 这行代码,意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址,也就不允许再操作数组了,因此运行的时候 会抛出 NullPointerException 空指针异常。在开发中,数组的越界异常是不能出现的,一旦出现了,就必须要修 改我们编写的代码。
示例:
package demo03; /* 所有的引用类型变量,都可以赋值为一个null值。但是代表其中什么都没有。 数组必须进行new初始化才能使用其中的元素。 如果只是赋值了一个null,没有进行new创建, 那么将会发生: 空指针异常 NullPointerException 原因:忘了new 解决:补上new */ public class Demo02ArrayNull { public static void main(String[] args) { int[] array = null; // array = new int[3]; System.out.println(array[0]); } }
小练习
import java.util.Scanner; public class ArrayExercises { /* * 2. 从键盘读入学生成绩,找出最高分,并输出学生成绩等级。 成绩>=最高分-10 等级为’A’ 成绩>=最高分-20 等级为’B’ 成绩>=最高分-30 等级为’C’ 其余 等级为’D’ 提示:先读入学生人数,根据人数创建int数组,存放学生成绩。 * */ public static void main(String[] args) { //1.使用Scanner,读取学生个数 Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入学生人数:"); int number = scanner.nextInt(); //2.创建数组,存储学生成绩:动态初始化 int[] scores = new int[number]; //3.给数组中的元素赋值 System.out.println("请输入" + number + "个学生成绩:"); int maxScore = 0; for (int i = 0; i < scores.length; i++) { scores[i] = scanner.nextInt(); //4.获取数组中的元素的最大值:最高分 if (maxScore < scores[i]) { maxScore = scores[i]; } } //5.根据每个学生成绩与最高分的差值,得到每个学生的等级,并输出等级和成绩 char level; for (int i = 0; i < scores.length; i++) { if (maxScore - scores[i] <= 10) { level = 'A'; } else if (maxScore - scores[i] <= 20) { level = 'B'; } else if (maxScore - scores[i] <= 30) { level = 'C'; } else { level = 'D'; } System.out.println("student " + i + " score is " + scores[i] + ",grade is " + level); } } }
数组反转
package demo03; /* 数组元素的反转: 本来的样子:[1, 2, 3, 4] 之后的样子:[4, 3, 2, 1] 要求不能使用新数组,就用原来的唯一一个数组。 */ public class Demo07ArrayReverse { public static void main(String[] args) { int[] array = { 10, 20, 30, 40, 50 }; // 遍历打印数组本来的样子 for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.println(array[i]); } System.out.println("============"); /* 初始化语句:int min = 0, max = array.length - 1 条件判断:min < max 步进表达式:min++, max-- 循环体:用第三个变量倒手 */ for (int min = 0, max = array.length - 1; min < max; min++, max--) { int temp = array[min]; array[min] = array[max]; array[max] = temp; } // 再次打印遍历输出数组后来的样子 for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.println(array[i]); } } }
数组可以作为方法的参数
package demo04; /* 数组可以作为方法的参数。 当调用方法的时候,向方法的小括号进行传参,传递进去的其实是数组的地址值。 */ public class Demo01ArrayParam { public static void main(String[] args) { int[] array = { 10, 20, 30, 40, 50 }; System.out.println(array); // 地址值 printArray(array); // 传递进去的就是array当中保存的地址值 System.out.println("==========AAA=========="); printArray(array); System.out.println("==========BBB=========="); printArray(array); } /* 三要素 返回值类型:只是进行打印而已,不需要进行计算,也没有结果,用void 方法名称:printArray 参数列表:必须给我数组,我才能打印其中的元素。int[] array */ public static void printArray(int[] array) { System.out.println("printArray方法收到的参数是:"); System.out.println(array); // 地址值 for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.println(array[i]); } } }
数组可以作为方法的返回值
package demo04; /* 一个方法可以有0、1、多个参数;但是只能有0或者1个返回值,不能有多个返回值。 如果希望一个方法当中产生了多个结果数据进行返回,怎么办? 解决方案:使用一个数组作为返回值类型即可。 任何数据类型都能作为方法的参数类型,或者返回值类型。 数组作为方法的参数,传递进去的其实是数组的地址值。 数组作为方法的返回值,返回的其实也是数组的地址值。 */ public class Demo02ArrayReturn { public static void main(String[] args) { int[] result = calculate(10, 20, 30); System.out.println("main方法接收到的返回值数组是:"); System.out.println(result); // 地址值 System.out.println("总和:" + result[0]); System.out.println("平均数:" + result[1]); } public static int[] calculate(int a, int b, int c) { int sum = a + b + c; // 总和 int avg = sum / 3; // 平均数 // 两个结果都希望进行返回 // 需要一个数组,也就是一个塑料兜,数组可以保存多个结果 /* int[] array = new int[2]; array[0] = sum; // 总和 array[1] = avg; // 平均数 */ int[] array = { sum, avg }; System.out.println("calculate方法内部数组是:"); System.out.println(array); // 地址值 return array; } }
多维数组的使用
- Java 语言里提供了支持多维数组的语法。
- 对于二维数组的理解,我们可以看成是一维数组 array1又作为另一个一维数组array2的元素而存 在。其实,从数组底层的运行机制来看,其实没有多维数组。
定义二维数组的方式
格式1:
- 数据类型[ ] [ ] 数组名称 = new 数据类型[ 二维数组中一维数组的个数][ 一维数组中元素的个数];
示例:
public class Demo01ArrayOne { public static void main(String[] args) { /* 定义了名称为arr的二维数组 二维数组中有3个一维数组 每一个一维数组中有2个元素 一维数组的名称分别为arr[0], arr[1], arr[2] */ int[][] arr = new int[3][2]; // 给第一个一维数组1脚标位赋值为78: arr[0][1] = 78; } }
格式2:
- 数据类型[ ] [ ] 数组名称 = new 数据类型[ 二维数组中一维数组的个数][ ];
示例:
package demo02; public class Demo02ArrayTwo { public static void main(String[] args) { /* 二维数组中有3个一维数组。 每个一维数组都是默认初始化值null (注意:区别于格式1) 注:int[][]arr = new int[][3]; //非法 */ int[][] arr = new int[3][]; //对这个三个一维数组分别进行初始化 arr[0] = new int[3]; arr[1] = new int[1]; arr[2] = new int[2]; } }
格式3
- 数据类型[ ] [ ] 数组名称 = new 数据类型[ ][ ]{{具体的元素},{具体的元素},{具体的元素}};
package demo02; public class Demo03ArraySame { public static void main(String[] args) { /* 定义一个名称为arr的二维数组,二维数组中有三个一维数组 每一个一维数组中具体元素也都已初始化 */ int[][] arr = new int[][]{{3, 8, 2}, {2, 7}, {9, 0, 1, 6}}; //第一个一维数组 arr[0] = new int[]{3, 8, 2}; //第二个一维数组 arr[1] = new int[]{2, 7}; //第三个一维数组 arr[2] = new int[]{9, 0, 1, 6}; //第三个一维数组的长度表示方式 int length = arr[2].length; System.out.println(length);//4 } }
总结一下
/* 关于java中的二维数组 1、二维数组其实是一个特殊的一维数组,特殊在这个一维数组当中的每一个元素是一个一维数组。 2、三维数组是什么? 三维数组是一个特殊的二维数组,特殊在这个二维数组中每一个元素是一个一维数组。 实际的开发中使用最多的就是一维数组。二维数组也很少使用。三维数组几乎不用。 3、二维数组静态初始化 int[][] array = {{1,1,1},{2,3,4,5},{0,0,0,0},{2,3,4,5},{2,3,4,5},{2,3,4,5},{2,3,4,5}}; */ public class ArrayTest09 { public static void main(String[] args) { // 一维数组 int[] array = {100, 200, 300}; System.out.println(array.length); // 3 // 二维数组 // 以下代码当中:里面的是4个一维数组。 int[][] a = { {100, 200, 300}, {30, 20, 40, 50, 60}, {6, 7, 9, 1}, {0} }; System.out.println(a.length); // 4 System.out.println(a[0].length); // 3 // 里面的是5个一维数组。 int[][] a2 = { {100, 200, 300}, {30, 20, 40, 50, 60}, {6, 7, 9, 1}, {0}, {1,2,3,4,5} }; } }
二维数组的读和写
/* 关于二维数组中元素的:读和改。 a[二维数组中的一维数组的下标][一维数组的下标] 注意:对于a[3][100]来说,其中 a[3] 是一个整体。[100]是前面a[3]执行结束的结果然后再下标100. */ public class ArrayTest10 { public static void main(String[] args) { // 二维数组 int[][] a = { {34,4,65}, {100,200,3900,111}, {0} }; // a[0][0]:表示第1个一维数组中的第1个元素。 System.out.println(a[0][0]); // 取出第2个一维数组当中第3个元素 System.out.println("第二个一维数组中第三个元素:" + a[1][2]); // 取出第3个一维数组当中第1个元素 System.out.println("第3个一维数组中第1个元素:" + a[2][0]); // 改 a[2][0] = 11111; System.out.println(a[2][0]); // 注意别越界。 //java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException //System.out.println(a[2][1]); } }
遍历二维数组
/* 二维数组的遍历 */ public class ArrayTest11 { public static void main(String[] args) { // 二维数组 String[][] array = { {"java", "oracle", "c++", "python", "c#"}, {"张三", "李四", "王五"}, {"lucy", "jack", "rose"} }; // 遍历二维数组 for(int i = 0; i < array.length; i++){ // 外层循环3次。(负责纵向。) //遍历拿出二维数组的值 for(int j = 0; j < array[i].length; j++){ System.out.print(array[i][j] + " "); } System.out.println(); } } }
二维数组内存解析
二维数组的默认值
/* * 二维数组的使用: * 规定:二维数组分为外层数组的元素,内层数组的元素 * int[][] arr = new int[4][3]; * 外层元素:arr[0],arr[1]等 * 内层元素:arr[0][0],arr[1][2]等 * * ⑤ 数组元素的默认初始化值 * 针对于初始化方式一:比如:int[][] arr = new int[4][3]; * 外层元素的初始化值为:地址值 * 内层元素的初始化值为:与一维数组初始化情况相同 * * 针对于初始化方式二:比如:int[][] arr = new int[4][]; * 外层元素的初始化值为:null * 内层元素的初始化值为:不能调用,否则报错。 * * ⑥ 数组的内存解析 * */ public class ArrayTest3 { public static void main(String[] args) { int[][] arr = new int[4][3]; System.out.println(arr[0]);//[I@15db9742 System.out.println(arr[0][0]);//0 // System.out.println(arr);//[[I@6d06d69c System.out.println("*****************"); float[][] arr1 = new float[4][3]; System.out.println(arr1[0]);//地址值 System.out.println(arr1[0][0]);//0.0 System.out.println("*****************"); String[][] arr2 = new String[4][2]; System.out.println(arr2[1]);//地址值 System.out.println(arr2[1][1]);//null System.out.println("*****************"); double[][] arr3 = new double[4][]; System.out.println(arr3[1]);//null // System.out.println(arr3[1][0]);//报错 } }