Java数组学习

数组

1、数组概述

数组是相同类型数据的有序集合，按照一定的先后次序排列组合而成。

其中每一个数据成为一个数组元素，可通过下表访问他们。

2、数组声明创建

2.1 数组的声明

首先必须声明数组变量，才能使用。

首选的方法：dataType[] arrayRe; 例如： int[] nums;

另外一种方法（效果相同，并不首选）：dataType arrayRe[];

2.2数组的创建

2.2.3数组的创建

Java数组的创建使用new操作符。

dataType[] arrayRe =new dataType[size];

数组元素是通过索引访问，数组索引从0开始。

获取数组长度：arrays.length;

给数组赋值时候，没有复制的话：int默认为0，string默认null

2.2.4三种初始化及内存分析

Java内存（主要）：堆、栈、方法区

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（会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，包含了所有的class和static变量。

声明：int[]=nums;

创建：nums=new int[10]；（动态初始化：默认值全部是0）

静态初始化：创建+赋值（一旦定义了大小，数组长度不可变。）int[] a={1,2,3,4,5,6};

2.2.5下标越界及小结

数组的四个基本特点：

1、长度是确定的，数组一旦被创建，大小不会改变。

2、其元素必须是相同类型，不能出现混合类型。

3、数组中的元素可以是任何数据类型（基本类型和引用类型）

4、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。

5、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，数组本身就是在在堆中的。

数组边界

数组下标的合法区间：[0,length-1]，越界会报错误：ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常

3、数组使用

3.1 For-Each循环

增强for循环：取不到下标

int[] a={1,2,3,4,5};
for(int a1:a){
    System.out.println(a1);
}

3.2数组作方法入参

public static  void printArray(int[] array){
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        System.out.println(array[i]);
    }
}

3.3数组作返回值

反转数组：

public static void main(String[] args) {
int[] a={1,2,3,4,5};
int[] reverse1=reverse(a);
printArray(reverse1);
}
public static void printArray(int[] array){
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(array[i]);
}
}
//反转数组
public static int[] reverse(int[] array){
int[] reverse=new int[array.length];
for (int i = 0,j=reverse.length-1; i < array.length; i++,j--) {
reverse[j]=array[i];
}
return reverse;
}

4、多维数组

多维数组可以看成是数组的数组。例如二维数组中的每一个元素都是一个一维数组。

二维数组的定义：

int a[][]=new int [2][5];

输入二维数组：

public static void main(String[] args) {
    int [][] array={{1,2},{2,3}};//两行两列  第一行{1，2}，第二行{2，3}
    /*
    * array[0]:{1,2}
    * array[1]:{2,3*/
    print(array[0]);
    System.out.println(array[0][0]);
}
public static  void print(int [] array){
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        System.out.println(array[i]);
    }
}

5、Arrays类

数组的工具类java.util.Arrays;Arrays类本身都是static修饰的静态方法。在使用的时候可以直接调用，也可以用对象来使用。

具有以下功能：

给数组赋值：fill方法

对数组排序：sort方法升序

比较数组：equals方法比较数组元素是否相等

查找数组元素：binarySearch方法可以对排序好的数组进行二分查找法操作。

 public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,2,6,3,8};
        System.out.println(a);//输出结果：[I@85ede7b  这是对象的hashcode
        System.out.println(Arrays.toString(a));//输出结果：[1, 2, 6, 3, 8]
        //排序
        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));//输出结果：[1, 2, 3, 6, 8]
        //比较数组 :输出结果：a和b数组元素不一样
        int[] b={1,2,3,4,5};
//        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            if(Arrays.equals(a,b)){
                System.out.println("a和b数组元素一样");
            }else{
                System.out.println("a和b数组元素不一样");
        }
            //查找数组元素
        System.out.println(Arrays.binarySearch(a,3));//2（3在a数组中下标为2）
        //填充数组 输出结果：[7, 7, 7, 7, 7]
        Arrays.fill(a,7);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

6、冒泡排序

冒泡排序是八大排序中最出名的算法，其时间复杂度是O(n^2)。

思想：从后往前，或者从前往后，依次比较相邻的两个元素，进行排序

代码实现思想：两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较。

1、比较数组中，两个相邻元素，如果第一个比第二个大，交换位置

2、每一次比较都会产生一个最大或者最小的数字

3、下一轮比较，可以少一次排序。

public static void main(String[] args) {
    int[] arrays={1,3,4,2,6};
    sort(arrays);
    System.out.println(Arrays.toString(arrays));//输出结果：[6, 4, 3, 2, 1]
}
public static int[] sort(int[] array){
    int temp=0;
    for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
        for (int i1 = 0; i1 < array.length - 1-i; i1++) {
            if(array[i1+1]>array[i1]){
                temp=array[i1];
                array[i1]=array[i1+1];
                array[i1+1]=temp;
            }
        }
    }
    return array;
}

优化：如果数组一开始就是一个有序数组，元素没有进行交换，则直接退出。

public static void main(String[] args) {
    int[] arrays={1,3,4,2,6};
    sort(arrays);
    System.out.println(Arrays.toString(arrays));//输出结果：[6, 4, 3, 2, 1]
}
public static int[] sort(int[] array){
    int temp=0;
    for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
        boolean flag=false;
        for (int i1 = 0; i1 < array.length - 1-i; i1++) {
            if(array[i1+1]>array[i1]){
                temp=array[i1];
                array[i1]=array[i1+1];
                array[i1+1]=temp;
                flag=true;
            }
        }
        if(flag==false){
            break;
        }
    }
    return array;
}

7、稀疏数组

稀疏数组是一种重要的数据结构。当一个数组的大部分元素为0或者为同一个值，可以用稀疏数组保存该数组。

稀疏数组的处理方式是：

记录数组有多少行列，多少个不同值；

把具有不同值的元素和行列以及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模。

例如：

六行七列八个不同的值。

练习：编写一个五子棋游戏，要求有存盘退出和续盘的功能。

    public static void main(String[] args) {
        int[][] array=new int[11][11];
        //输出原始数组
        array[1][2]=1;
        array[2][3]=2;
        for(int[] ints:array){
            for(int i:ints){
                System.out.print(" "+i);
            }
            System.out.println();
        }
        //转换成稀疏数组保存
        //获取有效值
        int sum=0;
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if(array[i][j]!=0){
                    sum++;
                }
            }
        }
        System.out.println(sum);
        //创建一个稀疏数组的表示数组
        int[][] array2=new int[sum+1][3];
        //为其赋值
        array2[0][0]=11;
        array2[0][1]=11;
        array2[0][2]=sum;
        //遍历原来的二维数组，将非零数字存在稀疏数组中
        int cnt=0;
        for (int i = 0; i <array.length ; i++) {
            for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
                if(array[i][j]!=0){
                    cnt++;
                    array2[cnt][0]=i;
                    array2[cnt][1]=j;
                    array2[cnt][2]=array[i][j];
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i <array2.length ; i++) {
            System.out.println(array2[i][0]+"	"+array2[i][1]+"	"+array2[i][2]);
        }
//        for (int i = 0; i <array2.length ; i++) {
//            for (int j = 0; j <3 ; j++) {
//                System.out.print(array2[i][j]+"	");
//            }
//            System.out.println();
//        }
        System.out.println("=============还原稀疏数组============");
        //读取稀疏数组
        int[][] array3=new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]]=array2[i][2];
        }
        for(int[] ints:array3){
            for(int i:ints){
                System.out.print(" "+i);
            }
            System.out.println();
        }

    }
}