JavaSe|【 JavaSE 】 深入数组

目录
前言
一维数组
创建一维数组
一维数组的使用
数组作参数
认识 JVM 内存区域划分
数组做参数基本用法
理解引用类型
认识 null
数组作为方法的返回值
二维数组
二维数组的长度
二维数组的遍历
数组练习
前言 本章主要讲解:

  1. 一维数组的定义和使用
  2. 数组在内存的基本存储知识
  3. 二维数组的定义和使用
  4. 数组练习
一维数组
  • 什么是数组:
数组本质上就是让我们能 "批量" 创建相同类型的变量(相同的类型)
注:特别是表示大量的数据,用数组非常便捷
创建一维数组
  • 基本语法:
// 动态初始化 数据类型[] 数组名称 = new 数据类型 [] { 初始化数据 }; // 静态初始化 数据类型[] 数组名称 = { 初始化数据 };

  • 示例:
int[] arr = new int[]{1, 2, 3}; int[] arr = new int[3]; // 默认元素为0 int[] arr = {1, 2, 3};

注:静态初始化的时候, 数组元素个数和初始化数据的格式要一致
一维数组的使用
  • 示例:
int[] arr = {1, 2, 3}; // 获取数组长度(本身属性) System.out.println("length: " + arr.length); // 执行结果: 3 // 访问数组中的元素 System.out.println(arr[1]); // 执行结果: 2 System.out.println(arr[0]); // 执行结果: 1 arr[2] = 100; System.out.println(arr[2]); // 执行结果: 100

  • 注意:
  1. 使用arr.length能够获取到数组的长度:. 这个操作为成员访问操作符(进行修改和读取)
  2. 使用[ ]按下标取数组元素, 下标从0开始计数([]写在变量名前后都行)
  3. 下标访问操作不能超出有效范围 [0, length - 1] ,否则会出现下标越界
  4. 数组类型中 [] 内不能写数值
  • 示例:遍历数组
//循环遍历 int[] arr = {1, 2, 3}; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } //用 for-each 遍历 int[] arr = {1, 2, 3}; for (int x : arr) { System.out.println(x); } //使用 Arrays 类中的 toString 方法(toString的功能就是将当前的数组转换成字符串的形式返回) // 使用 Arrays 类前先导入它的包 import java.util.Arrays; public class TestDemo{ public static void main(Strings[] args){ int[] array = {1, 2, 3}; String ret = Arrays.toString(array); System.out.println(ret); } } // 输出结果:[1, 2, 3]

数组作参数 认识 JVM 内存区域划分
一个 Java 文件的执行需要先通过编译变成字节码文件,字节码文件再通过 Java 虚拟机运行
  • JVM 内存划分:
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  • 各区域作用:
  1. 程序计数器:是一个很小的空间,保存下一条执行的指令地址
  2. Java 虚拟机栈:这就是我们平常说的栈,它重点是存储局部变量(如创建的数组的存储地址的引用就存在这里)
  3. 本地方法栈: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( Java 中调用的一些 C++ 实现的函数)的局部变量
  4. 堆:这就是我们平常说的堆,是 JVM 所管理的最大的内存区,使用 new 创建的对象都是在堆上保存
  5. 方法区: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(方法编译出的字节码就是保存在这里)
  6. 运行时常量池:这个是方法区的一部分用来存放字面量(字符串常量)与符号引用(注意:从 JDK 1.8 开始,运行时常量池在堆上)
数组做参数基本用法
结论:数组为引用类型,数组做参数传递的是地址
  • 示例:打印数组内容
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; printArray(arr); } public static void printArray(int[] a) { for (int x : a) { System.out.println(x); } } //int[] a 是函数的形参, int[] arr 是函数实参

理解引用类型
  • 示例:参数传内置类型
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

注:修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值(形参是实参的一份临时拷贝:开辟另一个空间来存实参的内容,修改形参与实参无关)
  • 示例:参数传数组类型
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

注:此时数组名 arr 是一个 "引用" :当传参的时候, 是按照引用传参(找到对应元素空间,直接对元素内容)
简单类比:引用相当于一个 "别名", 也可以理解成一个指针
创建一个引用只是相当于创建变量来保存一个整数, 这个整数表示内存中的一个地址
  • 图解:对于上述例题JavaSe|【 JavaSE 】 深入数组
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而修改 a[0]是根据 0x100 这样的地址找到对应的内存位置, 将内容改成 100
注:传地址可以避免对整个数组的拷贝(特别是长数组, 拷贝开销会很大)
认识 null
null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个无效的引用(不能进行访问)
作用类似C语言中NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置,但Java并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联
  • 示例:
int[] arr = null; System.out.println(arr[0]); //err

数组作为方法的返回值
  • 示例:写一个方法, 将数组中的每个元素都 * 2
// 直接修改原数组 class Test { public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; transform(arr); printArray(arr); } public static void printArray(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } public static void transform(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { arr[i] = arr[i] * 2; } } } //破坏原有数组// 返回一个新的数组 class Test { public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; int[] output = transform(arr); printArray(output); } public static void printArray(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } public static int[] transform(int[] arr) { int[] ret = new int[arr.length]; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { ret[i] = arr[i] * 2; } return ret; } } //返回的时候只是将这个数组的首地址返回给函数调用者, 没有拷贝数组内容, 从而比较高效

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
  • 基本语法:
数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };

  • 示例:
int[][] arr = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} }; for (int row = 0; row < arr.length; row++) { for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) { System.out.printf("%d\t", arr[row][col]); } System.out.println(""); } // 执行结果 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

注意:在 Java 当中的二维数组不能省略行,但可以省略列
  • 示例:
int[][] array = new int[2][];

注意:但需要正常打印前,需要初始化,不然二维数组元素都为 null
//不规则二维数组(列是不确定) int[][] array = new int[2][]; array[0] = new int[4]; array[1] = new int[2]; System.out.println(Arrays.deepToString(array)); //打印结果为:[[0, 0, 0, 0], [0, 0]]

二维数组的长度
  • 示例:
int[][] array = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; System.out.println(array.length); //array为整个二维数组 //输出结果:2(两个元素) System.out.println(array[0].length); //array[0]为二维数组第一个元素,即一维数组 System.out.println(array[1].length); // 输出结果:3 3

注:对于不规则二维数组求长度同样适用
二维数组的遍历
//使用 for 循环遍历打印 int[][] array = { {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.println(arrat[i][j] + " "); } } //使用 for-each 遍历打印 int[][] array = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; for(int[] arr : array){//二维数组的元素为一维数组,即int[] arr for(int x : arr){//一维数组的元素为int元素,即int x System.out.println(x); } } //使用 Arrays.deepToString 打印 int[][] array = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; System.out.println(Arrays.deepToString(array));

数组练习
  • 例题1:数组转字符串(模拟实现 toString )
示例:
public static String myToString(int[] array){ String str = "["; for(int i = 0; i < array.length; i++){ if(i == 0){ str +=array[i]; }else{ str +=", " + array[i]; } } str += "]"; return str; } //如果还想完善的话,注意数组长度为0或者数组为 null 的情况

  • 例题2:数组拷贝
示例1:
// for 循环拷贝 public static int[] copyArray(int[] array){ int[] newArray = new int[array.length]; for(int i = 0; i < array.length; i++){ newArray[i] = array[i]; } return newArray; }

示例2:
//使用 Array 包的工具类 //copyOf(原数组,要返回的副本的长度)方法 int[] array = {1, 2, 3}; int[] ret1 = Arrays.copyOf(array ,array.length); System.out.println(Arrays.toString(ret1)); //copyOfRange(原数组,起始索引值,终点索引值的后一个值)方法 //这里的起点和终点(下标)范围是一个左闭右开区间,如下示例范围为:[1,3) (java中大部分都是如此) int[] ret2 = Arrays.copyOfRange(array ,1, 3); System.out.println(Arrays.toString(ret2)); // 输出结果:[2, 3]

示例3:
//本地方法(native) arraycopy(原数组(src),原数组的起始位置(srcPos),目的数组(dest),目的数组(dest)的起始位置(destPos)) int[] array = {1, 2, 3}; int[] ret3 = new int[array.length]; // length 不能超过原数组的长度,否则越界 System.arraycopy(array, 0, ret5, 0, array.length); System.out.println(Arrays.toString(ret3)); // 输出结果:[1, 2, 3]

示例4:
//调用对象的 clone() 方法 int[] array = {1, 2, 3}; int[] ret4 = array.clone(); System.out.println(Arrays.toString(ret4)); // 输出结果:[1, 2, 3]

  • 对于拷贝有深浅之分:
深拷贝:拷贝数组的数据(基本数据类型),修改拷贝数组不改变原数组数据
浅拷贝:拷贝数组的地址(引用类型),修改拷贝数组改变原数组数据
  • 例题3:找数组中的最大元素
示例:
public static void main(String[] args){ int[] array = {1,4,5,9,2}; System.out.println(maxNum(array)); } public static int maxNum(int[] array){ int max = array[0]; for(int i = 1; i < array.length; i++){ if(array[i] > max){ max = array[i]; } } return max; }

  • 例题4:查找数组中指定元素(顺序查找)
示例:
public static int findNum(int[] array, int x){ for(int i = 0; i < array.length; i++){ if(array[i] == x){ return i; } } return -1; }

  • 例题5:检查数组的有序性(升序数组)
示例:
public static boolean isSorted(int[] array){ for(int i = 0; i < array.length - 1; i++){ if(array[i] > array[i+1]){ return false; } } return true; }

  • 例题6:数组排序(冒泡排序)
示例:
public static void dubbleSort(int[] array){ for(int i = 0; i < array.length - 1; i++){ boolean flg = false; for(int j = 0; j < array.length - i - 1; j++){ if(array[j] > array[j + 1]){ int tmp = array[j]; array[j] = array[ j + 1]; array[j+ 1] = tmp; flg = true; } } if(flg == true){ break; } } }

  • 例题7:数组数字排序(偶数放在数组前半部分,将所有的奇数放在后半部分)
示例:
public static void sort(int[] array){ int left = 0; int right = array.length - 1; while(left < right){ while(left < right && array[left] % 2 == 0){ left++; } while(left < right && array[right] % 2 != 0){ right--; } if(left < right){ int tmp =array[left]; array[left] = array[right]; array[right] =tmp; } } }

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