数组的定义

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,按照一定先后次序排列组合而成。

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。

数组声明创建

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;   // 首选的方法
 
dataType arrayRefVar[];  // 效果相同,但不是首选方法
// dataType arrayRefVar[] 风格是来自 C/C++ 语言 ,在Java中采用是为了让 C/C++ 程序员能够快速理解java语言。

Java语言使用new操作符来创建数组,语法如下:

arrayRefVar = new dataType[arraySize];

上面的语法语句做了两件事:

  1. 使用 dataType[arraySize] 创建了一个数组。

  2. 把新创建的数组的引用赋值给变量 arrayRefVar。

数组变量的声明,和创建数组可以用一条语句完成,如下所示:

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

另外,你还可以使用如下的方式创建数组。

dataType[] arrayRefVar = {value0, value1, ..., valuek};

数组的元素是通过索引访问的。数组索引从 0 开始,所以索引值从 0 到 arrayRefVar.length-1。

我们可以通过 arrayRefVar.length 来获取数组长度。(arrayRefVar为数组的变量名,获取那个数组就把这个替换为你要的数组名)


内存分析

Java内存分析

image-1.png

具体的图不好找,推荐参照以下文章:Java中一维数组、二维数组、递归及数组在堆栈中存放详解


三种初始化

静态初始化

int[] a = {1, 2, 3};
Man[] mans = {new Man(1, 1), new Man(2, 2)};

动态初始化

int[] a = new int[2];
a[0]=1;
a[1]=2;

数字的默认初始化

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式被隐式初始化。


数组的四个基本特点

  • 其长度是确定的。数组一旦被创建,它的大小就是不可以改变的。

  • 其元素必须是相同类型,不允许出现混合类型。

  • 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,数组对象本身是在堆中的。


数组边界

标的合法区间:[0, length-1],如果越界就会报错

public static void main( String[ ] args) {
    int[] a=new int[2];
    system.out.print1n(a[2]);
}

// 会出现ArraylndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常!

小结:

  • 数组是相同数据类型(数据类型可以为任意类型)的有序集合数。

  • 组也是对象。数组元素相当于对象的成员变量。

  • 数组长度的确定的,不可变的。如果越界,则报: ArraylndexOutofBounds


数组使用

For-Each循环

JDK 1.5 引进了一种新的循环类型,被称为 For-Each 循环或者加强型循环,它能在不使用下标的情况下遍历数组。

语法格式如下:

for(type element: array)
{
    System.out.println(element);
}

实例

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5};
 
      // 打印所有数组元素
      for (double element: myList) {
         System.out.println(element);
      }
   }
}

/*
    以上实例编译运行结果如下:
    1.9
    2.9
    3.4
    3.5
*/

数组作方法入参

数组可以作为参数传递给方法。

例如,下面的例子就是一个打印 int 数组中元素的方法:

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

数组作返回值

以下实例中 result 数组作为函数的返回值。

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

多维数组

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一维数组,其每一个元素都是一个一维数组。

二维数组示例:

String[][] str = new String[3][4];

二维数组 str 可以看成一个三行四列的数组。(我就不和教程上写一样)

多维数组的引用(以二维数组为例)

对二维数组中的每个元素,引用方式为 arrayName[index1][index2]


Arrays 类

数组的工具类java.util.Arrays

由于数组对象本身并没有什么方法可以供我们调用,但API中提供了一个工具类Arrays供我们使用,从而可以对数据对象进行一些基本的操作。

具体我们可以查看Arrays类JDK帮助文档

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”)

Arrays 类具有以下功能:

  • 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法操作。

功能

方法和说明

fill

public static void fill(int[] a, int val)
将指定的 int 值分配给指定 int 型数组指定范围中的每个元素。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型(Byte,short,Int等)。

sort

public static void sort(Object[] a)
对指定对象数组根据其元素的自然顺序进行升序排列。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型(Byte,short,Int等)。

equals

public static boolean equals(long[] a, long[] a2)
如果两个指定的 long 型数组彼此相等,则返回 true。如果两个数组包含相同数量的元素,并且两个数组中的所有相应元素对都是相等的,则认为这两个数组是相等的。换句话说,如果两个数组以相同顺序包含相同的元素,则两个数组是相等的。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型(Byte,short,Int等)。

binarySearch

public static int binarySearch(Object[] a, Object key)
用二分查找算法在给定数组中搜索给定值的对象(Byte,Int,double等)。数组在调用前必须排序好的。如果查找值包含在数组中,则返回搜索键的索引;否则返回 (-(插入点) - 1)。

功能说明


冒泡排序

冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一,总共有八大排序。

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冒泡排序

冒泡的代码还是相当简单的,两层循环,外层冒泡轮数,里层依次比较,江湖中人人尽皆知。

我们看到嵌套循环,应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2)。

冒泡排序(Bubble Sort),是一种计算机科学领域的较简单的排序算法。

它重复地走访过要排序的元素列,依次比较两个相邻的元素,如果顺序(如从大到小、首字母从Z到A)错误就把他们交换过来。走访元素的工作是重复地进行,直到没有相邻元素需要交换,也就是说该元素列已经排序完成。

这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端(升序或降序排列),就如同碳酸饮料中二氧化碳的气泡最终会上浮到顶端一样,故名“冒泡排序”。

基础冒泡排序实例:

public static void bubbleSort(int arr[]) {
    for(int i = 0; i < arr.length-1; i++) { 
        for(int j = 0; j < arr.length-1-i; j++) {  

            if(arr[j] > arr[j+1]) {
                int temp = arr[j];                     
                arr[j] = arr[j+1];                     
                arr[j+1] = temp;
            }
        }    
    }
}

稀疏数组

需求环境

需求:编写五子棋游戏中,有存盘退出和续上盘的功能。

分析问题:因为该二维数组的很多值是默认值0,因此记录了很多没有意义的数据。

解决:稀疏数组

稀疏数组介绍

当一个数组中大部分元素为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

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一个稀疏数组的记录方式

教程是这篇:稀疏数组(最详解)