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Java数组01

1.数组概述

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个数据，按照一定的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它们

2.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;   //首选的方法
或
dataType arrayRefVar[];   //效果相同，但不是首选方法
  • 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：arrays.length

例子

package li.bolog.array;

public class ArrayDemo01 {
    //变量的类型 变量的名字   =   变量的值
    //数组类型
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums;//1.声明一个数组

        nums = new int[10];//2.创建一个数组
        //或者整合起来：int[] nums = new int[10];

        //3.给数组元素赋值,数组元素下标从0开始
        nums[0]=1;
        nums[1]=2;
        nums[2]=3;
        nums[3]=4;
        nums[4]=5;
        nums[5]=6;
        nums[6]=7;
        nums[7]=8;
        nums[8]=9;
        nums[9]=10;
        System.out.println(nums[9]);//10

        //计算所有元素的和
        int sum=0;
        //获取数组长度：arrays.length
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum=sum+nums[i];
        }
        System.out.println("总和为："+sum);
    }
}

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3.三种初始化及内存分析

3.1内存分析

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3.2三种初始化

  • 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;
  • 数组的默认初始化
  • 数组是引用类型，它的元素相当于类的实例变量，因此数组已经一经分配空间，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

例子

package li.bolog.array;

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化：创建+赋值
        int[] a={1,2,3,5,89};

       //动态初始化:包含默认初始化，int类型默认值为0，string类型默认值为null
        int[] b= new int[10];
        b[0]=10;
        System.out.println(b[0]);//10
        System.out.println(b[1]);//输出默认值0
        System.out.println(b[2]);//输出默认值0
        System.out.println(b[3]);//输出默认值0

    }
}

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4.下标越界及小结

4.1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被改变的
  • 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，包括基本数据类型和引用数据类型
  • 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对象是在对中的，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

4.2数组边界

  • 下标的合法区间：[0,length-1]，如果越界就会报错
public static void main(String[] args){
    int[] a=new int[2];
    System.out.println(a[2]);  //越界
}

报错：ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常
  • 小结：
  • 数组是相同数据类型（数据类型可以是任意类型）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
  • 数组的长度是确定的，不可变的。如果越界则会报错：ArrayIndexOutOfBoundsException

5.数组的使用

  • for-each循环
  • 数组作方法入参
  • 数组作返回值

例子1

package li.bolog.array;

public class ArrayDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5} ;

        //打印所有的数组元素
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
        System.out.println("===========");

        //计算数组所有元素的和
        int sum=0;
        for (int i = 0; i < arrays.length ; i++) {
            sum = sum + arrays[i] ;
        }
        System.out.println("sum:"+sum);
        System.out.println("===========");

        //查找最大元素
        int max = arrays[0]; ;
        for (int i = 1; i < arrays.length; i++) {
            if (max < arrays[i]) {
                max=arrays[i];
            }

        }
        System.out.println("max:"+max);
    }
}

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例子2：foreach

foreach方法主要有三个参数，分别是数组内容、数组索引、整个数组

package li.bolog.array;

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays={1,2,3,4,5};

        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }
    }
}

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例子3：数组作为返回值

package li.bolog.array;

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays={1,2,3,4,5};

        printArray(arrays);

        System.out.println();

        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);

    }

    //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]+"\t");
        }
    }

    //数组作为返回值
    //反转数组
    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;
    }
}

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6.多维数组

  • 多维数组可以看成是数组的数组，如一个二维数组就是一个特殊的一维数组，每一个元素都是一个一维数组
  • 二维数组
int a[][]=new int[2][2];

解析：以上二维数组a可以看成一个两行两列的数组

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例子：多维数组的使用

package li.bolog.array;

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {

        int[][] array={{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};//[4][2]
        /*
        1,2     array[0]
        2,3     array[1]
        3,4     array[2]
        4,5     array[3]
         */

        System.out.println(array[0][0]);
        System.out.println(array[0][1]);

        //二维数组的长度
        System.out.println(array.length);//4,表示外层
        System.out.println(array[0].length);//2,表示里层

        for (int i = 0; i < array.length; i++) {//外层
            for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {//里层
                System.out.print(array[i][j]+"\t");

            }

        }

    }
}

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注意事项和使用细节：

  1. 定义一维数组时，必须显式指明数组的长度； 
//int[] a = new int[];//编译报错 Array initializer expected

int[] b = new int[5];//编译通过
  1. 定义N维数组时（N>2），其一维数组的长度必须首先指明，其他维数组长度可以稍后指定；
//int[][] c = new int[][5];//编译报错，必须指明其一维长度，也不能先分配第二个以后的数组再分配第一个数组

int[][] d = new int[5][];//编译通过

  1. 采用给定值初始化数组时，不必指明长度；

  2. [] 是数组运算符的意思，在声明一个数组时，数组运算符可以放在数据类型与变量之间，也可以放在变量之后

int []f[];//二维数组，编译通过
int []g[][];//三维数组，编译通过

7.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使用，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
  • 查看JDK帮助文档
  • Array类中的方法都是stasic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”使用对象进行调用（注意：是“不用”而不是“不能”）
  • 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方法能对排序号的数组进行二分查找法操作

例子1：打印数组元素 Arrays.toString()

package li.bolog.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,2,3,4,9090,543,21,3,23};

        System.out.println(a);//[I@1b6d3586

        System.out.println(Arrays.toString(a));
        printArray(a);
    }

    //重复造轮子（打印数组元素）：Arrays.toString()
    public static void printArray(int[] a){
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            if(i==0){
                System.out.print("[");
            }
            if (i==a.length-1){
                System.out.print(a[i]+"]");
            }else {
                System.out.print(a[i]+", ");
            }
        }

    }
}

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例子2：数组排序 Arrays.sort()

package li.bolog.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,2,3,4,9090,543,21,3,23};

        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));

    }

}

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例子3：数组填充 Arrays.fill(int[] a , val)

将指定的字节值分配给指定字节数组的每个元素（a -要填充的数组，val -要存储在数组的所有元素的值）

package li.bolog.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,2,3,4,9090,543,21,3,23};

        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        Arrays.fill(a,2,4,0);//将数组a中第二个到第四个数的值全部填充为0
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        Arrays.fill(a,0);//将数组a中的值全部填充为0
        System.out.println(Arrays.toString(a));

    }

}

8.冒泡排序

冒泡排序无疑是最出名的排序算法之一，总共有八大排序。

  • 冒泡排序的算法：两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较。

  • 时间复杂度为: $$ O(n^2) $$

冒泡排序：

package li.bolog.array;

//冒泡排序
//1.比较数组中两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他们的位置
//2.每一次比较都会产生出一个最大或者最小的数字
//3.下一轮则可以少一次排序

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={-4,56,7,56,23,111,0,-98};

        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }

    public static int[] sort(int[] array) {
        //临时变量
        int temp=0;
        //外层循环，判断要走多少次
        for (int i = 0; i <array.length-1 ; i++) {
            //内层循环，比较判断两个数，如果第一个数比第二个数大则交换位置

            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {//a.length-1-i  是因为每一次比较都会产生出一个最大或者最小的数字，因此每一轮比较的次数都会少1
                if(array[j+1]<array[j]){
                    temp=array[j];
                    array[j]=array[j+1];
                    array[j+1]=temp;
                }
            }
        }
        return array;
    }
}

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优化：

package li.bolog.array;

//冒泡排序
//1.比较数组中两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他们的位置
//2.每一次比较都会产生出一个最大或者最小的数字
//3.下一轮则可以少一次排序

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={-4,56,7,56,23,111,0,-98};

        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }

    public static int[] sort(int[] array) {
        //临时变量
        int temp=0;
        //外层循环，判断要走多少次
        for (int i = 0; i <array.length-1 ; i++) {
            //内层循环，比较判断两个数，如果第一个数比第二个数大则交换位置

            boolean flag=false;//通过flag标识位减少没有意义的比较，用于已经排好序的顺序

            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {//a.length-1-i  是因为每一次比较都会产生出一个最大或者最小的数字，因此每一轮比较的次数都会少1
                if(array[j+1]<array[j]){
                    temp=array[j];
                    array[j]=array[j+1];
                    array[j+1]=temp;
                    flag=true;
                }
            }
            if(flag==false){//如果数组已经排好顺序，则可以结束运行
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

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