教你精通JavaSE语法之第六章、数组的使用

一、数组的定义与使用 😁

1.1数组的概念📌

数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间，可以同来存储同种数据类型的多个值。但是数组容器在存储数据的时候，需要结合隐式转换考虑。

比如：
定义了一个int类型的数组。那么boolean。double类型的数据是不能存到这个数组中的，
但是byte类型，short类型，int类型的数据是可以存到这个数组里面的。

1.2数组的创建和初始化📌

T[] 数组名 = new T[N];

T：表示数组中存放元素的类型

T[]：表示数组的类型

N：表示数组的长度

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

注意：
括号跟数组名，谁写在前面，谁写在后面都是一样的。
平时习惯性使用第一种方式。

1.3数组的初始化📌

数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。

1.3.1静态初始化

：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定

1. 完整格式

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1，元素2，元素3，元素4...};
int[] arr = new int[]{11,22,33};
​double[] arr = new double[]{1.1,1.2,1.3};

注意：

• 等号前后的数据类型必须保持一致。

• 数组一旦创建之后，长度不能发生变化。

2.简化格式

数据类型[] 数组名 = {元素1，元素2，元素3，元素4...};
int[] array = {1,2,3,4,5};
​double[] array = {1.1,1.2,1.3};

1.3.2动态初始化

1. 格式

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组的长度];//1.定义一个数组，存3个人的年龄，年龄未知
int[] agesArr = new int[3];
//2.定义一个数组，存班级10名学生的考试成绩，考试成绩暂时未知，考完才知道。
int[] scoresArr = new int[10];

2.数组的默认初始化值：

整数类型：0

小数类型：0.0

布尔类型：false

字符类型：'\u0000'

引用类型：null

1.3.3静态动态初始化区别

【注意事项】

• 静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度

• 静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致

• 静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。

注意：虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原

int[] array1 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = {"hell", "Java", "!!!"};

• 静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以

int[] array1;
array1 = new int[10];
int[] array2;
array2 = new int[]{10, 20, 30};
// 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败
// int[] array3;
// array3 = {1, 2, 3};

• 如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值

• 如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：

• 如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

【使用场景】

只明确元素个数，但是不明确具体的数据，推荐使用动态初始化。

已经明确了要操作的所有数据，推荐使用静态初始化。

1.4数组的使用📌

1.4.1数组元素的访问

数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。

1.4.1.1格式和作用

格式：

数组名[索引];

作用：

• 获取数组中对应索引上的值

• 修改数组中对应索引上的值

一旦修改之后，原来的值就会被覆盖了。

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);
// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);

1.4.1.2索引

1. 概念：也叫角标、下标。就是数组容器中每一个小格子对应的编号。

2. 特点：

• 索引一定是从0开始的。

• 连续不间断。

• 逐个+1增长。

1.4.1.3注意事项

数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素

2. 下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。

int[] array = {1, 2, 3};
System.out.println(array[3]); // 数组中只有3个元素，下标一次为：0 1 2，array[3]下标越界
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
at Test.main(Test.java:4)

抛出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 异常. 使用数组一定要下标谨防越界.

1.4.2遍历数组

所谓 "遍历" 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);

上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的，但问题是：

1. 如果数组中增加了一个元素，就需要增加一条打印语句

2. 如果输入中有100个元素，就需要写100个打印语句

3. 如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1，修改起来非常麻烦。

通过观察代码可以发现，对数组中每个元素的操作都是相同的，则可以使用循环来进行打印。

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};for(int i = 0; i < 5; i++){System.out.println(array[i]);
}

改成循环之后，上述三个缺陷可以全部2和3问题可以全部解决，但是无法解决问题1。那能否获取到数组的长度呢？

注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < array.length; i++){System.out.println(array[i]);
}

也可以使用 for-each 遍历数组

int[] array = {1, 2, 3};
for (int x : array) {System.out.println(x);
}

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错。

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二、数组是引用数组类型😁

2.1初始JVM的内存分布📌

内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。比如：

1. 程序运行时代码需要加载到内存

2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存

3. 程序中的常量也要保存

4. 有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁

程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址

虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。

本地方法栈(Native Method Stack): 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方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的

堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。

方法区(Method Area): 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. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域

2.2基本类型变量与引用类型变量的区别📌

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；

而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

public static void func() {int a = 10;int b = 20;int[] arr = new int[]{1,2,3};
}

在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。
a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。
array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单

2.3再谈引用变量📌

public static void func() {int[] array1 = new int[3];array1[0] = 10;array1[1] = 20;array1[2] = 30;int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};array2[0] = 100;array2[1] = 200;array1 = array2;array1[2] = 300;array1[3] = 400;array2[4] = 500;for (int i = 0; i < array2.length; i++) {System.out.println(array2[i]);}
}

2.4认识 null📌

null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用。

int[] arr = null;
//
System.out.println(arr[0]);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Test.main(Test.java:6)

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException。

注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联

int[] array ={1，2，3,4,5}；
int[] array2=arr;
array2[0]=99;

注意：array2这个引用指向了array这个引用所指向的对象

2.5地址值📌

int[] arr = {1,2,3,4,5};
System.out.println(arr);//[I@6d03e736double[] arr2 = {1.1,2.2,3.3};
System.out.println(arr2);//[D@568db2f2

打印数组的时候，实际出现的是数组的地址值。数组的地址值：就表示数组在内存中的位置。

以[I@6d03e736为例：
[ ：表示现在打印的是一个数组。
I：表示现在打印的数组是int类型的。
@：仅仅是一个间隔符号而已。
6d03e736：就是数组在内存中真正的地址值。（十六进制的）

提问：传引用一定可以改变实参的值吗？

public static void main(String[] args) {int[] array={1,2,3,4,5};System.out.println("前"+ Arrays.toString(array));func1(array);System.out.println("后"+Arrays.toString(array));//前[1, 2, 3, 4, 5]//后[1, 2, 3, 4, 5]}public static void func1(int[] array) {//此时形参指向了一个新的对象array = new int[]{9,8,7,6};}

结论：传引用不一定可以改变形参的值。

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三、数组的应用场景😁

3.1保存数据📌

public static void main(String[] args) {int[] array = {1, 2, 3};for(int i = 0; i < array.length; ++i){System.out.println(array[i] + " ");}
}

3.2 作为函数的参数📌

参数传数组类型(引用数据类型)

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

发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。

总结: 所谓的 "引用" 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 拷贝开销就会很大).

3.3作为函数的返回值📌

public class TestArray {public static int[] fib(int n){if(n <= 0){return null;} int[] array = new int[n];array[0] = array[1] = 1;for(int i = 2; i < n; ++i){array[i] = array[i-1] + array[i-2];} return array;}public static void main(String[] args) {int[] array = fib(10);for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.println(array[i]);}}

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四、数组练习😁

4.1数组转字符串📕

import java.util.Arraysint[] arr = {1,2,3,4,5,6};
String newArr = Arrays.toString(arr);
System.out.println(newArr);
// 执行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作数组的常用方法.

4.2数组拷贝📕

4.2.1数组拷贝代码示例

public static void func(){
// newArr和arr引用的是同一个数组
// 因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果int[] arr = {1,2,3,4,5,6};int[] newArr = arr;newArr[0] = 10;System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr));
// 使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝：
// copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组
// arr和newArr引用的不是同一个数组arr[0] = 1;newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
// 因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响arr[0] = 10;System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
// 拷贝某个范围.int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));}

注意：数组当中存储的是基本类型数据时，不论怎么拷贝基本都不会出现什么问题，但如果存储的是引用数据类型，拷贝时需要考虑深浅拷贝的问题

//自定义实现copyOf
public static int[] copyOf(int[] arr) {int[] ret = new int[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {ret[i] = arr[i];} return ret;
}

4.2.2Arrays.copyOf

1. 源码

2. 注意事项

• 拷贝的同时会产生新对象

4.3查找数组中指定元素(顺序查找)📕

public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3,10,5,6};System.out.println(find(arr, 10));}public static int find(int[] arr, int data) {for (int i = 0; i < arr.length; i++) {if (arr[i] == data) {return i;}} return -1; // 表示没有找到} 
// 执行结果
3

4.4数组排序(冒泡排序)📕

给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序

算法思路

假设排升序：

1. 将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素就在数组的末尾

2. 依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好

public static void main(String[] args) {int[] arr = {9, 5, 2, 7};bubbleSort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
public static void bubbleSort(int[] arr) {for (int i = 0; i < arr.length; i++) {for (int j = 1; j < arr.length-i; j++) {if (arr[j-1] > arr[j]) {int tmp = arr[j - 1];arr[j - 1] = arr[j];arr[j] = tmp;}}} // end for
} // end bubbleSort
// 执行结果
[2, 5, 7, 9]

冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法

public static void main(String[] args) {int[] arr = {9, 5, 2, 7};Arrays.sort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

4.5数组逆序📕

给定一个数组, 将里面的元素逆序排列.

思路

设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素.

然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可

public static void main(String[] args) {int[] arr = {1, 2, 3, 4};reverse(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));}public static void reverse(int[] arr) {int left = 0;int right = arr.length - 1;while (left < right) {int tmp = arr[left];arr[left] = arr[right];arr[right] = tmp;left++;right--;}}

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五、二维数组😁

5.1基本语法

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。Java中二维数组中存放的是各个一维数组的地址，也就是说，通过array.length输出结果为一维数组的个数，而array[i]输出的是一维数组的地址。下图表示二维数组：

二维数组中，不可以省略行，可以省略列。int【】【】array=new int【行数】【省略】：此时array.length=行数，array【i】.length会报错，因为不知道每一列有多少个元素。

5.1.1基本格式

数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };

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

5.1.2二维数组的遍历

5.1.2.1for循环实现

public static void main(String[] args) {int[][] array={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};for (int i = 0; i < array.length; i++) {for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {System.out.print(array[i][j]+" ");}System.out.println();}}
/*
1 2 3 
4 5 6 
7 8 9 
*/

5.1.2.2for-each循环实现

for-each:将冒号后面的数据依次存放到冒号前面的数据中。
第一个for-each( 类型为数组 ：二维数组名)：将二维数组中存放的一维数组（地址）存放到一维数组中。
第二个for-each(数组元素的类型+变量名 : 一维数组)：将一维数组中的每个int型数据存放到一个int型变量中。

public static void main(String[] args) {int[][] array={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};for (int[] tmp:array) {for (int i:tmp) {System.out.print(i+" ");}System.out.println();}}
/*
1 2 3 
4 5 6 
7 8 9 
*/

5.1.2.3调用Arrays方法

public static void main(String[] args) {int[][] array={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};String array2=Arrays.deepToString(array);//深度访问数组System.out.println(array2);}
/*
[[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
*/

5.2二维数组内存

2.不规则的一维数组

二维数组中行长度：array.length
二维数组中列长度：array[0].length

 public static void main(String[] args) {int[][] array1 = new int[2][];//Java当中 不可以省略行  但是可以省略开列array1[0] = new int[3];array1[1] = new int[5];System.out.println(array1.length);//行的长度System.out.println(array1[1].length);//每一列的长度for (int i = 0; i < array1.length; i++) {for (int j = 0; j <  array1[i].length; j++) {System.out.print(array1[i][j]+" ");}System.out.println();}}
//----------------------------------------------------------------------------
public static void main(String[] args) {//不规则二维数组int[][] array=new int[2][];array[0]=new int[3];array[1]=new int[5];System.out.println("二维数组的行数（含有一维数组的个数）："+array.length);System.out.println("第一行元素个数："+array[0].length);System.out.println("第二行元素个数："+array[1].length);}

六、Arrays方法😁

6.1toString()

：返回指定内容的字符串表示形式【返回值为字符串】-----用于输出数组

    int[] array={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10};System.out.println(Arrays.toString(array));//[1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10]

6.2deepToString

：返回指定数组“深层内容”的字符串表示形式-----用于输出二维数组

int[][] array={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};String array2=Arrays.deepToString(array);//深度访问数组System.out.println(array2);//[[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]

6.3copyOf(拷贝的数组,新的长度)

：复制指定的数组，以使副本具有指定的长度----用于拷贝原始数组或实现数组的扩容（会产生新的对象）

copyOfRange(拷贝的数组，数组下标起始位置，数组下标最终位置)

int[] array={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10};System.out.println(Arrays.toString(array));//[1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10]//数组拷贝int[] array2=Arrays.copyOf(array,array.length);System.out.println(Arrays.toString(array2));//[1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10]//数组扩容int[] array3=Arrays.copyOf(array,array.length*2);System.out.println(Arrays.toString(array3));//[1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]int[] array4=Arrays.copyOfRange(array,2,4);//Java中一般出现起始和最终位置，通常按照左闭右开的元素---[2,4)System.out.println(Arrays.toString(array4));//5,7

6.4fill(数组，某数)

：将指定的值分配给指定型数组指定范围中的每个元素-----初始化数组

int[] arr=new int[10];Arrays.fill(arr,2);System.out.println(Arrays.toString(arr));//[2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]Arrays.fill(arr,1,3,5);System.out.println(Arrays.toString(arr));//[2, 5, 5, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]

6.5sort(数组)

：对数组元素进行升序排列----排序

int[] arr={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10};Arrays.sort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));//[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

6.6binarySearch(数组，需要查找的值)

：二分查找----查找某个具体数

int[] arr={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};System.out.println("下标为："+Arrays.binarySearch(arr,5));//下标为：4

6.7equals(数组1，数组2)

：比较两个数组内容是否相同

    int[] arr={1,2,3,4,5};int[] arr2={1,2,3,4,5};System.out.println(Arrays.equals(arr,arr2));