【javaSE】 数组的定义与使用

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【javaSE】 数组的定义与使用。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

数组的基本概念

为什么要使用数组

什么是数组

数组的创建及初始化

数组的创建

数组的初始化

动态初始化

静态初始化

 注意事项

数组的使用

数组中元素访问

注意事项

遍历数组

数组是引用类型

初识JVM的内存分布

基本类型变量与引用类型变量的区别

再谈引用变量

​编辑 认识 null

数组的应用

保存数据

作为函数的参数

参数传基本数据类型

参数传数组类型(引用数据类型)

总结

作为函数的返回值

​编辑数组练习

数组转字符串

数组拷贝

求数组中元素的平均值

​编辑

查找数组中指定元素

顺序查找

二分查找

数组排序(冒泡)

算法思路

代码示例 

数组逆序

思路

代码示例 

二维数组

基本语法

for-each遍历二位数组

Arrays.deepToString方法 

不规则二位数组 

总结


关于数组的定义与使用,博主在C语言阶段也讲解过,感兴趣的宝子可以去下方链接了解一下想要了解数组吗?进来看看_遇事问春风乄的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_71731682/article/details/130564827?spm=1001.2014.3001.5501

【javaSE】 数组的定义与使用,javaSE,java,开发语言  

数组的基本概念

为什么要使用数组

假设现在要存5个学生的javaSE考试成绩,并对其进行输出,如果不用数组,那么会写出如下代码

public class TestStudent{
    public static void main(String[] args){
        int score1 = 70;
        int score2 = 80;
        int score3 = 85;
        int score4 = 60;
        int score5 = 90;
        System.out.println(score1);
        System.out.println(score2);
        System.out.println(score3);
        System.out.println(score4);
        System.out.println(score5);
    }
}

上述代码没有任何问题,但不好的是:如果有20名同学成绩呢,需要创建20个变量吗?有100个学生的成绩那不得要创建100个变量。仔细观察这些学生成绩发现:所有成绩的类型都是相同的,那Java中存在可以存储相同类型多个数据的类型吗?

答案:是可以的,这也就是我们即将要讲的数组

什么是数组

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。比如现实中的车库

【javaSE】 数组的定义与使用,javaSE,java,开发语言

在java中,包含6个整形类型元素的数组,就相当于上图中连在一起的6个车位,从上图中可以看到:

1. 数组中存放的元素其类型相同
2. 数组的空间是连在一起的
3. 每个空间有自己的编号,其实位置的编号为0,即数组的下标。 

那在程序中如何创建数组呢?

数组的创建及初始化

数组的创建

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

比如

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

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

动态初始化

在创建数组时,直接指定数组中元素的个数

int[] array = new int[10];
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

语法格式

第一种:T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan};
第二种:T[] 数组名称 = new T{data1,data2,data3,...,datan};

二者等价

//第一种
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", "!!!"};
//第一种
int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};
 注意事项

1、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。
2、静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
3、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", "!!!"};

4、数组也可以按照如下C语言个数创建,不推荐

/*
该种定义方式不太友好,容易造成数组的类型就是int的误解
[]如果在类型之后,就表示数组类型,因此int[]结合在一块写意思更清晰
*/
int arr[] = {1, 2, 3};

5、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};

6、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:

类型 默认值
byte 0
short 0
int 0
long 0
float 0.0f
double 0.0
char /u0000
boolean false

如果数组中存储元素类型为引用类型,默认值为null

数组的使用

数组中元素访问

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

比如

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]);
注意事项

1. 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.

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

就如同C语言一样

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?

答案是可以的,注意:在数组中可以通过

数组对象.length

来获取数组的长度

例如:

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

例如

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

数组是引用类型

初识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

如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储,那对内存管理起来将会非常麻烦。比如:

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因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分:

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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
 

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

例如

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func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。

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从上图可以看到,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

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]);
    }
}

运行结果

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 为什么会出现这些值呢?

请看图解

创建array1与array2

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array1 = array2 后的步骤 

 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

例如

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:在C语言中我们说过,空指针其实指向的是0地址,而java中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联

数组的应用

保存数据

例如

 public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3};

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

我们这里也可以用for-each保存,这里博主就不举例了,不记得了的宝子们可以看一下上面讲的遍历数组

作为函数的参数

参数传基本数据类型

 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

发现在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值.

那是因为num会在栈上创建一片空间,里面存放0,而调用func方法时,又会为x重新创建一个空间,两者互不干扰,如下图

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参数传数组类型(引用数据类型)

例如

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。

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注意:如果传进去的数组有new了一个新对象,那么此时对形参改变并不会影响实参

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, 那么拷贝开销就会很大)

作为函数的返回值

例如:获取斐波那契数列的前N项

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]);
        }
    }
}

图解

数组练习

数组转字符串

代码示例

import java.util.Arrays
int[] 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]

使用这个方法后续打印数组就更方便一些.

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

数组拷贝

import java.util.Arrays;
public class Array {
    public static void main(String[] args) {
        func();
    }

    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));
    }
}

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此时newArr和arr引用的是同一个数组,修改newarr,arr会改变,这是浅拷贝

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此时使用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

上面代码涉及了一些方法

Arrays.copyOf   用于拷贝数组

Arrays.copyOfRange   可以用于拷贝某一范围的数组

Arrays.toString  将数组转换为字符串

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,关于深浅拷贝在后续详细给大家介绍

求数组中元素的平均值

给定一个整型数组, 求平均值

public class Avage {

        public static void main(String[] args) {
            int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
            System.out.println(avg(arr));
        }
        public static double avg(int[] arr) {
            int sum = 0;
            for (int x : arr) {
                sum += x;
            }
            return (double)sum / (double)arr.length;
        }

}

结果显示

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查找数组中指定元素

顺序查找

给定一个数组, 再给定一个元素, 找出该元素在数组中的位置

示例

   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
    }

二分查找

针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找

有序数组
有序分为 "升序" 和 "降序"
如 1 2 3 4 , 依次递增即为升序.
如 4 3 2 1 , 依次递减即为降序

以升序数组为例, 二分查找的思路是先取中间位置的元素, 然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较

如果相等,即找到了返回该元素在数组中的下标
如果小于,以类似方式到数组左半侧查找
如果大于,以类似方式到数组右半侧查找 

代码实现如下

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
        System.out.println(binarySearch(arr, 6));
    }
    public static int binarySearch(int[] arr, int toFind) {
        int left = 0;
        int right = arr.length - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = (left + right) / 2;
            if (toFind < arr[mid]) {
// 去左侧区间找
                right = mid - 1;
            } else if (toFind > arr[mid]) {
// 去右侧区间找
                left = mid + 1;
            } else {
// 相等, 说明找到了
                return mid;
            }
        }
        // 循环结束, 说明没找到
        return -1;
    }
}

可以看到, 针对一个长度为 10000 个元素的数组查找, 二分查找只需要循环 14 次就能完成查找. 随着数组元素个数越多, 二分的优势就越大.

注意:只针对有序数组

数组排序(冒泡)

给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序

冒泡排序博主在C语言讲过整个过程,这里就不细讲了

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
【javaSE】 数组的定义与使用,javaSE,java,开发语言

代码示例 


import java.util.Arrays;
public class Main{
    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
}

冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法

使用如下

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

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

代码示例 

import java.util.Arrays;
public class Main{

    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--;
        }
    }
}

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 }; 

nt[][] 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:我们在上述代码里我们会发现,我们在访问遍历数组时我们用到了length的方法,第一次使用为

arr.length

这里是二维数组里所含元素的个数(一维数组),也就是一维数组的个数,第二次使用为

arr[row].lengh 

这里是一维数组里所含的元素个数,从这里我们也可以看出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.

二维数组的用法和一维数组并没有明显差别,这里博主就不做过多讲解,这里只讲一些不同的地方

for-each遍历二位数组

这里依旧需要两层循环,第一层循环的元素类型为一维数组,所以为int []类型,第二层循环一维数组里面元素的类型,为int型,所以为int类型

for (int[] ret : array) {
            for (int x : ret) {
                System.out.print(x+" ");
            }
            System.out.println();
        }

Arrays.deepToString方法 

Arrays.deepToString方法使用与Arrays.toString方法使用方法相同

Arrays.deepToString将二维数组转换为字符串

Arrays.deepToString(array)

不规则二位数组 

在java中存在着不规则的二位数组,什么叫不规则数组呢?

就是每行元素个数不是都是相等的,这也就完美的诠释了二维数组本质上也就是一维数组,一维数组里面的元素个数可以不用相等

例如

 int[][] array = new int[2][];
 array[0] = new int[]{11,22,33,44};
 array[1] = new int[]{111,221,331,441,999,888,777};

注意:在java中,二位数组创建时,列可以省略,行不可以省略

总结

关于《递归与汉诺塔详解》就讲解到这儿,欢迎各位留言交流以及批评指正,如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注,点赞,收藏支持一下。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-612360.html

到了这里,关于【javaSE】 数组的定义与使用的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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