Java笔记五（数组）

数组

数组声明创建

数组初始化的三种初始化类型：

静态初始化

动态初始化

数组的默认初始化

数组的四个基本特点

数组边界

数组的使用

示例一：计算所有的元素和以及查找最大元素

示例二：For-Each循环

示例三：数组作方法入参

示例四：数组作返回值：数组的翻转

多维数组

多维数组的使用

Arrays类

示例：

冒泡排序

示例：

优化代码：

稀疏数组

存下棋盘：

压缩成稀疏数组：

稀疏数组的还原：

数组

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。

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

或

dataType arrayRefVar[];//效果相同但不是首选方法，是为了帮助早期的c与c++程序员能快速入手Java

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

public class weekend01 {
    //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;//声明一个数组
        nums=new int[10];//创建一个数组
        //给数组元素中赋值
        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]);
        //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);
    }
}

数组初始化的三种初始化类型：

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。

public class Weekend02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化：创建+赋值
        int[] a={1,2,3,4,5,6,7,8};
        System.out.println(a[0]);
        //动态初始化：包含默认初始化
        int[] b=new int[10];
        b[0]=10;
        b[1]=10;
        System.out.println(b[0]);
        System.out.println(b[1]);
        System.out.println(b[2]);
        System.out.println(b[3]);
    }
}

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

◆下标的合法区间; [0, length-1],如果越界就会报错;

◆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

◆数组长度是确定的，不可变的。如果越界，则报: ArrayIndexOutofBounds

数组的使用

示例一：计算所有的元素和以及查找最大元素

public class Weekend03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays={1,2,3,4,5};
        //打印全部的数组元素
        for (int i=0;i<arrays.length;i++){
            System.out.println(arrays[i]);
        }
        System.out.println("=============");
        //计算所有元素的和
        int sum=0;
        for (int i=0;i<arrays.length;i++){
            sum=sum+arrays[i];
        }
        System.out.println("sum="+sum);
        //查找最大元素
        int max=arrays[0];
        for (int i=1;i<arrays.length;i++){
           if (arrays[i]>max){
               max=arrays[i];
           }
        }
        System.out.println("max="+max);
    }
}

示例二：For-Each循环

public class Weekend04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays={1,2,3,4,5};
        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);//增强for循环
        }
    }

示例三：数组作方法入参

public class Weekend04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
        printArray(arrays);
        }
    //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]+" ");
        }
    }
}

示例四：数组作返回值：数组的翻转

public class Weekend04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] reverse=reverse(arrays);
        printArray(reverse);
        }
        //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays) {
        int[] result = new int[arrays.length];
        //反转的操作
        for (int i = 0, j = result.length - 1; i < arrays.length; i++, j--){
            result[j]=arrays[i];
        }
            return result;
    }

        //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]+" ");
        }
    }
}

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位数组

二维数组

int a[][]=new int[2][5];

以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组

多维数组的使用

public class Weekend05 {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = {{1, 2}, {2, 3}, {3, 4}, {4, 5}};
        System.out.println(array[1][0]);
        System.out.println(array[2][1]);
        System.out.println("=============");
        System.out.println(array.length);//外层数组长度
        System.out.println(array[0].length);//内层数组长度
        System.out.println("=============");
        for (int i=0;i<array.length;i++){//循环输出二维数组所有元素
            for (int j=0;j<array[i].length;j++){
                System.out.println(array[i][j]);
            }
        }
    }

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

Arrays类

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

需要习惯使用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

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方法能对排序好的数组进行二分查找法操作

示例：

public class Weekend06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,2,3,4,9090,3123,423,23,6};
        //打印数组元素Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        System.out.println("===========================");
        Arrays.sort(a);//数组进行排序：升序
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        System.out.println("============================");
        Arrays.fill(a,1);//数组填充
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}

冒泡排序

冒泡排序是最为出名的排序算法之一，共有八大排序

这个算法的时间复杂度为O（n^2）

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

4.依次循环直到结束

示例：

import java.util.Arrays;

public class Weekend07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,5,4,6,45,61,49,88,13,9};
        int[] sort=sort(a);//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组
        System.out.println(Arrays.toString(sort));

    }

    public static int[] sort(int[] array) {
        int temp = 0;
        //外层循环，判断这个要走多少次
        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++) {//减去i的原因是前面的循环以及排序好的数后面的循环可以直接省去不用再次比较排序
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    temp=array[j];
                    array[j]=array[j+1];
                    array[j+1]=temp;//两个数的交换操作
                }
            }
        }
        return array;
    }
}

优化代码：

import java.util.Arrays;

//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
//4.依次循环直到结束
public class Weekend07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,5,4,6,45,61,49,88,13,9};
        int[] sort=sort(a);//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组
        System.out.println(Arrays.toString(sort));

    }

    public static int[] sort(int[] array) {
        int temp = 0;
        //外层循环，判断这个要走多少次
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            boolean flag=false;
            //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++) {//减去i的原因是前面的循环以及排序好的数后面的循环可以直接省去不用再次比较排序
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    temp=array[j];
                    array[j]=array[j+1];
                    array[j+1]=temp;//两个数的交换操作
                    flag=true;
                }
            }
            if (flag==false){
                break;//优化了多余的无作用的排序
            }
        }
        return array;
    }
}

通过判断两个数是否无需排序从而减去循环优化了多余的无作用的排序

稀疏数组

需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能

假设白棋为1，黑棋为2，棋盘上空位都为0

分析问题：以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

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：

1.记录数组一共有几行几列，有多少个不同值

2.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

左边为原始二维数组，右边为稀疏数组

存下棋盘：

public class ArrayDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建一个二维数组 11*11（保存棋盘）
        //0：没有棋子 1：黑棋 2：白棋
        int[][] array1=new int[11][11];
        array1[1][2]=1;
        array1[2][3]=2;
        //输出原始的数组
        System.out.println("输出原始的数组");
        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");

            }
            System.out.println();
            
        }
    }
}

压缩成稀疏数组：

public class ArrayDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建一个二维数组 11*11（保存棋盘）
        //0：没有棋子 1：黑棋 2：白棋
        int[][] array1=new int[11][11];
        array1[1][2]=1;
        array1[2][3]=2;
        //输出原始的数组
        System.out.println("输出原始的数组");
        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");

            }
            System.out.println();
            
        }
        System.out.println("=====================");
        //转换为稀疏数组保存
        //获取有效值的个数
        int sum=0;
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (array1[i][j]!=0){
                    sum++;
                }
                
            }
            
        }
        System.out.println("有效值的个数："+sum);
        //创建一个稀疏数组的数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];//有效值的个数+1是行数，列是固定三列
        array2[0][0]=11;//存的行数
        array2[0][1]=11;//存的列数
        array2[0][2]=sum;//存的有效值的个数
        //遍历二维数组，讲非零的值存放与稀疏数组中
        int count=0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
                if (array1[i][j]!=0){
                    count++;//起到计数的作用
                    array2[count][0]=i;
                    array2[count][1]=j;
                    array2[count][2]=array1[i][j];
                }
            }
            
        }
        //输出稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组");
        for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
            System.out.println(array2[i][0]+"\t"
                    +array2[i][1]+"\t"
                    +array2[i][2]+"\t");
            
        }
    }
}

稀疏数组的还原：

public class ArrayDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建一个二维数组 11*11（保存棋盘）
        //0：没有棋子 1：黑棋 2：白棋
        int[][] array1=new int[11][11];
        array1[1][2]=1;
        array1[2][3]=2;
        //输出原始的数组
        System.out.println("输出原始的数组");
        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");

            }
            System.out.println();
            
        }
        System.out.println("=====================");
        //转换为稀疏数组保存
        //获取有效值的个数
        int sum=0;
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (array1[i][j]!=0){
                    sum++;
                }
                
            }
            
        }
        System.out.println("有效值的个数："+sum);
        //创建一个稀疏数组的数组
        int[][] array2 = new int[sum+1][3];//有效值的个数+1是行数，列是固定三列
        array2[0][0]=11;//存的行数
        array2[0][1]=11;//存的列数
        array2[0][2]=sum;//存的有效值的个数
        //遍历二维数组，讲非零的值存放与稀疏数组中
        int count=0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
                if (array1[i][j]!=0){
                    count++;//起到计数的作用
                    array2[count][0]=i;
                    array2[count][1]=j;
                    array2[count][2]=array1[i][j];
                }
            }
            
        }
        //输出稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组");
        for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
            System.out.println(array2[i][0]+"\t"
                    +array2[i][1]+"\t"
                    +array2[i][2]+"\t");
            
        }
        System.out.println("=================");
        System.out.println("还原");
        //1.读取稀疏数组
        int[][] array3=new int[array2[0][0]][array2[0][1]];//由稀疏数组得出二维数组的行列数
        //2.给其中的元素还原它的值
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]]=array2[i][2];//将有效数字赋值

        }
        //打印
        System.out.println("输出还原的数组");
        for (int[] ints : array3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");

            }
            System.out.println();

        }
    }
}

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