java 学习3（数组）

news2024/10/3 0:33:58

java ——数组

✍作者：电子科大不知名程序员

🌲专栏：java学习指导

各位读者如果觉得博主写的不错，请诸位多多支持；如果有错误的地方，欢迎在评论区指出

数组是一组相同类型元素按一定顺序排列的集合

数组相关的概念：

1.数组名

2.数组元素

3.数组的特点：数组是有序排列的

4.角标、下标、索引

数组的概述

1.数组属于引用数据类型的变量；数组的元素既可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型；

2.数组的长度一旦确定以后就不能修改

3.数组的分类

​ —>按照维数：一维数组、二维数组…

​ —>按照数组元素的类型，基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组

一维数组的使用

1.一维数组的声明和初始化

int[]ids; //声明（ids为数组名），而int[]代表要创建一个int类型的数组
//静态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作同时进行
ids=new int[]{1,2,3,4};
//动态初始化：数组的初始化和数组元素的赋值分开进行
String [] names=new String[5];

总结：数组一但初始化完成，其长度就确定了

2.如何调用数组的指定位置的元素：通过角标的方式调用

​ 数组的角标从0开始，到数组的长度-1结束

3.如何获取数组长度：

​ 属性：length

System.out.println(ids.length);

4.如何遍历数组

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

5.数组元素的默认初始化值

​ —>数组元素是整型，默认初始化值为0；

​ —>数组元素是浮点型，默认初始化值为0.0；

​ —>数组元素是char型，默认初始化值为0或’\u0000’,而非’0’

​ —>数组元素是boolean型，默认初始化值为false；

​ —>数组元素是引用数据类型（String），默认初始化值为null；

6.数组的内存解析

​ 内存结构的简单说明：

image-20220914151846894

（放在方法中的变量叫做局部变量）

img

栈区&堆区

多维数组

1.二维数组的声明和初始化：

int[] arr=new int[]{1,2,3};
int[][] arr1=new int[][]{{1,2,4},{2,3,4},{3,4,5}};   //二维数组的静态初始化

动态初始化：

String[][] arr2=new String[3][2];

动态初始化时：必须要对行初始化，列不一定需要初始化

String[][] arr2=new String[3][2];        //right

赋值不带长度，带长度时不赋值

2.如何调用数组的指定位置的元素

//首先我们声明并初始化一个二维数组：
String[][] arr=new String[3][]      //这里未对列进行初始化
//然后我们访问指定位置的元素
System.out.println(arr[1][1]);      //null  这里就会出现空指针

我们这里只声明了有三行，因此在堆区生成了三行都是空的一个数组，未生成列

因此我们在第二行声明列即可：

arr[1]=new String[4];
System.out.println(arr[1][1]);
//这样就在这个数组的第二行生成了一个能存4个元素的新数组

3.获取数组的长度

int[][] arr1=new int[][]{{2,4},{2,3,4},{3,4,5}}; 
System.out.println(arr1.length);    //3

arr1指的就是一个一维数组，只是这个一维数组的元素又是一个数组，所以才是二维数组

下面我们来研究这种情况：

System.out.println(arr[0].length);   //代表arr数组保存的第一个元素{2,4}的长   2
System.out.println(arr[1].length);   //{2,3,4}   3

4.如何遍历二维数组

public class Two_dimensional_Array_Traversal {
	public static void main(String[] args) {
		int[][] arr=new int[][]{{1,2},{1,2,3},{1,2,3,4}};
		for(int i=0;i<arr.length;i++) {
			for(int j=0;j<arr[i].length;j++) {
				System.out.print(arr[i][j]);
			}
		System.out.println();
		}
	}
}

5.二维数组的使用

规定：二维数组分为外层数组的元素，内层数组的元素

对于int型：

int[][] arr=new int[4][3];    //动态初始化
//外层元素：arr[0],arr[1]    等
//内层元素：arr[0][0],arr[1][2]等

public class Two_dimensional_Array_Initialization {
	public static void main(String[] args) {
		int[][] arr=new int[4][3];  
		System.out.println(arr[0]);
		System.out.println(arr[0][0]);
	}
}

运行结果如下：

image-20220916190309469

我们因此可以看到：第一个初始化是地址，第二个才是0

这是怎么回事呢，因为在外层数组元素是数组，指向的是内层元素

对于float型：

System.out.println(arr[0]);   //仍是地址值
System.out.println(arr[0][0]);//0.0

对于String型：

System.out.println(arr[0]);   //地址值
System.out.println(arr[0][0]);//null

另一种初始化方式：

double[][] arr1=new double[4][];
System.out.println(arr1[0]);   //null
System.out.println(arr1[0][0]);//报错：空指针异常

【总结】：对于初始化方式一，外层元素的初始化值为地址值，内层元素的初始化值与一维数组初始化情况相同；对于初始化方式二，外层元素的初始化值为null，外层元素的初始化值会报错：不能调用

6.二维数组的内存

image-20220916192106299

栈空间保存arr1，右边是堆空间

实例：使用二维数组打印杨辉三角

public class Print_Yang_Hui_Triangle {
	public static void main(String[] args) {
		//声明并初始化数组
		int[][] Triangle_Array=new int[10][]; 		//十行,但由于每一行的列数都不一样
		//给数组元素赋值
		//先搭建10行
		for(int i=0;i<Triangle_Array.length;i++) {  //这里通过.length来获取数组的长度
			Triangle_Array[i]=new int[i+1];         //i是从0开始的，所以i所在的行其实有i+1列
			//给首末元素赋值
			Triangle_Array[i][0]=1;
			Triangle_Array[i][i]=1;
			//给其它元素赋值
			if(i>1) {
				for(int j=1;j<Triangle_Array[i].length-1;j++) {
					Triangle_Array[i][j]=Triangle_Array[i-1][j-1]+Triangle_Array[i-1][j];
				}
			}
		}
		//遍历二维数组（打印出来）
		for(int i=0;i<Triangle_Array.length;i++) {
			for(int j=0;j<Triangle_Array[i].length;j++) {
				
				System.out.print(Triangle_Array[i][j]+" ");
			}
			System.out.println();
		}
	}
}

【总结】：编写杨辉三角时我们需要明白，我们创建的二维数组并不是10*10的传统二维数组，而是每一行对于的列数都不相同，因此这里我们采用动态初始化的方式，来先确定行；然后到下一步我们来初始化数组的列，而对于列来说，i表示的行本质实在第i+1行，因此有i+1列，因此i对应行的来表示列的数组有i+1个元素；最后根据杨辉三角的规律给每一个元素赋值：每一行首元素和末元素都是1，剩余的遵循数学规律，而在自己做的时候忽略掉的一点就是其实可以用.length来计算数组的元素个数（即是数组的元素个数）

数组中涉及到的算法

1.数组元素的赋值

2.求数组值型元素中的最大值、最小值、平均数、总和等

public class Random_numbers_Compare {
	public static void main(String[] args) {
		//生成随机数
		//公式：(int)(Math.random()*(99-10+1)+10)
	int[] arr=new int[10];
	for(int i=0;i<arr.length;i++) {
		arr[i]=(int)(Math.random()*(99-10+1)+10);
		}
	//显示生成的随机数组
	for(int i=0;i<arr.length;i++) {
		System.out.print(arr[i]+" ");
	}
	System.out.println();
	//求最大值：
	int maxValue=arr[0];//这里最好不要初始化为0，以防数组中的元素全是负数，这里让它为数组中任意一个元素即可
	for(int i=0;i<arr.length;i++) {
		if(maxValue<arr[i]) {
			maxValue=arr[i];
		}
	}
	System.out.println("最大值为："+maxValue);
	//求最小值
	int minValue=arr[0];
	for(int i=0;i<arr.length;i++) {
		if(minValue>arr[i]) {
			minValue=arr[i];
		}
	}
	System.out.println("最小值为："+minValue);
	//求平均值
	int sum=0;
	for(int i=0;i<arr.length;i++) {
		sum+=arr[i];
	}
	double averageValue=(sum*1.0)/arr.length;
	System.out.println("平均值为："+averageValue);
	
	}
}

3.数组的复制

public class Copy_Arrays {
	public static void main(String[] args) {
		int[] array1,array2;
		array1 =new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
		for(int i=0;i<array1.length;i++) {
			System.out.print(array1[i]+" ");
		}
		System.out.println();
		//赋值array2变量等于array1
		//array2=array1;    //对array1进行初始化后，new的堆空间地址赋值给array2
		//上面的操作不能称为数组的复制，只是在栈空间的array1和array2指向同一块堆空间的地址（唯一的一个数组实体）
		//若真正的实现array1到array2数组的复制：
		array2=new int[array1.length];
		for(int i=0;i<array2.length;i++) {
			array2[i]=array1[i];
		}
		
		//修改偶索引元素的值使其等于其索引值
		for(int i=0;i<array2.length;i++) {
			if(i%2==0) {
				array2[i]=i;
			}
		}
		//遍历array1和array2
		for(int i=0;i<array2.length;i++) {
			System.out.print(array1[i]+" ");
		}
		System.out.println();
		for(int i=0;i<array2.length;i++) {
			System.out.print(array2[i]+" ");
		}
	}
}

4.数组的反转

public class Inversion_Arrays {
	public static void main(String[] args) {
		String[] arr=new String[] {"N","I","V","E","K"};
		//数组的翻转
		for(int i=0;i<arr.length/2;i++) {
			String temp=arr[i];
			arr[i]=arr[arr.length-1-i];//这里需要注意数组下标为arr.length-1代表的是最后一个元素
			arr[arr.length-1-i]=temp;
		}
		//遍历
		for(int i=0;i<arr.length;i++) {
			System.out.print(arr[i]+" ");
		}
	}
}

【注意】：这里的数组翻转并不是反过来打印，而是要真正改变数组的元素的值；而第二个需要注意的是，在交换时循环条件的控制上并不能讲整个数组都遍历完，这样会交换一次后有交换回来，只用遍历到一半即可实现交换（对于奇数个偶数个都是一样的）

5.数组的查找：线性查找、二分法查找

public class Linear_Lookup {
	//线性查找
	public static void main(String[] args) {
		String[] arr=new String[]{"N","I","V","E","K"};
		String target="E";
		boolean isFlag=true;
		for(int i=0;i<arr.length;i++) {
			if(target.equals(arr[i])) {
				System.out.println("找到了指定元素，位置为："+i);
			isFlag=false;
			}
		}
		//没有查找到时我们给予提示，但如果直接输出找到和未找到都会输出
		//而且我们不能在循环内部添加，因为查找时一定要让循环走完
		if(isFlag) {
			System.out.println("未找到指定元素");
		}
	}
}

注意：target.equals(arr[i])

这里我们如果要比较整型数值的大小，直接使用==即可，而这里我们需要比较两个字符串是否相同，用到的语法为：

target.equals(arr[i]);

target和arr[i]是要比较的两串字符串

public class Dichotomy_Lookup {
	//二分法查找
	//前提：所要查找的数组必须有序
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr=new int[] {-32,-15,-10,2,30,45,90};      //有序
		int target=30;
		//首索引和末索引
		int left=0;
		int right=arr.length-1;
		boolean isFlag=true;
		while(left<=right) {
			int mid=(left+right)/2;
			if(target==arr[mid]) {
				System.out.println("找到了，元素的位置为:arr["+mid+"]");
				isFlag=false;
				break;
			}
			else if(target<arr[mid]){
				right=mid;
			}
			else {
				left=mid;
			}
		}
		if(isFlag) {
			System.out.println("未找到该元素");
		}
	}
}

6.数组的排序

例如我们在使用二分法时，要求数组是有序的，因此数组的排序意义重大

评价排序算法的优劣：时间、空间、稳定性

稳定性：若两个记录A和B关键字值相等，但排序后A、B的先后次序保持不变，则称这种排序算法是稳定的

排序的分类：外部排序和内部排序

冒泡排序：

public class Bubbling_Sorting {
	public static void main(String[] args) {
		//冒泡排序
		int[] arr=new int[] {-12,22,45,-87,-22,56,78,23,-66};
		for(int i=0;i<arr.length;i++) {
			for(int j=0;j<arr.length-1-i;j++) {
				if(arr[j]<arr[j+1]) {
					int tem=arr[j];
					arr[j]=arr[j+1];
					arr[j+1]=tem;
				}
			}
		}
		for(int i=0;i<arr.length;i++) {
			System.out.print(arr[i]+" ");
		}
	}
}

Arrays工具类

import java.util.Arrays;

public class Arrays_tool_class {
	public static void main(String[] args) {
		//1.boolean equals(int[] a,int[] b):判断两个数组是否相等
		int[] arr1=new int[] {1,2,3,4};
		int[] arr2=new int[] {1,3,2,4};
		boolean isEquals=Arrays.equals(arr1, arr2);
		System.out.println(isEquals);   //false(数组是有顺序的)
		
		//2.String toString(int[] a):输出数组信息
		System.out.println(Arrays.toString(arr1));  //[1, 2, 3, 4]
		
		//3.void fill(int[] a,int val):将指定值(val)填充到数组中
		Arrays.fill(arr1, 10);
		System.out.println(Arrays.toString(arr1));  //[10, 10, 10, 10]
	
		//4.void sort(int[] a):对数组进行排序
		Arrays.sort(arr2);
		System.out.println(Arrays.toString(arr2)); //[1, 2, 3, 4]
		
		//5.int binarySearch(int[],int key):二分查找（数组要先有序）
		int[] arr3=new int[] {1,2,4,5,8};
		int index=Arrays.binarySearch(arr3, 5);
		System.out.println(index);       //3   这个3代表的数组的下标
		//若返回值为负数：没有找到
	}
}

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