一 数组的概述
1.1 为什么需要数组
需求分析1:
需要统计某公司50个员工的工资情况,例如计算平均工资、找到最高工资等。用之前知识,首先需要声明50个变量
来分别记录每位员工的工资,这样会很麻烦。因此我们可以将所有的数据全部存储到一个容器中统一管理,并使用容器进行计算。
需求分析2:
容器的概念:
- 生活中的容器:水杯(装水等液体),衣柜(装衣服等物品),集装箱(装货物等)。
- 程序中的容器:将多个数据存储到一起,每个数据称为该容器的元素。
1.2 数组的概念
-
数组(Array),是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合,并使用一个名字命名,并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。
-
数组中的概念
- 数组名
- 下标(或索引)
- 元素
- 数组的长度
数组的特点:
-
数组本身是
引用数据类型
,而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。 -
创建数组对象会在内存中开辟一整块
连续的空间
。占据的空间的大小,取决于数组的长度和数组中元素的类型。 -
数组中的元素在内存中是依次紧密排列的,有序的。
-
数组,一旦初始化完成,其长度就是确定的。数组的
长度一旦确定,就不能修改
。 -
我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素,速度很快。
-
数组名中引用的是这块连续空间的首地址。
1.3 数组的分类
1、按照元素类型分:
- 基本数据类型元素的数组:每个元素位置存储基本数据类型的值
- 引用数据类型元素的数组:每个元素位置存储对象(本质是存储对象的首地址)(在面向对象部分讲解)
2、按照维度分: - 一维数组:存储一组数据
- 二维数组:存储多组数据,相当于二维表,一行代表一组数据,只是这里的二维表每一行长度不要求一样。
二 一维数组的使用
2.1 一维数组的声明
格式:
//推荐
元素的数据类型[] 一维数组的名称;
//不推荐
元素的数据类型 一维数组名[];
举例:
int[] arr;
int arr1[];
double[] arr2;
String[] arr3; //引用类型变量数组
数组的声明,需要明确:
(1)数组的维度:在Java中数组的符号是[],[]表示一维,[][]表示二维。
(2)数组的元素类型:即创建的数组容器可以存储什么数据类型的数据。元素的类型可以是任意的Java的数据类型。例如:int、String、Student等。
(3)数组名:就是代表某个数组的标识符,数组名其实也是变量名,按照变量的命名规范来命名。数组名是个引用数据类型的变量,因为它代表一组数据。
举例:
public class ArrayTest1 {
public static void main(String[] args) {
//比如,要存储一个小组的成绩
int[] scores;
int grades[];
// System.out.println(scores);//未初始化不能使用
//比如,要存储一组字母
char[] letters;
//比如,要存储一组姓名
String[] names;
//比如,要存储一组价格
double[] prices;
}
}
注意:Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的个数)。 例如: int a[5]; //非法
2.2 一维数组的初始化
2.2.1 静态初始化
-
如果数组变量的初始化和数组元素的赋值操作同时进行,那就称为静态初始化。
-
静态初始化,本质是用静态数据(编译时已知)为数组初始化。此时数组的长度由静态数据的个数决定。
-
一维数组声明和静态初始化格式1:
数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,...};
或
数据类型[] 数组名;
数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,...};
- new:关键字,创建数组使用的关键字。因为数组本身是引用数据类型,所以要用new创建数组实体。
例如,定义存储1,2,3,4,5整数的数组容器。
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};//正确
//或
int[] arr;
arr = new int[]{1,2,3,4,5};//正确
- 一维数组声明和静态初始化格式2:
数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};//必须在一个语句中完成,不能分成两个语句写
例如,定义存储1,2,3,4,5整数的数组容器
int[] arr = {1,2,3,4,5};//正确
int[] arr;
arr = {1,2,3,4,5};//错误
举例:
public class ArrayTest2 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5};//右边不需要写new int[]
int[] nums;
nums = new int[]{10,20,30,40}; //声明和初始化在两个语句完成,就不能使用new int[]
char[] word = {'h','e','l','l','o'};
String[] heros = {"袁隆平","邓稼先","钱学森"};
System.out.println("arr数组:" + arr);//arr数组:[I@1b6d3586
System.out.println("nums数组:" + nums);//nums数组:[I@4554617c
System.out.println("word数组:" + word);//word数组:[C@74a14482
System.out.println("heros数组:" + heros);//heros数组:[Ljava.lang.String;@1540e19d
}
}
2.2.2 动态初始化
数组变量的初始化和数组元素的赋值操作分开进行,即为动态初始化。
动态初始化中,只确定了元素的个数(即数组的长度),而元素值此时只是默认值,还并未真正赋自己期望的值。真正期望的数据需要后续单独一个一个赋值。
格式:
数组存储的元素的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的元素的数据类型[长度];
或
数组存储的数据类型[] 数组名字;
数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];
-
[长度]:数组的长度,表示数组容器中可以最多存储多少个元素。
-
注意:数组有定长特性,长度一旦指定,不可更改。和水杯道理相同,买了一个2升的水杯,总容量就是2升是固定的。
举例1:正确写法
int[] arr = new int[5];
int[] arr;
arr = new int[5];
举例2:错误写法
int[] arr = new int[5]{1,2,3,4,5};//错误的,后面有{}指定元素列表,就不需要在[]中指定元素个数了。
2.3 一维数组的使用
2.3.1 数组的长度
- 数组的元素总个数,即数组的长度
- 每个数组都有一个属性length指明它的长度,例如:arr.length 指明数组arr的长度(即元素个数)
- 每个数组都具有长度,而且一旦初始化,其长度就是确定,且是不可变的。
2.3.2 数组元素的引用
如何表示数组中的一个元素?
每一个存储到数组的元素,都会自动的拥有一个编号,从0开始,这个自动编号称为数组索引(index)或下标
,可以通过数组的索引/下标访问到数组中的元素。
数组名[索引/下标]
数组的下标范围?
Java中数组的下标从[0]开始,下标范围是[0, 数组的长度-1],即[0, 数组名.length-1]
数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a[3] , b[i] , c[6*i];
举例
public class ArrayTest3 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5};
System.out.println("arr数组的长度:" + arr.length);
System.out.println("arr数组的第1个元素:" + arr[0]);//下标从0开始
System.out.println("arr数组的第2个元素:" + arr[1]);
System.out.println("arr数组的第3个元素:" + arr[2]);
System.out.println("arr数组的第4个元素:" + arr[3]);
System.out.println("arr数组的第5个元素:" + arr[4]);
//修改第1个元素的值
//此处arr[0]相当于一个int类型的变量
arr[0] = 100;
System.out.println("arr数组的第1个元素:" + arr[0]);
}
}
2.4 一维数组的遍历
将数组中的每个元素分别获取出来,就是遍历
。for循环与数组的遍历是绝配。
举例1
public class ArrayTest4 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
//打印数组的属性,输出结果是5
System.out.println("数组的长度:" + arr.length);
//遍历输出数组中的元素
System.out.println("数组的元素有:");
for(int i=0; i<arr.length; i++){
System.out.println(arr[i]);
}
}
}
举例2
public class ArrayTest5 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[5];
System.out.println("arr数组的长度:" + arr.length);
System.out.print("存储数据到arr数组之前:[");
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if(i==0){
System.out.print(arr[i]);
}else{
System.out.print("," + arr[i]);
}
}
System.out.println("]");
//初始化
/*
arr[0] = 2;
arr[1] = 4;
arr[2] = 6;
arr[3] = 8;
arr[4] = 10;
*/
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = (i+1) * 2;
}
System.out.print("存储数据到arr数组之后:[");
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if(i==0){
System.out.print(arr[i]);
}else{
System.out.print("," + arr[i]);
}
}
System.out.println("]");
}
}
2.5 数组元素的默认值
数组是引用类型,当我们使用动态初始化方式创建数组时,元素值只是默认值。例如:
public class ArrayTest6 {
public static void main(String argv[]){
int a[]= new int[5];
System.out.println(a[3]); //a[3]的默认值为0
}
}
对于基本数据类型而言,默认初始化值各有不同。
对于引用数据类型而言,默认初始化值为null(注意与0不同!)
public class ArrayTest7 {
public static void main(String[] args) {
//存储26个字母
char[] letters = new char[26];
System.out.println("letters数组的长度:" + letters.length);
System.out.print("存储字母到letters数组之前:[");
for (int i = 0; i < letters.length; i++) {
if(i==0){
System.out.print(letters[i]);
}else{
System.out.print("," + letters[i]);
}
}
System.out.println("]");
//存储5个姓名
String[] names = new String[5];
System.out.println("names数组的长度:" + names.length);
System.out.print("存储姓名到names数组之前:[");
for (int i = 0; i < names.length; i++) {
if(i==0){
System.out.print(names[i]);
}else{
System.out.print("," + names[i]);
}
}
System.out.println("]");
}
}
三 一维数组内存分析
3.1 Java虚拟机的内存划分
为了提高运算效率,就对空间进行了不同区域的划分,因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。
区域名称 | 作用 |
---|---|
虚拟机栈 | 用于存储正在执行的每个Java方法的局部变量表等。局部变量表存放了编译期可知长度 的各种基本数据类型、对象引用,方法执行完,自动释放。 |
堆内存 | 存储对象(包括数组对象),new来创建的,都存储在堆内存。 |
方法区 | 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。 |
本地方法栈 | 当程序中调用了native的本地方法时,本地方法执行期间的内存区域 |
程序计数器 | 程序计数器是CPU中的寄存器,它包含每一个线程下一条要执行的指令的地址 |
3.2 一维数组在内存中的存储
3.2.1 一个一维数组内存图
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[3];
System.out.println(arr);//[I@5f150435
}
3.2.2 数组下标为什么是0开始
因为第一个元素距离数组首地址间隔0个单元格。
3.2.3 两个一维数组内存图
两个数组独立
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[3];
int[] arr2 = new int[2];
System.out.println(arr);
System.out.println(arr2);
}
2.2.4 两个变量指向一个一维数组
两个数组变量本质上代表同一个数组。
public static void main(String[] args) {
// 定义数组,存储3个元素
int[] arr = new int[3];
//数组索引进行赋值
arr[0] = 5;
arr[1] = 6;
arr[2] = 7;
//输出3个索引上的元素值
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
//定义数组变量arr2,将arr的地址赋值给arr2
int[] arr2 = arr;
arr2[1] = 9;
System.out.println(arr[1]);
}
四 一维数组的应用
案例1:升景坊单间短期出租4个月,550元/月(水电煤公摊,网费35元/月),空调、卫生间、厨房齐全。屋内均是IT行业人士,喜欢安静。所以要求来租者最好是同行或者刚毕业的年轻人,爱干净、安静。
public class ArrayTest {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[]{8,2,1,0,3};
int[] index = new int[]{2,0,3,2,4,0,1,3,2,3,3};
String tel = "";
for(int i = 0;i < index.length;i++){
tel += arr[index[i]];
}
System.out.println("联系方式:" + tel);
}
}
案例2:输出英文星期几
用一个数组,保存星期一到星期天的7个英语单词,从键盘输入1-7,显示对应的单词
{“Monday”,“Tuesday”,“Wednesday”,“Thursday”,“Friday”,“Saturday”,“Sunday”}
public class WeekArrayTest {
public static void main(String[] args) {
//1. 声明并初始化星期的数组
String[] weeks = {"Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday","Sunday"};
//2. 使用Scanner从键盘获取1-7范围的整数
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入[1-7]范围的整数:");
int number = scanner.nextInt();
if(number < 1 || number > 7){
System.out.println("你输入的输入非法");
}else{
//3. 根据输入的整数,到数组中相应的索引位置获取指定的元素(即:星期几)
System.out.println("对应的星期为:" + weeks[number - 1]);
}
scanner.close();
}
}
案例3:从键盘读入学生成绩,找出最高分,并输出学生成绩等级。
-
成绩>=最高分-10 等级为’A’
-
成绩>=最高分-20 等级为’B’
-
成绩>=最高分-30 等级为’C’
-
其余 等级为’D’
提示:先读入学生人数,根据人数创建int数组,存放学生成绩。
public class ScoreTest1 {
public static void main(String[] args) {
//1. 根据提示,获取学生人数
System.out.print("请输入学生人数:");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int count = scanner.nextInt();
//2. 根据学生人数,创建指定长度的数组 (使用动态初始化)
int[] scores = new int[count];
//3. 使用循环,依次给数组的元素赋值
int maxScore = 0; //记录最高分
System.out.println("请输入" + count + "个成绩");
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
scores[i] = scanner.nextInt();
//4. 获取数组中元素的最大值,即为最高分
if(maxScore < scores[i]){
maxScore = scores[i];
}
}
System.out.println("最高分是:" + maxScore);
//5. 遍历数组元素,输出各自的分数,并根据其分数与最高分的差值,获取各自的等级
char grade;
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
if(scores[i] >= maxScore - 10){
grade = 'A';
}else if(scores[i] >= maxScore - 20){
grade = 'B';
}else if(scores[i] >= maxScore - 30){
grade = 'C';
}else{
grade = 'D';
}
System.out.println("student " + i + " socre is " + scores[i] + ", grade is " + grade);
}
//关闭资源
scanner.close();
}
}