JAVA-编程基础-06-数组

什么是数组

数组是一种线性数据结构，是一个使用连续的内存空间存放相同的数据类型的集合容器，与其他容器相比，数组的区别主要在于性能与保存基本类型的能力。

在Java中，数组是一种效率最高的存储和随机访问对象的方式，通过寻址公式，随机访问的时间复杂可以达到O(1)，但是为了保持空间的连续性，在数组中插入、删除数据时，都需要移动后面数据，该操作的时间复杂度为O(n)。另外，由于空间上连续，所以数组对CPU缓存比较友好，借助CPU的缓存机制，预读数组中的数据，提高访问效率。但是，由于数组是定长的，一旦声明之后就不可以改变长度，所以如果长度声明过大或者过小都会造成问题。

数组可以自动给数组中的元素从0开始编号，方便操作这些元素。数组属于引用变量，并且数组的长度是固定的，数组的使用有四个步骤，声明数组，分配空间，赋值，处理。

一维数组的声明与创建

元素类型[] 数组名 = new 元素类型[元素个数或数组长度];

元素类型[] 数组名 = new 元素类型[]{元素，元素，……};

元素类型[] 数组名 = {元素，元素，……};

示例：int[] arr = new int[5];

int[] arr = new int[]{3,5,1,7};

int[] arr = {3,5,1,7};

注意：给数组分配空间时，必须指定数组能够存储的元素个数来确定数组大小。创建数组之后不能修改数组的大小。可以使用length 属性获取数组的大小。

数组的初始化

int[] arr = new int[5];//创建数组第一种方式,此时默认值都是为0
arr[0] = 1;//数组的初始化
arr[1] = 2;//数组的初始化
 
int[] arr = new int[]{3,5,1,7};//第二种方式：创建并初始化数组
 
int[] arr = {3,5,1,7};//第三种方式：创建并初始化数组
 
int[] arr;
arr = {1,2,3,4,5};//这种方式是错误的

数组的常见异常

ArrayIndexOutOfBoundsException 索引值越界。

原因：访问了不存在的索引值：

public static void main(String[] args) {
 
    int[] x = { 1, 2, 3 };
    System.out.println(x[3]);//数组角标从0开始
}

NullPointerException 空指针异常：

原因：引用类型变量没有指向任何对象，而访问了对象的属性或者是调用了对象的方法。

public static void main(String[] args) {
    
    int[] x = { 1, 2, 3 };
    x = null;
    System.out.println(x[1]);
}

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数组内存分析

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Arrays的使用

给数组赋值：通过 fill 方法。

比较数组：通过 equals 方法比较数组中元素值是否相等。

排序： sort() 将数组按照升序排列

查找： binarySearch()在指定数组中查找指定元素，返回元素的索引，如果没有找到返回（-插入点-1）注意：使用查找的功能的时候，数组一定要先排序。

序号	方法和说明
binarySearch	public static int binarySearch(Object[] a, Object key) 用二分查找算法在给定数组中搜索给定值的对象(Byte,Int,double等)。数组在调用前必须排序好的。如果查找值包含在数组中，则返回搜索键的索引；否则返回 (-(插入点) - 1)。
equals	public static boolean equals(long[] a, long[] a2) 如果两个指定的 long 型数组彼此相等，则返回 true。如果两个数组包含相同数量的元素，并且两个数组中的所有相应元素对都是相等的，则认为这两个数组是相等的。换句话说，如果两个数组以相同顺序包含相同的元素，则两个数组是相等的。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）。
fill	public static void fill(int[] a, int val) 将指定的 int 值分配给指定 int 型数组指定范围中的每个元素。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）。
sort	public static void sort(Object[] a) 对指定对象数组根据其元素的自然顺序进行升序排列。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）。

public static void main(String[] args) {
	int[] array = new int[]{10,30,50,40,60};
	System.out.println(Arrays.toString(array));
		
	Arrays.sort(array);
	System.out.println(Arrays.toString(array));
		
	System.out.println("最小值:"+array[0]+";最大值:"+array[array.length-1]);
		
	int result = Arrays.binarySearch(array, 40);
	System.out.println("目标值的角标："+result);
}

二维数组

二维数组定义：数组类型[][] 数组名 = new 数组类型[一维数组的个数] [每一个一维数组中元素的个数];

public static void main(String[] args) {	
		int[][] a = new int[3][4];
		System.out.println(a);//[[I@15db9742
		System.out.println(a.length);//获取二维数组中存储的一维数组的个数3
		System.out.println(a[0]);//获取的是二维数组中第一个一维数组：[I@6d06d69c
		System.out.println(a[0].length);//第一个一维数组的长度：4
		System.out.println(Arrays.toString(a[0]));//默认值都是0：[0, 0, 0, 0]	
}

二维数组的初始化

//静态初始化：
int[][] b = new int[][]{{11,12,13,14},{21,22,23,24},{31,32,33,34}};
//动态初始化：
int[][] c = new int[3][4];
int value = 0;
for(int i = 0;i<c.length;i++){
    for(int j = 0;j<c[i].length;j++){
		c[i][j] = ++value;
	}
}