java学习笔记-(5) 第六章-数组、排序和查找（持续更新中）

1.数组-介绍

为什么需要数组

一个养鸡场有6 只鸡，它们的体重分别是3kg,5kg,1kg,3.4kg,2kg,50kg 。请问这六只鸡的总体重是多少?平均体重是多少? 请你编一个程序。Array01.java
思路：
定义6 个变量, 加起来总体重，求出平均体重.引出-> 数组

数组介绍

数组可以存放多个同一类型的数据。数组也是一种数据类型，是引用类型。
即：数(数据)组(一组)就是一组数据

数组快速入门

Array01.java
比如，我们可以用数组来解决上一个问题。体验

public class Array01 { 	
	public static void main(String[] args) {
        //定义一个数组
		//老韩解读
		//1. double[] 表示 是double类型的数组， 数组名 hens
		//2. {3, 5, 1, 3.4, 2, 50} 表示数组的值/元素,依次表示数组的第几个元素
		 
		double[] hens = {3, 5, 1, 3.4, 2, 50, 7.8, 88.8,1.1,5.6,100};

		//遍历数组得到数组的所有元素的和， 使用for
		
		//1. 我们可以通过 hens[下标] 来访问数组的元素
		//   下标是从 0 开始编号的比如第一个元素就是 hens[0]
		//   第2个元素就是 hens[1]  , 依次类推 
		//2. 通过for就可以循环的访问 数组的元素/值
		//3. 使用一个变量 totalWeight 将各个元素累积
		
		//老师提示： 可以通过 数组名.length 得到数组的大小/长度
		System.out.println("数组的长度=" + hens.length);
		double totalWeight = 0;
		for( int i = 0; i < hens.length; i++) {
			System.out.println("第" + (i+1) + "个元素的值=" + hens[i]);
			totalWeight += hens[i];
		}
		System.out.println("总体重=" + totalWeight 
		 	+ "平均体重=" + (totalWeight / hens.length) );		
	}
}

2.数组-使用

使用方式1-动态初始化

数组定义时注意：
数据类型 [ ] 数组名
数据类型数组名 [ ] 这两种写法是一样的

import java.util.Scanner;
public class zuoye { 

	//编写一个main方法
	public static void main(String[] args) {
		//演示 数据类型 数组名[]=new 数据类型[大小]
		//循环输入5个成绩，保存到double数组,并输出
		
		//步骤
		//1. 创建一个 double 数组，大小 5
		
		//动态分配方式
		double scores[] = new double[5];
		
		//2. 循环输入
		//   scores.length 表示数组的大小/长度  
		Scanner myScanner = new Scanner(System.in);
		for( int i = 0; i < scores.length; i++) {
			System.out.println("请输入第"+ (i+1) +"个元素的值");
			scores[i] = myScanner.nextDouble();
		}

		//输出，遍历数组
		System.out.println("==数组的元素/值的情况如下:===");
		for( int i = 0; i < scores.length; i++) {
			System.out.println("第"+ (i+1) +"个元素的值=" + scores[i]);
		}
	}
}

使用方式2-动态初始化
 先声明数组
语法:数据类型数组名 [ ]; 也可以数据类型 [ ] 数组名;
int a [ ]; 或者int [ ] a;
 创建数组
语法: 数组名=new 数据类型[大小];
a=new int [10];
 案例演示【前面修改即可】

		//(1) 第一种动态分配方式
		double scores[] = new double[5];
		//(2) 第2种动态分配方式， 先声明数组，再 new 分配空间
		double scores[] ; //声明数组， 这时 scores 是 null
		scores = new double[5]; // 分配内存空间，可以存放数据

使用方式3-静态初始化
数组使用注意事项和细节

(1) 数组是多个相同类型数据的组合，实现对这些数据的统一管理

		//int[] arr1 = {1, 2, 3, 60,"hello"};//String ->int,错误
		double[] arr2 = {1.1, 2.2, 3.3, 60.6, 100};//int ->double

(2) 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，但是不能混用。

         String[] arr3 = {"北京","jack","milan"};

(3) 数组创建后，如果没有赋值，有默认值 int 0，short 0, byte 0, long 0,
float 0.0,double 0.0，char u0000，boolean false，String null

short[] arr4 = new short[3];
System.out.println("=====数组arr4=====");
for(int i = 0; i < arr4.length; i++) {
System.out.println(arr4[i]);//输出3个0

(4) 使用数组的步骤1. 声明数组并开辟空间2 给数组各个元素赋值3 使用数组

(5) 数组的下标是从0 开始的。

(6) 数组下标必须在指定范围内使用，否则报：下标越界异常，比如
int [ ] arr = new int [5]; 则有效下标为0-4

        int [] arr = new int[5];
		//System.out.println(arr[5]);//数组越界

(7) 数组属引用类型，数组型数据是对象(object)

数组应用案例

(1) 创建一个char 类型的26 个元素的数组，分别放置’A’-‘Z’。使用for 循环访问所有元素并打印出来。提示：char 类型数据运算’A’+2 -> ‘C’ ArrayExercise01.java

public class ArrayExercise01 { 

	//编写一个main方法
	public static void main(String[] args) {
		
		char[] chars = new char[26];
		for( int i = 0; i < chars.length; i++) {//循环26次
			//chars 是 char[] 
			//chars[i] 是 char
			chars[i] = (char)('A' + i); //'A' + i 是int , 需要强制转换
		}
		//循环输出
		System.out.println("===chars数组===");
		for( int i = 0; i < chars.length; i++) {//循环26次
			System.out.print(chars[i] + " ");
		}	
	}
}

(2)请求出一个数组int[]的最大值{4,-1,9, 10,23}，并得到对应的下标。ArrayExercise02.java

public class ArrayExercise02 { 

	//编写一个main方法
	public static void main(String[] args) {
		//思路分析
		//1. 定义一个int数组 int[] arr = {4,-1,9, 10,23};
		//2. 假定 max = arr[0] 是最大值 , maxIndex=0;
		//3. 从下标 1 开始遍历arr， 如果max < 当前元素，说明max 不是真正的
		//   最大值, 我们就 max=当前元素; maxIndex=当前元素下标
		//4. 当我们遍历这个数组arr后 , max就是真正的最大值，maxIndex最大值对应的下标
		
		int[] arr = {4,-1,9,10,23};
		int max = arr[0];//假定第一个元素就是最大值
		int maxIndex = 0; //

		for(int i = 1; i < arr.length; i++) {//从下标 1 开始遍历arr

			if(max < arr[i]) {//如果max < 当前元素
				max = arr[i]; //把max 设置成 当前元素
				maxIndex = i; 
			}
		} 
		//当我们遍历这个数组arr后 , max就是真正的最大值，maxIndex最大值下标
		System.out.println("max=" + max + " maxIndex=" + maxIndex);
	}
}

3.数组赋值机制

基本数据类型赋值，这个值就是具体的数据，而且相互不影响。
int n1 = 2; int n2 = n1; n2的变化，不会影响到n1的值
数组在默认情况下是引用传递，赋的值是地址。
看一个案例，并分析数组赋值的内存图(重点, 难点. )。
//代码ArrayAssign.java

		int[] arr1 = {1, 2, 3};
		int[] arr2 = arr1;//把 arr1赋给 arr2
		arr2[0] = 10;
		//结果arr1的值为10, 2, 3
		//arr2的值为10, 2, 3

4.数组拷贝

编写代码实现数组拷贝(内容复制) ArrayCopy.java
将int [ ] arr1 = {10,20,30}; 拷贝到arr2 数组, 要求数据空间是独立的.

	
		int[] arr1 = {10,20,30};
		
		//创建一个新的数组arr2,开辟新的数据空间,大小 arr1.length;
		int[] arr2 = new int[arr1.length];

		//遍历 arr1 ，把每个元素拷贝到arr2对应的元素位置
		for(int i = 0; i < arr1.length; i++) {
			arr2[i] = arr1[i];
		}

		//老师修改 arr2， 不会对arr1有影响.
		arr2[0] = 100;

		//输出arr1 
		System.out.println("====arr1的元素====");
		for(int i = 0; i < arr1.length; i++) {
			System.out.println(arr1[i]);//10,20,30
		}
		
		//输出arr2 
		System.out.println("====arr2的元素====");
		for(int i = 0; i < arr2.length; i++) {
			System.out.println(arr2[i]);//100,20,30
		}

5.数组反转

要求：把数组的元素内容反转。ArrayReverse.java
arr {11,22,33,44,55,66} 变成 {66, 55,44,33,22,11}

方式1：通过找规律反转【思路分析】

		//定义数组
		int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55, 66};
		//思路
		//规律
		//1. 把 arr[0] 和 arr[5] 进行交换 {66,22,33,44,55,11}
		//2. 把 arr[1] 和 arr[4] 进行交换 {66,55,33,44,22,11}
		//3. 把 arr[2] 和 arr[3] 进行交换 {66,55,44,33,22,11}
		//4. 一共要交换 3 次 = arr.length / 2
		//5. 每次交换时，对应的下标 是 arr[i] 和 arr[arr.length - 1 -i]
	
		for( int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
			int temp = arr[arr.length - 1 - i];//保存
			arr[arr.length - 1 - i] = arr[i];
			arr[i] = temp; 
	//分析： i=0,i<3, temp = arr[5]=66,arr[5]=arr[0]=11,arr[0]=temp=66
		}

		System.out.println("===翻转后数组===");
		for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.print(arr[i] + "t");//66,55,44,33,22,11
		}
	}
}

方式2：使用逆序赋值方式 ArrayReverse02.java
法一：建议增加一个循环变量 j -> 0 -> 5

		//定义数组
		int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55, 66};
		//使用逆序赋值方式 
		//思路
		//1. 先创建一个新的数组 arr2 ,大小 arr.length
		//2. 逆序遍历 arr ,将 每个元素拷贝到 arr2的元素中(顺序拷贝)
		//3. 建议增加一个循环变量 j -> 0 -> 5
		int[] arr2 = new int[arr.length];
		//逆序遍历 arr
		for(int i = arr.length - 1, j = 0; i >= 0; i--, j++) {
			arr2[j] = arr[i];
		}
		//4. 当for循环结束，arr2就是一个逆序的数组 {66, 55, 44,33, 22, 11} 
		//5. 让 arr 指向 arr2数据空间, 此时 arr原来的数据空间就没有变量引用
		//   会被当做垃圾，销毁
		arr = arr2;
		System.out.println("====arr的元素情况=====");
		//6. 输出 arr 看看
		for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.print(arr[i] + "t");
		}
	}
}

法二：不增加一个循环变量 j

int arr [] = {11,22,33,44,55,66};
		int arr2 [] = new int [arr.length];	
	
		for( int i = 0; i < arr.length ; i++) {
			
			arr2[i] = arr[arr.length-1-i]; 
		}

		arr = arr2;
		System.out.println("==arr==");
		for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.print(arr[i] + "t");//66,55,44,33,22,11
		}

6.数组添加/扩容

要求：实现动态的给数组添加元素效果，实现对数组扩容。ArrayAdd.java

原始数组使用静态分配int [ ] arr = {1,2,3}
增加的元素4，直接放在数组的最后arr = {1,2,3,4}
用户可以通过如下方法来决定是否继续添加，添加成功，是否继续？y/n
ArrayAdd02.java

代码1.可以实现前两步要求

		
		int[] arr = {1,2,3};
		int[] arrNew = new int[arr.length + 1];
		//遍历 arr 数组，依次将arr的元素拷贝到 arrNew数组
		for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
			arrNew[i] = arr[i];
		}
		//把4赋给arrNew最后一个元素
		arrNew[arrNew.length - 1] = 4;
		//让 arr 指向 arrNew, 
		arr = arrNew;
		//输出arr 看看效果
		System.out.println("====arr扩容后元素情况====");
		for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.print(arr[i] + "t");
		}
	}
}

代码2 ：实现1.2.3步的要求：用户可以通过如下方法来决定是否继续添加，添加成功，是否继续？y/n

import java.util.Scanner;
public class ArrayAdd02 { 

	public static void main(String[] args) {
		
		Scanner myScanner = new Scanner(System.in);
		//初始化数组
		int[] arr = {1,2,3};
		
		do {
			int[] arrNew = new int[arr.length + 1];
			//遍历 arr 数组，依次将arr的元素拷贝到 arrNew数组
			for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
				arrNew[i] = arr[i];
			}
			System.out.println("请输入你要添加的元素");
			int addNum = myScanner.nextInt();
			//把addNum赋给arrNew最后一个元素
			arrNew[arrNew.length - 1] = addNum;
			//让 arr 指向 arrNew, 
			arr = arrNew;
			//输出arr 看看效果
			System.out.println("====arr扩容后元素情况====");
			for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
				System.out.print(arr[i] + "t");
			}
			//问用户是否继续
			System.out.println("是否继续添加 y/n");
			char key = myScanner.next().charAt(0);
			if( key == 'n') { //如果输入n ,就结束
				break;
			}			
		}while(true);

		System.out.println("你退出了添加...");
	}
}

课后练习题:
有一个数组{1， 2， 3， 4， 5}，可以将该数组进行缩减，提示用户是否继续缩减，每次缩减最后那个元素。当只剩下最后一个元素，提示，不能再缩减。

import java.util.Scanner;
public class zuoye { 

	//编写一个main方法
	public static void main(String[] args) {
		
		
		
		Scanner myScanner = new Scanner(System.in);
		//初始化数组
		int[] arr = {1,2,3,4,5};

		do {
			int[] arrNew = new int[arr.length - 1];
			//遍历 arr 数组，依次将arr的元素拷贝到 arrNew数组
			for(int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
				arrNew[i] = arr[i];
			}
			
			arr = arrNew;
			//输出arr 看看效果
			System.out.println("====arr扩容后元素情况====");
			for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
				System.out.print(arr[i] + "t");
			}
			//问用户是否继续
			System.out.println("是否继续缩减 y/n");
			char key = myScanner.next().charAt(0);
			if( key == 'n' ) { //如果输入n ,就结束
				System.out.println("你退出了添加...");
				break;
			}else if(arr.length==1){
				System.out.println("只有一个元素，不能再缩减");
				break;
			}			
		}while(true);
	}
}

7.排序

排序的介绍
排序是将多个数据，依指定的顺序进行排列的过程。
排序的分类：
(1)内部排序:
指将需要处理的所有数据都加载到内部存储器中进行排序。包括(交换式排序法、选择式排序法和插入式排序法)；
(2)外部排序法：
数据量过大，无法全部加载到内存中，需要借助外部存储进行排序。包括(合并排序法和直接合并排序法)。
(3)冒泡排序法
冒泡排序（Bubble Sorting）的基本思想是：通过对待排序序列从后向前（从下标较大的元素开始），依次比较相邻元素的值，若发现逆序则交换，使值较大的元素逐渐从前移向后部，就象水底下的气泡一样逐渐向上冒。
冒泡排序法
冒泡排序法案例：BubbleSort.java
下面我们举一个具体的案例来说明冒泡法。我们将五个无序：24,69,80,57,13 使用冒泡排序法将其排成一个从小到大的有序数列。
思路->走代码, 你可以自己完整的分析冒泡的执行流程，并可以不看老师代码，也可以写出代码.

代码1（麻烦）：化繁为简，先死后活。

import java.util.Scanner;
public class zuoye { 

	//编写一个main方法
	public static void main(String[] args) {
		
		int arr [] = {24, 68 ,80 ,57 ,13};
		int temp = 0;
	
		for( int j = 0; j < 4; j++) {//4次比较
			//如果前面的数>后面的数，就交换
			if(arr[j] > arr[j + 1]) {
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j+1];
				arr[j+1] = temp;  
			}
		}

		System.out.println("==第1轮==");
		for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
			System.out.print(arr[j] + "t");
		}
		
		
		for( int j = 0; j < 3; j++) {//3次比较
			//如果前面的数>后面的数，就交换
			if(arr[j] > arr[j + 1]) {
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j+1];
				arr[j+1] = temp;  
			}
		}

		System.out.println("n==第2轮==");
		for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
			System.out.print(arr[j] + "t");
		}

		
		// 第3轮排序: 目标把第3大数放在倒数第3位置
		// 第1次比较[24,57,13,69,80]
		// 第2次比较[24,13,57,69,80]
		 
		
		for( int j = 0; j < 2; j++) {//2次比较
			//如果前面的数>后面的数，就交换
			if(arr[j] > arr[j + 1]) {
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j+1];
				arr[j+1] = temp;  
			}
		}

		System.out.println("n==第3轮==");
		for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
			System.out.print(arr[j] + "t");
		}

		// 
		
		for( int j = 0; j < 1; j++) {//1次比较
			//如果前面的数>后面的数，就交换
			if(arr[j] > arr[j + 1]) {
				temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j+1];
				arr[j+1] = temp;  
			}
		}

		System.out.println("n==第4轮==");
		for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
			System.out.print(arr[j] + "t");
		}
	}
}

代码2 ：优化

import java.util.Scanner;
public class zuoye { 

	//编写一个main方法
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = {24, 69, 80, 57, 13, -1, 30, 200, -110};
		int temp = 0; //用于辅助交换的变量

		//将多轮排序使用外层循环包括起来即可
		//先死后活 =》 4就是 arr.length - 1
		for( int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {//外层循环是4次

			for( int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {//4次比较,3次,2次,1次
				//如果前面的数>后面的数，就交换
				if(arr[j] > arr[j + 1]) {
					temp = arr[j];
					arr[j] = arr[j+1];
					arr[j+1] = temp;  
				}
			}
			System.out.println("n==第"+(i+1)+"轮==");
			for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
				System.out.print(arr[j] + "t");
			}

		}
	
	}
}

java学习笔记-(5) 第六章-数组、排序和查找（持续更新中）

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