Java（二）数组

描述

• 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.

特点

1. 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。
2. 其元素必须是相同类型,不允许出现混合类型。
3. 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。
4. 数组变量属引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量。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。

 声明

dataType[] arrayRefVar;   // 首选的方法
 
或
 
dataType arrayRefVar[];  // 效果相同，但不是首选方法，来源于C

创建数组

arrayRefVar = new dataType[arraySize];

上面的语法语句做了两件事：

• 一、使用 dataType[arraySize] 创建了一个数组。
• 二、把新创建的数组的引用赋值给变量 arrayRefVar。

数组变量的声明，和创建数组可以用一条语句完成，如下所示：

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

变量声明语句也是有两句话合并成的一句话。

数组必须先初始化，才能使用。初始化就是给数组元素分配内存空间。

动态初始化：初始化时指定长度，由系统自动分配初始值。数组定义、为数组元素分配空间、赋值的操作、分开进行。

int[] arr=new int[5];
int[0] = 1;

静态初始化：初始化时指定初始值，不用直接给定长度，由系统根据元素个数决定给长度。

int[] a = {1,2,3};
Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,2)};

 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。

 内存分析

        java程序在运行时，需要在内存中分配存储空间。为了提高效率，这些空间又被划分成了不同的区域。每一个区域都有特定的数据处理方式和内存管理方式。

1. 栈                存储局部变量（在方法上（参数）和方法中定义的变量）
2. 堆                存储new出来的东西
3. 方法区         面向对象部分相关
4. 本地方法区 和系统相关
5. 寄存器         给cpu使用

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(详情请见内存图)
数组长度的确定的，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutofBounds

for(type element: array)
{
    System.out.println(element);
}

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

public static int[] reverse(int[] list) {
int[] result = new int[list.length];
for (int i = 0, j = result.length - 1; i < list.length; i++, j--) {
result[j] = list[i];
}
return result;
}

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维数组。 

1.多维数组的动态初始化（以二维数组为例） 

 直接为每一维分配空间，格式如下：

type[][] typeName = new type[typeLength1][1 typeLength2];

比如定义一个二维数组

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

解析：二维数组 a 可以看成一个两行三列的数组。

2.获取数组的长度

a.length获取的二维数组第一维数组的长度，a[0].length才是获取第二维第一个数组长度。

数组的工具类java.util.Arrays
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。

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(注意:是"不用" 而不是 "不能")

java.util.Arrays 类能方便地操作数组. 使用之前需要导包！ 

具有以下常用功能：

• 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。

具体说明请查看下表：

1、打印数组 

public static void main(String[] args) {
int[] a = {1,2};
System.out.println(a); //[I@1b6d3586
System.out.println(Arrays.toString(a)); //[1, 2]
}

2.数组排序

对指定的 int 型数组按数字升序进行排序

public static void main(String[] args) {
int[] a = {1,2,323,23,543,12,59};
System.out.println(Arrays.toString(a));
Arrays.sort(a);
System.out.println(Arrays.toString(a));
}

3.二分法查找

在数组中查找指定元素并返回其下标
注意：使用二分搜索法来搜索指定的数组，以获得指定的值。必须在进行此调用之前对数组进行排序(通过sort方法等)。如果没有对数组进行排序，则结果是不确定的。
如果数组包含多个带有指定值的元素，则无法保证找到的是哪一个。

public static void main(String[] args) {
int[] a = {1,2,323,23,543,12,59};
Arrays.sort(a); //使用二分法查找，必须先对数组进行排序
System.out.println("该元素的索引："+Arrays.binarySearch(a, 12));
}

4.元素填充

public static void main(String[] args) {
int[] a = {1,2,323,23,543,12,59};
Arrays.sort(a); //使用二分法查找，必须先对数组进行排序
Arrays.fill(a, 2, 4, 100); //将2到4索引的元素替换为100
System.out.println(Arrays.toString(a));
}

5.数组转换为List集合

int[] a = {3,5,1,9,7};
List list = Arrays.asList(a); 

冒泡排序

冒泡排序算法的原理如下：
1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
2. 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会
是最大的
数。
3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

class Bubble {

public int[] sort(int[] array) { 
    int temp = 0;

    // 外层循环，它决定一共走几趟 //-1为了防止溢出

    for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {

        int flag = 0; //通过符号位可以减少无谓的比较，如果已经有序了，就退出循环

        //内层循环，它决定每趟走一次

        for (int j = 0; j < array.length - i - 1; j++) {

            //如果后一个大于前一个,则换位

            if (array[j + 1] > array[j]) { 
                temp = array[j];

                array[j] = array[j + 1]; array[j + 1] = temp; flag = 1;
            }
        }
        if (flag == 0) { 
            break;
        }
    }
    return array;
}

public static void main(String[] args) { Bubble bubble = new Bubble();

    int[] array = {2, 5, 1, 6, 4, 9, 8, 5, 3, 1, 2, 0};
    int[] sort = bubble.sort(array); 
    for (int num : sort) {
        System.out.print(num + "t");
    }
}
}

 选择排序

选择排序（Selection sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是每一次从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到排序序列的末尾。以此类推，直到全部待排序的数据元素排完。选择排序是不稳定的排序方法。

class SelectSort{
public int[] sort(int arr[]) {
int temp = 0;
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {// 认为目前的数就是最小的, 记
录最小数的下标
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if (arr[minIndex] > arr[j]) {// 修改最小值的下标
minIndex = j;
}
}// 当退出for就找到这次的最小值,就需要交换位置了
if (i != minIndex) {//交换当前值和找到的最小值的位置
temp = arr[i];
arr[i] = arr[minIndex];
arr[minIndex] = temp;
}
}
return arr;
}
public static void main(String[] args) {
SelectSort selectSort = new SelectSort();
int[] array = {2, 5, 1, 6, 4, 9, 8, 5, 3, 1, 2, 0};
int[] sort = selectSort.sort(array);
for (int num : sort) {
System.out.print(num + "t");
}
}
}

稀疏数组

自行查阅