Java数组

Java数组的定义与使用

1、数组的基本概念

1.1为什么要使用数组1.2 什么是数组1.3 数组的创建及初始化

1.3.1 数组的创建1.3.2 数组的初始化 1.4 数组的使用

1.4.1 数组中元素访问1.4.2 遍历数组 2. 数组是引用类型

2.1 初始JVM的内存分布2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别2.3认识 null 3. 数组的应用场景

3.1 保存数据3.2 作为函数的参数3.3 作为函数的返回值

---

1、数组的基本概念 1.1为什么要使用数组

假设现在要存5个学生的javaSE考试成绩，并对其进行输出，按照之前掌握的知识点，我么会写出如下代码：

public class TestStudent{
public static void main(String[] args){
int score1 = 70;
int score2 = 80;
int score3 = 85;
int score4 = 60;
int score5 = 90;
System.out.println(score1);
System.out.println(score2);
System.out.println(score3);
System.out.println(score4);
System.out.println(score5);
}
}

上述代码没有任何问题，但不好的是：如果有20名同学成绩呢，需要创建20个变量吗？有100个学生的成绩那不得要创建100个变量。仔细观察这些学生成绩发现：所有成绩的类型都是相同的，那Java中存在可以存储相同类型多个数据的类型吗？这就是本章要讲解的数组。

1.2 什么是数组

数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。比如现实中的车库：

在java中，包含6个整形类型元素的数组，就相当于上图中连在一起的6个车位，从上图中可以看到：

数组中存放的元素其类型相同数组的空间是连在一起的每个空间有自己的编号，其实位置的编号为0，即数组的下标。
那在程序中如何创建数组呢？

1.3 数组的创建及初始化 1.3.1 数组的创建

T[] 数组名 = new T[N];

T：表示数组中存放元素的类型
T[]：表示数组的类型
N：表示数组的长度

public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
        double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
        String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组
    }

1.3.2 数组的初始化

数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。

动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数

int[] array = new int[10];

静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定
语法格式： T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, …, datan};

public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
        String[] array3 = new String[]{“hell”, “Java”, “!!!”};
    }

【注意事项】
静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。
静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。

1.如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值
2.如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：

3.如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

1.4 数组的使用 1.4.1 数组中元素访问

数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。比如：

public static void main(String[] args) {
        int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
        System.out.println(array[0]);
        System.out.println(array[1]);
        System.out.println(array[2]);
        System.out.println(array[3]);
        System.out.println(array[4]);
    // 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
        array[0] = 100;
        System.out.println(array[0]);
    }

运行结果：

【注意事项】

数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素。下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。

int[] array = {1, 2, 3};
System.out.println(array[3]); // 数组中只有3个元素，下标一次为：0 1 2，array[3]下标越界

运行结果：

1.4.2 遍历数组

所谓 "遍历" 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印。

public static void main(String[] args) {
        int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
        System.out.println(array[0]);
        System.out.println(array[1]);
        System.out.println(array[2]);
        System.out.println(array[3]);
        System.out.println(array[4]);
    }

上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的，但问题是：

如果数组中增加了一个元素，就需要增加一条打印语句如果输入中有100个元素，就需要写100个打印语句如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1，修改起来非常麻烦。
通过观察代码可以发现，对数组中每个元素的操作都是相同的，则可以使用循环来进行打印。

public static void main(String[] args) {
        int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
        for(int i = 0; i < 5; i++){
            System.out.println(array[i]);
        }
    }

改成循环之后，上述三个缺陷可以全部2和3问题可以全部解决，但是无法解决问题1。那能否获取到数组的长度呢？注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度。

public static void main(String[] args) {
        int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
        for(int i = 0; i < array.length; i++){
            System.out.println(array[i]);
        }
    }

也可以使用 for-each 遍历数组

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

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错。

2. 数组是引用类型 2.1 初始JVM的内存分布

内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。比如：

程序运行时代码需要加载到内存程序运行产生的中间数据要存放在内存程序中的常量也要保存有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁
如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储，那对内存管理起来将会非常麻烦。

2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；
而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

public static void func() {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int[] arr = new int[]{1,2,3};
    }

在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。
a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。
array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

2.3认识 null

null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个不指向对象的引用.

public static void main(String[] args) {
        int[] arr = null;
        System.out.println(arr[0]);
    }
    // 执行结果
    //  Exception in thread “main” java.lang.NullPointerException
    //    at TestDomo.main(Test.java:6)

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作.
一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.

注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.

3. 数组的应用场景 3.1 保存数据

public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3};
        for(int i = 0; i < array.length; ++i){
            System.out.println(array[i] + " ");
        }
    }

3.2 作为函数的参数

参数传基本数据类型

public static void main(String[] args) {
        int num = 0;
        func(num);
        System.out.println("num = " + num);
    }
    public static void func(int x) {
        x = 10;
        System.out.println("x = " + x);
    }
    // 执行结果
    // x = 10
    // num = 0

发现在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值.

参数传数组类型(引用数据类型)

ublic static void main(String[] args) {
            int[] arr = {1, 2, 3};
            func(arr);
            System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
        } public static void func(int[] a) {
            a[0] = 10;
            System.out.println("a[0] = " + a[0]);
        }
    // 执行结果
    // a[0] = 10
    // arr[0] = 10

发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.
因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。

总结:
所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).

3.3 作为函数的返回值

比如：获取斐波那契数列的前N项

 public static int[] fib(int n){
            if(n <= 0){
                return null;
            } int[] array = new int[n];
            array[0] = array[1] = 1;
            for(int i = 2; i < n; ++i){
                array[i] = array[i-1] + array[i-2];
            } return array;
        } public static void main(String[] args) {
            int[] array = fib(10);
            for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                System.out.println(array[i]);
            }
        }