Java-5 数组

5 数组

学习来源：【狂神说Java】Java零基础学习视频通俗易懂_哔哩哔哩_bilibili

数组概述

数组时相同类型数据的有序结合
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他们（数组的下标从0开始）

数组声明创建

首先要声明变量

int[] nums;//1.定义，首选方法
int num2[];//效果相同，但不是首选方法，为了让C/C++程序员能够快速适应Java

Java语言使用new操作符来创建数组

int a;
a = 3;
int[] nums;//声明一个数组第一种方法（首选方法）
int num2[];//声明一个数组第二种方法（为了让C/C++程序员能够快速适应Java）
nums = new int[20];//创建数组，限定数组长度
int[] nums3 = new int[10];//可以把以上两个合并，声明变量的同时创建数组
//以上赋值写成如下：
int b = 3;
int [] numbers = {10,20,30,40,50};

数组的元素可以通过索引访问的，数组索引从0开始

获取数组的长度

arrays.length

内存分析

Java内存

堆
- 存放new的对象和数组
- 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
栈
- 存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）
- 引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的地址）
方法区
- 可以被所有的线程共享
- 包含了所有的class和static变量

声明数组

int[] array = null;

三种初始化

静态初始化

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

动态初始化

int[] a = new int[2];
a[0] = 1;
a[0] = 1;

数组的默认初始化（隐式初始化）

数组是引用类型，他的元素相当于类的实例变量，因此数组已经分配空间，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

//静态初始化：创建 + 赋值
int[] a = {1,2,3};
Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,2)}
//动态初始化:包含默认初始化，int类型未赋值默认是0.string类型未赋值就是null
int[] b = new int[10];
b[0] = 10;

数组的四个基本特点

长度是确定的，一旦创建，不可改变
元素类型相同，不允许出现混合类型
元素可以是任何类型，包括基本类型和引用类型（包括类、接口、数组）
当数组元素是引用类型，数组可以被看作是对象，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。

数组边界

下标的合法区间：[0,length-1]，如果越界就会报错
ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常
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
- 数组长度的确定性，不可变的，如果越界，则报ArrayIndexOutOfBoundsException

public class ArrayDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};
        //打印全部的数组元素
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
        System.out.println("==================================");
        //计算所有的元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            sum = sum +arrays[i];
        }
        System.out.println("sum="+sum);
        System.out.println("==================================");
        //查找最大的元素
        int max = 0;//初始值应该定为int max = arrays[0];这样更为严谨
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            if (arrays[i] > max){
                max = arrays[i];
            }
        }
        System.out.println("max="+max);
    }
}

数组使用

For-Each 循环

增强型for循环 for-each

for(类型元素：数据名){

//代码句子

}
数组做方法入参
数组作返回值

//数组的使用
package com.tanswc;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1, 2, 3, 4, 5};
        //JDK1.5以后，没有下标
        //增强型for循环
        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }
        System.out.println("=============");
        //数组做方法入参，打印数组元素
        printArray(arrays);
        System.out.println("n=============");
        //数组作返回值，反转数组
        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);
    }
    //数组做方法入参的打印数组元素方法
    public static void printArray( int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i] + " ");
        }
    }
    //数组作返回值的反转数组方法
    public static int[] reverse ( int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];
        //反转的操作；
        for (int i = 0, j = result.length - 1; i < arrays.length; i++, j--) {
            //不需要j的话就是，result[i] = arrays[arrays.length-1-i];
            result[j] = arrays[i];
        }
        return result;
    }
}

多维数组

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
二维数组
```
int a[][] = new int[2][5]
```
解析：以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组
多维数组的使用？
```
num[1][0]
```

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        //[4][2]
        int[][] a = {{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};
        //System.out.println(a);输出结果：[[I@1b6d3586，输出的是一个对象
        //System.out.println(a[0]);输出结果：[[I@1b6d3586，输出的是一个对象
        System.out.println(a[0][1]);//输出结果是2，输出的是元素中具体的某个值
        System.out.println("n=============");
        printArray(a[0]);//遍历打印输出a[0]数组中的元素
        System.out.println("n=============");
        System.out.println(a.length);//打印a数组的长度
        System.out.println("n=============");
        System.out.println(a[0].length);//打印a[]数组的长度
        System.out.println("n=============");
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            for (int j = 0; j < a[i].length; j++) {
                System.out.print(a[i][j]+"t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }
}

数组扩展 Arrays类

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
查看JDK帮助文档
Arrays类中的方法都是static修饰的静态方法，是使用的时候我们可以直接使用类名进行调用，而“不用”使用对象来调用（注意L是“不用”不是“不能”）
具有一下常用的功能：
- 打印数组元素：Arrays.toString()
- 给数组赋值：通过fill方法
- 给数组排序：通过sort方法，按照升序
- 比较数组：通过equal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操作

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,24,4,6,72,12,36,845,8,383,2};
        //打印数组元素 Arrays.toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));//调用的已有的方法， 这类方法也可以自己写，如下printArray，也能实现同样的效果
        System.out.println("------------------------------------------");
        printArray(a);

        //有序打印数组元素 Arrays.sort
        System.out.println("n------------------------------------------");
        Arrays.sort(a);//数组进行排序：升序
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        //赋值操作 fill
        System.out.println("------------------------------------------");
        Arrays.fill(a,0);//数组填充
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        //赋值操作 fill
        System.out.println("------------------------------------------");
        Arrays.fill(a,2,4,7);//2-4之间数组填充为7，左闭右开
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
    public static void printArray(int[] a){
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            if (i == 0){
                System.out.print("[");
            }
            if (i == a.length-1){
                System.out.print(a[i]+"]");
            }else {
                System.out.print(a[i]+", ");
            }
        }
    }
}

冒泡排序

八大排序中最有出名的排序算法之一（其他排序跳转到：bilibili搜索“西部开源”，选择西部开源官方–>西部开源Java之数组与排序，贴个链接：西部开源Java之数组与排序_哔哩哔哩_bilibili ）

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {17,4,34,35,6,7,63,134};
        int[] sort = sort(a);//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }

    //冒泡排序
    //1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数比第二个大， 则交换位置
    //2.每一次比较都会产生一个最大或最小的数字
    //3.下一轮则可以少一次排序
    //4.依次循环，直到结束
    public static int[] sort(int[] array){
        //外层循环，限定次数
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i ; j++) {
                if (array[j+1] > array[j]) {//这里的“>”表示降序，“<”表示升序
                    int z = 0;
                    z = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = z;
                }
            }
        }
        return array;
    }
}
//时间复杂度n^2

//优化
import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {17,4,34,35,6,7,63,134};
        int[] sort = sort(a);//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }

    //冒泡排序
    //1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数比第二个大， 则交换位置
    //2.每一次比较都会产生一个最大或最小的数字
    //3.下一轮则可以少一次排序
    //4.依次循环，直到结束
    public static int[] sort(int[] array){
        //外层循环，限定次数
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            boolean flag = false;//通过flag标识位减少没有意义的比较
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i ; j++) {
                if (array[j+1] < array[j]) {//这里的“>”表示降序，“<”表示升序
                    int z = 0;
                    z = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = z;
                    flag = true;
                }
            }
            if (flag == false){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

稀疏数组

需求：编写五子棋游戏，有存盘退出和续上盘的功能

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

空盘用0代表
黑棋用1代表
白棋用2代表

分析问题：因为该二维数组很多值是默认值0.因此记录了很多没有意义的数据

解决：稀疏数组

11 11 2
1 2 1
2 3 2

import javax.naming.PartialResultException;
import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建一个二维数组, 11*11
        // 空盘用0代表,黑棋用1代表,白棋用2代表
        int[][] a = new int[11][11];
        a[1][2] = 1;
        a[2][3] = 2;
        System.out.println("输出原始的数组a：");
        for (int[] ints : a) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"t");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("===========================================");
        //转换为稀疏数组
        //获取有效值的个数
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (a[i][j] != 0) {
                    sum++;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效值的个数是"+sum);
        System.out.println("===========================================");
        //创建一个稀疏数组的数组
        int[][] b = new int[sum+1][3];
        b[0][0] = a.length;
        b[0][1] = a[0].length;
        b[0][2] = sum;

        int count = 0;
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            for (int j = 0; j < a[i].length; j++) {
                if (a[i][j] != 0) {
                    count++;
                    b[count][0] = i;
                    b[count][1] = j;
                    b[count][2] = a[i][j];
                }
            }
        }
        System.out.println("输出稀疏数组b：");
        for (int i = 0; i < b.length; i++) {
            System.out.println(b[i][0]+"t"+b[i][1]+"t"+b[i][2]+"t");
        }
        System.out.println("===========================================");
        System.out.println("还原数组a（此时定为新的数组c）：");
        int[][] c = new int[b[0][0]][b[0][1]];//b数组第0行已经限定行数和列数
        for (int i = 1; i < b.length;i++) {//从b数组第一行开始，遍历所有的行
            c[b[i][0]][b[i][1]] = b[i][2];
        }
//        for (int i = 0; i < c.length; i++) {//和下面的方法一样，不够专业，但浅显易懂
//            for (int j = 0; j < c[i].length; j++) {
//                System.out.print(c[i][j]+"t");
//            }
//            System.out.println();
            System.out.println(Arrays.toString(c[i]));
//        }
        for (int[] x : c) {
            for (int y : x) {
                System.out.print(y+"t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Java-5 数组

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