④Java数组

Java数组

文章目录

• Java数组
• 前言
• 一、数组的概述
• • 1.1 数组的定义
  • 1.2 数组的常见概念
  • 1.3 数组的特点
  • 1.2 数组的分类
• 二、一维数组
• • 2.1 声明方式
  • 2.2 初始化
  • 2.3 数组元素的引用
  • 2.4 数组元素的默认初始值
  • 2.5 数组内存解析
• 三、多维数组
• • 3.1 多维数组定义（以二维数组为例）
  • 3.2 声明方式
  • 3.3 初始化
  • 3.4 数组元素的引用
  • 3.5 数组元素的默认初始值
  • 3.6 数组内存解析
• 四、数组中涉及的常见算法
• 五、Arrays工具类
• 六、数组中常见的异常
• • 6.1 数组脚标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)
  • 3.2 空指针异常(NullPointerException)
• 总结

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前言

这篇博客是对Java中数组的学习，个人觉得对整个Java学习很重要，尤其是在之后的算法学习当中，对数组的操作就显得尤为重要。

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一、数组的概述 1.1 数组的定义

• 数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

1.2 数组的常见概念

• 数组名
• 下标（或索引）
• 元素
• 数组的长度

1.3 数组的特点

• 数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型。
• 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组名中引用的是这块连续空间的首地址。
• 数组的长度一旦确定，就不能修改。
• 我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。

1.2 数组的分类

• 按照维度：一维数组、二维数组、三维数组、…。
• 按照元素的数据类型分：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)。

二、一维数组 2.1 声明方式

• type var[] 或 type[] var;
• 注意: Java语言中 “声明” 数组时不能指定其长度(数组中元素的数)， 例如： int a[5]; //非法

2.2 初始化

• 静态初始化：在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。
  • 例如: int arr[] = new int[]{ 3, 9, 8}; 或 int[] arr = {3,9,8};
• 动态初始化：数组声明且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行。
  • 例如: int[] arr = new int[1];
    arr[0] = 3;
    arr[1] = 9;

2.3 数组元素的引用

• 定义并用运算符new为之分配空间后，才可以引用数组中的每个元素；
• 数组元素的引用方式：数组名[数组元素下标]；
  • 数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a[3] , b[i] , c[6*i]；
  • 数组元素下标从0开始；长度为n的数组合法下标取值范围: 0 —>n-1；如int a[]=new int[3]; 可引用的数组元素为a[0]、a[1]、a[2]；
• 每个数组都有一个属性length指明它的长度，例如：a.length 指明数组a的长度(元素个数)；
  • 数组一旦初始化，其长度是不可变的。

2.4 数组元素的默认初始值

• 数组是引用类型，它的元素相当于类的成员变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式初始化。
  • 对于基本数据类型而言，默认初始化值各有不同。
  • 对于引用数据类型而言，默认初始化值为null(注意与0不同！)
    

2.5 数组内存解析

• 栈存放数组第一个元素索引，堆初始化数据的内存空间
  

三、多维数组 3.1 多维数组定义（以二维数组为例）

• Java 语言里提供了支持多维数组的语法。
• 如果说可以把一维数组当成几何中的线性图形，那么二维数组就相当于是一个表格，像右图Excel中的表格一样。
• 对于二维数组的理解，我们可以看成是一维数组array1又作为另一个一维数组array2的元素而存在。其实，从数组底层的运行机制来看，其实没有多维数组。
• 注意特殊写法情况：int[] x,y[]; x是一维数组，y是二维数组。
• Java中多维数组不必都是规则矩阵形式。

3.2 声明方式

• type var[][] 或 type[][] var;
• 注意: Java语言中 “声明” 数组时不能指定其长度(数组中元素的数)， 例如： int a[5][3]; //非法

3.3 初始化

• 静态初始化：在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。
  • 例如: int arr[][] = new int[][]{{3, 9, 8}, {3, 9}};
    或 int[][] arr = {{3, 9, 8}, {3, 9}};
  • Java中多维数组不必都是规则矩阵形式。
• 动态初始化：数组声明且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行。
  • 例如: int[][] arr = new int[3][];
    二维数组中有3个一维数组。
    每个一维数组都是默认初始化值null (注意：区别于格式1）
    可以对这个三个一维数组分别进行初始化
    arr[0] = new int[3]; arr[1] = new int[1]; arr[2] = new int[2];
    注：int[][] arr = new int[][3]; //非法

3.4 数组元素的引用

• 定义并用运算符new为之分配空间后，才可以引用数组中的每个元素；
• 数组元素的引用方式：数组名[数组元素下标][数组元素下标]；
  • 数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a[3][0] , b[i][j] , c[6*i][j*2];
  • 数组元素下标从0开始；长度为n的数组合法下标取值范围: 0 —>n-1;
• 每个数组都有一个属性length指明它的长度，例如：a.length 指明数组a的长度(元素个数) a[1].length 指明数组a[1]的长度(元素个数)。
  • 数组一旦初始化，其长度是不可变的。

3.5 数组元素的默认初始值

• 数组是引用类型，它的元素相当于类的成员变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式初始化。
  • a[0]存放的是地址值，a[0][0]与一维数组相同。

3.6 数组内存解析

• 栈存放指向索引数组第一个元素的索引，堆初始化存放数据的内存空间
  

四、数组中涉及的常见算法

• 数组元素的赋值(杨辉三角、回形数等)。
• 求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等。
• 数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)。
• 数组元素的排序算法。
  • 选择排序
    • 直接选择排序、堆排序
  • 交换排序
    • 冒泡排序、快速排序
  • 插入排序
    • 直接插入排序、折半插入排序、Shell排序
  • 归并排序
  • 桶式排序
  • 基数排序

五、Arrays工具类

• java.util.Arrays类即为操作数组的工具类，包含了用来操作数组（比
  如排序和搜索）的各种方法。
  

六、数组中常见的异常 6.1 数组脚标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)

int[] arr = new int[2];
System.out.println(arr[2]);
System.out.println(arr[-1]);
访问到了数组中的不存在的脚标时发生。

3.2 空指针异常(NullPointerException)

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
arr引用没有指向实体，却在操作实体中的元素时。

总结

以上是对Java数组（Array）的学习，比较关键的一节，其中各种操作在算法当中十分实用，对于数组的查找和排序是必须掌握的知识点，尽管在Arrays工具类中有查找和排序的工具包，但还是要能够自己写出查找和排序的代码。