四 Java数组

Java数组

数组的定义

• 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。

数组的声明和创建

首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法：

dataType[] arrayRefVar; //首选的方法
dataType arrayRefVar[]; //效果相同

Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。

获取数组长度：arrays.length

int[] numbers;//声明
numbers = new int[10];//创建。这个10指的是数据元素的个数为10，下标从0~9
/*也可以声明并创建。
* int[] nums = new int[10];
* */
numbers[0] = 1;
numbers[1 ]= 2;
numbers[2 ]= 3;
numbers[3 ]= 4;
numbers[4]= 5;
numbers[5]= 6;
numbers[6 ]= 7;
numbers[7]= 8;
numbers[8] = 9;
numbers[9] = 10;
int sum =0;
//若int数组某个元素未赋值，则会为默认值0
for(int i =0;i < numbers.length ;i++){
     sum = sum + numbers[i];
}
System.out.println(sum);

三种初始化及内存分析

这里的方法区还少了一句：包含了所有的class和static变量。

如果输出numbers[10]会报错。

java.lang.Array.ArrayIndexOutOfBoundsException: 下标越界

三种初始化

• 静态初始化
  当我们事先知道,需要存储哪一些数据的时候,选用静态初始化

  //静态初始化：创建 + 赋值
  int[] a={1,2,3,4,5};
  System.out.println(a[0]);//输出1
  

• 动态初始化
  当我们事先不知道,需要存储哪些数据的时候,只能使用动态初始化

  //动态初始化 ： 包含默认初始化
  int[] b = new int[10];
  b[0] = 10;
  System.out.println(b[0]);//输出10
  System.out.println(b[1]);//输出0
  

  数组默认的初始化

  • 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。

数组的四个基本特点

• 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。
• 其元素必须是相同类型,不允许出现混合类型。
• 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。
• 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。

数组边界

下标的合法区间：[ 0 , length),如果越界就会报错。

java.lang.Array.ArrayIndexOutOfBoundsException:

小结：

数组是相同数据类型（数据类型也可以为任意类型）的有序集合

数组也是对象。数组元素相当于成员变量

数组长度是确定的，不可改变的，如果越界，则报错。

数组的使用

For-each 循环

for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
}

数组作方法入参

public static void printA(int[] arrays){
        for (int i = 0;i< arrays.length;i++){
            System.out.println(arrays[i]);
        }
    }

数组作返回值

//反转数组
public static int[] reverse(int[] nums){
    int[] result = new int[nums.length];
    //反转操作
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        result[nums.length - 1 - i] = nums[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];
  int[][] a = new int[2][5];
  //以上的二维数组a可以看成一个两行五列的数组。
  

• 二维数组图形化描述

public static void main(String[] args) {
    //[4][2]
    /*
    1,2 array[0]
    2,3 array[1]
    3,4 array[2]
    4,5 array[3]
     */
    int[][] array1 ={{1,2},{2,3},{3,4},{4}};
    System.out.println(array1[3][0]);//输出4
    //System.out.println(array1[3][1]);//报错
    //array1.length----->4
    //array1[0].length-----> 2

    int[][] array ={{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};
    //遍历二维数组元素
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
            System.out.print(array[i][j]+" ");
        }
        System.out.println();
    }
}

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，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")
• 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。

int[] a = {1,5,6,894,4646,6464,441,48};
System.out.println(a);  //会出来一个数组对象，而非具体数值  [I@1b6d3586
System.out.println(Arrays.toString(a));
    //[1,5,6,894,4646,6464,441,48]
    //不用非重复造轮子

//数组进行排序
Array.sort(a);    //升序
System.out.println(Arrays.toString(a));

//填充
Array.fill(a,0);
System.out.println(Arrays.toString(a));
//[0,0,0,0,0,0,0,0]

Array.fill(a,2,4,0);//下标从二到三填充为0。左闭右开  【2，4)
//[1,5,0,0,4646,6464,441,48]

冒泡排序

冒泡排序（时间复杂度为O(n²)），是八大排序之一。

1.比较数组中两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他们的位置

2.每一轮比较,都至少会产生出一个最大,或者最小的数字;

3.下一轮则可以少一次比较!

4.依次循环,直到结束!

public static int[] sort(int[] array){
int u;
for(int i=0;i<array.length;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]>array[j+1]){  //大于号变小与号，变成降序排列
            u = array[j + 1];
            array[j+1] = array[j];
            array[j] = u;
            flag = true;
        }
    }
    if(flag == false){
        break;
    }
}
return array;
}
//升序排列

稀疏数组

当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组

稀疏数组的处理方式是:

记录数组一共有几行几列，有多少个不同值
把具有不同值的元素和行列及值记录在一个小规模的数组中从而缩小程序的规模
如下图:左边是原始数组，右边是稀疏数组(第一行存储了共6行，7列，8个不同值)

第零个元素，一共有几行的坐标，一共有几列的坐标

第几个元素，行的坐标，列的坐标，元素的值

（坐标都从0开始）

//创建一个11*11的数组  0：没有棋子 1：黑子 2：白子
int[][] array = new int[11][11];
array[1][2] = 1;
array[2][3]  = 2;
//输出原始的数组
for (int[] ints : array) {
     for (int anInt : ints) {
          System.out.print(anInt+" ");
      }
System.out.println();
}

//转换为稀疏数组存储
int validNum = 0;
for(int i = 0;i< array.length;i++){
       for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
            if (array[i][j] != 0){
                validNum++;
             }
         }
}
 System.out.println(validNum);
 //1.创建一个稀疏数组
 int[][] sparseArray = new int[validNum + 1][3];
 sparseArray[0][0] = 11;
 sparseArray[0][1] = 11;
 sparseArray[0][2] = validNum;
 //2.遍历二维数组，将非零的值存到稀疏数组中。
 int count = 0;
 for(int i = 0;i< array.length;i++){
       for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
            if (array[i][j] != 0){
                 count++;
                 sparseArray[count][0] = i;
                 sparseArray[count][1] = j;
                 sparseArray[count][2] = array[i][j];
             }
        }
}
//输出稀疏数组
for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
System.out.println(sparseArray[i][0]+" "+sparseArray[i][1]+" "+sparseArray[i][2]);
}

//还原稀疏数组为二维数组
int[][] transArray  = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
    for (int i= 1 ;i<sparseArray.length;i++){
        transArray[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]]  = sparseArray[i][2];
     }
for (int[] ints : transArray) {
      for (int anInt : ints) {
         System.out.print(anInt+" ");
       }
System.out.println();
}