Java 之数组¶
一、数组的概述¶
1. 数组的理解：¶
数组 (Array)，是多个相同类型数据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。
2. 数组相关的概念：¶
数组名 元素 角标、下标、索引 数组的长度：元素的个数
3. 数组的特点：¶
- 数组是序排列的
- 数组属于引用数据类型的变量。数组的元素，既可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型
- 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间
- 数组的长度一旦确定，就不能修改。
4. 数组的分类：¶
① 按照维数：一维数组、二维数组、。。。
② 按照数组元素的类型：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组
5. 数据结构：¶
- 数据与数据之间的逻辑关系：集合（关系很弱）、一对一（数组里面的元素）、一对多（二叉树）、多对多（社交网络）
- 数据的存储结构： 线性表：顺序表（比如：数组）、链表、栈、队列 树形结构：二叉树 图形结构：
二、一维数组¶
1. 一维数组的声明与初始化¶
正确的方式：
int num;//声明
num = 10;//初始化
int id = 1001;//声明 + 初始化
int[] ids;//声明
//1.1 静态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作同时进行
ids = new int[]{1001,1002,1003,1004};
//1.2动态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作分开进行
String[] names = new String[5];
int[] arr4 = {1,2,3,4,5};//类型推断
错误的方式：
2. 一维数组元素的引用：¶
通过角标的方式调用。
//数组的角标（或索引从0开始的，到数组的长度-1结束。
names[0] = "王铭";
names[1] = "王赫";
names[2] = "张学良";
names[3] = "孙居龙";
names[4] = "王宏志";//charAt(0)
3. 数组的属性：¶
数组的属性：length
说明： 数组一旦初始化，其长度就是确定的。arr.length 数组长度一旦确定，就不可修改。
4. 一维数组的遍历¶
5. 一维数组元素的默认初始化值¶
- 数组元素是整型：0
- 数组元素是浮点型：0.0
- 数组元素是 char 型：0 或'\u0000'，而非'0'
- 数组元素是 boolean 型：false
- 数组元素是引用数据类型：null
6. 一维数组的内存结构¶
三、二维数组¶
1. 如何理解二维数组？¶
数组属于引用数据类型 数组的元素也可以是引用数据类型 一个一维数组 A 的元素如果还是一个一维数组类型的，则，此数组 A 称为二维数组。
2. 二维数组的声明与初始化¶
正确的方式：
int[] arr = new int[]{1,2,3};//一维数组
//静态初始化
int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
//动态初始化1
String[][] arr2 = new String[3][2];
//动态初始化2
String[][] arr3 = new String[3][];
//也是正确的写法：
int[] arr4[] = new int[][]{{1,2,3},{4,5,9,10},{6,7,8}};
int[] arr5[] = {{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};//类型推断
错误的方式：
//String[][] arr4 = new String[][4];
//String[4][3] arr5 = new String[][];
//int[][] arr6 = new int[4][3]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
3. 如何调用二维数组元素:¶
System.out.println(arr1[0][1]);//2
System.out.println(arr2[1][1]);//null
arr3[1] = new String[4];
System.out.println(arr3[1][0]);
System.out.println(arr3[0]);//
4. 二维数组的属性：¶
System.out.println(arr4.length);//3
System.out.println(arr4[0].length);//3
System.out.println(arr4[1].length);//4
5. 遍历二维数组元素¶
for(int i = 0;i < arr4.length;i++){
for(int j = 0;j < arr4[i].length;j++){
System.out.print(arr4[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
6. 二维数组元素的默认初始化值¶
* 规定：二维数组分为外层数组的元素，内层数组的元素
* int[][] arr = new int[4][3];
* 外层元素：arr[0],arr[1]等
* 内层元素：arr[0][0],arr[1][2]等
*
* ⑤ 数组元素的默认初始化值
* 针对于初始化方式一：比如：int[][] arr = new int[4][3];
* 外层元素的初始化值为：地址值
* 内层元素的初始化值为：与一维数组初始化情况相同
*
* 针对于初始化方式二：比如：int[][] arr = new int[4][];
* 外层元素的初始化值为：null
* 内层元素的初始化值为：不能调用，否则报错。
7. 二维数组的内存结构¶
四、数组的常见算法¶
1. 数组的创建与元素赋值：¶
杨辉三角（二维数组）、回形数（二维数组）、6 个数，1-30 之间随机生成且不重复。
杨辉三角
// 1.新建二位数组，动态初始化
int[][] yangHui = new int[10][];
// 2.为二维数组赋值
for (int i = 0; i < yangHui.length; i++) {
yangHui[i] = new int[i + 1];
// 2.1为首末元素赋值
yangHui[i][0] = yangHui[i][i] = 1;
// 2.2为其余元素赋值
for (int j = 1; j < yangHui[i].length - 1; j++) {//
yangHui[i][j] = yangHui[i - 1][j - 1] + yangHui[i - 1][j];
}
}
// 3.打印输出二维数组
for (int i = 0; i < yangHui.length; i++) {
for (int j = 1; j < yangHui[i].length; j++) {// 第0个位置没有元素
System.out.print(yangHui[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
2. 针对于数值型的数组：¶
最大值、最小值、总和、平均数等
// 1.找到数组中的最大值
int maxArr = arr[0];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (maxArr < arr[i]) {
maxArr = arr[i];
}
}
System.out.println("数组中的最大值为：" + maxArr);
// 2.找到数组中的最小值
int minArr = arr[0];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (minArr > arr[i]) {
minArr = arr[i];
}
}
System.out.println("数组中的最小值为：" + minArr);
// 3.找到数组中的平均数
int num = 0;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
num += arr[i];
}
System.out.println("数组的平均数为：" + (num / arr.length));
// 4.求总和
int num1 = 0;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
num1 += arr[i];
}
System.out.println("数组的总和为：" + num1);
3. 数组的赋值与复制¶
// 1.数组的赋值
String[] str1 = new String[5];
str1 = str;
str1[2] = "AA";
for (int i = 0; i < str1.length; i++) {
System.out.print(str[i] + " ");
}
System.out.println();
3.1 赋值¶
如何理解：如何理解：将 array1 保存的数组的地址值赋给了 array2，使得 array1 和 array2 共同指向堆空间中的同一个数组实体。
3.2 复制：¶
// 1.1数组的复制
for (int i = 0; i < str1.length; i++) {
str1[i] = str[i];
System.out.print(str1[i] + " ");
}
如何理解：我们通过 new 的方式，给 array2 在堆空间中新开辟了数组的空间。将 array1 数组中的元素值一个一个的赋值到 array2 数组中。
4. 数组元素的反转:¶
//方法一：
for(int i = 0;i < arr.length / 2;i++){
String temp = arr[i];
arr[i] = arr[arr.length - i -1];
arr[arr.length - i -1] = temp;
}
//方法二：
for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--){
String temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
5. 数组中指定元素的查找：搜索，检索¶
5.1 线性查找：¶
实现思路：通过遍历的方式，一个一个的数据进行比较、查找。 适用性：具有普遍适应性
5.2 二分法查找：¶
实现思路：每次比较中间值，折半的方式检索。 适用性：（前提：数组必须有序）
6 . 数组的排序算法¶
十大排序算法
- 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、希尔排序
- 归并排序
- 桶排序
- 基数排序
理解： 1）衡量排序算法的优劣：
时间复杂度、空间复杂度、稳定性
2）排序的分类：内部排序 与 外部排序（需要借助磁盘）
3）不同排序算法的时间复杂度
冒泡排序的实现：
int[] arr = new int[] { 21, 43, 64, 76, 878, 432, 21 };
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
五、Arrays 工具类的使用¶
1. 理解：¶
① 定义在 java.util 包下。 ② Arrays: 提供了很多操作数组的方法。
2. 使用：¶
int arr1[] = new int[] { 21, 43, 542, 432, 4, 2, 5, 1 };
int arr2[] = new int[] { 32, 43, 4, 1, 4, 76, 54, 68, 4 };
// 1.Arrays.equals(arr1, arr2):判断数组是否相等
System.out.println(Arrays.equals(arr1, arr2));
// 2.Arrays.toString(arr1):输出数组信息
System.out.println(Arrays.toString(arr1));
// 3.Arrays.fill(arr1, 2):将指定值填充到数组中
Arrays.fill(arr1, 2);
System.out.println(Arrays.toString(arr1));
// 4.Arrays.sort(arr2):对数组进行排序
Arrays.sort(arr2);
System.out.println(Arrays.toString(arr2));
// 5.Arrays.binarySearch(arr2, 1):堆排序好的数组用二分法检索指定值
int index = Arrays.binarySearch(arr2, 1);
System.out.println(index);
六、数组的常见异常¶
1. 数组角标越界异常：¶
ArrayIndexOutOfBoundsException
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
for(int i = 0;i <= arr.length;i++){
System.out.println(arr[i]);
}
System.out.println(arr[-2]);
System.out.println("hello");
2. 空指针异常：¶
NullPointerException
//情况一：
int[] arr1 = new int[]{1,2,3};
arr1 = null;
System.out.println(arr1[0]);
//情况二：
int[][] arr2 = new int[4][];
System.out.println(arr2[0][0]);
//情况：
String[] arr3 = new String[]{"AA","BB","CC"};
arr3[0] = null;
System.out.println(arr3[0].toString());
提示：一旦程序出现异常，未处理时，就终止执行。
全文完