数组
什么是数组？
-
数组(Array) 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。
-
数组中的概念
-
数组名
-
下标（或索引）
-
元素
-
数组的长度
-
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。占据的空间的大小，取决于数组的长度和数组中元素的类型。 -
数组中的元素在内存中是依次紧密排列的，有序的。
-
数组，一旦初始化完成，其长度就是确定的。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。
-
数组名中引用的是这块连续空间的首地址。
数组的分类
1、按照元素类型分：
-
基本数据类型元素的数组：每个元素位置存储基本数据类型的值
-
引用数据类型元素的数组：每个元素位置存储对象（本质是存储对象的首地址）
2、按照维度分：
-
一维数组：存储一组数据
-
二维数组：存储多组数据，相当于二维表，一行代表一组数据，只是这里的二维表每一行长度不要求一样。
一维数组的使用
一维数组的声明
格式：
//推荐
元素的数据类型[] 一维数组的名称;//不推荐
元素的数据类型 一维数组名[];
举例：
int arr[];
int[] arr;
double[] arr;
String[] arr; //引用类型数组数组的声明，需要明确：
（1）数组的维度：在Java中数组的符号是[]，[]表示一维，[][]表示二维。
（2）数组的元素类型：即创建的数组容器可以存储什么数据类型的数据。元素的类型可以是任意的Java的数据类型。例如：int、String、Student等。
（3）数组名：就是代表某个数组的标识符，数组名其实也是变量名，按照变量的命名规范来命名。数组名是个引用数据类型的变量，因为它代表一组数据。
注意：Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的个数)。 例如： int a[5]; //非法
一维数组的初始化
静态初始化
-
如果数组变量的初始化和数组元素的赋值操作同时进行，那就称为静态初始化。
-
静态初始化，本质是用静态数据（编译时已知）为数组初始化。此时数组的长度由静态数据的个数决定。
-
一维数组声明和静态初始化格式1：
-
数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,...}; 或 数据类型[] 数组名; 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,...};
new：关键字，创建数组使用的关键字。因为数组本身是引用数据类型，所以要用new创建数组实体
例如，定义和储存包含整数 1、 2、3、4、5的整数容器就
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
//或
int[] arr;
arr = new int[]{1,2,3,4,5};
一维数组声明和静态初始化格式2：
数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};//必须在一个语句中完成，不能分成两个语句写
动态初始化
数组变量的初始化和数组元素的赋值操作分开进行，即为动态初始化。
动态初始化中，只确定了元素的个数（即数组的长度），而元素值此时只是默认值，还并未真正赋自己期望的值。真正期望的数据需要后续单独一个一个赋值。
格式：
数组存储的元素的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的元素的数据类型[长度];
或
数组存储的数据类型[] 数组名字;
数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];
-
[长度]：数组的长度，表示数组容器中可以最多存储多少个元素。
-
注意：数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改。和水杯道理相同，买了一个2升的水杯，总容量就是2升是固定的。
正确写法：
int[] arr = new int[5];
int[] arr;
arr = new int[5];
错误写法
int[] arr = new int[5]{1,2,3,4,5}; //当后边有{}指定元素列表，就不需要在[]中指定元素个数了
一维数组的使用
数组的长度
-
数组的元素总个数，即数组的长度
-
每个数组都有一个属性length指明它的长度，例如：arr.length 指明数组arr的长度(即元素个数)
-
每个数组都具有长度，而且一旦初始化，其长度就是确定，且是不可变的
class exercise{
public static void main(String[] args) {
int[] scores;
scores = new int[]{1,2,3,4,5};
//int scores[] = new int[]{1,2,3,4,5};
System.out.println(scores.length); //5
int scores2[] = new int[6];
System.out.println(scores2.length); //6
}
}数组元素的引用
如何表示数组中的一个元素？
每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从0开始，这个自动编号称为数组索引(index)或下标，可以通过数组的索引/下标访问到数组中的元素。
数组名[索引/下标]
数组的下标范围？
Java中数组的下标从[0]开始，下标范围是[0, 数组的长度-1]，即[0, 数组名.length-1]
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];
一维数组的遍历
将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。for循环与数组的遍历是绝配。
举例
数组元素的默认值
数组是引用类型，当我们使用动态初始化方式创建数组时，元素值只是默认值。例如：
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！)
public class ArrayTest7 {
public static void main(String[] args) {
//存储26个字母
char[] letters = new char[26];
System.out.println("letters数组的长度：" + letters.length);
System.out.print("存储字母到letters数组之前：[");
for (int i = 0; i < letters.length; i++) {
if(i==0){
System.out.print(letters[i]);
}else{
System.out.print("," + letters[i]);
}
}
System.out.println("]");
//存储5个姓名
String[] names = new String[5];
System.out.println("names数组的长度：" + names.length);
System.out.print("存储姓名到names数组之前：[");
for (int i = 0; i < names.length; i++) {
if(i==0){
System.out.print(names[i]);
}else{
System.out.print("," + names[i]);
}
}
System.out.println("]");
}
}运行结果
一维数组内存分析
Java虚拟机的内存划分
为了提高运算效率，就对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。
一维数组在内存中的存储
一个一维数组内存图
数组下标为什么是0开始
因为第一个元素距离数组首地址间隔0个单元格。
两个一维数组内存图
两个变量指向一个一维数组
两个数组变量本质上代表同一个数组。
public static void main(String[] args) {
// 定义数组，存储3个元素
int[] arr = new int[3];
//数组索引进行赋值
arr[0] = 5;
arr[1] = 6;
arr[2] = 7;
//输出3个索引上的元素值
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
//定义数组变量arr2，将arr的地址赋值给arr2
int[] arr2 = arr;
arr2[1] = 9;
System.out.println(arr[1]);
} 
一维数组的应用
输出对应的英文
用一个数组，保存星期一到星期天的7个英语单词，从键盘输入1-7，显示对应的单词 {"Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday","Sunday"}
从键盘读入学生成绩，找出最高分，并输出学生成绩等级。
import java.util.Scanner;
public class scratch{
public static void main(String[] args) {
//获取学生人数 确定数组长度
System.out.println("请输入学生人数");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int count = scanner.nextInt();
// 创建指定长度的数组
int[] scores = new int[count];
// 使用循环，依次给数组的元素赋值
int maxScore = 0; //记录最高分
System.out.println("请输入" + count + "个成绩");
for (int i = 0;i < scores.length;i++){
scores[i] = scanner.nextInt();
// 获取数组中元素的最大值，即为最高分
if(maxScore < scores[i]){
maxScore = scores[i];
}
}
System.out.println("最高分是" + maxScore);
//遍历数组元素，输出各自的分数，并根据其分数与最高分的差值，获取各自的等级
char grade;
for(int i = 0;i < scores.length;i++){
if(scores[i] >= maxScore - 10){
grade = 'A';
}else if(scores[i] >= maxScore - 20){
grade = 'B';
}else if(scores[i] >= maxScore - 30){
grade = 'C';
}else{
grade = 'D';
}
System.out.println("student " + i + " socre is " + scores[i] + ", grade is " + grade);
}
//关闭资源
scanner.close();
}
}
快速排序
快速排序（Quick Sort）由图灵奖获得者Tony Hoare发明，被列为20世纪十大算法之一，是迄今为止所有内排序算法中速度最快的一种，快速排序的时间复杂度为O(nlog(n))。
快速排序通常明显比同为O(nlogn)的其他算法更快，因此常被采用，而且快排采用了分治法的思想，所以在很多笔试面试中能经常看到快排的影子。
排序思想：
-
从数列中挑出一个元素，称为"基准"（pivot），
-
重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区结束之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作。
-
递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。
-
递归的最底部情形，是数列的大小是零或一，也就是永远都已经被排序好了。虽然一直递归下去，但是这个算法总会结束，因为在每次的迭代（iteration）中，它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。
动态演示：排序（冒泡排序，选择排序，插入排序，归并排序，快速排序，计数排序，基数排序） - VisuAlgo
内部排序性能比较与选择
-
性能比较
-
从平均时间而言：快速排序最佳。但在最坏情况下时间性能不如堆排序和归并排序。
-
从算法简单性看：由于直接选择排序、直接插入排序和冒泡排序的算法比较简单，将其认为是简单算法。对于Shell排序、堆排序、快速排序和归并排序算法，其算法比较复杂，认为是复杂排序。
-
从稳定性看：直接插入排序、冒泡排序和归并排序时稳定的；而直接选择排序、快速排序、 Shell排序和堆排序是不稳定排序
-
从待排序的记录数n的大小看，n较小时，宜采用简单排序；而n较大时宜采用改进排序。
-
-
选择
-
若n较小(如n≤50)，可采用直接插入或直接选择排序。 当记录规模较小时，直接插入排序较好；否则因为直接选择移动的记录数少于直接插入，应选直接选择排序为宜。
-
若文件初始状态基本有序(指正序)，则应选用直接插入、冒泡或随机的快速排序为宜；
-
若n较大，则应采用时间复杂度为O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或归并排序。
-
Arrays工具类的使用
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。 比如：
-
数组元素拼接static String toString(int[] a) ：字符串表示形式由数组的元素列表组成，括在方括号（"[]"）中。相邻元素用字符 ", "（逗号加空格）分隔。形式为：[元素1，元素2，元素3...]-
static String toString(Object[] a) ：字符串表示形式由数组的元素列表组成，括在方括号（"[]"）中。相邻元素用字符 ", "（逗号加空格）分隔。元素将自动调用自己从Object继承的toString方法将对象转为字符串进行拼接，如果没有重写，则返回类型@hash值，如果重写则按重写返回的字符串进行拼接。
-
-
数组排序-
static void sort(int[] a) ：将a数组按照从小到大进行排序
-
static void sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex) ：将a数组的[fromIndex, toIndex)部分按照升序排列
-
static void sort(Object[] a) ：根据元素的自然顺序对指定对象数组按升序进行排序。
-
static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) ：根据指定比较器产生的顺序对指定对象数组进行排序。
-
-
数组元素的二分查找-
static int binarySearch(int[] a, int key) 、static int binarySearch(Object[] a, Object key) ：要求数组有序，在数组中查找key是否存在，如果存在返回第一次找到的下标，不存在返回负数。
-
-
数组的复制-
static int[] copyOf(int[] original, int newLength) ：根据original原数组复制一个长度为newLength的新数组，并返回新数组
-
static <T> T[] copyOf(T[] original,int newLength)：根据original原数组复制一个长度为newLength的新数组，并返回新数组
-
static int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to) ：复制original原数组的[from,to)构成新数组，并返回新数组
-
static <T> T[] copyOfRange(T[] original,int from,int to)：复制original原数组的[from,to)构成新数组，并返回新数组
-
-
比较两个数组是否相等-
static boolean equals(int[] a, int[] a2) ：比较两个数组的长度、元素是否完全相同
-
static boolean equals(Object[] a,Object[] a2)：比较两个数组的长度、元素是否完全相同
-
-
填充数组-
static void fill(int[] a, int val) ：用val值填充整个a数组
-
static void fill(Object[] a,Object val)：用val对象填充整个a数组
-
static void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val)：将a数组[fromIndex,toIndex)部分填充为val值
-
static void fill(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Object val) ：将a数组[fromIndex,toIndex)部分填充为val对象
-
举例：java.util.Arrays类的sort()方法提供了数组元素排序功能：
import java.util.Arrays;
public class SortTest {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3,2,5,1,6};
System.out.println(Arrays.toString(arr));
Arrays.sort(arr); //升序排列
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}
数组的常见异常
数组角标越界异常
当访问数组元素时，下标指定超出[0, 数组名.length-1]的范围时，就会报数组下标越界异常：ArrayIndexOutOfBoundsException。
数组元素下标范围[0,数组名.length-1]
public class TestArrayIndexOutOfBoundsException {
public static void main(String[] args){
int[] arr = {1,2,3};
System.out.println(arr[3]); //下标越界
System.out.println(arr[arr.length]); //下标越界
//数组下标范围 [0,length-1]
}
}空指针异常
public class TestNullpointerException {
public static void main(String[] args) {
//定义数组
int[][] arr = new int[3][];
System.out.println(arr[0][0]);//NullpointerException
}
}
因为此时数组的每一行还未分配具体存储元素的空间，此时arr[0]是null，此时访问arr[0][0]会抛出NullPointerException 空指针异常。
//举例一：
// int[] arr1 = new int[10];
// arr1 = null;
// System.out.println(arr1[9]);
//举例二：
// int[][] arr2 = new int[5][];
// //arr2[3] = new int[10];
// System.out.println(arr2[3][3]);
//举例三：
String[] arr3 = new String[10];
System.out.println(arr3[2].toString());
扫一扫
1862
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
