Java数组详解：动态初始化与静态初始化-优快云博客

这篇博客深入介绍了Java中的数组，包括数组的概念、定义格式、动态和静态初始化，以及数组的下标越界、空指针异常、遍历、获取最值等操作。此外，还讲解了冒泡排序和选择排序的原理，以及二维数组的定义和访问方法。

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数组概述

数组是指一组数据的集合，数组中的每个数据被称作元素。在数组中可以存放任意类型的元素，但同一个数组里存放的元素类型必须一致。

数组定义的格式

在Java中，可以使用以下格式来定义一个数组。如下

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[元素个数或数组长度];

int[] x = new int[100];
解析含义：左侧数据类型，也就是数组当中不搜存的数据，全部都是统一的什么类型
左侧的中括号：代表我是一个数组
左侧数组名：给数组起个名字
右侧的new :代表创建数组的动作
右侧的数据类型必须和左边的保持一致
右侧中括号的长度：也就是数组当中，到底可以保存多少个数据，内容int类型

上述语句就相当于在内存中定义了100个int类型的变量，第一个变量的名称为x[0]，第二个变量的名称为x[1]，以此类推，第100个变量的名称为x[99]，这些变量的初始值都是0
为了更好地理解数组的这种定义方式，可以将上面的一句代码分成两句来写，具体如下：

int[] x; // 声明一个int[]类型的变量
x = new int[100]; // 创建一个长度为100的数组

接下来，通过两张内存图来详细地说明数组在创建过程中内存的分配情况。
第一行代码 int[] x; 声明了一个变量x，该变量的类型为int[]，即一个int类型的数组。变量x会占用一块内存单元，它没有被分配初始值。内存中的状态如下图所示。
在这里插入图片描述
第二行代码 x = new int[100]; 创建了一个数组，将数组的地址赋值给变量x。

数组中的每个元素都有一个索引(也可称为角标)，要想访问数组中的元素可以通过“x[0]、x[1]、……、x[98]、x[99]”的形式。
需要注意的是，数组中最小的索引是0，最大的索引是“数组的长度-1”。在Java中，为了方便我们获得数组的长度，提供了一个length属性，在程序中可以通过“数组名.length”的方式来获得数组的长度，即元素的个数。

数组的动态初始化

动态初始化的格式

在定义数组时只指定数组的长度，由系统自动为元素赋初值的方式称作动态初始化。

int[] x = new int[100];

动态初始化数组案例

接下来，通过一个案例来演示如何定义数组以及访问数组中的元素，如下所示：

public class ArrayDemo01 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr; // 声明变量
		arr = new int[3]; // 创建数组对象
		System.out.println("arr[0]=" + arr[0]); // 访问数组中的第一个元素
		System.out.println("arr[1]=" + arr[1]); // 访问数组中的第二个元素
		System.out.println("arr[2]=" + arr[2]); // 访问数组中的第三个元素
		System.out.println("数组的长度是：" + arr.length); // 打印数组长度
	}
}

运行结果如下图所示：
在这里插入图片描述

在上述代码中声明了一个int[]类型变量arr，并将数组在内存中的地址赋值给它。在5~7行代码中通过角标来访问数组中的元素，在第8行代码中通过length属性访问数组中元素的个数。
从打印结果可以看出，数组中的三个元素初始值都为0，这是因为当数组被成功创建后，数组中元素会被自动赋予一个默认值，根据元素类型的不同，默认初始化的值也是不一样的。具体如下表所示。

数据类型	默认初始化值
byte、short、int、long	0
float、double	0.0
char	一个空字符（空格），即’\u0000’
boolean	false
引用数据类型	null，表示变量不引用任何对象

如果在使用数组时，不想使用这些默认初始值，也可以显式地为这些元素赋值。接下来通过一个程序来学习如何为数组的元素赋值，如下所示：

public class ArrayDemo02 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[4]; // 定义可以存储4个整数的数组
		arr[0] = 1; // 为第1个元素赋值1
		arr[1] = 2; // 为第2个元素赋值2
		// 下面的代码是打印数组中每个元素的值
		System.out.println("arr[0]=" + arr[0]);
		System.out.println("arr[1]=" + arr[1]);
		System.out.println("arr[2]=" + arr[2]);
		System.out.println("arr[3]=" + arr[3]);
	}
}

运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述

在上述代码中，第3行代码定义了一个数组，此时数组中每个元素都为默认初始值0。第2、3行代码通过赋值语句将数组中的元素arr[0]和arr[1]分别赋值为1和2，而元素arr[2]和arr[3]没有赋值，其值仍为0，因此打印结果中四个元素的值依次为1、2、0、0。

数组的静态初始化

在初始化数组时还有一种方式叫做静态初始化，就是在定义数组的同时就为数组的每个元素赋值。数组的静态初始化有两种方式，具体格式如下：

1、类型[] 数组名 = new 类型[]{元素，元素，……};
2、类型[] 数组名 = {元素，元素，元素，……};	   //静态初始化的省略格式

注意事项：
1、静态初始化没有直接指定长度，但仍会自动推算得到长度
2、静态初始化格式可以拆分为两个步骤：

 int[] arr;		//声明一个int[] 类型的arrayA变量
arr = new int[]{10,20,30}//创建了一个长度为3

arr[0]==10;
arr[1]==20
arr[2]==30的数组

3、静态初始化一旦使用省略格式就不能，拆分为两个步骤了。

关于静态初始化和动态初始化的使用建议：
		如果不确定数组中的具体内容，用动态初始化；
		若确定了具体内容，用静态初始化

上面的两种方式都可以实现数组的静态初始化，但是为了简便，建议采用第二种方式

数组静态初始化的案例

public class ArrayDemo03 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = { 1, 2, 3, 4 }; // 静态初始化
		// 下面的代码是依次访问数组中的元素
		System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
		System.out.println("arr[1] = " + arr[1]);
		System.out.println("arr[2] = " + arr[2]);
		System.out.println("arr[3] = " + arr[3]);
	}
}

运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述

上述代码中采用静态初始化的方式为数组每个元素赋予初值，分别是1、2、3、4。需要注意的是，第3行代码千万不可写成int[] arr = new int[4]{1,2,3,4};，
这样写编译器会报错。原因在于编译器会认为数组限定的元素个数[4]与实际存储的元素{1,2,3,4}个数有可能不一致，存在一定的安全隐患。

数组的下标越界

每个数组的索引都有一个范围，即0~length-1。在访问数组的元素时，索引不能超出这个范围，否则程序会报错，如下所示

public class ArrayDemo06 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[4]; // 定义一个长度为4的数组
		System.out.println("arr[0]=" + arr[4]); // 通过角标4访问数组元素
	}
}

运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述

上图运行结果中所提示的错误信息是数组越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException，
出现这个异常的原因是数组的长度为4，其索引范围为0~3，而上述代码中的第4行代码使用索引4来访问元素时超出了数组的索引范围。

空指针异常

在使用变量引用一个数组时，变量必须指向一个有效的数组对象，如果该变量的值为null，则意味着没有指向任何数组，此时通过该变量访问数组的元素会出现空指针异常，接下来通过一个案例来演示这种异常，如下所示。

例子：

int[] arr;  	//定义一个整型数组变量
//arr = new [3];	//不创建数组对象，
System.out.println(arr[0]);

public class ArrayDemo07 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[3]; // 定义一个长度为3的数组
		arr[0] = 5; // 为数组的第一个元素赋值
		System.out.println("arr[0]=" + arr[0]); // 访问数组的元素
		arr = null; // 将变量arr置为null
		System.out.println("arr[0]=" + arr[0]); // 访问数组的元素
	}
}

运行结果如下图所示。

在这里插入图片描述

Java中的参数传递问题

	基本类型：形式参数的改变对实际参数没有影响。
	引用类型：形式参数的改变直接影响实际参数。

在这里插入图片描述

数组的遍历

在操作数组时，经常需要依次访问数组中的每个元素，这种操作称作数组的遍历。接下来通过一个案例来学习如何使用for循环来遍历数组，如下所示。

public class ArrayDemo04 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 }; // 定义数组
		// 使用for循环遍历数组的元素
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.println(arr[i]); // 通过索引访问元素
		}
	}
}

运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述

数组的获取最值

在操作数组时，经常需要获取数组中元素的最值。接下来通过一个案例来演示如何获取数组中元素的最大值，如下所示。

public class ArrayDemo05 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = { 4, 1, 6, 3, 9, 8 }; // 定义一个数组
int max = arr[0]; // 定义变量max用于记住最大数，首先假设第一个元素为最大值
		// 下面通过一个for循环遍历数组中的元素
		for (int x = 1; x < arr.length; x++) {
			if (arr[x] > max) { // 比较 arr[x]的值是否大于max
				max = arr[x]; // 条件成立，将arr[x]的值赋给max
			}
		}
		System.out.println("max=" + max); // 打印最大值
	}
}

运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述

上述代码中，定义了一个临时变量max，用于记住数组的最大值。通过for 循环获取数组中的最大值，赋值给max变量。
首先假设数组中第一个元素arr[0]为最大值，然后使用for循环对数组进行遍历，在遍历的过程中只要遇到比max值还大的元素，就将该元素赋值给max。这样一来，变量max就能够在循环结束时记住数组中的最大值。需要注意的是，在for循环中的变量i是从1开始的，这样写的原因是程序已经假设第一个元素为最大值，for循环中只需要从第二个元素开始比较，从而提高程序的运行效率。

冒泡排序

冒泡排序的原理

- 题目分析：

通过观察发现，本题目要实现把数组元素{13,46,22,65,3}进行排序

提到数组排序，就要进行元素值大小的比较，通过上图发现，我们想完成排序要经过若干次的比较才能够完成。
上图中相邻的元素值依次比较，把大的值放后面的元素中，数组循环一圈后，则把最大元素值互换到了最后一个元素中。数组再循环一圈后，把第二大的元素值互换到了倒数第二个元素中。按照这种方式，数组循环多圈以后，就完成了数组元素的排序。这种排序方式我们称为冒泡排序。

解题步骤：

使用for循环（外层循环），指定数组要循环的圈数（通过图解可知，数组循环的圈数为数组长度 - 1）
在每一圈中，通过for循环（内层循环）完成相邻的元素值依次比较，把大的值放后面的元素中
每圈内层循环的次数，由第几圈循环来决定。如上图所示 a) 进行第一圈元素比较时，内层循环次数为数组长度 - 1 b) 进行第二圈元素比较时，内层循环次数为数组长度 - 2 c) 依次类推，得出结论：进行第n圈元素比较时，内层循环次数为数组长度 - n

//冒泡排序
public static void bubbleSort(int[] arr) {
	//功能
	//外层循环用来控制数组循环的圈数
	for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
		//j < arr.length-1 为了避免角标越界
		//j < arr.length-1-i 为了比较效率,避免重复比较
		//内层循环用来完成元素值比较，把大的元素值互换到后面
		for (int j = 0; j < arr.length-1-i; j++) {
			if (arr[j] > arr[j+1]) {
				int temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j+1];
				arr[j+1] = temp;
			}
		}
	}
}          13,46,22,65,3
           I=0
               j<4
                 13,22,46,3,65  
     
            I=1
                J<3
                13,22,3,46,65
            I=2
                J<2
                13,3,22,46,65
             I=3
                  J<1
                3,13,22,46,65

选择排序

选择排序的原理
题目分析：

通过观察发现，本题目要实现把数组元素{13,46,22,65,3}进行排序

提到数组排序，就要进行元素值大小的比较，通过上图发现，我们想完成排序要经过若干次的比较才能够完成。
上图中用每圈要比较的第一个元素与该元素后面的数组元素依次比较到数组的最后一个元素，把小的值放在第一个数组元素中，数组循环一圈后，则把最小元素值互换到了第一个元素中。
数组再循环一圈后，把第二小的元素值互换到了第二个元素中。按照这种方式，数组循环多圈以后，就完成了数组元素的排序。这种排序方式我们称为选择排序。
解题步骤：
使用for循环（外层循环），指定数组要循环的圈数（通过图解可知，数组循环的圈数为数组长度 - 1）
在每一圈中，通过for循环（内层循环）完成数组要比较的第一个元素与该元素后面的数组元素依次比较到数组的最后一个元素，把小的值放在第一个数组元素中
在每一圈中，要参与比较的第一个元素由第几圈循环来决定。如上图所示 a) 进行第一圈元素比较时，要比较的第一个元素为数组第一个元素，即索引为0的元素
b) 进行第二圈元素比较时，要比较的第一个元素为数组第二个元素，即索引为1的元素
c) 依次类推，得出结论：进行第n圈元素比较时，要比较的第一个元素为数组第n个元素，即数组索引为n-1的元素

选择排序的实现

//选择排序
public static void selectSort(int[] arr) {
	//功能
	//外层循环用来控制数组循环的圈数
	for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
		//内层循环用来完成元素值比较，把小的元素值互换到要比较的第一个元素中
		for (int j = i+1; j < arr.length; j++) {
			if (arr[i] > arr[j]) {
				int temp = arr[i];
				arr[i] = arr[j];
				arr[j] = temp;
			}
		}
	}
}41,32,16,1,7
I = 0;
    J=1
    1,41,32,16,7
I=1
    J=2
    1,7,41,32,16
I=2
    J=3
    1,7,16,41,32
I=3
    J=4
    1,7,16,32,41

二维数组

二维数组的由来

在程序中可以通过一个数组来保存某个班级学生的考试成绩，试想一下，如果要统计一个学校各个班级学生的考试成绩，又该如何实现呢？这时就需要用到多维数组，多维数组可以简单地理解为在数组中嵌套数组。在程序中比较常见的就是二维数组。

二维数组的格式及如何定义二维数组

第一种方式：

int[][] arr = new int[3][4];

上面的代码相当于定义了一个3*4的二维数组，即二维数组的长度为3，二维数组中的每个元素又是一个长度为4的数组，接下来通过一个图来表示这种情况，如下图所示。
在这里插入图片描述
第二种方式：

int[][] arr = new int[3][];

第二种方式和第一种类似，只是数组中每个元素的长度不确定，接下来通过一个图来表示这种情况，如下图所示。
在这里插入图片描述

第三种方式：

int[][] arr = {{1,2},{3,4,5,6},{7,8,9}};

上面的二维数组中定义了三个元素，这三个元素都是数组，分别为{1,2}、{3,4,5,6}、{7,8,9}，接下来通过一个图来表示这种情况，如图
在这里插入图片描述
二维数组中的注意事项

二维数组的访问
对二维数组中元素的访问也是通过角标的方式，如需访问二维数组中第一个元素数组的第二个元素，具体代码如下：

arr[0][1];

操作二维数组时，经常需要获取数组中元素的值。接下来通过一个案例来演示如何获取数组中元素值，如下所示

class ArrayDemo08 {
	public static void main(String[] args){
	
		//定义二维数组的方式
		int[][] arr = new int[3][4];
	
		System.out.println( arr );
		System.out.println("二维数组的长度: " + arr.length);
		//获取二维数组的3个元素
		System.out.println( arr[0] );
		System.out.println( arr[1] );
		System.out.println( arr[2] );
		
		System.out.println("打印第一个一维数组的元素值");
		System.out.println( arr[0][0] );
		System.out.println( arr[0][1] );//访问的为二维数组中第1个一维数组的第2个元素
		System.out.println( arr[0][2] );
		System.out.println( arr[0][3] );
		
		System.out.println("打印第二个一维数组的元素值");
		System.out.println( arr[1][0] );
		System.out.println( arr[1][1] );
		System.out.println( arr[1][2] );
		System.out.println( arr[1][3] );
		
		System.out.println("打印第三个一维数组的元素值");
		System.out.println( arr[2][0] );
		System.out.println( arr[2][1] );
		System.out.println( arr[2][2] );
		System.out.println( arr[2][3] );
	}
}

运行结果如下图所示：
在这里插入图片描述

二维数组遍历案例

class ArrayDemo09 {
	public static void main(String[] args){
		//一维数组的求累加和并遍历
		int[] arr = {10,20,30,40,50};
		int sum = 0; 
		for (int i=0; i<arr.length; i++) {
              //System.out.println(arr[i]);
			sum += arr[i];
		}
		System.out.println("sum= " + sum);
		System.out.println("---------------------");
		
//二维数组的求累加和并遍历
		int[][] arr2 = { {1,2},{3,4,5},{6,7,8,9,10} };
		int sum2 = 0;
		for (int i=0; i<arr2.length; i++) {
			for (int j=0; j<arr2[i].length; j++) {
                 //System.out.println(arr2[i][j])
				sum2 += arr2[i][j];
			}
		}
		System.out.println("sum2= "+ sum2);
	}
}

运行结果如下图所示：
在这里插入图片描述

二维数组求和案例
接下来通过一个案例来熟悉二维数组的使用。
例如要统计一个公司三个销售小组中每个小组的总销售额以及整个公司的销售额。如下所示
 第一小组销售额为{11, 12}万元
 第二小组销售额为{21, 22, 23}万元
 第三小组销售额为{31, 32, 33, 34}万元。

public class ArrayDemo10 {
	public static void main(String[] args) {
		int[][] arr = new int[3][]; // 定义一个长度为3的二维数组
		arr[0] = new int[] { 11, 12 }; // 为数组的元素赋值
		arr[1] = new int[] { 21, 22, 23 };
		arr[2] = new int[] { 31, 32, 33, 34 };
		
		int sum = 0; // 定义变量记录总销售额
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) { // 遍历数组元素
			int groupSum = 0; // 定义变量记录小组销售总额
			for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) { // 遍历小组内每个人的销售额
				groupSum = groupSum + arr[i][j];
			}
			sum = sum + groupSum; // 累加小组销售额
			System.out.println("第" + (i + 1) + "小组销售额为：" + groupSum + " 万元");
		}
		System.out.println("总销售额为: " + sum + " 万元");
	}
}

运行结果如下图所示。
在这里插入图片描述

在上述代码中，第3行代码定义了一个长度为3的二维数组，并在4~6行代码中为数组的每个元素赋值。例程中还定义了两个变量sum和groupSum，其中sum用来记录公司的总销售额，groupSum用来记录每个销售小组的销售额。当通过嵌套for循环统计销售额时，外层循环对三个销售小组进行遍历，内层循环对每个小组员工的销售额进行遍历，内层循环每循环一次就相当于将一个小组员工的销售总额统计完毕，赋值给groupSum，然后把groupSum的值与sum的值相加赋值给sum。当外层循环结束时，三个销售小组的销售总额groupSum都累加到sum中，即统计出了整个公司的销售总额。