数组的定义与使用（四）

4.1数组转字符串

代码示例

import java.util.Arrays

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

String newArr = Arrays.toString(arr);
System.out.pringln(newArr);

//执行结果
[1,2,3,4,5,6]

使用这个方法后续打印数组就更方便一些。

Java中提供了java.util.Arrays，其中包含了一些操作数组的常用方法。

4.2数组拷贝

import java.util.Arrays;

public static void func(){
 //newArr和arr引用的是同一个数组
 //因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果
 int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
 int[] newArr = arr;
 newArr[0] = 10;
 System.out.printlnl("newArr:"+Arrays.toString(arr));
 
 //使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝：
 //copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了已给新的数组
 //arr和newArr引用的不是同一个数组
 arr[0] = 1;
 newArr = Arrays.copyOf(arr,arr.length);
 System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));

 //因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响
 arr[0] = 10;
 System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));
 System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));、

 //拷贝某个范围.java中基本上都是左闭右开
 int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);
 System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));}

注意：数组当中储存的是最基本类型数据时，不论怎么拷贝基本都不会出现什么问题，但如果储存的是引用数据类型，拷贝时需要考虑深浅拷贝的问题，关于深浅拷贝在随后会写

实现自己版本的拷贝数组

public static int[] copyOf(int[] arr){
    int[] ret = new int[arr.length];
    for(int i = 0; i<arr,length;i++){
    ret[i] = arr[i];
    }
    return ret;
}

4.3 求数组中元素的平均值

给定一个整型数组, 求平均值

代码示例

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
    System.out.println(avg(arr));
}
public static double avg(int[] arr) {
    int sum = 0;
    for (int x : arr) {
        sum += x;
        }
    return (double)sum / (double)arr.length;
}

// 执行结果
3.5

4.4 查找数组中指定元素(顺序查找)

给定一个数组, 再给定一个元素, 找出该元素在数组中的位置

代码示例

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,2,3,10,5,6};
    System.out.println(find(arr, 10));
}
public static int find(int[] arr, int data) {
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
        if (arr[i] == data) {
            return i;
            }
    }
    return -1; // 表示没有找到
}

// 执行结果
3

4.5 查找数组中指定元素(二分查找)

针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找

啥叫有序数组?

有序分为 "升序" 和 "降序"

如 1 2 3 4 , 依次递增即为升序.

如 4 3 2 1 , 依次递减即为降序

以升序数组为例, 二分查找的思路是先取中间位置的元素, 然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较：

        如果相等，即找到了返回该元素在数组中的下标

        如果小于，以类似方式到数组左半侧查找

        如果大于，以类似方式到数组右半侧查找

代码示例

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
    System.out.println(binarySearch(arr, 6));
}
public static int binarySearch(int[] arr, int toFind) {
    int left = 0;
    int right = arr.length - 1;
    while (left <= right) {
    int mid = (left + right) / 2;
    if (toFind < arr[mid]) {
    // 去左侧区间找
    right = mid - 1;
    } else if (toFind > arr[mid]) {
    // 去右侧区间找
    left = mid + 1;
    } else {
    // 相等, 说明找到了
    return mid;
        }
    }

// 循环结束, 说明没找到
    return -1;
}

// 执行结果
5

可以看到, 针对一个长度为 10000 个元素的数组查找, 二分查找只需要循环 14 次就能完成查找. 随着数组元素个数 越多, 二分的优势就越大

4.6 数组排序(冒泡排序)

给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序.

算法思路

假设排升序：

        1. 将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素 就在数组的末尾

        2. 依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {9, 5, 2, 7};
    bubbleSort(arr);
    System.out.println(Arrays.toString(arr));

}
public static void bubbleSort(int[] arr) {
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
        for (int j = 1; j < arr.length-i; j++) {
            if (arr[j-1] > arr[j]) {
                int tmp = arr[j - 1];
                arr[j - 1] = arr[j];
                arr[j] = tmp;
                }
            }
        } // end for
    } // end bubbleSort

// 执行结果
[2, 5, 7, 9]

冒泡排序性能较低. Java 中内置了更高效的排序算法

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {9, 5, 2, 7};
    Arrays.sort(arr);
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

关于 Arrays.sort 的具体实现算法, 我们在后面的排序算法再详细介绍. 到时候我们会介绍很多种常见排序算法.

4.7 数组逆序

给定一个数组, 将里面的元素逆序排列.

思路

设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素.

然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可

代码示例

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1, 2, 3, 4};
    reverse(arr);
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
public static void reverse(int[] arr) {
    int left = 0;
    int right = arr.length - 1;
    while (left < right) {
        int tmp = arr[left];
        arr[left] = arr[right];
        arr[right] = tmp;
        left++;
        right--;
    }
}

5. 二维数组

二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组

基本语法

数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 }

int[][] arr = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12};
}
for (int row = 0; row < arr.length; row++) {
    for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) {
        System.out.printf("%d\t", arr[row][col]);
    }
    System.out.println("");
}
// 执行结果
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12

二维数组的用法和一维数组并没有明显差别

同理, 还存在 "三维数组", "四维数组" 等更复杂的数组, 只不过出现频率都很低.