数组的个人详解

数组

图解在20201015

平时所提到的栈就是:java虚拟机栈,存放局部变量

局部变量:定义在方法内的变量就是局部变量

数组是对象,对象都在堆上

数据类型:基本数据类型、引用数据类型

java当中都是按值传递,但是这个“值”要注意,可能是简单类型,也可能是引用类型。

只要引用是null,就不能使用它做任何事情。

什么是数组

数组本质上就是让我们能 “批量” 创建相同类型的变量.

注意事项: 在 Java 中, 数组中包含的变量必须是 相同类型.

创建数组

// 动态初始化
数据类型[] 数组名称 = new 数据类型 [] { 初始化数据 };
// 静态初始化
数据类型[] 数组名称 = { 初始化数据 };

int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
int[] arr = {1, 2, 3};

int arr[] = {1, 2, 3};//不推荐用这种

注意事项: 静态初始化的时候, 数组元素个数和初始化数据的格式是一致的

数组的使用

注意事项

  1. 使用 arr.length 能够获取到数组的长度. . 这个操作为成员访问操作符. 在面向对象中会经常用到.
  2. 使用[ ] 按下标取数组元素. 需要注意, 下标从 0 开始计数
  3. 使用 [ ] 操作既能读取数据, 也能修改数据.
  4. 下标访问操作不能超出有效范围 [0, length - 1] , 如果超出有效范围, 会出现下标越界异常

使用 for-each 遍历数组

int[] arr = {1, 2, 3};
for (int x : arr) {
	System.out.println(x);
}
// 执行结果
1
2
3

理解引用类型

什么是引用?
引用相当于一个 “别名”, 也可以理解成一个指针.
创建一个引用只是相当于创建了一个很小的变量, 这个变量保存了一个整数, 这个整数表示内存中的一个地址.

总结: 所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实
只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).

认识 null

null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个无效的引用.

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Test.main(Test.java:6)

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操
作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.
注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.

初识 JVM 内存区域划分

程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址.
虚拟机栈(JVM Stack): 重点是存储局部变量表(当然也有其他信息). 我们刚才创建的 int[] arr 这样的存储地
址的引用就是在这里保存.
本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局
部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的.
堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,
3} )
方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数
据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域.
运行时常量池(Runtime Constant Pool): 是方法区的一部分, 存放字面量(字符串常量)与符号引用. (注意 从 JDK
1.7 开始, 运行时常量池在堆上).

Native 方法:
JVM 是一个基于 C++ 实现的程序. 在 Java 程序执行过程中, 本质上也需要调用 C++ 提供的一些函数进行和操
作系统底层进行一些交互. 因此在 Java 开发中也会调用到一些 C++ 实现的函数.
这里的 Native 方法就是指这些 C++ 实现的, 再由 Java 来调用的函数.

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在上面的图中, 程序计数器, 虚拟机栈, 本地方法栈被很多个原谅色的, 名叫 Thread(线程) 的方框圈起来了,
并且存在很多份. 而 堆, 方法区, 运行时常量池, 只有一份.

局部变量和引用保存在栈上, new 出的对象保存在堆上.
堆的空间非常大, 栈的空间比较小.
堆是整个 JVM 共享一个, 而栈每个线程具有一份(一个 Java 程序中可能存在多个栈).

数组作为方法的返回值

//代码示例: 写一个方法, 将数组中的每个元素都 * 2
// 直接修改原数组
class Test {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = {1, 2, 3};
		transform(arr);
		printArray(arr);
	}
	public static void printArray(int[] arr) {
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
		System.out.println(arr[i]);
		}
	}
	public static void transform(int[] arr) {
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
		arr[i] = arr[i] * 2;
		}
	}
}

这个代码固然可行, 但是破坏了原有数组. 有时候我们不希望破坏原数组, 就需要在方法内部创建一个新的数组, 并由方法返回出来.

// 返回一个新的数组
class Test {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = {1, 2, 3};
		int[] output = transform(arr);
		printArray(output);
	}
	public static void printArray(int[] arr) {
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
		System.out.println(arr[i]);
		}
	}
	public static int[] transform(int[] arr) {
		int[] ret = new int[arr.length];
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
		ret[i] = arr[i] * 2;
		}
		return ret;
	}
}

这样的话就不会破坏原有数组了.
另外由于数组是引用类型, 返回的时候只是将这个数组的首地址返回给函数调用者, 没有拷贝数组内容, 从而比较高
效.

数组转字符串

import java.util.Arrays
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
String newArr = Arrays.toString(arr);
System.out.println(newArr);
// 执行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

这个工具类的toString方法我们还可以自己写!!!

数组拷贝(重点)

详情看20201016

       1* Arrays.copyOf(int[] original, int newLength)
     * original:你要拷贝的数组
     * newLength:需要拷贝的长度
     *
     * 2*  public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
     *                                         Object dest, int destPos,
     *                                         int length);
     * native:底层是由C/C++代码实现
     * src:你要拷贝的数组:原数组
     * srcPos:原数组的位置
     * dest:目的地数组
     * destPos:目的数组的位置
     * length:拷贝的长度
     *
     *
     * 3.clone方法
     *
     * 4、深拷贝、浅拷贝
         深拷贝:只是针对简单数据类型
         浅拷贝:两个引用指向同一个对象

求数组中元素的平均值

public static double avg(int[] arr) {
	int sum = 0;
	for (int x : arr) {
		sum += x;
	}
	return (double)sum / (double)arr.length;
}

注意事项: 结果要用 double 来表示.

二分查找

//给定一个有序整型数组, 实现二分查找
//二分查找是基于有序的基础上的
public class TestDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,23,26,34,55,434};
        System.out.println(binarySearch(array,55));
    }
    public static int binarySearch(int[] a ,int key){
        int left = 0;
        int right = a.length-1;
        while (left<=right){
            int mid = (right+left)/2;
            if (a[mid] > key){
                right = mid-1;
            }else if(a[mid] < key){
                left = mid+1;
            }else {
                return mid;
            }
        }
        return -1;
    }
}

冒泡排序

//冒泡排序
public class TestDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,67,3,8};
        bubbleSort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
    public static void bubbleSort(int[] a) {//优化后的
        boolean flg = false;
        for (int i = 0; i < a.length - 1; i++) {
            flg = false;
            for (int j = 0; j < a.length - 1 - i; j++) {
                if (a[j] > a[j + 1]) {
                    int tmp = a[j];
                    a[j] = a[j + 1];
                    a[j + 1] = tmp;
                    flg = true;
                }
            }
            if (!flg) {
                break;
            }
        }
    }
    public static void bubbleSort1(int[] a){//没有优化的
        for (int i =0; i < a.length-1; i++) {
            for (int j = 0; j < a.length-1-i; j++) {
                if (a[j]>a[j+1]){
                    int tmp =a[j];
                    a[j] = a[j+1];
                    a[j+1] = tmp;
                }
            }
        }
    }
}

数组数字排列

给定一个整型数组, 将所有的偶数放在前半部分, 将所有的奇数放在数组后半部分

public class testDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,23,4,5,5,6,7,9,90,3};
        func(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
    public static void func(int[] array) {
        int left = 0;
        int right = array.length-1;
        while (left < right) {
            while (left < right && array[left] % 2 != 0) {
                left++;
            }
            //left遇到奇数了
            while (left < right && array[right] % 2 == 0) {
                right--;
            }
            //right 遇到偶数了
            if(left < right) {
                int tmp = array[left];
                array[left] = array[right];
                array[right] = tmp;
            }
        }
    }
}

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.

//遍历二维数组
public static void main(String[] args) {
        int[][] array = {{1,2,3},{1,5},{6}};
        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( );
        }
}

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