java数组完全解析(干货满满)

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本文详细介绍了数组的概念、初始化、访问及常见操作，包括数组遍历、排序、反转等，并提供了多种实用示例。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

1. 数组的定义和访问

1.1 容器概述

案例分析

现在需要统计某公司员工的工资情况，例如计算平均工资、找到最高工资等。假设该公司有50名员工，假如我没有数组的话，程序首先需要声明50个变量来分别记住每位员工的工资，然后在进行操作，这样做会显得很麻烦，而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器进行操作。将所有的数据全部存储到一个容器中，统一操作。

容器概念

  • 容器：是将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。
  • 生活中的容器：水杯，衣柜，教室
    在这里插入图片描述

1.2. 数组概念

数组就是存储数据长度固定的容器，保证多个数据的数据类型要一致。

1.3. 数组初始化

数组的两种常见初始化方式：

  1. 动态初始化（指定长度）
  2. 静态初始化（指定内容）

方式一：动态初始化

  • 格式：

数组存储的数据类型[ ] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[数组长度];
数组存储的数据类型 数组名字[ ] = new 数组存储的数据类型[数组长度];

  • 数组定义格式详解：

    • 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。

    • [] : 表示数组。

    • 数组名字：为定义的数组起个变量名，满足标识符规范，可以使用名字操作数组。

    • new：关键字，创建数组使用的关键字。

    • 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。

    • [长度]：数组的长度，表示数组容器中可以存储多少个元素。

    • 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，不能多也不能少。

    • 举例:
      定义可以存储3个整数的数组容器，代码如下：

      int[] arr = new int[3];  
int   arr[] = new int[3];
// 可以拆分 
int[] arr;
arr = new int[3];

方式二: 静态初始化

  • 格式：

    数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3…};

  • 举例： 定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器。

    int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5}; 
// 可以拆分 
int[] arr;
arr = new int[]{1,2,3,4,5};

方式三 ：静态初始化省略格式（不能拆分）

  • 格式：

    数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3…};

  • 举例：

    定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器

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

@扩展方法： Arrays.fill快速初始化，填充一个数组

java中的数组初始值都为零，若快速填充一个其他值的数组，即将数组批量填充相同的值，可以用 Arrays.fill 方法，但只能填充一个一维数组，多维数组还得用循环。

举例：

import java.util.Arrays;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[5];
        Arrays.fill(arr, 1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));  // [1, 1, 1, 1, 1]
    }
}

虽然Arrays.fill方法不能填充二维数组，不过在下面这种情况下，还是可以用一下的：

  int[][] map=new int[4][5];
   int[] row={1,2,6,3,6,1,7};
   Arrays.fill(map,row);

当row中的数值不固定，也不一定有规律时，可以用Arrays.fill()来填充二维数组，使其每一行都是｛1，2，6，3，6，1，7｝

1.4. 数组的访问

  • 索引： 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)，可以通过数组的索引访问到数组中的元素。

  • 格式：

    数组名[索引]

  • 数组的长度属性： 每个数组都具有长度，而且是固定的，Java中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的长度，语句为：数组名.length ，属性length的执行结果是数组的长度，int类型结果。由次可以推断出，数组的最大索引值为数组名.length-1。

    public static void main(String[] args) {
	 int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5}; 
	 //打印数组的属性，输出结果是5
	  System.out.println(arr.length);
}

  • 索引访问数组中的元素：

    • 数组名[索引] = 数值，为数组中的元素赋值
    • 变量 = 数组名[索引]，获取出数组中的元素
public static void main(String[] args) {
 //定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5 
 int[] arr = {1,2,3,4,5};
  //为0索引元素赋值为6 
  arr[0] = 6; 
  //获取数组0索引上的元素 
  int i = arr[0]; 
  System.out.println(i); 
  //直接输出数组0索引元素 
  System.out.println(arr[0]); 
}

1.5. 二维数组操作

二维数组初始化

同一维数组一样，共有4总不同形式的定义方法：

int[][] array1 = new int[10][10];
int array2[][] = new int[10][10];
int array3[][] = { { 1, 1, 1 }, { 2, 2, 2 } };
int array4[][] = new int[][] { { 1, 1, 1 }, { 2, 2, 2 } };

不定长二维数组

int[][] array = new int[3][];
array[0] = new int[1];
array[1] = new int[2];
array[2] = new int[3];

获取二维数组的长度

int length1 = array.length;
int length2 = array[0].length;
// 获取二维数组的第一维长度（3）
System.out.println(length1);
// 获取二维数组的第一维的第一个数组长度（1）
System.out.println(length2);

2. 数组原理内存图

2.1. 内存概述

内存是计算机中的重要原件，临时存储区域，作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。 Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。

2.2. 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。

  • JVM的内存划分
区域名称作用
寄存器给CPU使用，和我们开发无关。
本地方法栈JVM在使用操作系统功能的时候使用，和我们开发无关。
方法区存储可以运行的class文件。
堆内存存储对象或者数组，new来创建的，都存储在堆内存。
方法栈方法运行时使用的内存，比如main方法运行，进入方法栈中执行。

在这里插入图片描述

2.3. 数组在内存中的存储

1. 一个数组内存图

public static void main(String[] args) { 
		int[] arr = new int[3]; 
		System.out.println(arr);     // [I@5f150435 
}

以上方法执行，输出的结果是[I@5f150435，这个是什么呢？是数组在内存中的地址。new出来的内容，都是在堆 内存中存储的，而方法中的变量arr保存的是数组的地址。

输出arr[0]，就会输出arr保存的内存地址中数组中0索引上的元素

实例：
在这里插入图片描述
程序执行流程：

  1. main方法进入方法栈执行
  2. 创建数组，JVM会在堆内存中开辟空间，存储数组
  3. 数组在内存中会有自己的内存地址，以十六进制数表示
  4. 数组中有3个元素，默认值为0
  5. JVM将数组的内存地址赋值给引用类型变量array
  6. 变量array保存的是数组内存中的地址，而不是一个具体数值，因此称为引用数据类型。

2. 两个数组内存图

在这里插入图片描述
3. 两个变量指向一个数组
在这里插入图片描述

3. 数组遍历

  • 数组遍历： 就是将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。遍历也是数组操作中的基石。

    public static void main(String[] args) {
	 int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 }; 
	 System.out.println(arr[0]); 
	 System.out.println(arr[1]); 
	 System.out.println(arr[2]); 
	 System.out.println(arr[3]); 
	 System.out.println(arr[4]);
 }

    以上代码是可以将数组中每个元素全部遍历出来，但是如果数组元素非常多，这种写法肯定不行，因此我们需要改造成循环的写法。数组的索引是 0 到 lenght-1 ，可以作为循环的条件出现。

  • for循环遍历方式

    public static void main(String[] args) { 
 int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 }; 
 for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
 System.out.println(arr[i]); 
	}
}

  • foreach遍历方式

    public static void main(String[] args) { 
 int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 }; 
 for (int i : arr) { 
 System.out.println(i); 
	}
}

4. 数组常见异常

4.1. 数组越界异常

观察一下代码，运行后会出现什么结果?

public static void main(String[] args) {
 int[] arr = {1,2,3}; 
 System.out.println(arr[3])
 }

创建数组，赋值3个元素，数组的索引就是0，1，2，没有3索引，因此我们不能访问数组中不存在的索引，程序运行后，将会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 数组越界异常。在开发中，数组的越界异常是不能出现的，一 旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。
在这里插入图片描述

4.2. 数组空指针异常

观察一下代码，运行后会出现什么结果。

public static void main(String[] args) { 
	int[] arr = {1,2,3};
	arr = null;
 	System.out.println(arr[0]); 
｝

arr = null 这行代码，意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址，也就不允许再操作数组了，因此运行的时候 会抛出 NullPointerException 空指针异常。在开发中，数组的空指针异常是不能出现的，一旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。
在这里插入图片描述
空指针异常内存图
在这里插入图片描述

5. 数组常见操作

5.1. 数组反转

数组的反转： 数组中的元素颠倒顺序，例如原始数组为1,2,3,4,5，反转后的数组为5,4,3,2,1

实现思想： 对称位置的元素交换

  • 实现反转，就需要将数组对称元素位置交换
  • 定义两个变量，保存数组的最小索引和最大索引
  • 两个索引上的元素交换位置 最小索引++，最大索引--，再次交换位置
  • 最小索引超过了最大索引，数组反转操作结束

实现思路：

  1. 把数组最小索引元素和数组的最大索引元素交换

  2. 把数组次小索引元素和数组索引次大索引元素交换

  3. …

  4. 定义两个索引，一个指向最小索引，一个指向最大索引
    int min = 0； int max = arr.length - 1;

  5. 遍历数组，让两个索引变化
    min++，max–， 交换条件 min < max;

  6. 交换最小索引元素 和最大索引元素
    需要定义三方变量
    int temp = arr[min];
    arr[min] = arr[max];
    arr[max] = temp;
    在这里插入图片描述
    代码实现：

    public static void main(String[] args) { 
	int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 }; 
	/*循环中定义变量min=0最小索引 max=arr.length‐1最大索引 
	min++,max‐‐ 
	*/ 
	for (int min = 0, max = arr.length ‐ 1; min <= max; min++, max‐‐) { 
		//利用第三方变量完成数组中的元素交换 
		int temp = arr[min]; 
		arr[min] = arr[max]; 
		arr[max] = temp; }// 反转后，遍历数组
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
		System.out.println(arr[i]);
 	} 
}

5.2. 数组获取最大元素

最大值获取：从数组的所有元素中找出最大值。

实现思路：

  • 定义变量 max，保存数组0索引上的元素
  • 遍历数组，获取出数组中的每个元素
  • 将遍历到的元素和保存数组0索引上值的max变量进行比较
  • 如果数组元素的值大于了变量的值，变量记录住新的值
  • 数组循环遍历结束，变量保存的就是数组中的最大值
public static void main(String[] args) { 
	int[] arr = { 5, 15, 2000, 10000, 100, 4000 }; //定义变量，保存数组中0索引的元素 
	int max = arr[0]; //遍历数组，取出每个元素
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
		//遍历到的元素和变量max比较 
		//如果数组元素大于max 
		if (arr[i] > max) { 
		//max记录住大值 max = arr[i];
		 }
		}
	    System.out.println("数组最大值是： " + max); 
}

5.3. 数组排序

public static void main(String[] args) {
	int[] array = { 3, 2, 1, 4, 5 };
	Arrays.sort(array);
	System.out.println(Arrays.toString(array));   // [1, 2, 3, 4, 5]
}

6. Java常用API

6.1. 输出数组 Arrays.toString()

 int[] array = { 1, 2, 3 };
 System.out.println(Arrays.toString(array));

6.2. 数组转List Arrays.asList()

	String[] array2 = {"a", "b", "c", "d"};
	System.out.println(array2);  // [Ljava.lang.String;@13b6d03
	List list = new ArrayList(Arrays.asList(array2));
	System.out.println(list);   // [a, b, c, d]
	list.add("GG");
	System.out.println(list);  // [a, b, c, d, GG]

6.3. 数组转Set Arrays.asList()

	String[] array = { "a", "b", "c", "d", "e" };
	Set set = new HashSet(Arrays.asList(array));
	System.out.println(set);

6.4. List转数组 toArray()

	List list = new ArrayList();
	list.add("a");
	list.add("b");
	list.add("c");
	String[] array = new String[list.size()];
	list.toArray(array);
	for (String s : array)
	System.out.println(s);

6.5. 数组中是否包含某个值

String[] array = { "a", "b", "c", "d", "e" };
boolean isEle = Arrays.asList(array).contains("a");
System.out.println(isEle);

6.6. 数组复制

int array[] = new int[] { 1, 2, 3, 4 };
int array1[] = new int[array.length];
System.arraycopy(array, 0, array1, 0, array.length);

6.7. 数组合并

int[] array1 = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int[] array2 = { 6, 7, 8, 9, 10 };
int[] array = org.apache.commons.lang.ArrayUtils.addAll(array1, array2);
System.out.println(Arrays.toString(array));
String数组转字符串（使用指定字符拼接）
String[] array = { "a", "b", "c" };
String str = org.apache.commons.lang.StringUtils.join(array, ", ");
System.out.println(str);

6.8. 数组逆序

int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5 };
org.apache.commons.lang.ArrayUtils.reverse(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));

6.9. 数组元素移除

int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int[] removed = org.apache.commons.lang.ArrayUtils.removeElement(array, 3);
System.out.println(Arrays.toString(removed));

7. 数组作为方法参数和返回值

7.1. 数组作为方法参数

以前的方法中我们所了解的方法的参数和返回值都是使用的基本数据类型。那么作为引用类型的数组能否作为方法的参数进行传递呢，当然是可以的。 数组作为方法参数传递，传递的参数是数组内存的地址。

public static void main(String[] args) { 
	int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 }; 
	//调用方法，传递数组
	 printArray(arr); 
 }
 /* 创建方法，方法接收数组类型的参数 进行数组的遍历 */
 public static void printArray(int[] arr) { 
	 for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
		 System.out.println(arr[i]); 
	 } 
 }

内存图示例：
在这里插入图片描述

7.2. 数组作为方法返回值

数组作为方法的返回值，返回的是数组的内存地址

public static void main(String[] args) { 
	//调用方法，接收数组的返回值 
	//接收到的是数组的内存地址 
	int[] arr = getArray(); 
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
	System.out.println(arr[i]); 
	} 
}

/* 创建方法，返回值是数组类型
创建方法，返回值是数组类型 return返回数组的地址 */
public static int[] getArray() { 
	int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 }; 
	//返回数组的地址，返回到调用者 
	return arr; 
}

内存图：
在这里插入图片描述

7.3. 方法的参数类型区别

代码分析

1.分析下列程序代码，计算输出结果。

public static void main(String[] args) { 
   		 int a = 1; 
   		 int b = 2; 
   		 System.out.println(a);     // 1
   	    System.out.println(b);    // 2
   	    change(a, b); 
   	    System.out.println(a);  // 1
   	    System.out.println(b);  // 2
}
public static void change(int a, int b) { 
   		a = a + b; 
   		b = b + a; 
}

2.分析下列程序代码，计算输出结果。

public static void main(String[] args) { 
	int[] arr = {1,3,5}; 
	System.out.println(arr[0]);    // 1
	change(arr); 
	System.out.println(arr[0]);   // 200
 }
 public static void change(int[] arr) { 
	 arr[0] = 200; 
}

总结: 方法的参数为基本类型时,传递的是数据值. 方法的参数为引用类型时,传递的是地址值.

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