java数组是什么?怎么使用?

基本概念

数组是Java中一种基本的数据结构,用于存储固定大小的相同类型的数据元素。在Java中,数组是对象,存储在堆内存中,数组在内存中是连续分配的,可以通过索引快速访问元素。数组的索引从0开始,最大索引为数组长度减1。

数组的声明与初始化

数组的声明需要指定元素类型和数组名称。初始化可以在声明时直接完成,也可以在后续代码中完成。

数组的声明方式为数据类型[] 数组名或数据类型 数组名[]。初始化分为静态初始化和动态初始化。

静态初始化直接指定元素值:

// 静态初始化   直接初始化数组
int[] arr1 = {1, 2, 3};

String[] arr2 = new String[]{"A", "B"};

动态初始化指定长度后赋值:

// 声明数组
int[] numbers;

// 初始化数组
numbers = new int[5];

// 赋值
numbers [0] = 10;

// 声明并初始化数组
int[] scores = new int[3];

// 赋值
scores [0] = 10;

数组的访问与修改

数组元素可以通过索引访问和修改。索引必须是整数,且不能超出数组范围(即数组长度减1),否则会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException

数组的访问通过索引完成,索引从0开始。使用方括号[]指定索引位置,直接获取对应元素的值。例如:

int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};

// 访问第一个元素,值为10
int firstElement = numbers[0]; 

// 访问第三个元素,值为30
int thirdElement = numbers[2]; 

通过索引定位到数组元素后,可以直接赋值来修改元素的值:

int[] numbers = {10, 20, 30, 40};

numbers[1] = 200; // 修改第二个元素为200

System.out.println(numbers[1]); // 输出200

数组的遍历

数组的遍历可以通过for循环或使用增强for循环(for-each循环)、while循环以及使用Java 8的Stream API实现。

  1. 通过for循环遍历:
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

// 使用for循环
for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
    System.out.println(numbers[i]);
}

  1. 使用增强for循环(for-each循环):
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

// 使用for-each循环
for (int num : numbers) {
    System.out.println(num);
}
  1. while循环:
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
int i = 0;

// while循环
while (i < numbers.length) {
    System.out.println(numbers[i]);
    i++;
}
  1. 使用Java 8的Stream API:
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

// 使用Stream API
Arrays.stream(numbers).forEach(System.out::println);

多维数组

Java支持多维数组,最常见的是二维数组。多维数组的声明和初始化与一维数组类似。

// 声明二维数组
int[][] matrix;

// 初始化二维数组
matrix = new int[3][3];

// 直接初始化二维数组
int[][] grid = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

// 访问二维数组元素
int value = grid[1][2]; // 6

注意:
1、多维数组在内存中不一定是连续存储的
2、访问不存在的索引会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
3、未初始化的第二维数组默认为null
4、使用Arrays.deepToString()可以方便地打印多维数组内容
5、多维数组在处理矩阵、表格数据、图像处理等场景中非常有用。

数组的常用操作

Java提供了Arrays类,包含许多对数组操作的实用方法。

  1. 数组排序:
import java.util.Arrays;

int[] numbers = {5, 3, 8, 1, 2};

// 数组排序
Arrays.sort(numbers); // {1, 2, 3, 5, 8}
  1. 查找元素:
import java.util.Arrays;

int[] numbers = {5, 3, 8, 1, 2};

// 查找元素
int index = Arrays.binarySearch(numbers, 3); // 2
  1. 填充数组:
import java.util.Arrays;

int[] numbers = {5, 3, 8, 1, 2};

// 填充数组
Arrays.fill(numbers, 0); // {0, 0, 0, 0, 0}
  1. 复制数组
import java.util.Arrays;

int[] numbers = {5, 3, 8, 1, 2};

// 复制数组
int[] copy = Arrays.copyOf(numbers, numbers.length);

数组与集合的转换

数组可以转换为集合(如List),方便使用集合提供的丰富操作。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

Integer[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

// 数组转List
List<Integer> list = Arrays.asList(numbers);

// 使用 Java 8 Stream (推荐)
List<Integer> listStream = Arrays.stream(numbers ).collect(Collectors.toList());

// 数组转set
Set<Integer> set = new HashSet<>(Arrays.asList(array));
// 或使用 Stream
Set<Integer> set = Arrays.stream(array).collect(Collectors.toSet());

// List转数组
Integer[] array = list.toArray(new Integer[0]);

注意:
使用 Arrays.asList()返回的 List 是 Arrays 的内部类,不是 ArrayList,固定大小(不能添加或删除元素)

数组的注意事项

数组的长度是固定的,一旦创建无法改变。如果需要动态扩展或收缩,可以考虑使用ArrayList等集合类。

数组可以存储基本类型和对象类型,但对象数组存储的是对象的引用,而非对象本身。

数组的默认初始化值取决于元素类型。数值类型为0,布尔类型为false,对象类型为null

int[] intArray = new int[3]; // {0, 0, 0}
boolean[] boolArray = new boolean[2]; // {false, false}
String[] strArray = new String[3]; // {null, null, null}

通过以上内容,可以全面了解Java数组的基本概念、使用方法及常见操作。

### 动态调整 Java 数组的大小 Java 中的数组在创建之后长度是固定的,不能直接进行扩展或缩小。然而,在实际开发中,常常需要根据需求动态地调整数组的大小。可以通过手动复制数组内容到新的更大或更小的数组中,或者使用 `ArrayList` 这种支持自动扩容的数据结构来实现动态调整数组大小的目的。 #### 使用 `System.arraycopy()` 方法 一种常见的方式是手动创建一个新的数组,并将原数组的内容复制到新数组中。可以使用 `System.arraycopy()` 方法高效地完成这一操作: ```java int[] originalArray = {1, 2, 3}; int newLength = originalArray.length + 5; // 扩展数组大小 int[] newArray = new int[newLength]; System.arraycopy(originalArray, 0, newArray, 0, originalArray.length); ``` 此方法允许从源数组复制指定数量的元素到目标数组中,适用于需要精确控制复制过程的场景[^4]。 #### 使用 `Arrays.copyOf()` 方法 如果希望简化数组复制的过程,可以使用 `Arrays.copyOf()` 方法。该方法内部也是基于 `System.arraycopy()` 实现的,但提供了更简洁的接口: ```java import java.util.Arrays; int[] originalArray = {1, 2, 3}; int[] newArray = Arrays.copyOf(originalArray, originalArray.length + 5); ``` 这种方式非常适合于希望快速扩展数组容量的开发者,同时保留原始数据并填充默认值(如未明确赋值)[^4]。 #### 使用 `ArrayList` 替代数组 如果希望避免手动管理数组大小的复杂性,可以考虑使用 `ArrayList`。`ArrayList` 是一个基于数组实现的可变集合类,能够根据添加或删除元素自动调整其内部数组的大小: ```java import java.util.ArrayList; public class DynamicArrayExample { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> dynamicArray = new ArrayList<>(); int maxSize = 10; if (dynamicArray.size() < maxSize) { dynamicArray.add(5); } else { System.out.println("数组已达到最大大小!"); } System.out.println("数组大小:" + dynamicArray.size()); } } ``` `ArrayList` 在底层通过 `Arrays.copyOf()` 实现了数组的自动扩容机制,适合处理不确定元素数量的场景[^1]。 #### 使用自定义逻辑动态调整二维数组大小 对于多维数组,例如二维数组,也可以采用类似的方法进行动态调整。创建一个新的更大的数组,然后将旧数组的内容复制进去: ```java int[][] originalArray = {{1, 2}, {3, 4}}; int rows = originalArray.length + 1; int cols = originalArray[0].length; int[][] newArray = new int[rows][cols]; for (int i = 0; i < originalArray.length; i++) { System.arraycopy(originalArray[i], 0, newArray[i], 0, cols); } ``` 这种方法虽然较为繁琐,但在特定情况下能提供更高的灵活性和控制能力[^3]。 ###
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