Java基础——数组、数组定义、数组声明创建、内存分析、数组的三种初始化、数组边界、数组使用、多维数组、Srrays类、冒泡排序、稀疏数组

数组

数组的定义

• 数组是相同类型数据的有序集合。
• 数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序排列组合而成。
• 其中，每一个数据称作一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问他们。

数组声明创建

• 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法：

  dataType[] arrayRefVar;//首选方法
  或
  dateType arrayReVar[];//效果相同，但不是首选
  

• Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

  dataType[] arrayReVar=new dateType[arraySize];

• 数组的元素是通过索引访问的，数据索引从0开始。

• 获取数组长度：array.length

package com.jiji.array;

public class ArrayDemo01 {
    //变量的类型  变量的名字=变量的值；
    //数组类型
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums1;//1、定义
        //int nums2[];
        //这里边可以存放10个int类型的数字
        nums1=new int[10];//2、创建一个数组

        //3、数组元素中赋值
        nums1[0]=1;
        nums1[1]=2;
        nums1[2]=3;
        nums1[3]=4;
        nums1[4]=5;
        nums1[5]=6;
        nums1[6]=7;
        nums1[7]=8;
        nums1[8]=9;
        nums1[9]=10;

        //计算所有元素的和
        int sum=0;
        //获取数组长度：array.length
        for (int i=0;i<nums1.length;i++) {
            sum = sum + i;
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

内存分析

• Java内存分析：

  Java内存：

  • 堆：存放new的对象和数组

    ​ 可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用

  • 栈：存放基本变量类型（包含这个基本类型的具体数据）

    ​ 引用对象的变量（回存放这个引用在堆里面的具体地址）

  • 方法区：可以被所有的线程共享

    ​ 包含了所有的class和static变量

数组的三种初始化

• 静态初始化

int[] a={1,2,3};
Man[] mans={new Man(1,1),new Man(2,2)};

• 动态初始化

int[] b=new int[10];
b[0]=10;
b[1]=20;

• 数组的默认初始化
  • 数组是引用类型，它的元素相当于类的实例变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化。（int 默认初始化值为0，String默认初始化值为null）

数组的四个基本特点

• 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。

• 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。

• 数组中的元素可以是任何类型，包括基本类型和引用类型。

• 数组变量属于引用类型，数组也可以看成是对象，数组中每个元素相当于该对象的成员变量。

  数组本身就是对象，java中对象是在堆中的，因此数组无论保存原始类还是其他对象类型，数组本身是在堆中的。

数组边界

• 下标的合法区间：【0，length-1】，如果越界就会报错：

  public static void main(String[] args){
    int[] a=new int[2];
    System.out.println(a[2]);
  }
  

• ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常！

• 小结：

  • 数组是相同数据类型（数据类型可以为任意类型）的有序集合
  • 数组也是对象。数组元素相当于对象的成员变量
  • 数组长度是确定的，不可变的。如果越界，则报错：ArrayIndexOutOfBounds

数组使用

• 普通For循环

• For-Each循环

  package com.jiji.array;
  
  public class ArrayDemo04 {
      public static void main(String[] args) {
          int[] arrays={1,2,3,4,5};
  
          //jdk1.5以上版本    没有下标
          for (int array : arrays) {
              System.out.println(array);
          }
          
      }
  }
  

• 数组作方法入参

• 数组作返回值

package com.jiji.array;

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays={1,2,3,4,5};

        int[] reverse=reverse(arrays);
        printArray(reverse);
    }

    //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        int[] result =new int[arrays.length];

        //反转操作
        for (int i = 0,j=result.length-1; i < arrays.length ;i++,j--) {
            result[j]=arrays[i];
        }
        return result;
    }


    //打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays) {
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i] + " ");
        }
    }

}

多维数组

• 多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一位数组，其每一个元素都是一个一维数组。

• 二维数组

  int a[][]=new int[2][5];

• 解析：以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组。

package com.jiji.array;

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        //【4】【2】   面向对象
        /*
        * 1，2    array[0]
        * 2，3    array[1]
        * 3，4    array[2]
        * 4，5    array[3]
        * */
        int[][] array={{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};
//        printArray(array[0]);
//        System.out.println(array[0][0]);
//        System.out.println(array[0][1]);

        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {

                System.out.println(array[i][j]);
            }
        }
    }

    //打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }

}

Arrays类

• 数组工具类java.util.Arrays

• 由于数组对象本身并没有什么方法可以供我们调用，但API中提供了一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本操作。

• 查看JDK帮助文档

• Arrays类中的方法都是static修饰的静态方法，在使用的时候可以直接使用类名进行调用，而“不用”使用对象来调用（注意：是“不用”而不是“不能”）

• 具体以下常用功能：

  • 给数组赋值：通过fill方法
  • 对数组排序：通过sort方法，按升序。
  • 比较数组：通过equals方法比较数组中元素值是否相等。
  • 查找数组元素：通过binarySearch方法能对排序好的数组进行二分查找法操作。

package com.jiji.array;

import java.lang.reflect.Array;
import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,34,54353,454,56546};
        //System.out.println(a);//[I@330bedb4
        //打印数组元素Arrays.toString()
       // System.out.println(Arrays.toString(a));

        Arrays.sort(a);//对数组进行排序
        System.out.println(Arrays.toString(a));

      Arrays.fill(a,2,4,0);//数组填充
        System.out.println(Arrays.toString(a));
      
        printArray(a);
    }
    public static void printArray(int[] a){
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            if (i==0){
                System.out.print("{");
            }if (i==a.length-1){
                System.out.print(a[i]+"}");
            }else {
                System.out.print(a[i]+",");
            }

        }

    }
}

冒泡排序

• 冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序！
• 冒泡的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较。
• 我们看到嵌套循环，应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2)。

package com.jiji.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={232,45,25,15,24,};

        int[] sort=sort(a);//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组

        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }
    
    //冒泡排序
    //1、比较数组中两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他的位置
    //2、每次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数字
    //3、下一轮则可以少一次排序！
    //4、依次循环，直到结束！


    public static int[] sort(int[] array){
        //临时变量
        int temp=0;
        //外层循环，判断我们这个要走多少次
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            //内层循环，比较判断两个数，如果第一个数，比第二个数大，则交换位置
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                if (array[j+1]<array[j]){
                    temp =array[j];
                    array[j]=array[j+1];
                    array[j+1]=temp;
                }
            }
        }
        return array;
    }
}

优化后：

package com.jiji.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={232,45,25,15,24,};

        int[] sort=sort(a);//调用完我们自己写的排序方法以后，返回一个排序后的数组

        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }
    
    //冒泡排序
    //1、比较数组中两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他的位置
    //2、每次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数字
    //3、下一轮则可以少一次排序！
    //4、依次循环，直到结束！


    public static int[] sort(int[] array){
        //临时变量
        int temp=0;
        //外层循环，判断我们这个要走多少次
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {

            boolean flag=false;//通过flag标识位减少没有意义的比较

            //内层循环，比较判断两个数，如果第一个数，比第二个数大，则交换位置
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                if (array[j+1]<array[j]){
                    temp =array[j];
                    array[j]=array[j+1];
                    array[j+1]=temp;
                    flag=true;
                }
            }
            if (flag==false){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

稀疏数组

• 需求：编写五子棋游戏，有存盘退出和续上盘的功能。

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qXAG2Cz0-1619323685721)(/Users/acetian/Library/Application Support/typora-user-images/image-20210421155940582.png)]

  分析问题：因为该二维数组的很多值是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据

  解决：稀疏数组

• 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组。

• 稀疏数组的处理方式是：

• 记录数组一共有几行几列，有多少个不同值

• 把具有不同值的元素和行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模

• 如下图：左边是原始数组，右边是稀疏数组

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-L0IYsTQb-1619323685737)(/Users/acetian/Library/Application Support/typora-user-images/image-20210421160600527.png)]

package com.jiji.array;

public class ArrayDemo08 {
  public static void main(String[] args) {
      //1、创建一个二维数组  11*11   0：没有棋子 1：黑棋 2：白棋
      int[][] array1=new int[11][11];
      array1[1][2]=1;
      array1[2][3]=2;
      //输出原始的数组
      System.out.println("输出原始数组");

      for (int[] ints:array1){
          for (int anInt:ints){
              System.out.print(anInt+"\t");
          }
          System.out.println();
      }
      System.out.println("-------------------------");
      //转换为稀疏数组
      //获取有效值的个数
      int sum=0;
      for (int i = 0; i < 11; i++) {
          for (int j = 0; j < 11; j++) {
              if (array1[i][j]!=0){
                  sum++;
              }
          }
      }
      System.out.println("有效值的个数"+sum);

      //2、创建一个稀疏数组的数组
      int[][] array2=new int[sum+1][3];

      array2[0][0]=11;
      array2[0][1]=11;
      array2[0][2]=sum;

      //遍历二维数组，将非零的值，存放稀疏数组中
      int count=0;
      for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
          for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
              if (array1[i][j]!=0){
                  count++;
                  array2[count][0]=i;
                  array2[count][1]=j;
                  array2[count][2]=array1[i][j];
              }
          }
      }
      //输出稀疏数组
      System.out.println("稀疏数组");
      for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
          System.out.println(array2[i][0]+"\t"
          +array2[i][1]+"\t"
          +array2[i][2]+"\t");
      }
      System.out.println("--------------------");
      System.out.println("还原");
      //1、读取稀疏数组
      int[][] array3=new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
      //2、给其中的元素还原他的值
      for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
          array3[array2[i][0]][array2[i][1]]=array2[i][2];
      }
      //3、打印
      System.out.println("输出还原数组");

      for (int[] ints:array3){
          for (int anInt:ints){
              System.out.print(anInt+"\t");
          }
          System.out.println();
      }
  }
}