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数组的基本知识

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它们。（从0开始）

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;  //首选的方法
或
dataType arrayRefVar[];  //效果相同，但不是首选方法
  • Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：
dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];
  • 数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。
  • 获取数组长度：arrays.length
package com.xiaojie.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[] nums; //1. 声明一个数组
        //10代表这里面可以存放10个int类型的数字
        nums = new int[10]; //2. 创建一个数组

        //1和2总和方式
        //int[] nums = new int[10];

        //3. 给数组元素赋值
        nums[0] = 1;
        nums[1] = 2;
        nums[2] = 3;
        nums[3] = 4;
        nums[4] = 5;
        nums[5] = 6;
        nums[6] = 7;
        nums[7] = 8;
        nums[8] = 9;
        nums[9] = 10;

        System.out.println(nums[0]);
        //nums[9]没有赋值的话， int 类型为0  //String 类型为 null
        System.out.println(nums[9]);

        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        //获取数组的长度： arrays.length
        for (int i = 0; i < nums.length ; i++) {
            sum = sum + nums[i];
        }
        System.out.println("总和为："+ sum);
    }
}

在这里插入图片描述

内存分析

  • Java 内存分析：

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

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[] a = new int[2];
a[0] = 1;
a[1] = 2;
  • 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。
package com.xiaojie.array;

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化：创建 + 赋值
        int[] a = {1,2,3,4,5,6,7,8};

        System.out.println(a[0]);

        //动态初始化 ：包含默认初始化  int类型是0   String类型是 null
        int[] b = new int[10];
        b[0] = 10;

        System.out.println(b[0]);
        System.out.println(b[1]);
    }
}

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数据类型，包括基本类型和引用类型。
  • 数组变量属引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的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型还是其他对象类型，数组对象本身是在堆中的。

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：ArrayIndexOutOfBounds

数组使用

  • 普通的For循环
package com.xiaojie.array;

public class ArrayDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};

        //打印全部的数组元素
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
        System.out.println("===============");
        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            sum += arrays[i];
        }
        System.out.println("和为："+ sum);
        System.out.println("===============");

        //查找最大元素
        int max = arrays[0];
        for (int i = 1; i < arrays.length; i++) {
            if (arrays[i] > max){
                max = arrays[i];
            }
        }
        System.out.println("最大值为：" + max);
    }
}

  • For-Each 循环

  • 数组作方法入参

  • 数组作返回值

package com.xiaojie.array;

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

//        //JDK1.5   没有下标  适合打印输出
//        for (int array : arrays) {   // 具体的值 ：  数组
//            System.out.println(array);
//        }

        //printArray(arrays);

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

    //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];
        //反转的操作
        for (int i = 0, j = arrays.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维数组，其每一个元素都是一个一维数组。

在这里插入图片描述

  • 二维数组
int a[][] = new int[2][5];

在这里插入图片描述

  • 解析：以上二维数组 a 可以看成一个两行五列的数组。
package com.xiaojie.array;

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {

        //[4行][2列]
        /*
            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][1]);

        System.out.println("=================");
        System.out.println(array.length);
        System.out.println(array[0].length);

        System.out.println("=================");

        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

  • 数组的工具类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”）
  • 具有以下常用功能：
    • 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.xiaojie.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {

        int[] a ={1,2,3,4,9090,31311,2562,5894};

//        System.out.println(a);  //[I@7ef20235
//        //打印数组元素  Arrays.toString
//        System.out.println(Arrays.toString(a));
//        printArray(a);

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

//        //数组填充
//        Arrays.fill(a, 0);
//        System.out.println(Arrays.toString(a));

        //指定下标，数组填充   2-4之间包括 2跟3
        Arrays.fill(a,2, 4, 0);
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

    //重复造轮子
    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.xiaojie.array;

//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，我们就交换它们的位置
//2. 每一次比较，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！

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,4,5,2,7,6,9999,552,145,256};

//        sort(a);
//        System.out.println(Arrays.toString(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
        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }

    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++) {      // -i 是应为每一轮循环完了都会有个最大数个最小数 都是放在数组的最后一位 ，这里-i是为了减少一次没有必要的循环
                if (array[j + 1] < array[j]) {                      //i就是走过的次数啊 所以j就不用再去比较i之前已经比较过的了
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
        return array;
    }
}

优化后的代码：

package com.xiaojie.array;

//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，我们就交换它们的位置
//2. 每一次比较，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！

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,4,5,2,7,6,9999,552,145,256};

//        sort(a);
//        System.out.println(Arrays.toString(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
        int[] sort = sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(sort));
    }

    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++) {      // -i 是应为每一轮循环完了都会有个最大数个最小数 都是放在数组的最后一位 ，这里-i是为了减少一次没有必要的循环
                if (array[j + 1] < array[j]) {                      //i就是走过的次数啊 所以j就不用再去比较i之前已经比较过的了
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                    flag = true;
                }
            }

            if (flag==false){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

稀疏数组（数据结构）

  • 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

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

package com.xiaojie.array;

public class ArrayDemo09 {
    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("输出原始的数组：");

        //增强for先遍历地址，再遍历地址中的值
        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }

        System.out.println("========================");
        //转换为稀疏数组来保存
        //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
        //外层for循环代表稀疏数组的行，内层for循环代表稀疏数组的列，if方法来把值赋到稀疏数组里
        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. 给其中的元素还原它的值
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
        }

        //3. 打印
        System.out.println("输出还原的数组：");

        //增强for先遍历地址，再遍历地址中的值
        for (int[] ints : array3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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