day05_數組

數組

概念：數組(Array)，是多個相同類型數據按一定順序排列的集合，並使用一個名字命名，並通過編號的方式對這些數據進行統一管理。簡單來說數組就是一個容器。將多個數據存儲到一起，每個數據稱爲該容器的元素。生活中的容器：水杯，衣櫃，教室。數組就是存儲數據長度固定的容器，保證多個數據的數據類型要一致。

數組的特點

數組本身是引用數據類型，而數組中的元素可以是任何數據類型，包括基本數據類型和引用數據類型。
創建數組對象會在內存中開闢一整塊連續的空間，而數組名中引用的是這塊連續空間的首地址。
數組的長度一旦確定，就不能修改。
我們可以直接通過下標(或索引)的方式調用指定位置的元素，速度很快。
數組的分類：按照維度：一維數組、二維數組、三維數組、… 按照元素的數據類型分：基本數據類型元素的數組、引用數據類型元素的數組(即對象數組)

數組的初始化

在內存當中創建一個數組，並且向其中賦予一些默認值。

兩種常見的初始化方式：

動態初始化（指定長度）：數組聲明且爲數組元素分配空間與賦值的操作分開進行
靜態初始化（指定內容）：在定義數組的同時就爲數組元素分配空間並賦值。

數組的定義

方式一：動態初始化數組

格式：

數組存儲的數據類型[ ] 數組名字 = new 數組存儲的數據類型[長度];

格式詳解：

數組存儲的數據類型： 創建的數組容器可以存儲什麼數據類型。
[ ] : 表示數組。
數組名字：爲定義的數組起個變量名，滿足標識符規範，可以使用名字操作數組。
new：關鍵字，創建數組使用的關鍵字。
數組存儲的數據類型：創建的數組容器可以存儲什麼數據類型。
[長度]： 數組的長度，表示數組容器中可以存儲多少個元素。

注意：

數組有定長特性，長度一旦指定，不可更改。 和水杯道理相同，買了一個2升的水杯，總容量就是2升，不能多也不能少。

舉例：

//定義可以存儲3個整數的數組容器
int[] arr = new int[3];

方式二：靜態初始化基本格式

格式：

數據類型[] 數組名 = new 數據類型[]{元素1,元素2,元素3...};

示例：

//定義存儲1，2，3，4，5整數的數組容器。
int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};

注意事項：

雖然靜態初始化沒有直接告訴長度，但是根據大括號裏面的元素具體內容，也可以自動推算出來長度。

方式三：靜態初始化數組的省略格式

格式：

數據類型[] 數組名 = {元素1,元素2,元素3...};

//定義存儲1，2，3，4，5整數的數組容器
int[] array1 = {1,2,3,4,5};

注意事項：

靜態初始化沒有直接指定長度，但是仍然會自動推算得到長度。
靜態初始化標準格式可以拆分成爲兩個步驟。
動態初始化也可以拆分成爲兩個步驟。
靜態初始化一旦使用省略格式，就不能拆分成爲兩個步驟了。

使用建議：

如果不確定數組當中的具體內容，用動態初始化；否則，已經確定了具體的內容，用靜態初始化。

代碼演示

public class DemoArrayNotice {

    public static void main(String[] args) {
        // 省略格式的靜態初始化
        int[] arrayA = {10, 20, 30};

        // 靜態初始化的標準格式，可以拆分成爲兩個步驟
        int[] arrayB;
        arrayB = new int[]{11, 21, 31};

        // 動態初始化也可以拆分成爲兩個步驟
        int[] arrayC;
        arrayC = new int[5];

        // 靜態初始化的省略格式，不能拆分成爲兩個步驟。
//        int[] arrayD;
//        arrayD = { 10, 20, 30 };
    }

}

一維數組的使用

索引： 每一個存儲到數組的元素，都會自動的擁有一個編號，從0開始，這個自動編號稱爲數組索引(index)，可以通過數組的索引訪問到數組中的元素。格式：數組名[數組元素下標]

數組元素下標可以是整型常量或整型表達式。如a[3] , b[i] , c[6*i];
數組元素下標從0開始；長度爲n的數組合法下標取值範圍: 0 —>n-1；如int a[]=new int[3]; 可引用的數組元素爲a[0]、a[1]、a[2]

數組的長度屬性： 每個數組都具有長度，而且是固定的，Java中賦予了數組的一個屬性，可以獲取到數組的長度，語句爲：數組名.length ，屬性length的執行結果是數組的長度，int類型結果。由次可以推斷出，數組的最大索引值爲數組名.length-1 。

總結一下：

爲數組中的元素賦值 格式：數組名[索引]=數值
獲取出數組中的元素 格式：變量=數組名[索引]
獲取數組元素的個數 格式：數組名.length

代碼示例

package demo01;

/*
直接打印數組名稱，得到的是數組對應的：內存地址哈希值。

訪問數組元素的格式：數組名稱[索引值]
索引值：就是一個int數字，代表數組當中元素的編號。
【注意】索引值從0開始，一直到“數組的長度-1”爲止。
 */
public class Demo04ArrayUse {

    public static void main(String[] args) {
        // 靜態初始化的省略格式
        int[] array = { 10, 20, 30 };

        System.out.println(array); // [I@75412c2f

        // 直接打印數組當中的元素
        System.out.println(array[0]); // 10
        System.out.println(array[1]); // 20
        System.out.println(array[2]); // 30
        // 也可以將數組當中的某一個單個元素，賦值交給變量
        int num = array[1];
        System.out.println(num); // 20
    }

}

數組的默認值

數組是引用類型，它的元素相當於類的成員變量，因此數組一經分配空間，其中的每個元素也被按照成員變量同樣的方式被隱式初始化。簡而言之：數組創建之後系統就會給它分配一個默認值。不同類型的數組有不同的默認值，如下圖所示：

代碼示例

package demo01;

/*
使用動態初始化數組的時候，其中的元素將會自動擁有一個默認值。
注意事項：
靜態初始化其實也有默認值的過程，只不過系統自動馬上將默認值替換成爲了大括號當中的具體數值。
 */
public class Demo05ArrayUse {

    public static void main(String[] args) {
        // 動態初始化一個數組
        int[] array = new int[3];

        System.out.println(array); // [I@50cbc42f
        System.out.println(array[0]); // 0
        System.out.println(array[1]); // 0
        System.out.println(array[2]); // 0

        // 將數據123賦值交給數組array當中的1號元素
        array[1] = 123;
        System.out.println(array[0]); // 0
        System.out.println(array[1]); // 123
        System.out.println(array[2]); // 0
    }

}

數組原理內存圖

內存概述：內存是計算機中的重要原件，臨時存儲區域，作用是運行程序。我們編寫的程序是存放在硬盤中的，在硬盤中的程序是不會運行的，必須放進內存中才能運行，運行完畢後會清空內存。 Java虛擬機要運行程序，必須要對內存進行空間的分配和管理。

Java虛擬機的內存劃分

爲了提高運算效率，就對空間進行了不同區域的劃分，因爲每一片區域都有特定的處理數據方式和內存管理方式。

JVM的內存劃分：

每個區域的具體作用如下所示

數組在內存中的存儲

觀察下面代碼

package demo02;

public class Demo01ArrayOne {
    public static void main(String[] args) {
        
        int[] arr = new int[3];
        System.out.println(arr);//[I@5f150435 }

    }
}

以上方法執行，輸出的結果是[I@5f150435，這個是什麼呢？是數組在內存中的地址。new出來的內容，都是在堆內存中存儲的，而方法中的變量arr保存的是數組的地址。 輸出arr[0]，就會輸出arr保存的內存地址中數組中0索引上的元素

多維數組的使用

Java 語言裏提供了支持多維數組的語法。
對於二維數組的理解，我們可以看成是一維數組 array1又作爲另一個一維數組array2的元素而存在。其實，從數組底層的運行機制來看，其實沒有多維數組。

定義二維數組的方式

格式1（動態初始化）：數據類型[ ] [ ] 數組名稱 = new 數據類型[ 二維數組中一維數組的個數][ 一維數組中元素的個數]；

package demo02;

public class Demo01ArrayOne {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        定義了名稱爲arr的二維數組
        二維數組中有3個一維數組
        每一個一維數組中有2個元素
        一維數組的名稱分別爲arr[0], arr[1], arr[2]
         */
        int[][] arr = new int[3][2];
        //  給第一個一維數組1腳標位賦值爲78：
        arr[0][1] = 78;
    }
}

格式2（動態初始化）：數據類型[ ] [ ] 數組名稱 = new 數據類型[ 二維數組中一維數組的個數][ ]；

package demo02;

public class Demo02ArrayTwo {

    public static void main(String[] args) {

        /*
        二維數組中有3個一維數組。
        每個一維數組都是默認初始化值null (注意：區別于格式1）
        注：int[][]arr = new int[][3]; //非法
         */
        int[][] arr = new int[3][];
        //對這個三個一維數組分別進行初始化
        arr[0] = new int[3];
        arr[1] = new int[1];
        arr[2] = new int[2];
    }

}

格式3（靜態初始化）：數據類型[ ] [ ] 數組名稱 = new 數據類型[ ][ ]{{具體的元素},{具體的元素},{具體的元素}};

package demo02;

public class Demo03ArraySame {

    public static void main(String[] args) {
        /*
        定義一個名稱爲arr的二維數組，二維數組中有三個一維數組
        每一個一維數組中具體元素也都已初始化
        */

        int[][] arr = new int[][]{{3, 8, 2}, {2, 7}, {9, 0, 1, 6}};
        //第一個一維數組
        arr[0] = new int[]{3, 8, 2};
        //第二個一維數組
        arr[1] = new int[]{2, 7};
        //第三個一維數組
        arr[2] = new int[]{9, 0, 1, 6};
        //第三個一維數組的長度表示方式
        int length = arr[2].length;
        System.out.println(length);//4
    }

}

使用數組的常見錯誤

越界異常

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

創建數組，賦值3個元素，數組的索引就是0，1，2，沒有3索引，因此我們不能訪問數組中不存在的索引，程序運行後，將會拋出 ArrayIndexOutOfBoundsException 數組越界異常。在開發中，數組的越界異常是不能出現的，一旦出現了，就必須要修改我們編寫的代碼。

數組空指針異常

int[] arr = {1,2,3}; 
arr = null; 
System.out.println(arr[0]);

arr = null 這行代碼，意味着變量arr將不會在保存數組的內存地址，也就不允許再操作數組了，因此運行的時候會拋出 NullPointerException 空指針異常。在開發中，數組的越界異常是不能出現的，一旦出現了，就必須要修改我們編寫的代碼。

對數組的常見操作

遍歷一維數組

package demo03;

/*
遍歷數組，說的就是對數組當中的每一個元素進行逐一、挨個兒處理。默認的處理方式就是打印輸出。
 */
public class Demo04Array {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 15, 25, 30, 40, 50, 60, 75 };

       //  int len = array.length; 獲取數組元素的個數
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }

}

遍歷二維數組

package demo03;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //1.定義二維數組
        int[] arr[] = new int[][]{{1, 2, 3}, {4, 5, 9, 10}, {6, 7, 8}};
        //2.如何調用數組的指定位置的元素
        System.out.println(arr[0][1]);//2
        System.out.println(arr[1][1]);//5

        //3.獲取二維數組中一維數組數組的個數
        System.out.println(arr.length);//3

        //4.獲取二維數組中一維數組數組的長度
        System.out.println(arr[0].length);//3
        System.out.println(arr[1].length);//4

        //5.如何遍歷二維數組
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {

            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                System.out.print(arr[i][j] + "  ");
            }
            System.out.println();
        }

    }


}

數組獲取最大值元素

package demo03;

public class Demo05ArrayMax {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 5, 15, 30, 20, 10000, 30, 35 };

        int max = array[0]; //定義變量，保存數組中0索引的元素
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            //如果數組元素大於max
            if (array[i] > max) {
            //max記錄住大值
                max = array[i];
            }
        }
        System.out.println("最大值：" + max);
    }

}

數組的反轉

數組中的元素顛倒順序，例如原始數組爲1,2,3,4,5，反轉後的數組爲5,4,3,2,1

實現思想：數組最遠端的元素互換位置。

實現反轉，就需要將數組最遠端元素位置交換
定義兩個變量，保存數組的最小索引和最大索引
兩個索引上的元素交換位置
最小索引++，最大索引--，再次交換位置
最小索引超過了最大索引，數組反轉操作結束

package demo03;

/*
數組元素的反轉：
本來的樣子：[1, 2, 3, 4]
之後的樣子：[4, 3, 2, 1]

要求不能使用新數組，就用原來的唯一一個數組。
 */
public class Demo07ArrayReverse {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {10, 20, 30, 40, 50};

        /*
        初始化語句：int min = 0, max = array.length - 1
        條件判斷：min < max
        步進表達式：min++, max--
        循環體：用第三個變量倒手
         */
        for (int min = 0, max = array.length - 1; min < max; min++, max--) {
            int temp = array[min];
            array[min] = array[max];
            array[max] = temp;
        }


    }

}

數組

數組的特點

數組的初始化

數組的定義

一維數組的使用

數組的默認值

數組原理內存圖

多維數組的使用

使用數組的常見錯誤

對數組的常見操作

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