java学习之路-数组定义与使用

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1.什么是数组

2.数组的创建及其初始化

2.1数组的创建

2.2数组的初始化

3.数组的使用

3.1数组元素访问

3.2遍历数组

4.数组是引用类型

4.1jvm的内存分布

4.2基本类型变量与引用类型变量的区别

4.3引用变量详解

4.4 null

5.数组的使用场景

5.1存储数据

5.2作为函数的参数

5.3作为函数的返回值

6.数组的练习

6.1数组转字符串

6.2数组的拷贝

6.3查找数组中指定元素(二分查找)

7.二维数组

7.1二维数组的创建

7.2二维数组的遍历

1.什么是数组

数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。

在java中，包含6个整形类型元素的数组

1. 数组中存放的元素其类型相同

2. 数组的空间是连在一起的

3. 每个空间有自己的编号，其实位置的编号为0，即数组的下标。

2.数组的创建及其初始化

2.1数组的创建

T[] 数组名 = new T[N];
T：表示数组中存放元素的类型
T[]：表示数组的类型
N：表示数组的长度

三种创建方式

int[] array1 = new int[10];       
// 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
int[] array2 = {1,2,3};//直接初始化
int[] array3 = new int[]{1,2,3};

2.2数组的初始化

动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数。
int[] array = new int[10];

静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定

 int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};

【注意事项】

静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。

静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。

静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。

推荐下面这个传初始化方式
int[] array1;array1 = new int[10];int[] array2;array2 = new int[]{10, 20, 30};

如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值。

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null.

3.数组的使用

3.1数组元素访问

数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};System.out.println(array[0]);System.out.println(array[1]);System.out.println(array[2]);System.out.println(array[3]);System.out.println(array[4]);// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改array[0] = 100;System.out.println(array[0]);
1. 数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素

2. 下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。

3.2遍历数组

"遍历" 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作

 int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};for(int i = 0; i < array.length; i++){System.out.println(array[i]);}
可以使用 for-each 遍历数组
 int[] array = {1, 2, 3};for (int x : array) {System.out.println(x);}
for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错。

4.数组是引用类型

4.1jvm的内存分布

内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。
1. 程序运行时代码需要加载到内存
2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存
3. 程序中的常量也要保存
4. 有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁
上图是JVM对所使用的内存按照功能的不同进行了划分。

程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址

虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。

本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的

堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2, 3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。

方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域

4.2基本类型变量与引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；

而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

public static void func() {int a = 10;int b = 20;
//a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。int[] arr = new int[]{1,2,3};
//array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。}

引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单。

4.3引用变量详解

栗子

 public static void func() {int[] array1 = new int[3];array1[0] = 10;array1[1] = 20;array1[2] = 30;int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};array2[0] = 100;array2[1] = 200;array1 = array2;array1[2] = 300;array1[3] = 400;array2[4] = 500;for (int i = 0; i < array2.length; i++) {System.out.println(array2[i]);}}

4.4 null

null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用
int[] arr = null;System.out.println(arr[0]);// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerExceptionat Test.main(Test.java:6)
null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.

注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联

5.数组的使用场景

5.1存储数据

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

5.2作为函数的参数

参数传基本数据类型

 public static void main(String[] args) {int num = 0;func(num);System.out.println("num = " + num);}public static void func(int x) {x = 10;System.out.println("x = " + x);}// 执行结果
x = 10num = 0

参数传数组类型(引用数据类型)
public static void main(String[] args) {int[] arr = {1, 2, 3};func(arr);System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);}public static void func(int[] a) {a[0] = 10;System.out.println("a[0] = " + a[0]);}// 执行结果
a[0] = 10arr[0] = 10
在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变. 因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。

5.3作为函数的返回值

获取斐波那契数列的前N项

public class TestArray {public static int[] fib(int n){if(n <= 0){return null;}int[] array = new int[n];array[0] = array[1] = 1;for(int i = 2; i < n; ++i){array[i] = array[i-1] + array[i-2];}return array;}public static void main(String[] args) {int[] array = fib(10);for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.println(array[i]);}}}

6.数组的练习

6.1数组转字符串

import java.util.Arraysint[] arr = {1,2,3,4,5,6};String newArr = Arrays.toString(arr);System.out.println(newArr);// 执行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

6.2数组的拷贝

    //数组拷贝public static void Copy(){int[] arr3 = {5,6,1,4,5};//第一种直接遍历数组赋值拷贝/*int[] tem = new int[arr3.length];for (int i = 0 ;i < arr3.length ; i ++){tem[i] = arr3[i];}System.out.println(Arrays.toString(tem));*///第二种使用Arrays使用/*int[] copy2 = Arrays.copyOf(arr3,arr3.length);//参数是要拷贝的数组，拷贝的长度System.out.println(Arrays.toString(copy2));*//*int[] copy3 = Arrays.copyOfRange(arr3,0,3);//指定范围拷贝[0,3)System.out.println(Arrays.toString(copy3));*/int[] copy4 = new int[arr3.length];//还能指定下标位置，然后设置拷贝范围System.arraycopy(arr3,1,copy4,1,arr3.length-1);System.out.println(Arrays.toString(copy4));}

6.3查找数组中指定元素(二分查找)

针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找.

以升序数组为例, 二分查找的思路是先取中间位置的元素, 然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较：

如果相等，即找到了返回该元素在数组中的下标

如果小于，以类似方式到数组左半侧查找

如果大于，以类似方式到数组右半侧查找

 public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3,4,5,6};System.out.println(binarySearch(arr, 6));}public static int binarySearch(int[] arr, int toFind) {int left = 0; int right = arr.length - 1;while (left <= right) {int mid = (left + right) / 2;if (toFind < arr[mid]) {// 去左侧区间找right = mid - 1;} else if (toFind > arr[mid]) {// 去右侧区间找left = mid + 1;} else {// 相等, 说明找到了return mid;}}// 循环结束, 说明没找到return -1;}

7.二维数组

二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组

7.1二维数组的创建

//二维数组的定义，首先要明白，二维数组是特殊的一维数组int[][] arr = {{12,2,3},{2,2,3}} ;int[][] arr2 = new int[][]{{12,2,3},{2,2,3}};//int[][] arr3 = new int[2][3]{{12,2,3},{2,2,3}};//这样写是报错的，因为如果你赋值了，            //java会识别数组的大小的int[][] arr3 = new int[2][3];int[][] arr4 = new int[2][];//不规则二维数组，就是列是可以不同的

二维数组是特殊的一维数组

        System.out.println(arr.length);System.out.println(arr[0].length);System.out.println(arr[1].length);

7.2二维数组的遍历

        //遍历二维数组for (int i = 0 ; i < arr.length; i ++){//arr.lenth代表着中国二位数组的大小行数for (int j = 0; j < arr[i].length ; j ++){//arr[i].lenth代表着数组每行有几列。System.out.print(arr[i][j] + " ");}System.out.println();}//用加强版for来打印二维数组for (int[] tmp : arr){for(int x : tmp){System.out.print(x + " ");}System.out.println();}

        //简单粗暴的打印二维数组System.out.println(Arrays.deepToString(arr));

        //处理一下不规则二维数组arr4[0] = new int[]{1,2};arr4[1] = new int[]{1,2,3};System.out.println(Arrays.deepToString(arr4));int arr6[] = {1, 2, 3};System.out.println(Arrays.toString(arr6));