Java数组解析(详解)

数组

  • 前言
    • 一、数组的概述
      • 1.数组的理解
      • 2.数组相关的概念
      • 3.数组的特点
      • 4. 数组的分类
    • 二、一维数组的使用
      • 1. 声明和初始化
      • 2. 数组元素的引用
      • 3. 如何获取数组的长度
      • 4.如何遍历数组
      • 5.数组元素的默认初始化值
      • 6.数组的内存解析
    • 三、二维数组的使用
      • 1. 声明和初始化
      • 2. 数组元素的引用
      • 3.如何获取数组的长度
      • 4.如何遍历数组
      • 5.数组元素的默认初始化值
      • 6.数组的内存解析
    • 四、Arrays工具类的使用
    • 五、数组使用中的常见异常

前言

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一、数组的概述

1.数组的理解

数组(Array),是多个相同类型数据一定顺序排列的集合,并使用一个名字命名,并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

2.数组相关的概念

● 数组名
● 元素
● 角标、下标、索引
● 数组的长度:元素的个数

3.数组的特点

⭕ 数组是有序排列的。
⭕ 数组本身是引用数据类型,而数组中的元素可以是任何数据类型,包括基本数据类型和引用数据类型。
⭕ 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间,而数组名中引用的是这块连续空间的首地址
⭕ 数组的长度一旦确定,就不能修改
⭕ Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的数)
例如: int a[5]; //非法

4. 数组的分类

(1)按照维度:一维数组、二维数组、三维数组、…
(2)按照元素的数据类型分:基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)

二、一维数组的使用

1. 声明和初始化

声明

格式:type var[];type[] var;
例如:int a[];int[] a1;double b[];String[] c; //引用类型变量数组

初始化

(1)静态初始化(指定内容):在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。

//例1:
int arr[] = new int[]{ 3, 9, 8};int[] arr = {3,9,8};
//例2:
String names[] = {“李四光”,“茅以升”,“华罗庚” }

(2)动态初始化(指定长度):数组声明且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行。

//例1:
int[] arr = new int[3];
arr[0] = 3;
arr[1] = 9;
arr[2] = 8;
//例2:
String names[];
names = new String[3];
names[0] = “钱学森”;
names[1] = “邓稼先”;
names[2] = “袁隆平”;

代码演示:

     //变量的声明和初始化int num;//声明num = 10;//初始化int id = 1001;//声明 + 初始化//一维数组的声明和初始化int[] ids;//声明//1.1 静态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作同时进行ids = new int[]{1001,1002,1003,1004};//1.2动态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作分开进行String[] names = new String[5];//错误的写法:
//		int[] arr1 = new int[];
//		int[5] arr2 = new int[5];
//		int[] arr3 = new int[3]{1,2, 3};//也是正确的写法:int[] arr4 = {1,2,3,4,5};//类型推断//总结:数组一旦初始化完成,其长度就确定了。

2. 数组元素的引用

⭕ 定义并用运算符new为之分配空间后,才可以引用数组中的每个元素。

⭕ 数组元素的引用方式:数组名 [ 数组元素下标 ]
● 数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a[3] , b[i] , c[6*i];
● 数组元素下标从0开始;长度为n的数组合法下标取值范围(整数): [ 0, n-1 ]
int a[] = new int[3]; 可引用的数组元素为a[0]、a[1]、a[2]

⭕ 每个数组都有一个属性length指明它的长度,例如:a.length 指明数组a的长度(元素个数) ,且数组一旦初始化,其长度是不可变的。

代码演示:

	//调用数组的指定位置的元素:通过角标的方式调用。//数组的角标(或索引)从0开始的,到数组的长度-1结束。String[] names = new String[5];names[0] = "王铭";names[1] = "王赫";names[2] = "张学良";names[3] = "孙居龙";names[4] = "王宏志";//charAt(0)names[5] = "周扬"; //错误的	

3. 如何获取数组的长度

//属性:lengthString[] names = new String[5];System.out.println(names.length);//5

4.如何遍历数组

String[] names = new String[5];

⭕ 方式一(不采取):

System.out.println(names[0]);
System.out.println(names[1]);
System.out.println(names[2]);
System.out.println(names[3]);
System.out.println(names[4]);

⭕ 方式二(推荐):

for(int i = 0;i < names.length;i++){System.out.println(names[i]);
}

5.数组元素的默认初始化值

⭕ 数组是引用类型,它的元素相当于类的成员变量,因此数组一经分配空间,其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式初始化。例如:

public class Test {public static void main(String argv[]){int a[]= new int[5];System.out.println(a[3]); //a[3]的默认值为0 } 
}

⭕ 对于基本数据类型而言,默认初始化值各有不同;对于引用数据类型而言,默认初始化值为null(注意与0不同)

数组元素类型元素默认初始值
byte0
short0
int0
long0L
float0.0F
double0.0
char0 或写为:’\u0000’(表现为空)
booleanfalse
引用类型null

(1) 数组元素是整型:0

int[] arr = new int[4];for(int i = 0;i < arr.length;i++){System.out.print(arr[i]+"/t");}//output:0  0  0  0short[] arr1 = new short[4];for(int i = 0;i < arr1.length;i++){System.out.println(arr1[i]+"\t");}//output:0  0  0  0	

(2) 数组元素是浮点型:0.0

float[] arr2 = new float[5];for(int i = 0;i < arr2.length;i++){System.out.println(arr2[i]+"\t");}//out:0.0  0.0  0.0  0.0

(3) 数组元素是char型:0或’\u0000’,而非’0’

        char[] arr3 = new char[4];for(int i = 0;i < arr3.length;i++){System.out.println("----" + arr3[i] + "****");}if(arr3[0] == 0){System.out.println("你好!");}/*output:---- ****---- ****---- ****---- ****你好!*/

(4) 数组元素是boolean型:false

		boolean[] arr4 = new boolean[5];System.out.println(arr4[0]);//output:false

(5) 数组元素是引用数据类型:null

	    String[] arr5 = new String[5];System.out.println(arr5[0]);if(arr5[0] == null){System.out.println("北京天气不错!");}/*output:null北京天气不错!*/

6.数组的内存解析

创建基本数据类型数组 (1)

● Java中使用关键字new来创 建数组
● 如下是创建基本数据类型元素的一维数组

public class Test{public static void main(String args[]){int[] s;s = new int[10];for ( int i=0; i<10; i++ ) {s[i] =2*i+1;System.out.println(s[i]);} } 
}

int[] s;所处的内存状态:
在这里插入图片描述
创建基本数据类型数组 (2)

public class Test{public static void main(String args[]){int[] s;s = new int[10];
//int[] s=new int[10];
//基本数据类型数组在显式赋值之前,
//Java会自动给他们赋默认值。for ( int i=0; i<10; i++ ) {s[i] =2*i+1;System.out.println(s[i]);} } 
}

s = new int[10];所处的内存状态:

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创建基本数据类型数组 (3)

public class Test{public static void main(String args[]){int[] s;s = new int[10];for ( int i=0; i<10; i++ ) {s[i] =2*i+1;System.out.println(s[i]);} } 
}

s[i] =2*i+1;所处的内存状态:
在这里插入图片描述

内存解析:
在这里插入图片描述

三、二维数组的使用

对于二维数组的理解,我们可以看成是一维数组array1又作为另一个一维数组array2的元素而存在。从数组底层的运行机制来看,其实没有多维数组

1. 声明和初始化

初始化
静态初始化(指定内容)

格式1:int[][] arr = new int[][]{{3,8,2},{2,7},{9,0,1,6}};
解析:

  1. 定义一个名称为arr的二维数组,二维数组中有三个一维数组。
  2. 每一个一维数组中具体元素也都已初始化 。
  3. 第一个一维数组 arr[0] = {3,8,2};
  4. 第二个一维数组 arr[1] = {2,7};
  5. 第三个一维数组 arr[2] = {9,0,1,6};
  6. 第三个一维数组的长度表示方式:arr[2].length;
  7. 注意特殊写法情况:int[] x,y[]; x是一维数组,y是二维数组。
  8. Java中多维数组不必都是规则矩阵形式

动态初始化(指定长度)

格式2:int[ ][ ] arr = new int[3][2];
解析:

  1. 定义了名称为arr的二维数组。
  2. 二维数组中有3个一维数组。
  3. 每一个一维数组中有2个元素。
  4. 一维数组的名称分别为arr[0], arr[1]
  5. arr[2] 给第一个一维数组1脚标位赋值为78写法是:arr[0][1] = 78;

格式3:int[][] arr = new int[3][];
解析

  1. 二维数组中有3个一维数组。
  2. 每个一维数组都是默认初始化值null (注意:区别于格式1)
  3. 可以对这个三个一维数组分别进行初始化
    arr[0] = new int[3];arr[1] = new int[1]; arr[2] = new int[2];
  4. 注: int[][]arr = new int[][3]; //非法

代码演示:

		int[] arr = new int[]{1,2,3};//一维数组//静态初始化int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};//动态初始化1String[][] arr2 = new String[3][2];//动态初始化2String[][] arr3 = new String[3][];//错误的情况 
//		String[][] arr4 = new String[][4];
//		String[4][3] arr5 = new String[][];
//		int[][] arr6 = new int[4][3]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};//也是正确的写法:int[] arr4[] = new int[][]{{1,2,3},{4,5,9,10},{6,7,8}};int[] arr5[] = {{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};		

2. 数组元素的引用

代码演示:

        int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};String[][] arr2 = new String[3][2];System.out.println(arr1[0][1]);//2System.out.println(arr2[1][1]);//nullString[][] arr3 = new String[3][];arr3[1] = new String[4];System.out.println(arr3[1][0]);//null

3.如何获取数组的长度

代码演示:

		int[] arr4[] = new int[][]{{1,2,3},{4,5,9,10},{6,7,8}};System.out.println(arr4.length);//3System.out.println(arr4[0].length);//3System.out.println(arr4[1].length);//4

4.如何遍历数组

代码演示:

		int[] arr4[] = new int[][]{{1,2,3},{4,5,9,10},{6,7,8}};for(int i = 0;i < arr4.length;i++){			for(int j = 0;j < arr4[i].length;j++){System.out.print(arr4[i][j] + "  ");}}

5.数组元素的默认初始化值

规定:二维数组分为外层数组的元素,内层数组的元素
例:int[][] arr = new int[4][3];
外层元素:arr[0],arr[1]
内层元素:arr[0][0],arr[1][2]

(1)针对于初始化格式2:比如:int[][] arr = new int[4][3];
外层元素的初始化值为:地址值
内层元素的初始化值为:与一维数组初始化情况相同。

(2)针对于初始化格式3:比如:int[][] arr = new int[4][];
外层元素的初始化值为:null
内层元素的初始化值为:不能调用,否则报错。

代码演示:

		int[][] arr = new int[4][3];System.out.println(arr);//[[I@6d06d69cSystem.out.println(arr[0]);//[I@15db9742 System.out.println(arr[0][0]);//0float[][] arr1 = new float[4][3];System.out.println(arr1[0]);//[F@4554617cSystem.out.println(arr1[0][0]);//0.0String[][] arr2 = new String[4][2];System.out.println(arr2[1]);//[Ljava.lang.String;@74a14482System.out.println(arr2[1][1]);//nulldouble[][] arr3 = new double[4][];System.out.println(arr3[1]);//null
//		System.out.println(arr3[1][0]);//报错

6.数组的内存解析

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四、Arrays工具类的使用

java.util.Arrays类即为操作数组的工具类,包含了用来操作数组(比如排序和搜索)的各种方法。

numbermethodfunction
1boolean equals(int[] a,int[] b)判断两个数组是否相等
2String toString(int[] a)输出数组信息
3void fill(int[] a,int val)将指定值填充到数组之中
4void sort(int[] a)对数组进行排序
5int binarySearch(int[] a,int key)对排序后的数组进行二分法检索指定的值

例:数组排序:

java.util.Arrays类的sort()方法提供了数组元素排序功能

import java.util.Arrays;
public class SortTest {public static void main(String[] args) {int [] numbers = {5,900,1,5,77,30,64,700};Arrays.sort(numbers);for(int i = 0; i < numbers.length; i++){System.out.println(numbers[i]); } } 
}

五、数组使用中的常见异常

1.数组脚标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)

访问到了数组中的不存在的脚标时发生。

      int[] arr = new int[2];
//    System.out.println(arr[2]);
//    System.out.println(arr[-1]);

2.空指针异常(NullPointerException)

引用没有指向实体,却在操作实体中的元素时。

        //情况一:int[] arr1 = new int[]{1,2,3};arr1 = null;
//		System.out.println(arr1[0]);//情况二:int[][] arr2 = new int[4][];
//		System.out.println(arr2[0][0]);//情况三:String[] arr3 = new String[]{"AA","BB","CC"};arr3[0] = null;
//		System.out.println(arr3[0].toString());

以上两种异常,在编译时均不报错!

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