Java数组声明创建和使用以及多维数组、Arrays类、稀疏数组

• 2020 年 5 月 23 日
• 笔记
• JAVA

数组概述

• 数组是相同类型数组的有序集合
• 数组描述的是相同的类型的若干个数据，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

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
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

public class ArrayDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //数组类型 数组的名字 = 数组的值;
        int[] nums;//声明一个数组
        int nums2[];//也是定义，但不首选
        nums = new int[10];//给声明的数组分配空间，创建数组。这里面可以存放10个int类型的数字
        //给数组元素中赋值
        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;

        System.out.println(nums[9]);//0   不赋值的话，默认值为0
        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum=sum+nums[i];
        }
        System.out.println(sum);//45
    }
}

内存分析

java内存分析

堆

存放new的对象和数组

可以被所有线程共享，不会存放别的对象引用

栈

存放基本变量类型（会包含这个基本类型的具体数值）

引用对象的变量（会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

三种初始化

静态初始化

创建+赋值

int[] a ={1,2,3};
Man[] mans = {new Man(1,1),new Man(2,2)};//需要先创建相关类

动态初始化

包含默认初始化

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，他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

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被改变的
• 其元素必须是相同类型，不巡视出现混合类型
• 数组中的元素可以试试任何数据类型，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；

int [] a = new int[3];
System.out.println(a[3]);//ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常

小结：

• 数组是相同数组类型（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
• 数组长度的确定的，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBoundsException

数组使用

数组基础使用

public class ArrayDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {1,2,3,4,5};

        //打印全部数组元素
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]);//12345
        }
        //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("sum="+sum);//sum=15
        System.out.println("==================================");
        //查找最大元素
        int max = arrays[0];

        for (int i = 1; i < arrays.length; i++) {
            if(max<arrays[i]){
                max=arrays[i];
            }
        }
        System.out.println("max="+max);//max=5
    }
}

For Each循环和普通for循环

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

        //for-each 没有下标
        for (int array : arrays) {
            System.out.print(array);//取出每一个值12345
        }

        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);//54321
    }

    //打印数组元素，数组可以做方法入参
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.print(arrays[i]);//12345
        }
    }

    //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;//数组作为返回值
    }
}

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，其中每一个元素都是一个一维数组

二维数组

int a[][] = new int[2][5];//可以看成一个两行五列的数组

遍历二维数组

public class ArrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = {{1,2,3},{2,3,4},{3,4,5}};//创建二维数组[3][3]
        /*
        1,2,3     array[0]
        2,3,4     array[1]
        3,4,5     array[2]
         */
        printArray(array[1]);//234
        System.out.println(array[0][2]);//3
        System.out.println(array.length);//3
        System.out.println(array[0].length);//3
        
        //遍历二维数组
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
                System.out.println(array[i][j]);//123 234 345
            }

        }
    }
    //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]);//12345
        }
    }
}

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

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(“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.shenxiaoyu.array;

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

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1,2,3,4,9090,32311,643,21,3,3,23};
        System.out.println(a);//[I@16d3586
        //打印数组元素Arrays.toString
        //System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 3, 4, 9090, 32311, 643, 21, 3, 3, 23]
        printArray(a);
        Arrays.sort(a);//数组进行排序：升序
        System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 3, 3, 3, 4, 21, 23, 643, 9090, 32311]

        Arrays.fill(a,0);//数组填充
        System.out.println(Arrays.toString(a));//[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
    }
    //打印数组元素
    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]+",");
            }
        }
    }

}

稀疏数组

当一个数组中大部分为-，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：

• 记录数组一共有几行几列，有多少不同值
• 把具有不同值的元素和行列及值记录在一个小规模数组中，从而缩小程序的规模。

package com.shenxiaoyu.array;

import java.util.jar.JarOutputStream;

public class ArrayDemo07 {
    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");

        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
        /*
        输出原始的数组
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  1  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  2  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
         */

        //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 < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1.length; j++) {
                if(array1[i][j]!=0){
                    sum++;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效值的个数："+sum);

        //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]);
        }
        /*
        有效值的个数：2
        稀疏数组
        11 11 2
        1  2  1
        2  3  2
         */
        System.out.println("====================================");
        System.out.println("还原");
        //读取稀疏数组
        int[][] array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
        //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];
        }

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

        for (int[] ints : array3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
        /*
        还原
        输出还原的数组
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  1  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  2  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
        0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
         */
    }
}