数组的定义与使用
注意事项: 在 Java 中, 数组中包含的变量必须是 相同类型.
创建数组
// 动态初始化
数据类型[] 数组名称 = new 数据类型 [] { 初始化数据 };
// 静态初始化
数据类型[] 数组名称 = { 初始化数据 };
//定义且初始化一个数组（静态初始化）
int[] arr = {1, 2, 3};
//定义了数组，但是没有初始化
int[] arr = new int[10]
//动态初始化数组
int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
注意事项: 静态初始化的时候, 数组元素个数和初始化数据的格式是一致的.
其实数组也可以写成
int arr[] = {1, 2, 3};
这样就和 C 语言更相似了. 但是我们还是更推荐写成 int[] arr 的形式. int和 [] 是一个整体.
数组的使用
代码示例: 获取长度 & 访问元素
int[] arr = {1, 2, 3};
// 获取数组长度
System.out.println("length: " + arr.length); // 执行结果: 3
// 访问数组中的元素
System.out.println(arr[1]); // 执行结果: 2
System.out.println(arr[0]); // 执行结果: 1
arr[2] = 100;
System.out.println(arr[2]); // 执行结果: 100
注意事项
- 使用 arr.length 能够获取到数组的长度. . 这个操作为成员访问操作符.
- 使用 [ ] 按下标取数组元素. 需要注意, 下标从 0 开始计数
- 使用 [ ] 操作既能读取数据, 也能修改数据.
- 下标访问操作不能超出有效范围 [0, length – 1] , 如果超出有效范围, 会出现下标越界异常
代码示例: 使用 for-each 遍历数组
int[] arr = {1, 2, 3};
for (int x : arr) {
System.out.println(x);
}
// 执行结果
1
2
3
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.
数组作为方法的参数
代码示例: 打印数组内容
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
printArray(arr);
}
public static void printArray(int[] a) {
for (int x : a) {
System.out.println(x);
}
}
// 执行结果
1
2
3
在这个代码中
int[] a 是函数的形参, int[] arr 是函数实参.
如果需要获取到数组长度, 同样可以使用 a.length
理解引用类型
参数传内置类型
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 = 10
num = 0
我们发现, 修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值.
参数传数组类型
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] = 10
arr[0] = 10
我们发现, 在函数内部修改数组内容, 函数外部也发生改变.
此时数组名 arr 是一个 “引用” . 当传参的时候, 是按照引用传参.
什么是引用?
引用相当于一个 “别名”, 也可以理解成一个指针.
创建一个引用只是相当于创建了一个很小的变量, 这个变量保存了一个整数, 这个整数表示内存中的一个地址.
一个引用可以同时引用一个对象。
一个对象可被多个引用所引用
总结: 所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).
//arr这个引用指向了arr2这个引用所引用的对象
arr=arr2;
认识 null
//arr这个引用不指向任何对象
int[] arr=null;
null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个无效的引用.
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.
初识 JVM 内存区域划分
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): 重点是存储局部变量表(当然也有其他信息). 我们刚才创建的 int[] arr 这样的存储地址的引用就是在这里保存.
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} )
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.
运行时常量池(Runtime Constant Pool)
: 是方法区的一部分, 存放字面量(字符串常量)与符号引用. (注意 从 JDK1.7 开始, 运行时常量池在堆上).
局部变量和引用保存在栈上, new 出的对象保存在堆上.
堆的空间非常大, 栈的空间比较小.
堆是整个 JVM 共享一个, 而栈每个线程具有一份(一个 Java 程序中可能存在多个栈).
数组作为方法的返回值
代码示例: 写一个方法, 将数组中的每个元素都 * 2
// 返回一个新的数组
class Test { public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
int[] output = transform(arr);
System.out.println(Arrays.toString(ret);
}
public static int[] transform(int[] arr) {
int[] ret = new int[arr.length];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
ret[i] = arr[i] * 2;
}
return ret;
}
}
另外由于数组是引用类型, 返回的时候只是将这个数组的首地址返回给函数调用者, 没有拷贝数组内容, 从而比较高效.
数组练习
给定数组nums和目标值target,找出数组中何为目标值的两个整数，并返回他们的数组下标
class Main{
public int[] twoSum(int[] nums,int target){
if(nums==numm){
return null;
}
int[] ret=new int[2];
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
for (int j = i+1; j < nums.length; j++) {
if(nums[i]+nums[j]==target){
ret[0]=i;
ret[1]=j;
return ret; //return int[]{i,j};
}
}
}
}
}
找到数组的主要元素
数组中占比超过一半的元素称为主要元素，给定一个整数数组，找到它的主要元素，若没有，则返回-1.
class Main{
public int majorityElement(int[] nums){
Assays.sort(nums);
int len=nums.length;
for (int i = 0; i < len/2; i++) {
for (int j = i+len/2; j < len; j++) {
if(nums[i]==nums[j]){
return nums[i];
}
}
}
return -1;
}
}
数组转字符串
import java.util.Arrays
int[] 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]
Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作数组的常用方法.
我们实现一个自己版本的数组转字符串
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
System.out.println(toString(arr));
}
public static String toString(int[] arr) {
String ret = "[";
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
// 借助 String += 进行拼接字符串
ret += arr[i];
// 除了最后一个元素之外, 其他元素后面都要加上 ", "
if (i != arr.length - 1) {
ret += ", ";
}
}
ret += "]";
return ret;
}
数组拷贝
方法一：for循环 :
public static void main(String[] args) {
int[] arr1 = {1,2,3,4,5,6};
int[] arr2=new int[arr1.length];
for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
arr2[i]=arr1[i];
}
System.out.println(Arrays.toString(arr2));
}
方法二：Arrays.copyOf（）:
import java.util.Arrays
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
int[] arr2 = Arrays.copyOf(arr, arr.length);
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr2));
方法三：arraycopy : 拷贝速度最快
int[] arr1 = {1,2,3,4,5,6};
int[] arr2=new int[arr1.length];
System.arraycopy(arr1,0,arr2,0,arr1.length);
System.out.println(Arrays.toString(arr2));
方法四：clone
引用.clone：克隆这个引用所引用的对象，这个引用所指向的对象就会生成一个副本
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
int[] arr2=arr1.clone();
System.out.println(Arrays.toString(arr2));
方法五：拷贝某个范围.
// 拷贝某个范围.
int[] newArr = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);
System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));
注意事项: 相比于 newArr = arr 这样的赋值, copyOf 是将数组进行了 深拷贝, 即又创建了一个数组对象, 拷贝原有数组中的所有元素到新数组中. 因此, 修改原数组, 不会影响到新数组.
找数组中的最大元素
给定一个整型数组, 找到其中的最大元素 (找最小元素同理)
代码示例
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
System.out.println(max(arr));
}
public static int max(int[] arr) {
int max = arr[0];
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] > max) {
max = arr[i];
}
}
return max;
}
// 执行结果
6
类似于 “打擂台” 这样的过程. 其中 max 变量作为 擂台, 比擂台上的元素大, 就替换上去, 否则就下一个对手.
求数组中元素的平均值
给定一个整型数组, 求平均值
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
System.out.println(avg(arr));
}
public static double avg(int[] arr) {
int sum = 0;
for (int x : arr) {
sum += x;
}
return (double)sum / (double)arr.length;
}
// 执行结果
3.5
注意事项: 结果要用 double 来表示.
查找数组中指定元素(顺序查找)
给定一个数组, 再给定一个元素, 找出该元素在数组中的位置.
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,10,5,6};
System.out.println(find(arr, 10));
}
public static int find(int[] arr, int toFind) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] == toFind) {
return i;
}
}
return -1; // 表示没有找到
}
// 执行结果
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, 看要找的值比中间元素大还是小. 如果小, 就去左边找; 否则就去右边找.
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;
}
// 执行结果
5
检查数组的有序性
给定一个整型数组, 判断是否该数组是有序的(升序)
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,10,5,6};
System.out.println(isSorted(arr));
}
public static boolean isSorted(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
return false;
}
}
return true;
}
数组排序(冒泡排序)
给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序.
每次尝试找到当前待排序区间中最小(或最大)的元素, 放到数组最前面(或最后面).
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {9, 5, 2, 7};
bubbleSort(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
public static void bubbleSort(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
for (int j = 0; j< arr.length-i-1;; j++) {
if (arr[j] > arr[j+1]) {
int tmp = arr[j+1];
arr[j+1] = arr[j];
arr[j] = tmp;
}
}
} // end for
} // end bubbleSort
// 执行结果
[2, 5, 7, 9]
数组逆序
给定一个数组, 将里面的元素逆序排列.
思路
设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素.
然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3, 4};
reverse(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
public static void reverse(int[] arr) {
int left = 0;
int right = arr.length - 1;
while (left < right) {
int tmp = arr[left];
arr[left] = arr[right];
arr[right] = tmp;
left++;
right--;
}
}
数组数字排列
给定一个整型数组, 将所有的偶数放在前半部分, 将所有的奇数放在数组后半部分
例如
{1, 2, 3, 4}
调整后得到
{4, 2, 3, 1}
设定两个下标分别指向第一个元素和最后一个元素.
用前一个下标从左往右找到第一个奇数, 用后一个下标从右往左找到第一个偶数, 然后交换两个位置的元素.依次循环即可.
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
transform(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
public static void transform(int[] arr) {
int left = 0;
int right = arr.length - 1;
while (left < right) {
// 该循环结束, left 就指向了一个奇数
while (left < right && arr[left] % 2 == 0) {
left++;
}
// 该循环结束, right 就指向了一个偶数
while (left < right && arr[right] % 2 != 0) {
right--;
}
// 交换两个位置的元素
int tmp = arr[left];
arr[left] = arr[right];
arr[right] = tmp;
}
}
二维数组
int[][] arr1={{1,2,3},{4,5,6}};
//默认值为0
int[][] arr2=new int[2][3];
//可以不给列，但是行必须要
int[][] arr3=new int[2][3];
int[][] arr4=new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};
打印二维数组
public static void main(String[] args) {
int[][] arr1={{1,2,3},{4,5,6}};
for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
for (int j = 0; j< arr1[i].length-i-1;; j++) {
System.out.println(array[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
}
public static void main(String[] args) {
int[][] arr1={{1,2,3},{4,5,6}};
for (int[] arr; arr1) {
for (int x; arr1) {
System.out.print(x+" ");
}
System.out.println();
}
}
public static void main(String[] args) {
int[][] arr1={{1,2,3},{4,5,6}};
String ret=Arrays.deepTOString(arr1);
System.out.println(ret);
}