JAVA数组
1. 数组的基本概念
1.1 为什么要使用数组
假设现在要存5个学生的考试成绩,并对其进行输出,按照之前掌握的知识点,我么会写出如下代码:
public class TestStudent{
public static void main(String[] args){
int score1 = 70;
int score2 = 80;
int score3 = 85;
int score4 = 60;
int score5 = 90;
System.out.println(score1);
System.out.println(score2);
System.out.println(score3);
System.out.println(score4);
System.out.println(score5);
}
}
上述代码没有任何问题,但不好的是:如果有20名同学成绩呢,需要创建20个变量吗?有100个学生的成绩那不得要创建100个变量。
仔细观察这些学生成绩发现:所有成绩的类型都是相同的,那Java中存在可以存储相同类型多个数据的类型吗?
1.2 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。
比如现实中的车库:
在java中,包含6个整形类型元素的数组,就相当于上图中连在一起的6个车位,从上图中可以看到:
- 数组中存放的元素其类型相同
- 数组的空间是连在一起的
- 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
那在程序中如何创建数组呢?
1.3 数组的创建及初始化
1.3.1 数组的创建
语法格式:
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
例如:
int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组
1.3.2 数组的初始化
数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。
- 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
语法格式:
T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan};
例如:
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:
- 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[]
- 数组也可以按照如下C语言格式创建
但该种定义方式不太友好,容易造成数组的类型就是 int 的误解,[] 如果在类型之后,就表示数组类型,因此 int[] 结合在一块写意思更清晰 - 静态和动态初始化也可以分为两步,但是省略格式不可以
//比如下面的 array3 ,运行时就会产生编译失败
int[] array1;
array1 = new int[10];
int[] array2;
array2 = new int[]{10, 20, 30};
int[] array3;
array3 = {1, 2, 3};//error
- 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基类类型,默认值为基类类型对应的默认值,比如:
类型 | 默认值 |
---|---|
byte | 0 |
short | 0 |
int | 0 |
long | 0 |
float | 0.0f |
double | 0.0 |
char | /u0000 |
boolean | false |
如果数组中存储元素类型为引用类型,默认值为 null。
1.4 数组的使用
1.4.1 数组中元素访问
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。
比如:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
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]);
}
}
🍤 运行结果:
也可以通过 [] 对数组中的元素进行修改:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
array[0]=100;
System.out.println(array[0]);
}
}
🍤 运行结果:
注:
- 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
- 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
int[] array = {1, 2, 3};
System.out.println(array[3]); // 数组中只有3个元素,下标一次为:0 1 2,array[3]下标越界
🍤运行结果:
1.4.2 遍历数组
所谓“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,比如:打印。
//打印数组中的每个元素
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])
上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的,但问题是:
- 如果数组中增加了一个元素,就需要增加一条打印语句
- 如果输入中有100个元素,就需要写100个打印语句
- 如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1,修改起来非常麻烦
通过观察代码可以发现,对数组中每个元素的操作都是相同的,则可以使用循环来进行打印。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for (int i = 0; i < 5; i ) {
System.out.println(array[i]);
}
}
}
🍤 运行结果:
上述过程中,我们已知数组的长度,如果数组的长度未知,该如何获取到数组的长度呢?
在数组中可以通过 数组对象 .length 来获取数组的长度
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < array.length; i ){
System.out.println(array[i]);
}
System.out.println(array.length);
}
}
🍤 运行结果:
也可以使用 for-each 遍历数组:
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i:array){
System.out.println(i);
}
🍤 运行结果:
2. 数组是引用类型
2.1 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。
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;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}
在上述代码中,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。
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。
从上图可以看到,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。
2.2 认识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]);//error
🍤 运行结果:
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。
🍩Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.
3. 数组的应用场景
3.1 保存数据
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3};
for(int i = 0; i < array.length; i){
System.out.println(array[i] " ");
}
}
🍤 运行结果:
3.2 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);
}
🍤 运行结果:
在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值。
2. 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]);
}
🍤 运行结果:
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。
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)。
3.3 作为函数的额返回值
实例:获取斐波那契数列的前N项
斐波那契数列:1 1 2 3 5 8 13 21 34…
从第三个数开始,第N项等于前两项之和
public static int[] fib(int n){
if(n <= 0){
return null;
}
int[] array = new int[n];//建立一个新数组
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);//接收返回的数组
for (int i = 0; i < array.length; i ) {
System.out.println(array[i]);
}
}
🍤 运行结果:
4. 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。
基本语法:
数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };
代码示例:
public static void main(String[] args) {
int[][] arr = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
for (int row = 0; row < arr.length; row ) {
for (int col = 0; col < arr[row].length; col ) {
System.out.printf("%d\t", arr[row][col]);
}
System.out.println("");
}
}
🍤 运行结果:
图解:
arr由三个元素组成,每个元素又都是一个一维数组。
二维数组的用法和一维数组并没有明显差别
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