05JavaSE数组

数组的定义

• 数组是相同类型数据的有序集合。
• 数组描述的是相同类型的若干个数据，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，每个数组元素可以跟通过一个下标来访问它们。

数组的声明创建

• 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组，下面声明数组变量的语法：

• dataType [] arrayRefVar;//首选的方法
  或
  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
  

内存分析

Java内存分析

Java内存

• 堆

  • 存放new的对象和数组
  • 可以被所有的线程共享，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

图示例：

三种初始化

• 静态初始化
• 动态初始化
• 数组的默认初始化
  • 数组是引用类型，它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。

package com.lwr.array;

/**
 * @author Algorithm
 * @Date: 2021/1/30/0030
 * @Time: 18:31
 */
public class Demo01 {

    public static void main(String[] args) {
        //静态初始化：创建+赋值
        int [] a = {1,2,3,4,5,6,7,8};
        System.out.println(a[0]);

        //动态初始化：包含默认初始化
        int [] b = new int[10];
        b[0] = 10;

        System.out.println(b[0]);
        System.out.println(b[1]);
    }
}

输出：

1
10
0

数组的四个基本特点

• 其长度是确定的，数组一旦被创建，它的大小就是不可改变的。
• 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型
• 数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型。
• 数组变量属引用类型，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。

数组的边界

• 下标的合法区间：【0，length-1】，如果越界就会报错
• ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常！
• 小结：
  • 数组是相同数据类型(数组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。
  • 数组长度是确定的，不可变的，如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBoundsException

数组使用

• 普通for循环

package com.lwr.array;

/**
 * @author Algorithm
 * @Date: 2021/1/30/0030
 * @Time: 18:44
 */
public class Demo02 {

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

        //打印全部的数组元素
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            System.out.println(arrays[i]);
        }
        System.out.println("=============");
        //计算所有元素的和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            sum = sum + arrays[i];
        }
        System.out.println("sum: " + sum);
        System.out.println("==============");
        //查找最大元素
        int max = arrays[0];

        for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {
            if(arrays[i] > max){
                max = arrays[i];
            }
        }
        System.out.println("max=" + max);

    }
}

输出

1
2
3
4
=============
sum: 10
==============
max=4

• For-Each循环

package com.lwr.array;

/**
 * @author Algorithm
 * @Date: 2021/1/30/0030
 * @Time: 18:48
 */
public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arrays = {1,2,3,4,5};

        for (int array: arrays) {
            System.out.println(array);
        }
    }
}

• 数组作方法入参

package com.lwr.array;

/**
 * @author Algorithm
 * @Date: 2021/1/30/0030
 * @Time: 18:49
 */
public class Demo04 {

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

        printArray(arrays);
    }

    //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] + "");
        }
    }
}

• 数组作返回值

package com.lwr.array;

/**
 * @author Algorithm
 * @Date: 2021/1/30/0030
 * @Time: 18:51
 */
public class Demo05 {

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

        int []reverse = reverse(arrays);
        for (int array: reverse) {
            System.out.println(array);
        }
    }

    //反转数组
    public static int[] reverse(int []arrays){
        int [] result = new int[arrays.length];

        //反转的操作
        for (int i = 0, j = result.length -1 ; i < result.length; i++,j--) {
            result[j] = arrays[i];
        }
        return result;
    }
}

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，其每一个元素都是一个一维数组

• 二维数组

• int a[][] = new int[2][5];
  int [][]array = {{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};//[4][2]
  

• 解析：以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组

• 多维数组的使用

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的操作
• 查看JDK帮助文档
• 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(注意:是"不用"而不是"不能")
• 具有以下常用功能：
  • 对数组赋值：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binaySearch方法能对排序好的数组进行二分查找法操作。

冒泡排序

• 冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序！

• 冒泡的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较，江湖中人人尽皆知
• 算法的时间复杂度为$O(n^2)$
• 如何优化
  • 添加一个flag标记

package com.lwr.array;

import java.util.Arrays;

/**
 * @author Algorithm
 * @Date: 2021/1/30/0030
 * @Time: 19:34
 */
public class Demo07 {

    public static void main(String[] args) {

        int [] a = {1,4,5,6,72,2,3,56,1,4,8,15,3,6,3};

        int [] sort = sort(a);

        System.out.println(Arrays.toString(sort));

    }

    //冒泡排序
    //1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他们的位置
    //2.每一次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数字
    //3.下一轮则可以少一次排序
    //4.依次循环，知道结束！
    public static int[] sort(int[] array){

        //临时变量
        int temp = 0;

        //外层循环，判断我们这个要走多少次
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {

            boolean flag = false;//通过flag标识位减少没有意义的比价

            //内层循环，比较判断两个数，如果第一个数，比第二个数大，则交换位置
            for(int j = 0; j< array.length - 1; j++){
                if(array[j+1] < array[j]){
                    temp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = temp;
                    flag = true;
                }
            }

            if(!flag){
                break;
            }
        }
        return array;
    }
}

稀疏数组

• 需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能
• 
• 分析问题：因为该二维数组的很多值是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据
• 解决：稀疏数组
• 介绍
  • 当一个数组中大部分元素为0，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是：
    • 记录数组一共有几行几列，有多少个不同值
    • 把具有不同值的元素和行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模
  • 如下图：左边是原始数组，右边是稀疏数组
  • 

package com.lwr.array;

/**
 * @author Algorithm
 * @Date: 2021/1/30/0030
 * @Time: 19:48
 */
public class Demo08 {

    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：白旗
        int [][]array1 = new int[11][11];
        array1[1][2] = 1;
        array1[2][3] = 2;
        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();
        }

        //转换为稀疏数组保存
        //获取有效值的个数
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i<11; i++){
            for(int j = 0; j< 11; j++){
                if(array1[i][j] != 0){
                    sum++;
                }
            }
        }

        System.out.println("=======================");
        System.out.println("有效值个数："+ 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，将非零的值，存放在稀疏数组中
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array1.length; j++){
                if(array1[i][j]!=0){
                    count++;
                    array2[count][0] = i;
                    array2[count][1] = j;
                    array2[count][2] = array1[i][j];
                }
            }
        }

        //输出稀疏矩阵
        System.out.println("稀疏矩阵");
        for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
            System.out.println(array2[i][0] + "\t" +array2[i][1] + "\t" + array2[i][2] + "\t");
        }

        System.out.println("=======================");
        System.out.println("还原");
        //1.读取稀疏数组
        int [][]array3 = new int[array2[0][0]][array2[0][1]];
        //2.给其中的元素还原它的值
        for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]] = array2[i][2];
        }

        //3.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();
        }

    }
}

输出：

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	
=======================
有效值个数：2
稀疏矩阵
11	11	2	
1	2	1	
2	3	2	
=======================
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

05JavaSE数组

原文：https://www.cnblogs.com/algorithm-Li/p/14350262.html