day05_Java数组

数组的概述

数组就是用于存储数据的长度固定的容器，保证多个数据的数据类型要一致。容器：是将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。 生活中的容器：水杯，衣柜，教室 百度百科中对数组的定义：所谓数组(array)，就是相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合，就是把有限个类型相同的变量用一个名字命名，以便统一管理他们，然后用编号区分他们，这个名字称为数组名，编号称为下标或索引(index)。组成数组的各个变量称为数组的元素(element)。数组中元素的个数称为数组的长度(length)。

数组的特点：

• 数组的长度一旦确定就不能修改
• 创建数组时会在内存中开辟一整块连续的空间。
• 存取元素的速度快，因为可以通过[下标]，直接定位到任意一个元素。

数组的声明与初始化

数组的声明有下面二种格式：

• 数据类型[ ] 数组名;
• 数据类型 数组名[ ];

代码示例

         //(1)定义一个存储int类型数组的变量arrayA
        int[] arrayA;
        //System.out.println(arrayA);错误的: arrayA只是一个用来存储数组的变量,但是目前没有向arrayA中存储数组

        //(2)定义一个存储double类型数组的变量arrayB
        double arrayB[];
        //System.out.println(arrayB);错误的: arrayB只是一个用来存储数组的变量,但是目前没有向arrayA中存储数组

 当我们声明一个变量，而没有给其初始化的时候，是无法使用的。数组同样如此，下面我们就来学习一下数组的初始化方式

方式一 ：数组动态初始化

数组动态初始化就是只给定数组的长度，由系统给出默认初始化值

格式：

数组定义格式详解：  

• 数组存储的元素的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型的数据。元素的类型可以是任意的Java的数据类型。例如：int, String, Student等
• [ ] : 表示数组。
• 数组名字：为定义的数组起个变量名，满足标识符规范，可以使用名字操作数组。
• =：表示赋值,把具体的=右边new出来的数组容器,存储到=左边的数组变量中,但是存储的是数组在内存空间的地址值
• new：关键字，创建数组使用的关键字。因为数组本身是引用数据类型，所以要用new创建数组对象。
• [长度]：数组的长度，表示数组容器中可以存储多少个元素。
• 注意：数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改。和水杯道理相同，买了一个2升的水杯，总容量就是2升，不能多也不能少。

 定义可以存储3个整数的数组容器，代码如下：

int[] arr = new int[3];

方式二： 数组静态初始化

静态初始化就是在创建数组时，直接确定数组元素

标准格式：

定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器

int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};

简化格式：

定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器

 int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};

注意事项：

动态初始化和标准格式的静态初始化,可以分两步完成，简化格式静态初始化,不能分成两步完成。代码示例：

    //动态初始化
        int[] arr1;
        arr1 = new int[3];

        //静态初始化，标准格式
        int[] arr2;
        arr2 = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};//正确
        //int[] arr = new int[5]{1,2,3,4,5};错误的，后面有{}指定元素列表，就不需要在[长度]指定长度。

        int[] arr3;
        //arr3 = {1,2,3,4,5};错误,必须在一个语句中完成，不能分开两个语句写

操作中数组元素

直接打印数组名称，输出的是一个十六进制的整数数字，代表数组在内存空间的地址值。我们要访问数组中的元素就必须用到index，索引： 每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从0开始,逐一增加，这个自动编号称为数组索引(index)，可以通过数组的索引访问到数组中的元素。索引范围：[0, 数组的长度-1]。格式：数组名[索引]

索引访问数组中的元素：

• 数组名[索引] = 数值：为数组中的元素赋值
• 变量 = 数组名[索引]：获取出数组中的元素

代码示例

public class Demo04Array {
    public static void main(String[] args) {
        //定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
        //为0索引元素赋值为6
        arr[0] = 6;
        //获取数组0索引上的元素
        int i = arr[0];
        System.out.println(i);//6
        //直接输出数组0索引元素
        System.out.println(arr[0]);//6
    }
}

数组的遍历

数组的长度属性： 每个数组都具有长度，而且是固定的，Java中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的长度，语句为：数组名.length，属性length的执行结果是数组的长度，int类型结果。由次可以推断出，数组的最大索引值为数组名.length-1。

数组遍历： 就是将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。遍历也是数组操作中的基石。

public class Demo05Array {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
        //打印数组的属性，输出结果是5
        System.out.println("数组的长度：" + arr.length);

        //遍历输出数组中的元素
        System.out.println("数组的元素有：");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

数组元素的默认值

当我们使用动态初始化创建数组时，此时只确定了数组的长度，那么数组的元素是什么值呢？数组的元素有默认值，如下图所示

数组内存图

内存概述

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。

Java虚拟机的内存划分

为了提高运算效率，就对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

详解

一个数组内存图

结论：

• 数组名称保存数组在堆内存中的地址值
• 通过数组名称找到堆内存中的具体数组,然后通过索引编号找到对应的具体的某个元素

二个数组内存图

 结论：

• 数组名称保存数组在堆内存中的地址值
• 通过数组名称找到堆内存中的具体数组,然后通过索引编号找到对应的具体的某个元素
• 每个数组都有自己独立的内存空间,互不影响,互不干扰

两个变量指向一个数组

 结论：

• 数组名称保存数组在堆内存中的地址值
• 通过数组名称找到堆内存中的具体数组,然后通过索引编号找到对应的具体的某个元素
• 使用数组名进行赋值时,传递的是数组的内存地址值。

数组操作的两个常见问题

索引越界异常

观察一下代码，运行后会出现什么结果。

public class Demo01ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[3];
        System.out.println(arr[3]);
    }
}

数组长度为3，索引范围是0~2，但是我们却访问了一个3的索引。程序运行后，将会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException 数组越界异常。在开发中，数组的越界异常是不能出现的，一旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。解决方案：将错误的索引修改为正确的索引范围即可！

空指针异常

观察一下代码，运行后会出现什么结果。

public class Demo02ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[3];
        //把null赋值给数组
        arr = null;
        System.out.println(arr[0]);
    }
}
  

arr = null 这行代码，意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址，也就不允许再操作数组了，因此运行的时候会抛出 NullPointerException 空指针异常。在开发中，空指针异常是不能出现的，一旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。解决方案：给数组一个真正的堆内存空间引用即可

数组练习

数组获取最大值

/*
   需求: 从数组 int[] arr = {12,45,98,73,60}中查找最大值
*/
public class Demo03ArrayTest {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {12, 45, 98, 73, 60};
        // 1. 假设数组中的第一个元素为最大值
        int max = arr[0];
        // 2. 遍历数组, 获取每一个元素, 准备进行比较
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            // 3. 如果比较的过程中, 出现了比max更大的, 让max记录更大的值
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        //  4. 循环结束后, 打印最大值.
        System.out.println("max:" + max);
    }
}

数组基本查找

package demo02;

import java.util.Scanner;
/*
           需求：
               已知一个数组 arr = {19, 28, 37, 46, 50}; 键盘录入一个数据，查找该数据在数组中的索引，并在控
               制台输出找到的索引值。

  */
public class Demo04ArrayTest {
        public static void main(String[] args) {
            // 1.定义一个数组，用静态初始化完成数组元素的初始化
            int[] arr = {19, 28, 37, 46, 50};
            // 2.键盘录入要查找的数据，用一个变量接收
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入您要查找的元素:");
            int num = sc.nextInt();
            // 3.定义一个索引变量，初始值为-1
            // 假设要查找的数据, 在数组中就是不存在的
            int index = -1;
            // 4.遍历数组，获取到数组中的每一个元素
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                // 5.拿键盘录入的数据和数组中的每一个元素进行比较，如果值相同，就把该值对应的索引赋值给索引变量，并结束循环
                if(num == arr[i]){
                    // 如果值相同，就把该值对应的索引赋值给索引变量，并结束循环
                    index = i;
                    break;
                }
            }
            //  6.输出索引变量
            System.out.println(index);
        }
}

评委打分

import java.util.Scanner;
/*
       需求：在编程竞赛中，有6个评委为参赛的选手打分，分数为0-100的整数分。
               选手的最后得分为：去掉一个最高分和一个最低分后 的4个评委平均值 (不考虑小数部分)。
*/
public class Demo05ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.定义一个数组，用动态初始化完成数组元素的初始化，长度为6
        int[] arr = new int[6];
        // 2.键盘录入评委分数
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        //  3.由于是6个评委打分，所以，接收评委分数的操作，用循环
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println("请输入第" + (i+1) + "个评委的打分:");
            int score = sc.nextInt();
            if(score >= 0 && score <= 100){
                // 合法的分值
                arr[i] = score;
            }else{
                // 非法的分值
                System.out.println("您的打分输入有误, 请检查是否是0-100之间的");
                i--;
            }
        }

        // 4.求出数组最大值
        int max = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if(max < arr[i]){
                max = arr[i];
            }
        }

        // 5.求出数组最小值
        int min = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if(min > arr[i]){
                min = arr[i];
            }
        }

        // 6.求出数组总和
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            sum += arr[i];
        }

        // 7.按照计算规则进行计算得到平均分
        int avg = (sum - max - min ) / 4;

        // 8.输出平均分
        System.out.println(avg);
    }
}

二维数组

概述 : 二维数组也是一种容器，不同于一维数组，该容器存储的都是一维数组容器。本质上就是元素为一维数组的一个数组。 二维数组存储一维数组的时候，存储的是一维数组的内存地址。二维数组中存储的是一维数组, 能存入 提前创建好的一维数组。

动态初始化格式：

 代码示例

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 数据类型[][] 变量名 = new 数据类型[m][n];
        int[][] arr = new int[3][3];
        /*
            [[I@10f87f48

            @ : 分隔符
            10f87f48 : 十六进制内存地址
            I : 数组中存储的数据类型
            [[ : 几个中括号就代表的是几维数组
         */
        System.out.println(arr);//[[I@4554617c
        /*
            二维数组存储一维数组的时候, 存储的是一维数组的内存地址
         */
        System.out.println(arr[0]); //[I@74a14482
        System.out.println(arr[0][0]);//0

        // 向二维数组中存储元素
        arr[0][0] = 11;
        arr[2][2] = 33;

        // 从二维数组中取出元素并打印
        System.out.println(arr[0][0]);//11
        System.out.println(arr[0][1]);//0
        System.out.println(arr[2][2]);//33
    }
}

 二维数组静态初始化

代码示例

public class Demo {
    /*
        完整格式：数据类型[][] 变量名 = new 数据类型[][]{ {元素1, 元素2...} , {元素1, 元素2...} ...};

        简化格式: 数据类型[][] 变量名 = { {元素1, 元素2...} , {元素1, 元素2...} ...};
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1 = {11,22,33};
        int[] arr2 = {44,55,66};

        int[][] arr = {{11,22,33}, {44,55,66}};
        System.out.println(arr[0][2]);

        int[][] array = {arr1,arr2};
        System.out.println(array[0][2]);
    }
}

二维数组中的相关操作

• 获取二维数组中一维数组的个数：二维数组名.length
• 获取二维数组中指定的一维数组：二维数组名[行下标]，行下标的范围：[0, 二维数组名.length-1]
• 获取二维数组中指定一维数组中元素的个数：二维数组名[行下标].length
• 获取具体的某一个元素：二维数组名[一维数组下标][一维数组中元素的下标]

二维数组遍历

public class Test1 {
    /*
        需求:

            已知一个二维数组 arr = {{11, 22, 33}, {33, 44, 55}};
            遍历该数组，取出所有元素并打印

        步骤:
            1. 遍历二维数组，取出里面每一个一维数组
            2. 在遍历的过程中，对每一个一维数组继续完成遍历，获取内部存储的每一个元素
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr = {{11, 22, 33}, {33, 44, 55}};

        // 1. 遍历二维数组，取出里面每一个一维数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            //System.out.println(arr[i]);
            // 2. 在遍历的过程中，对每一个一维数组继续完成遍历，获取内部存储的每一个元素
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                System.out.println(arr[i][j]);
            }
        }
    }
}

案例：

public class Test2 {
    /*
        需求:
            某公司季度和月份统计的数据如下：单位(万元)
            第一季度：22,66,44
            第二季度：77,33,88
            第三季度：25,45,65
            第四季度：11,66,99

        步骤:
            1. 定义求和变量，准备记录最终累加结果
            2. 使用二维数组来存储数据，每个季度是一个一维数组，再将4个一维数组装起来
            3. 遍历二维数组，获取所有元素，累加求和
            4. 输出最终结果
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 定义求和变量，准备记录最终累加结果
        int sum = 0;
        // 2. 使用二维数组来存储数据，每个季度是一个一维数组，再将4个一维数组装起来
        int[][] arr = { {22,66,44} , {77,33,88} , {25,45,65} , {11,66,99}};
        // 3. 遍历二维数组，获取所有元素，累加求和
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for(int j = 0; j < arr[i].length; j++){
                sum += arr[i][j];
            }
        }
        // 4. 输出最终结果
        System.out.println(sum);
    }
}

元素打乱

import java.util.Random;

/*
    需求：已知二维数组 arr = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};用程序实现把数组中的元素打乱,并在控制台输出打乱后的数组元素
 */
public class ArrayTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        //定义二维数组，并进行静态初始化
        int[][] arr = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};

        //创建随机数对象
        Random r = new Random();

        //遍历二维数组，进行元素打乱
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                //arr[i][j]
                int x = r.nextInt(arr.length);
                int y = r.nextInt(arr[x].length);

                //元素交换
                int temp = arr[i][j];
                arr[i][j] = arr[x][y];
                arr[x][y] = temp;
            }
        }

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                System.out.print(arr[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}