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第三章、数组

zhoulujun 2022-01-24 阅读 75
算法java开发语言

目录

前言：数组

一、一维数组

1.数组的理解：

数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，
并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

2.数组相关的概念：

数组名
元素
角标、下标、索引
数组的长度：元素的个数

3.数组的特点：

  • 1）数组是有序排列的
  • 2）数组属于引用数据类型的变量。数组的元素，既可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型
  • 3）创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间
  • 4）数组的长度一旦确定，就不能修改。

4. 数组的分类：

  • ① 按照维数：一维数组、二维数组、…
  • ② 按照数组元素的类型：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组

5. 一维数组的使用

  • ① 一维数组的声明和初始化
  • ② 如何调用数组的指定位置的元素
  • ③ 如何获取数组的长度
  • ④ 如何遍历数组

6.数组元素的默认初始化值 ：

      数组元素是整型：0
	  数组元素是浮点型：0.0
	  数组元素是char型：0或'\u0000'，而非'0'
	  数组元素是boolean型：false
      数组元素是引用数据类型：null

7.数组的内存解析 ：

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

二、一维数组代码示例：

public static void main(String[] args) {
		
		//1. 一维数组的声明和初始化
		int num;//声明
		num = 10;//初始化
		int id = 1001;//声明 + 初始化
		
		int[] ids;//声明
		//1.1 静态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作同时进行
		ids = new int[]{1001,1002,1003,1004};
		//1.2动态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作分开进行
		String[] names = new String[5];
		
		//错误的写法：
//		int[] arr1 = new int[];
//		int[5] arr2 = new int[5];
//		int[] arr3 = new int[3]{1,2,3};
		
		//也是正确的写法：
		int[] arr4 = {1,2,3,4,5};//类型推断
		
		//总结：数组一旦初始化完成，其长度就确定了。
		
		//2.如何调用数组的指定位置的元素:通过角标的方式调用。
		//数组的角标（或索引）从0开始的，到数组的长度-1结束。
		names[0] = "王铭";
		names[1] = "王赫";
		names[2] = "张学良";
		names[3] = "孙居龙";
		names[4] = "王宏志";//charAt(0)
//		names[5] = "周扬";
		
		//3.如何获取数组的长度。
		//属性:length
		System.out.println(names.length);//5
		System.out.println(ids.length);
		
		//4.如何遍历数组
		/*System.out.println(names[0]);
		System.out.println(names[1]);
		System.out.println(names[2]);
		System.out.println(names[3]);
		System.out.println(names[4]);*/
		
		for(int i = 0;i < names.length;i++){
			System.out.println(names[i]);
		}
		
		
	}

public static void main(String[] args) {
		//5.数组元素的默认初始化值
		int[] arr = new int[4];
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.println(arr[i]);
		}
		System.out.println("**********");
		
		short[] arr1 = new short[4];
		for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
			System.out.println(arr1[i]);
		}
		System.out.println("**********");
		float[] arr2 = new float[5];
		for(int i = 0;i < arr2.length;i++){
			System.out.println(arr2[i]);
		}
		
		System.out.println("**********");
		char[] arr3 = new char[4];
		for(int i = 0;i < arr3.length;i++){
			System.out.println("----" + arr3[i] + "****");
		}
		
		if(arr3[0] == 0){
			System.out.println("你好！");
		}
		
		System.out.println("**********");
		boolean[] arr4 = new boolean[5];
		System.out.println(arr4[0]);
		
		System.out.println("**********");
		String[] arr5 = new String[5];
		System.out.println(arr5[0]);
		if(arr5[0] == null){
			System.out.println("北京天气不错！");
		}
	}

二、二维数组

1.理解：

对于二维数组的理解，我们可以看成是一维数组array1又作为另一个一维数组array2的元素而存在。
其实，从数组底层的运行机制来看，其实没有多维数组。

2. 二维数组的使用:

① 二维数组的声明和初始化
② 如何调用数组的指定位置的元素
③ 如何获取数组的长度
④ 如何遍历数组

3. 数组元素的默认初始化值

  针对于初始化方式一：比如：int[][] arr = new int[4][3];
  外层元素的初始化值为：地址值
  内层元素的初始化值为：与一维数组初始化情况相同      
  针对于初始化方式二：比如：int[][] arr = new int[4][];
	外层元素的初始化值为：null
   内层元素的初始化值为：不能调用，否则报错。

4.数组的内存解析

在这里插入图片描述

四、二维数组代码示例

public static void main(String[] args) {
		//1.二维数组的声明和初始化
		int[] arr = new int[]{1,2,3};//一维数组
		//静态初始化
		int[][] arr1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
		//动态初始化1
		String[][] arr2 = new String[3][2];
		//动态初始化2
		String[][] arr3 = new String[3][];
		//错误的情况 
//		String[][] arr4 = new String[][4];
//		String[4][3] arr5 = new String[][];
//		int[][] arr6 = new int[4][3]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
		
		//也是正确的写法：
		int[] arr4[] = new int[][]{{1,2,3},{4,5,9,10},{6,7,8}};
		int[] arr5[] = {{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
		
		//2.如何调用数组的指定位置的元素
		System.out.println(arr1[0][1]);//2
		System.out.println(arr2[1][1]);//null
		
		arr3[1] = new String[4];
		System.out.println(arr3[1][0]);
		
		//3.获取数组的长度
		System.out.println(arr4.length);//3
		System.out.println(arr4[0].length);//3
		System.out.println(arr4[1].length);//4
		
		//4.如何遍历二维数组
		for(int i = 0;i < arr4.length;i++){
			
			for(int j = 0;j < arr4[i].length;j++){
				System.out.print(arr4[i][j] + "  ");
			}
			System.out.println();
		}
		
	}

public static void main(String[] args) {
		
		int[][] arr = new int[4][3];
		System.out.println(arr[0]);//[I@15db9742 
		System.out.println(arr[0][0]);//0
		
//		System.out.println(arr);//[[I@6d06d69c
		
		System.out.println("*****************");
		float[][] arr1 = new float[4][3];
		System.out.println(arr1[0]);//地址值
		System.out.println(arr1[0][0]);//0.0
		
		System.out.println("*****************");
		
		String[][] arr2 = new String[4][2];
		System.out.println(arr2[1]);//地址值
		System.out.println(arr2[1][1]);//null
		
		System.out.println("*****************");
		double[][] arr3 = new double[4][];
		System.out.println(arr3[1]);//null
//		System.out.println(arr3[1][0]);//报错
		
	}

五、数组的使用: 请分清重点（见下图1*，4**）

在这里插入图片描述

1、使用二维数组打印一个 10 行杨辉三角。

【提示】

  1. 第一行有 1 个元素, 第 n 行有 n 个元素
  2. 每一行的第一个元素和最后一个元素都是 1
  3. 从第三行开始, 对于非第一个元素和最后一个元素的元素。即：
    yanghui[i][j] = yanghui[i-1][j-1] + yanghui[i-1][j];
    代码示例：
public class YangHuiTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		//1.声明并初始化二维数组
		int[][] yangHui = new int[10][];
		
		//2.给数组的元素赋值
		for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
			yangHui[i] = new int[i + 1];
			
			//2.1 给首末元素赋值
			yangHui[i][0] = yangHui[i][i] = 1;
			//2.2 给每行的非首末元素赋值
			//if(i > 1){
			for(int j = 1;j < yangHui[i].length - 1;j++){
				yangHui[i][j] = yangHui[i-1][j-1] + yangHui[i-1][j];
			}
			//}
		}
		//3.遍历二维数组
		for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
			for(int j = 0;j < yangHui[i].length;j++){
				System.out.print(yangHui[i][j] + "  ");
			}
			System.out.println();
		}	
	}
}

运行结果：

1     
1     1     
1     2     1     
1     3     3     1     
1     4     6     4     1     
1     5     10     10     5     1     
1     6     15     20     15     6     1     
1     7     21     35     35     21     7     1     
1     8     28     56     70     56     28     8     1     
1     9     36     84     126     126     84     36     9     1

2、算法的考查：求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等
定义一个int型的一维数组，包含10个元素，分别赋一些随机整数，然后求出所有元素的最大值，最小值，和值，平均值，并输出出来。 要求：所有随机数都是两位数。

package com.atguigu.java;
/*
 * 算法的考查：求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等
 * 
 * 定义一个int型的一维数组，包含10个元素，分别赋一些随机整数，
 * 然后求出所有元素的最大值，最小值，和值，平均值，并输出出来。	
 * 要求：所有随机数都是两位数。
 * 
 * [10,99]
 * 公式：(int)(Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10)
 * 
 */
public class ArrayTest1 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[10];
		
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			arr[i] = (int)(Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10);
		}
		
		//遍历
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
		System.out.println();
		
		//求数组元素的最大值
		int maxValue = arr[0];
		for(int i = 1;i < arr.length;i++){
			if(maxValue < arr[i]){
				maxValue = arr[i];
			}
		}
		System.out.println("最大值为：" + maxValue);
		
		//求数组元素的最小值
		int minValue = arr[0];
		for(int i = 1;i < arr.length;i++){
			if(minValue > arr[i]){
				minValue = arr[i];
			}
		}
		System.out.println("最小值为：" + minValue);
		//求数组元素的总和
		int sum = 0;
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			sum += arr[i];
		}
		System.out.println("总和为：" + sum);
		//求数组元素的平均数
		int avgValue = sum / arr.length;
		System.out.println("平均数为：" + avgValue);
	}
}

3、数组的赋值和赋值的区别
赋值：

package com.atguigu.exer;
/*
 * 使用简单数组
(1)创建一个名为ArrayExer2的类，在main()方法中声明array1和array2两个变量，他们是int[]类型的数组。
(2)使用大括号{}，把array1初始化为8个素数：2,3,5,7,11,13,17,19。
(3)显示array1的内容。
(4)赋值array2变量等于array1，修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)。打印出array1。
 * 
 * 思考：array1和array2是什么关系？array1和array2地址值相同，都指向了堆空间的唯一的一个数组实体。
 * 拓展：修改题目，实现array2对array1数组的复制
 */
public class ArrayExer2 {
	public static void main(String[] args) {  //alt + /
		int[] array1,array2;
		
		array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
		
		//显示array1的内容
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");
		}
		
		//赋值array2变量等于array1
		//不能称作数组的复制。
		array2 = array1;
		
		//修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			if(i % 2 == 0){
				array2[i] = i;
			}
			
		}
		System.out.println();
		//打印出array1
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");
		}
	}
}

复制：

package com.atguigu.exer;
/*
 * 使用简单数组
 * 拓展：修改题目，实现array2对array1数组的复制
 */
public class ArrayExer3 {
	public static void main(String[] args) {  //alt + /
		int[] array1,array2;
		
		array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
		
		//显示array1的内容
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");
		}
		
		//数组的复制:
		array2 = new int[array1.length];
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			array2[i] = array1[i];
		}
		//修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			if(i % 2 == 0){
				array2[i] = i;
			}
		}
		System.out.println();
		//打印出array1
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");
		}
	}
}

（常用）4、算法的考查：数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)

package com.atguigu.java;
/*
 * 算法的考查：数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)
 * 
 * 
 */
public class ArrayTest2 {
	
	public static void main(String[] args) {
		
		String[] arr = new String[]{"JJ","DD","MM","BB","GG","AA"};
		
		
		//数组的复制(区别于数组变量的赋值：arr1 = arr)
		String[] arr1 = new String[arr.length];
		for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
			arr1[i] = arr[i];
		}
		
		//数组的反转
		//方法一：
//		for(int i = 0;i < arr.length / 2;i++){
//			String temp = arr[i];
//			arr[i] = arr[arr.length - i -1];
//			arr[arr.length - i -1] = temp;
//		}
		
		//方法二：
//		for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--){
//			String temp = arr[i];
//			arr[i] = arr[j];
//			arr[j] = temp;
//		}
		
		//遍历
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
		
		System.out.println();
		//查找（或搜索）
		//线性查找：
		String dest = "BB";
		dest = "CC";
		
		boolean isFlag = true;
		
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			
			if(dest.equals(arr[i])){
				System.out.println("找到了指定的元素，位置为：" + i);
				isFlag = false;
				break;
			}
			
		}
		if(isFlag){
			System.out.println("很遗憾，没有找到的啦！");
			
		}
		//二分法查找：(熟悉)
		//前提：所要查找的数组必须有序。
		int[] arr2 = new int[]{-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};
		
		int dest1 = -34;
		dest1 = 35;
		int head = 0;//初始的首索引
		int end = arr2.length - 1;//初始的末索引
		boolean isFlag1 = true;
		while(head <= end){
			
			int middle = (head + end)/2;
			
			if(dest1 == arr2[middle]){
				System.out.println("找到了指定的元素，位置为：" + middle);
				isFlag1 = false;
				break;
			}else if(arr2[middle] > dest1){
				end = middle - 1;
			}else{//arr2[middle] < dest1
				head = middle + 1;
			}

			
		}
		
		if(isFlag1){
			System.out.println("很遗憾，没有找到的啦！");
		}
		
		
	}
}

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