Java提高篇之数组（1）

最近学习JAVA数组相关知识，写篇博客，作为学习笔记，以便查阅，主要从四个方面简介（0）数组为什么特殊？（1）数组简介（2）一维数组，定义，声明，初始化，使用，内存分析，（3）二维数组，定义，声明·，初始化，使用，内存分析。（4）数组array类及其方法时使用，增删改查。数组中涉及到排序算法相关，如冒泡排序，最小二分法等相关在数据结构和算法中介绍，此处数组的应用只介绍数组中数据的增删改查。

（零）数组为什么特殊？

JAVA中有大量其他方式持有对象，那么，到底是什么使得数组与众不同呢？

数组与其他类型的容器之间的区别有三个方面：效率，类型和保存基本类型的能力，在Java中，数组是一种效率最高的存储和随机访问对象序列的方式，数组为简单的线性序列，这使得元素访问的速度非常快，但是这种速度所付出的代价为数组对象的大小固定，且其生命周期不可变。数组之所以优于泛型之类的容器，因为你可以创建一个数组去持有某个具体的类型，这意味着你可以通过编译器检查，防止插入错误信息和抽取不当类型。

那么，为什么要定义数组呢？

定义100个整型变量，其结构如下：

int i1, i2, i3, ... i100;

这样的定义方式非常麻烦，因为这些变量彼此之间没有任何的关联，当你要输出这100个变量的内容，意味着你要编写System.out.println()语句100次，或用for循环打印100次。

其实数组指的就是一组相关类型的变量集合，并且这些变量可以按照统一的方式进行操作，即为相同数据类型的集合，通过这样的方式来保存数据，以实现数据的增删改查。数组本身属于引用数据类型。

（一）数组概述

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。数组中常用的概念有，数组名，下标，元素，和数组长度等。

数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型。

创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组名中引用的是这块连续空间的首地址。

数组的长度一旦确定，就不能修改。

我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。

数组的分类：按照维度：一维数组、二维数组、三维数组、… ；按照元素的数据类型分：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)

数组的声明方式有两种，静态初始化和静态初始化

数组的静态初始化：

数据类型 [] 数组名称 = new 数据类型[]{元素1，元素2，元素3，.....}；如 int [] sa=new int[]{1,2.3};

数组动态初始化：

声明并开辟数组：
- 数据类型 [] 数组名称 = new 数据类型[长度];如 int [] a=new int[5];
- 数据类型数组名称[] = new 数据类型[长度];如int a[]=new int[4];

那么当数组开辟空间之后，就可以采用如下的方式的操作：

数组的访问通过索引完成，即：“数组名称[索引]”，如a[2] ; 数组的索引从0开始，索引的范围就是0 ~ 数组长度-1，例如开辟了3个空间的数组，所以可以使用的索引是：0,1,2，如果此时访问的时候超过了数组的索引范围，会产生java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 异常信息；
当我们数组采用动态初始化开辟空间后，数组里面的每一个元素都是该数组对应数据类型的默认值；且每种数据类型都有其自身的默认值。
数组本身是一个有序的集合操作，所以对于数组的内容操作往往会采用循环的模式完成，数组是一个有限的数据集合，所以应该使用 for 循环。
在 Java 中提供有一种动态取得数组长度的方式：数组名称.length

public class ArrayDemo {
	public static void main(String args[]) {
		int data[] = new int[3]; /*开辟了一个长度为3的数组*/
		data[0] = 10; // 第一个元素
		data[1] = 20; // 第二个元素
		data[2] = 30; // 第三个元素
		for(int x = 0; x < data.length; x++) {
			System.out.println(data[x]); //通过循环控制索引
		}
	}
}
/*
输出结果为
10
20
30

*/

（二）一维数组

一维数组是由同一数据类型组成的数据集合。由一维数据组成，如下图：

（1）声明

一维数组的声明方式有两种：type var[] 或 type[] var，比如说 int a[]；或int []a;

（2）初始化

初始化方式由两种，动态初始化和静态初始化。

动态初始化：数组声明且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行

静态初始化：在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。

（3）引用

定义并用运算符new为之分配空间后，才可以引用数组中的每个元素；

数组元素的引用方式：数组名[数组元素下标]

数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a[3] , b[i] , c[6*i];

数组元素下标从0开始；长度为n的数组合法下标取值范围: 0 —>n-1；如int a[]=new int[3]; 可引用的数组元素为a[0]、a[1]、a[2]

每个数组都有一个属性length指明它的长度，例如：a.length 指明数组a的长度(元素个数)

数组一旦初始化，其长度是不可变的

（4）默认初始化值

数组是引用类型，它的元素相当于类的成员变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式初始化。如下程序，a[3]的默认初始化址为0；

public class Test {
public static void main(String argv[]){
int a[]= new int[5];
System.out.println(a[3]); //a[3]的默认值为0
}
}

通常而言，其他数据类型的默认值为：

（5）内存分析

Java中jvm内存简化图为

那么，对于如下程序，其运行过程为：

 package strings;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User:  yongping Li
 * Date: 2020/11/14
 * Time: 15:10
 * Description: No Description
 */
public class Test{
    public static void main(String args[]){
        int[] s;
        s = new int[10];
        for ( int i=0; i<10; i++ ) {
            s[i] =2*i+1;
            System.out.println(s[i]);
        }
    }
}

在int[] s; 在s = new int[10]处; 在s[i] =2*i+1;处：

对于如下程序，其内存分析为

public class ArrayDemo {
	public static void main(String args[]) {
		int data[] = null;
		data = new int[3]; //开辟一个长度为3的数组
		int temp[] = null; //声明对象
		data[0] = 10;
		data[1] = 20;
		data[2] = 30;
		temp = data;  //int temp[] = data;
		temp[0] = 99;
		for(int i = 0; i < temp.length; i++) {
			System.out.println(data[i]);
		}
	}
}

内存分析：

è¿éåå¾çæè¿°

int[] arr1 = new int[4];
arr1[0] = 10;
arr1[2] = 20;
String[] arr2 = new String[3];
arr2[1] = “刘杰”；
arr2 = new String[5];

内存分析：

int[] arr = new int[]{1,2,3};
String[] arr1 = new String[4];
arr1[1] = “刘德华”;
arr1[2] = “张学友”;
arr1 = new String[3];
sysout(arr1[1]);//null

内存分析：

一维数组程序代码示例：

package arrays;//: arrays/ArrayOptions.java
// Initialization & re-assignment of arrays.
import java.util.*;


public class ArrayOptions {
  public static void main(String[] args) {
    // Arrays of objects:
    BerylliumSphere[] a; // Local uninitialized variable
    BerylliumSphere[] b = new BerylliumSphere[5];
    // The references inside the array are
    // automatically initialized to null:
    System.out.println("b: " + Arrays.toString(b));
    BerylliumSphere[] c = new BerylliumSphere[4];
    for(int i = 0; i < c.length; i++)
      if(c[i] == null) // Can test for null reference
        c[i] = new BerylliumSphere();
    // Aggregate initialization:
    BerylliumSphere[] d = { new BerylliumSphere(),
      new BerylliumSphere(), new BerylliumSphere()
    };
    // Dynamic aggregate initialization:
    a = new BerylliumSphere[]{
      new BerylliumSphere(), new BerylliumSphere(),
    };
    // (Trailing comma is optional in both cases)
    System.out.println("a.length = " + a.length);
    System.out.println("b.length = " + b.length);
    System.out.println("c.length = " + c.length);
    System.out.println("d.length = " + d.length);
    a = d;
    System.out.println("a.length = " + a.length);

    // Arrays of primitives:
    int[] e; // Null reference
    int[] f = new int[5];
    // The primitives inside the array are
    // automatically initialized to zero:
    System.out.println("f: " + Arrays.toString(f));
    int[] g = new int[4];
    for(int i = 0; i < g.length; i++)
      g[i] = i*i;
    int[] h = { 11, 47, 93 };
    // Compile error: variable e not initialized:
    //!print("e.length = " + e.length);
    System.out.println("f.length = " + f.length);
    System.out.println("g.length = " + g.length);
    System.out.println("h.length = " + h.length);
    e = h;
    System.out.println("e.length = " + e.length);
    e = new int[]{ 1, 2 };
    System.out.println("e.length = " + e.length);
  }
} /* Output:
b: [null, null, null, null, null]
a.length = 2
b.length = 5
c.length = 4
d.length = 3
a.length = 3
f: [0, 0, 0, 0, 0]
f.length = 5
g.length = 4
h.length = 3
e.length = 3
e.length = 2
*///:~

运行结果为：