Java数组详解

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数组的定义

  • 数组是相同数据类型的有序集合

特点：

  • 长度确定

    数组一旦被创建，它的大小就是不可改变的

  • 数组中的元素可以是基本类型，也可以是引用类型

  • 数组变量属于引用类型的数据

    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，因此无论数组中的元素的数据类型，数组对象本身就在堆中。

声明创建数组

  • 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组

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    dataType[] arrayRefVar; // 首选的方法
    或
    dataType arrayRefVar[]; // 效果相同，但不是首选方法（C/C++风格）

  • Java语言使用new操作符来创建数组

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    dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

  • 获取数组长度

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    arrays.length

Java内存分析

栈

  • 存放基本类型变量(包含这个基本类型的具体数值)

  • 引用类型的变量(存放这个引用在堆里面的具体地址)

    对象是通过引用来操作的

堆

  • 存放new的对象和数组，不会存放别的对象引用
  • 可以被所有的线程共享

方法区

  • 包含了所有的class和static变量

数组的三种初始化

静态初始化

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int[] a = {1, 2, 3};
Man[] men = {new Man(1, 1), new Man(2, 2)};

动态初始化

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int[] a = new int[2];
a[0] = 1;
a[1] = 2;

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的方式被隐式初始化。

对数组进行反转

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public static int[] reverse(int[] arrays) {
    int[] result = new int[arrays.length];
    
    for(int i = 0, j = result.length-1; i < arrays.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，其中每一个元素都是一个一维数组。

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    // 一个两行五列的数组
    int a[][] = new int[2][5];

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供调用，但API中提供了一个工具类Arrays，从而可以对数据对象进行一些基本操作

  • 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(使用对象调用也能实现，但没必要)

  • 常用功能(详细用法可见帮助文档)

    • 给数组赋值：fill
    • 对数组排序：sort，升序
    • 比较数组：equals，比较数组中元素值是否相等
    • 查找数组元素：binarySearch方法能对排序好的数组进行二分查找法操作
    • 将数组转换为List类型：asList

冒泡排序

  1. 比较数组中相邻的元素，如果第一个数 > 第二个数，就交换位置；
  2. 每一次比较，都会产生出一个最大的数字（如果第一个数 < 第二个数交换位置，则会产生一个最小的数字）；
  3. 下一轮可以少一次排序；
  4. 依次循环，直到结束。
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public static void sort(int[] arrays) {
    int tmp = 0;
    
    // 外层循环，判断我们要走多少次
    for (int i = 0; i < arrays.length - 1; i++) {
        boolean flag = false; // 通过flag标识减少数组有序后的无意义的比较
        
        // 内层循环，比较判断两个数
        for (int j = 0; j < arrays.length - 1 - i; j++) {
            if (arrays[j+1] > arrays[j]) {
                tmp = arrays[j];
                arrays[j] = arrays[j+1];
                arrays[j+1] = tmp;
                flag = true; // 有调整顺序
            }
        }
        
        if (flag == false) { // 一次循环中没有调整顺序，说明数组实际已经有序，不必再循环
            break;
        }
    }
    
    return arrays;
}

稀疏数组

  • 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值的数时，可以使用稀疏数组来保存。

  • 处理方式

    • 记录数组一共有几行几列，和大部分元素值不同的个数
    • 把具有不同值的元素的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
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    //将普通数组转换为稀疏数组

    // 获取有效值的个数
    int cnt = 0;
    for (int i = 0; i < 11; i++) {
        for (int j = 0; j < 11; j++) {
            if (arr[i][j] != 0) {
                cnt++;
            }
    	}
    }

    // 创建一个描述稀疏数组的数组
    int[][] arr2 = new int[cnt+1][3];

    arr2[0][0] = 11; //行数
    arr2[0][1] = 11; //列数
    arr2[0][2] = cnt; // 和大部分元素值不同的个数

    //遍历二维数组，将非零的值存放在稀疏数组中
    int row = 0;
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
        for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
            if (arr[i][j] != 0) {
                row++;
                arr2[row][0] = i;
                arr2[row][1] = j;
                arr2[row][2] = arr[i][j];
            }
        }
    }


    // 读取稀疏数组
    int[][] arr3 = new int[arr2[0][0]][arr2[0][1]];

    Array.fill(arr3, 0); //填充洗漱数组中大部分相同的元素

    // 将少部分不同的元素填充进去
    for (int i = 1; i < arr2.length; i++) {
        arr3[arr2[i][0]][arr2[i][1]] = arr2[i][2];
    }