数组

第一部分 : 数组

1.数组

1.1 介绍

​ 数组就是存储数据长度固定的容器,存储多个数据的数据类型要一致。

1.2 数组的定义格式

1.2.1 第一种格式

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数据类型[] 数组名
int[] arr;
double[] arr;
char[] arr;

1.2.2 第二种格式

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数据类型 数组名[]
int arr[];
double arr[];
char arr[]; //一般使用这种格式

1.3 数组的动态初始化

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

动态初始化: 指定数组长度

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数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度];
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int[] arr = new int[3];
byte[] bArr = new byte[3];
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public class Demo2Array {
/*
数组的动态初始化:
在初始化的时候, 需要手动指定数组的长度, 系统会为数组容器分配初始值.

动态初始化格式:
数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组的长度];

注意:
打印数组变量的时候, 会打印出数组的内存地址

[I@10f87f48 :

@ : 分隔符
[ : 当前的空间是一个数组类型
I : 当前数组容器中所存储的数据类型
10f87f48 : 十六进制内存地址

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
*/
public static void main(String[] args) {
// 数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组的长度];
// 通过new关键字创建了一个int类型的数组容器, 该容器可以存储5个int类型的整数, 该容器被arr数组变量所记录
int[] arr = new int[5];
// [I@10f87f48
System.out.println(arr);

byte[] bArr = new byte[3];
// [B@b4c966a
System.out.println(bArr);

}
}

1.4 数组元素访问

1.4.1 什么是索引

​ 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。

​ 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

1.4.2访问数组元素格式

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数组名[索引];

1.4.3代码

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public class Demo3ArrayIndex {
/*
数组动态初始化:
初始化的时候, 手动指定数组长度, 系统会为数组容器分配初始值.

数组的元素访问格式:
数组名[索引]

索引: 数组中数据的编号方式, 编号从0开始
作用: 访问数组容器中的空间位置

注意:
数组在创建完毕后, 即使没有赋值, 也可以取出, 但取出的元素都是默认初始化值.
*/
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[3]; // 0 1 2
System.out.println(arr); // 数组的内存地址 [I@10f87f48

// 数组名[索引] 访问数组容器中的空间位置
System.out.println(arr[0]); // 0 系统自动分配的默认初始化值
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);

// 数组名[索引]
arr[0] = 11;
arr[1] = 22;
arr[2] = 33;

System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
}
}

1.5 内存分配

1.5.1 内存概述

​ 内存是计算机中的重要原件,临时存储区域,作用是运行程序。

​ 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。

1.5.2 java中的内存分配

  • 目前我们只需要记住两个内存,分别是:栈内存和堆内存
区域名称 作用
寄存器 给CPU使用,和我们开发无关。
本地方法栈 JVM在使用操作系统功能的时候使用,和我们开发无关。
方法区 存储可以运行的class文件
堆内存 存储对象或者数组,new来创建的,都存储在堆内存。
方法栈 方法运行时使用的内存,比如main方法运行,进入方法栈中执行。

Java为了便于虚拟机执行Java程序,将虚拟机的内存划分为 方法区、栈、堆、本地方法栈、寄存器 这5块区域.

  • 方法区:字节码文件先加载到这里
  • :方法运行时所进入的内存区域,由于变量在方法中,所以变量也在这一块区域中
  • :存储new出来的东西,并分配地址。 由于数组是new 出来的,所以数组也在这块区域。
    null
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// 这里的int a是一个基本类型变量,存储的是一个数值
int a = 10;
//这里的int[] arr是一个引用类型的变量,存储的是一个地址值
int[] arr = new int[]{44,55,66};

null

总结一下:

  • 两个变量指向同一个数组时,两个变量记录的是同一个地址值
  • 当一个变量修改数组中的元素时,另一个变量去访问数组中的元素,元素已经被修改过了。

1.6 Java内存分配-一个数组内存图

1591007817165

1.7 两个数组内存图

1591007925899

1.8 多个数组指向相同内存图

1591007957052

1.9 数组的静态初始化

​ 在创建数组时,直接将元素确定

  • 标准格式静态初始化**: 指定元素**

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    数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,...};
    int[] arrayA = new int[]{100, 200, 300};
  • 简化格式静态初始化**: 指定元素**

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    数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,...};
    int[] arrayA = {100, 200, 300};
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public class Demo1Array {
/*
数组静态初始化 : 初始化时指定每个数组元素的初始值,由系统决定数组长度

完整格式:
数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{数据1,数据2,数据3...};
简化格式:
数据类型[] 数组名 = {数据1,数据2,数据3...};
*/
定义int数组array,并采用标准格式静态初始化
int[] array = new int[]{100, 200, 300};//100的索引编号是0,200的索引编号是1,300的索引编号是2

System.out.println(array);//地址值: [I@1540e19d
System.out.println(array[0]);//打印数组array中索引编号为0的元素: 100

System.out.println(arr[0]); // 0 系统自动分配的默认初始化值


//把int数字1000,存储到数组array中的索引编号为0的元素中,原有的数据100将被 替换/覆盖
array[0] = 1000;
System.out.println(array[0]);//打印数组array中索引编号为0的元素: 1000

//获取数组长度
int size = array.length;//保存到int变量size中
System.out.println("数组长度: "+size);//3
System.out.println("数组长度: "+array.length);//3

System.out.println(array[array.length-1]); // 3000

img

1.10 数组操作两个常见问题

1.10.1 索引越界异常

  • 出现原因

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    public class ArrayDemo {
    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.

  • 解决方案

    将错误的索引修改为正确的索引范围即可

1.10.2 空指针异常

  • 出现原因

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    public class ArrayDemo {
    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,数组的越界异常是不能出现的.

  • 解决方案

    给数组一个真正的堆内存空间引用即可

1.11 数组遍历

  • 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。

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    public class ArrayTest01 {
    public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);
    System.out.println(arr[3]);
    System.out.println(arr[4]);

    //数组的索引是 0 到 lenght-1 ,可以作为循环的条件出现。
    //定义数组
    int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55};

    //使用通用的遍历格式
    for(int x=0; x<arr.length; x++) {
    System.out.println(arr[x]);
    }
    }
    }

1.12 数组获取最大值

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public class Test2Array {
/*
需求: 从数组中查找最大值

int[] arr = {12,45,98,73,60};

实现步骤:
1. 假设数组中的第一个元素为最大值
2. 遍历数组, 获取每一个元素, 准备进行比较
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
4. 循环结束后, 打印最大值.
*/
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);
}
}

1.13 数组元素求和

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public class Test3Array {
/*
需求:键盘录入5个整数,存储到数组中,并对数组求和

思路:
1.创建键盘录入对象,准备键盘录入
2.定义一个求和变量,准备记录累加后的结果
3.动态初始化一个长度为5的int数组,准备存储键盘录入的数值
4.将键盘录入的数值存储到数组中
5.遍历数组,取出每一个元素,并求和
6.输出总和
*/
public static void main(String[] args) {
// 1.创建键盘录入对象,准备键盘录入
Scanner sc = new Scanner(System.in);
// 2.定义一个求和变量,准备记录累加后的结果
int sum = 0;
// 3.动态初始化一个长度为5的int数组,准备存储键盘录入的数值
int[] arr = new int[5];
// 4.将键盘录入的数值存储到数组中
for(int i = 0; i < arr.length; i++){
System.out.println("请输入第" + (i+1) + "个整数:");
//arr[i] = 10;
arr[i] = sc.nextInt();
}

// 5.遍历数组,取出每一个元素,并求和
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
sum += arr[i];
}

// 6.输出总和
System.out.println("sum:" + sum);

}
}

1.14 数组基本查找【应用】

  • 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。

  • 思路:
    1.定义一个数组,用静态初始化完成数组元素的初始化
    2.键盘录入要查找的数据,用一个变量接收
    3.定义一个索引变量,初始值为-1
    4.遍历数组,获取到数组中的每一个元素
    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
    6.输出索引变量

  • 代码实现:

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    public class Array {
    public static void main(String[] args) {

    int [] array = {2,3,4,5,6};
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.println("请输入一个整数:");
    int number = sc.nextInt();

    boolean flag = false;
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
    if (array[i] == number){
    flag = true;
    System.out.println("找到了,索引是:" + i);
    }
    }
    if (!flag){
    System.out.println("没有找到");
    }
    }
    }

1.15 评委打分【应用】

  • 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)。

  • 思路:
    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
    2.键盘录入评委分数
    3.由于是6个评委打分,所以,接收评委分数的操作,用循环
    4.求出数组最大值
    5.求出数组最小值
    6.求出数组总和
    7.按照计算规则进行计算得到平均分
    8.输出平均分

  • 代码实现:

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        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);
    }
    }

2.增强for

增强for循环 是一种更简洁、更方便的遍历数组(和集合)的方式,能自动遍历数组的每个元素,不需要你操心下标。

代码更简洁:比普通for循环少写很多代码

不容易出错:不用处理下标,不会出现数组越界错误

更易读懂:一眼就能看出”遍历每个元素”的意思

2.1 怎么用

语法格式:

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for (元素类型 变量名 : 数组名) {
// 使用变量名操作当前元素
}
//增强for循环让你用最少的代码,安全地遍历数组的每个元素。

//增强for循环只能读取,不能修改数组内容
//需要下标索引时,需要用传统for循环

增强for循环让你用最少的代码,安全地遍历数组的每个元素。

2.2 注意事项

增强for循环只能读取,不能修改数组内容

需要下标索引时,需要用传统for循环

查找

二分查找

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import java.util.Scanner;
/*
键盘输入一个数字,用二分查找的思路从数组中找元素的索引位置

思路:
1: 准备3个索引,一个代表查找范围内的最大索引,一个代表最小索引,另一个代表中间索引
2: 每次循环查找的时候,中间索引 = (最大索引+最小索引)/2
3: 使用要查询的元素和 中间索引位置的元素比较,
要查询的元素大于中间元素,最小索引 = 中间索引+1
要查询的元素小于中间元素,最大索引 = 中间索引-1
4: 找到了,或 最小索引 > 最大索引就停止查询

*/
public class Test07_3 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {2,5,8,9,11,23,55,77,88,99};
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("亲,请输入一个要查询的整数:");
int a = sc.nextInt();
// 1: 准备3个索引,一个代表查找范围内的最大索引,一个代表最小索引,另一个代表中间索引
int max = arr.length-1,min=0,mid;
//2: 每次循环查找的时候,中间索引 = (最大索引+最小索引)/2
while (min <= max){
// 计算中间索引
mid = (max+min)/2;
// 使用要查询的元素和 中间索引位置的元素比较,
if(a > arr[mid]){
//要查询的元素大于中间元素,最小索引 = 中间索引+1
min = mid+1;
}else if(a < arr[mid]){
max = mid-1;
}else {
System.out.println(a+"在数组的"+mid+"位置");
break;
}
}
if(min > max){
System.out.println(a+"在数组中不存在!");
}
}
}

排序

选择排序

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/*
选择排序:

1: 使用循环嵌套,外循环控制比较的轮数,(数组长度 - 1轮)
2: 内循环,控制参与排序的元素,找最小值,放在当前轮的最左边

*/
public class MyTest10_1 {
public static void main(String[] args) {
// 1: 准备数组
int[] arr = {2,5,8,3,6,9,1,4,7};
// 2: 选择排序
for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
// 从 i 索引位置开始,与后面的每个元素都比较一次,如果发现了更小的元素,这交换位置
for (int j = i+1; j < arr.length; j++) {
// 判断大小
if(arr[i] > arr[j]){
// 交换 i 和 j 位置的元素
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i]+" ");
}
}
}

冒泡排序

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31
/*
冒泡排序:

1: 使用循环嵌套,外循环控制比较的轮数,(数组长度 - 1轮)
2: 内循环,控制参与排序的元素,找最大值,放在当前轮的最右边
核心思路,是相邻的两个元素比较

*/
public class MyTest10_2 {
public static void main(String[] args) {
// 1: 准备数组
int[] arr = {2,5,8,3,6,9,1,4,7};
// 2: 冒泡排序 这里的 -1 是为了提升性能
for (int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
// 内循环,实现 相邻的两个元素比较,小的放左边,大的放右边 这里的 -1 是为了 让 j+1这个索引不能越界!
for (int j = 0; j < arr.length - i -1; j++) {
// 比较 j 和 j+1位置的元素
if(arr[j] > arr[j+1]){
// 交换
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = temp;
}
}
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i]+" ");
}

}
}