数组的概念

什么是Java中的数组

数组:可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。在java中,包含6个整形类型元素的数组,可以看做是酒店中连续的6个房间.

1. 数组中存放的元素其类型相同

2. 数组的空间是连在一起的

3. 每个空间有自己的编号,其实位置的编号为0,即数组的下标

数组的创建和初始化

数组的创建

topy[] 数组名 = new array[n];

topy:表示数组中存放元素的类型

topy[]:表示数组的类型

n:表示数组的长度

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

数组的初始化

数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化

动态初始化: 在创建数组的时侯,直接指定数组中的元素个数

int[] array = new int[10];

静态初始化: 在创建数组的时候,不直接指定元素个数,但是直接将具体的数据放入数组中

int[] array = {1,2,3,4,5,6}

栗子:

int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};

注意:

静态初始化虽然没有指定数组的长度,编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。

静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。

静态初始化可以简写,省去后面的new T[]。

这里静态和动态初始化也可以分为两步,但是省略格式不可以

int[] array1;array1 = new int[10];int[] array2;array2 = new int[]{10, 20, 30};// 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败// int[] array3;// array3 = {1, 2, 3};

如果没有对数组进行初始化,数组中元素有其默认值

如果数组中存储元素类型为基类类型,默认值为基类类型对应的默认值

如果数组中存储元素类型为引用类型,默认值为null

数组的使用

数组中元素的访问

数组在内存中是一段连续的空间,空间的编号都是从0开始的,依次递增,该编号称为数组的下标,数组可以通过下标访问其任意位置的元素

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};System.out.println(array[0]);System.out.println(array[1]);System.out.println(array[2]);System.out.println(array[3]);System.out.println(array[4]);// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改array[0] = 100;System.out.println(array[0]);

注意:
数组是一段连续的内存空间,因此支持随机访问,即通过下标访问快速访问数组中任意位置的

下标从0开始,介于[0, N)之间不包含N,N为元素个数,不能越界,否则会报出下标越界常。

遍历数组

遍历就是说将数组中的所有元素都访问一遍,访问可以将数组的所有元素进行打印。

栗子:
这里我们通过循环遍历来赋值和打印,也可以使用foreach来遍历打印。

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错

 public static void main(String[] args) {int[] array = new int[10];//通过遍历赋值for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = i+1;}//循环遍历打印for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.print(array[i] + " ");}//用foreach遍历for (int x: array) {System.out.print(x);}

注意:在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度

引用类型 – 数组

JVM的内存分布

内存是一段连续的存储空间,主要用来存储程序运行时数据的,

1. 程序运行时代码需要加载到内存

2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存

3. 程序中的常量也要保存

4. 有些数据可能需要长时间存储,而有些数据当方法运行结束后就要被销毁

所以呢,JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分:

这里介绍一下上面的几个区分:

程序计数器: 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址

虚拟机栈: 与方法调用相关的一些信息,每个方法在执行时,都会先创建一个栈帧,栈帧中包含
有:局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息,保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如:局部变量。当方法运行结束后,栈帧就被销毁了,即栈帧中保存的数据也被销毁了。

本地方法栈: 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的

堆: JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,
3} ),堆是随着程序开始运行时而创建,随着程序的退出而销毁,堆中的数据只要还有在使用,就不会被销毁。

方法区: 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数
据.
方法编译出的的字节码就是保存在这个区域

基本类型变量与引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量,称为基本变量,该变量空间中直接存放的是其所对应的值;

而引用数据类型创建的变量,一般称为对象的引用,其空间中存储的是对象所在空间的地址。

下面的代码,a、b、arr,都是函数内部的变量,因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。
a、b是内置类型的变量,因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。array是数组类型的引用变量,其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

public static void func() {int a = 10;int b = 20;int[] arr = new int[]{1,2,3};}

从上图可以看到,引用变量并不直接存储对象本身,可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址,引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针,但是Java中引用要比指针的操作更简单

具体分析引用变量

public static void func() {int[] array1 = new int[3];array1[0] = 10;array1[1] = 20;array1[2] = 30;int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};array2[0] = 100;array2[1] = 200;array1 = array2;array1[2] = 300;array1[3] = 400;array2[4] = 500;for (int i = 0; i < array2.length; i++) {System.out.println(array2[i]);}}

java中的null

null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个不指向对象的引用

int[] arr = null;System.out.println(arr[0]);// 执行结果Exception in thread "main" java.lang.NullPointerExceptionat Test.main(Test.java:6)

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.(可以理解为空指针异常)

Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联

数组的应用

保存数据

public static void main(String[] args) {int[] array = {1, 2, 3};for(int i = 0; i < array.length; ++i){System.out.println(array[i] + " ");}}

作为函数的参数

函数传基本类型:

public static void main(String[] args) {int num = 0;func(num);System.out.println("num = " + num);}public static void func(int x) {x = 10;System.out.println("x = " + x);} // 执行结果x = 10num = 0

这里在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值

参数传数组类型,也就是引用类型:

public static void main(String[] args) {int[] arr = {1, 2, 3};func(arr);System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);}public static void func(int[] a) {a[0] = 10;System.out.println("a[0] = " + a[0]);} // 执行结果a[0] = 10arr[0] = 10

发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.因为数组是引用类型,按照引用类型来进行传递(可以理解为传的是地址),是可以修改其中存放的内容的

总结: 所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大)

作为函数的返回值

直接上代码:

求斐波那契数的前n项:

public class TestArray {public static int[] fib(int n){if(n <= 0){return null;} int[] array = new int[n];array[0] = array[1] = 1;for(int i = 2; i < n; ++i){array[i] = array[i-1] + array[i-2];} return array;}public static void main(String[] args) {int[] array = fib(10);for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.println(array[i]);}}}

数组练习

数组变字符串

使用Java 中提供了 java.util.Arrays 包:

public static void main5(String[] args) {int[] array ={1,2,3,4,5,5,7,8}; String Arr =Arrays.toString(array); //String Arr = My_Arrays(array);System.out.println(Arr);}

自己定义一个方法:

public static void main5(String[] args) {int[] array ={1,2,3,4,5,5,7,8}; //String Arr =Arrays.toString(array); String Arr = My_Arrays(array);System.out.println(Arr);}public static String My_Arrays(int[] array) {if(array.length == 0) {return "[]";}String ret = "[";for (int i = 0; i < array.length; i++) {ret += array[i];if(i < array.length - 1) {ret += ",";}}ret += "]";return ret;}

数组拷贝

使用了Arrays包中的拷贝方法去:

public static void main(String[] args) {int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int[] newArr = newint[10];newArr = Arrays.copyOf(array, array.length);for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.print(newArr[i] + " ");}}

区域拷贝:

public static void main(String[] args) {int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int[] newArr = new int[10];newArr = Arrays.copyOf(array, array.length);int[] newArr2 = new int[10];newArr2 = Arrays.copyOfRange(array, 2, 5);for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.print(newArr[i] + " ");}System.out.println();for (int i = 0; i < 3; i++) {System.out.print(newArr2[i] + " ");}}

二维数组

Java中的二维数组本质上也是一维数组,每个元素又是一个一维数组。

基本语法:

数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };

栗子:

int[][] arr = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};for (int row = 0; row < arr.length; row++) {for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) {System.out.printf("%d\t", arr[row][col]);} System.out.println("");}

这里大家要记住一个点:二维数组中的行标存的就是对应每一列的地址,通过地址来找到它们,可以将int[i] arr看做 地址。其他的,二维数组的用法和一维数组就没有明显差别了。