目录

一、数组的基本概念1. 为什么要使用数组2. 什么是数组3. 数组的创建及初始化3.1 数组的创建3.2 数组的初始化

4. 数组的使用4.1 数组中元素的访问4.2 遍历数组

二、数组是引用类型1. 初始JVM的内存分布2. 基本类型变量与引用类型变量的区别3. 认识 null

三、数组练习1. 数组转字符串2. 数组拷贝3. 查找数组中指定元素(二分查找)4. 数组排序(冒泡排序)

四、二维数组

一、数组的基本概念

1. 为什么要使用数组

假设现在要存5个学生的<code>javaSE考试成绩，并对其进行输出，按照之前掌握的知识点，我们会写出如下代码：

public class TestStudent{

public static void main(String[] args){

int score1 = 70;

int score2 = 80;

int score3 = 85;

int score4 = 60;

int score5 = 90;

System.out.println(score1);

System.out.println(score2);

System.out.println(score3);

System.out.println(score4);

System.out.println(score5);

}

}

上述代码没有任何问题，但不好的是：如果有20名同学成绩呢，需要创建20个变量吗？有100个学生的成绩那不得要创建100个变量。仔细观察这些学生成绩发现：所有成绩的类型都是相同的，那Java中存在可以存储相同类型多个数据的类型吗？这就是本文章要讲的数组。

2. 什么是数组

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。比如现实中的车库：

在<code>java中，包含6个整形类型元素的数组，就相当于上图中连在一起的6个车位，从上图中可以看到：

数组中存放的元素其类型相同。数组的空间是连在一起的。每个空间有自己的编号，起始位置的编号为0，即数组的下标。

那在程序中如何创建数组呢？

3. 数组的创建及初始化

3.1 数组的创建

T[] 数组名 = new T[N];

T：表示数组中存放元素的类型

T[]：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 String[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

3.2 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：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数。

int[] array = new int[10];

静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定。

//语法格式： T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan};

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", "!!!"};

【注意事项】:

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[]。

// 注意：虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原

int[] array1 = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

double[] array2 = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};

String[] array3 = { "hell", "Java", "!!!"};

数组也可以按照如下C语言格式创建，不推荐。

/*

该种定义方式不太友好，容易造成数组的类型就是int的误解

[]如果在类型之后，就表示数组类型，因此int[]结合在一块写意思更清晰

*/

int arr[] = { 1, 2, 3};

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本类型，默认值为基本类型对应的默认值，比如：

类型	默认值
byte	0
short	0
int	0
long	0
float	0.0f
double	0.0
char	/u0000
boolean	false

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为<code>null。

4. 数组的使用

4.1 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。 比如：

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]);

【注意事项】:

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元素。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异常。

int[] array = { 1, 2, 3};

System.out.println(array[3]); // 数组中只有3个元素，下标一次为：0 1 2，array[3]下标越界

// 执行结果

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100

at Test.main(Test.java:4)

抛出了java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 异常. 使用数组一定要下标谨防越界。

4.2 遍历数组

所谓 “遍历” 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印。

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]);

上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的，但问题是：

如果数组中增加了一个元素，就需要增加一条打印语句。如果输入中有100个元素，就需要写100个打印语句。如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1，修改起来非常麻烦。

通过观察代码可以发现，对数组中每个元素的操作都是相同的，则可以使用循环来进行打印。

int[]array = new int[]{ 10, 20, 30, 40, 50};

for(int i = 0; i < 5; i++){

System.out.println(array[i]);

}

改成循环之后，上述问题2和问题3可以解决，但是无法解决问题1，那能否获取到数组的长度呢？

在数组中可以通过数组名.length来获取数组的长度。

int[]array = new int[]{ 10, 20, 30, 40, 50};

for(int i = 0; i < array.length; i++){

System.out.println(array[i]);

}

也可以使用for-each遍历数组

int[] array = { 1, 2, 3};

for (int x : array) {

System.out.println(x);

}

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。

注意: 使用for-each是无法获取到对应的下标的。

二、数组是引用类型

1. 初始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。比如：

程序运行时代码需要加载到内存。程序运行产生的中间数据要存放在内存。程序中的常量也要保存。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。

如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储，那对内存管理起来将会非常麻烦。比如：

因此<code>JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分：

程序计数器 (PC Register): 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(JVM Stack): 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、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(Native Method Stack): 本地方法栈会执行由C或C++代码实现的一些方法。堆(Heap): 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 <code>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(Method Area): 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。

现在我们只简单关心堆 和 虚拟机栈这两块空间，后序JVM中还会更详细介绍。

2. 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。

public static void func() {

int a = 10;

int b = 20;

int[] arr = new int[]{ 1,2,3};

}

在上述代码中，a、b、arr，都是方法内部的变量，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。

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。

3. 认识 null

<code>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.NullPointerException

at 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异常。

注意： Java 中并没有约定null和0号地址的内存有任何关联。

三、数组练习

1. 数组转字符串

import java.util.Arrays

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

String newArr = Arrays.toString(arr);

System.out.println(newArr);

// 执行结果

[1, 2, 3, 4, 5, 6]

使用这个方法后续打印数组就更方便一些。

Java 中提供了java.util.Arrays包, 其中包含了一些操作数组的常用方法。

2. 数组拷贝

代码示例：

import java.util.Arrays;

public static void func(){

// newArr和arr引用的是同一个数组

// 因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果

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

int[] newArr = arr;

newArr[0] = 10;

System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr));

// 使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝：

// copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组

// arr和newArr引用的不是同一个数组

arr[0] = 1;

newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);

System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));

// 因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响

arr[0] = 10;

System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));

System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));

// 拷贝某个范围.

int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);

System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));

//System.arraycopy也是拷贝，第一个参数是要拷贝的原数组，第二个参数是原数组的下标位置

//第三个参数是目标数组，第四个参数是目标数组的下标位置，第五个参数是要拷贝的长度

System.arraycopy(arr,3,newArr,1,3);

System.out.println(Arrays.toString(arr));

}

<code>int[] newArr = arr;会让newArr引用指向arr引用所指向的对象，此时两个引用指向同一个对象，无论使用哪个引用都可以访问和操作对象。

<code>newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length); 中copyOf方法会给newArr重新申请一块内存空间并把原来数组里的内容拷贝到新数组里，见上图。

3. 查找数组中指定元素(二分查找)

针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找。

啥叫有序数组?

有序分为 “升序” 和 “降序”。

如 1 2 3 4 , 依次递增即为升序。

如 4 3 2 1 , 依次递减即为降序。

以升序数组为例, 二分查找的思路是先取中间位置的元素, 然后使用待查找元素与数组中间元素进行比较：

如果相等，即找到了返回该元素在数组中的下标。如果小于，以类似方式到数组左半侧查找。如果大于，以类似方式到数组右半侧查找。

这里就不带着大家具体实现了，有想法的可以自己尝试实践一下，下面直接使用java类方法。

代码示例:

//类方法实现二分查找

public static void main2(String[] args) {

int[]array={ 1,3,5,7,9,11,13,15};

//使用类方法Arrays.binarySearch实现二分查找

System.out.println(Arrays.binarySearch(array,19));//找到返回当前数字下标，找不到就返回负数

//在一定范围内查找，第二个参数为起始下标位置

//第三个参数为目的地下标位置(查找范围不包含目的地下标的位置)，第四个参数为要查找的数字

System.out.println(Arrays.binarySearch(array,0,4,1));

//还可以查找float,double,byte,char,short,long等类型的数据

}

4. 数组排序(冒泡排序)

给定一个数组, 让数组升序 (降序) 排序。

算法思路：

假设排升序：

将数组中相邻元素从前往后依次进行比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟下来后最大元素就在数组的末尾。依次重复上述过程，直到数组中所有的元素都排列好。

想实现的可以自己动手尝试一下，冒泡排序性能较低，Java中内置了更高效的排序算法，这里我们直接使用类方法。

//二分查找

public static void main(String[] args) {

int[]arr={ 1,6,3,5,7,4,9,2,8};//排序前的数组

Arrays.sort(arr);//使用sort方法进行排序,默认是从小到大排序的

System.out.println(Arrays.toString(arr));//排序后的数组

if(ret>=0)

System.out.println("下标为："+ret);

else

System.out.println("找不到");

}

四、二维数组

二维数组本质上也就是一维数组, 只不过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 };

//二维数组的定义，三种方式

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

int[][]arr1=new int[2][];//二维数组可以省略列，但不能省略行

int[][]arr2=new int[][]{ { 1,2,3},{ 4,5,6}};

System.out.println(array.length);//数组行数

System.out.println(array[0].length);//数组列数

System.out.println(array[1].length);//数组列数

遍历二维数组有三种方法：

import java.util.Arrays;//导入包

public class Test {

public static void main(String[] args) {

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

//遍历二维数组，三种方法

//第一种方法

for (int i = 0; i < array.length; i++) {

for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {

System.out.print(array[i][j]+" ");

}

System.out.println();

}

System.out.println("=====");

//第二种方法：for each

for(int[]tmp:array){ //左边是数组的每个元素，右边是数组名

for (int x:tmp) {

System.out.print(x+" ");

}

System.out.println();

}

System.out.println("=====");

//第三种方法，使用类方法

String ret=Arrays.deepToString(array);

System.out.println(ret);

}

}

本期就先介绍到这里啦，下期见哟！❤️