10_Java筑基之数组

10_Java筑基之数组 一. 数组

回顾数据类型:

(1). 基本类型:
byte short int long float double char boolean

(2). 引用类型:
类 数组 接口 枚举 注解

回顾:

变量: 内存中的一块存储空间,存储的就是常量.

特点: 一个变量只能存储一个数据,不能存储多个.

需求: 统计一个班级中30个学生的java成绩.

解决方式1: 使用变量存储,需要声明30个变量:
int java1=90; 
int java2=80;
... 

解决方式2: 使用数组.

1. 什么是数组

数据的组合,不止一个数据,包含多个数据,数组就是一个变量.

2. 数组声明和初始化

2.1 声明:

方式一: 数据类型[] 数组名;
例如 String[] names;

方式二: 数据类型 数组名[];
例如:  String names[];

推荐使用方式一,C#等越来越多的语言已经不支持方式二定义数组.

2.2 初始化:

Java中的数组必须先初始化,然后才可以使用,所谓初始化,就是为数组中的数组元素分配内存空间,并为每个数组 元素赋初始值.

3. 静态初始化

初始化时由程序员指定每个数组元素的初始值,由系统计算数组长度.

语法: 数组元素类型[] 数组名 = new 数组元素类型[]{元素0，元素1,....}; 

可简写为: 数组元素类型[] 数组名 = {元素0，元素1,....};

说明: 任何一个变量都得有自己的数据类型,这里的arr表示数组变量名称,int表示数组中元素的类型,int[]才是数组类型.

注意: 简写静态初始化只能一条语句完成,不能分割成两条语句.

3.1 代码实现:

/*
静态初始化: 由我们指定元素的初始值,由系统计算长度或者元素的个数.
*/

//1.创建一个整型类型数组
int[] arr = new int[]{1,10,20,30};

//简化写法
int[] arr1 ={1,10,20,30};

//2.创建一个字符串类型数组
String[] arr2 = new String[]{"aaa","bbb","ccc"};

//简化写法
String[] arr3 = {"aaa","bbb","ccc"};

//3.创建一个字符类型数组
char[] arr5 = new char[]{'a','b','c'};

//简化写法
char[] arr5 ={'a','b','c'};

4. 动态初始化

初始化时程序员只指定数组长度,由系统为数组元素分配初始值.

语法: 
元素类型[] 数组名 = new 元素类型[元素个数或者数组长度];

系统对初始值分配规则如下:
a. 整数型为0;
b. 浮点型为0.0;
c. 字符型为‘\u0000’(不同的系统平台显示结果不同);
d. 布尔类型为false;
e. 引用类型为null.

4.1 代码实现:

/*
动态初始化: 初始化时由程序员指定数组的长度,系统负责分配元素的初始值.
*/
int[] array1 = new int[5];//初始值为0

String[] array2 = new String[3];//初始值为null

char[] array3 = new char[10];//初始值为\u0000

注意:

在初始化数组时,不要静态初始化和动态初始化同时使用.也就是说,不要在进行数组初始化时,既指定数组的长度,也为每个数组元素分配初始值.

5. 数组的使用 5.1 通过下标访问指定元素

注意

1.Java语言的数组索引(下标、角标)是从0开始的;

2.不要超出索引的范围,如果超出范围会出现异常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException

代码实现:

//使用静态初始化的方式定义一个数组
//数组中可以存放重复的数据.
int[] arr1 = new int[]{2,65,76,83,32,5,5};

//1.访问数组中的元素
//格式: 数组名称[下标] 表示获取指定下标所对应的值.

//需求: 获取下标3对应的元素
int num1 = arr1[3];
System.out.println(num1);//83
System.out.println(arr1[3]);//83

5.2 获取数组元素的个数

在Java中,所有的数组都提供了一个length属性,通过这个属性可以访问到数组的长度或者数组中元素的个数.

代码实现

//2.获取数组中的元素个数或者数组的长度
//格式: 数组名称.length;
int len = arr1.length; System.out.println("数组arr1的长度为:" + len);

5.3 修改数组元素的值

代码实现:

//3.修改数组元素的值
int num2 = arr1[6];
System.out.println(num2);

//格式: 数组名称[下标] = 被修改之后的值.
//注意: 不管是静态初始化还是动态初始化,都可以采用这种方式修改元素的值;

arr1[6] = 100;
System.out.println(arr1[6]);//100

5.4 遍历数组

依次访问数组中的每一个元素,获取每个下标对应的元素值.

方式一:简单for循环;

方式二:增强for循环(foreach)无法使用下标.

代码实现:

//遍历数组
int[] arr1 = new int[]{2,65,76,83,32,5,5};
int n0 = arr1[0]; 
int n1 = arr1[1]; 
int n2 = arr1[2]; 
int n3 = arr1[3]; 
int n4 = arr1[4]; 
int n5 = arr1[5]; 
int n6 = arr1[6];

//1> 简单for循环
//i表示下标，0~arr1.length
for(int i = 0;i < arr1.length;i++) {
    int n = arr1[i];
    System.out.println(n);
}

/*
2> 增强for循环【foreach】
这是JDK1.5之后新增的API.

优点:用于遍历数组和集合,无需通过数组下标,就可以直接访问数组或者集合中的元素.
语法:
for(元素数据类型 变量名 : 数组名称){
    System.out.println(变量名); 
}
*/

//底层工作原理:根据下标获取数组元素 
for(int num : arr1){
   System.out.println("增强for循环的结果:"+num); 
}

/* 两种遍历方式的选择: 不需要知道下标,只需要获取元素值,则采用增强for循环*/

//需求:打印下标为偶数的元素值【只能采用简单for循环】 for(int i = 0;i < arr1.length;i++) {
    if(i % 2 == 0) {
        int n = arr1[i];
        System.out.println(n);
    }
}

上机练习:

键盘录入学生java成绩,并把成绩保存在数组中,然后计算总分和平均分.

public static void main(String[] args){ 
    Scanner input=new Scanner(System.in);
    System.out.println("请输入班级人数"); 
    int count=input.nextInt();
    int[] score=new int[count];
    for (int i = 0; i < score.length; i++) {
        System.out.println("请输入第"+(i+1)+"个人的java成绩");
        score[i]=input.nextInt();
    }
    
    System.out.println("-----------------");
    
    int sum=0;//总分
    double avg=0;//平均分
    for (int n : score){
        sum=sum+n;
    }
    
    avg=(double)sum/count; 
    System.out.println("总分是:"+sum);
    System.out.println("平均分是:"+avg);
}

6. 数组的内存分配

java内存:
栈: 存储基本类型的数据和引用类型的地址.
特点: 先进后出,一般空间比较小,存取速度较快.

堆: 存储引用类型的数据.
特点: 空间比较大,存储速度相对较慢.

方法区: 存储字符串常量池,静态数据,代码和类的元数据.

数组属于引用类型,数组引用变量只是一个引用,这个引用变量可以指向任何有效的内存空间,只有当这个引用指向有效的空间时,才可以通过引用去操作真正数组中的元素.

结论: 数组的引用变量存储在栈空间中,而真正的数组数据存储在堆空间在中.

代码实现:

class ArrayUsageDemo04{
    public static void main(String[] args){
        //图1.使用静态初始化的方式初始化一个数组a
        int[] a = {5,7,20}; 
        System.out.println("a的长度为:" + a.length);//3
         
        int num =8;
        System.out.println("num:"+num);

        //图2
        int[] b=new int[4]; 
        System.out.println("b的长度是:"+b.length);
        
        b=a; 
        System.out.println("b的长度是:"+b.length);
    } 
}

画图分析:



6. 使用数组时常见的问题

1>数组越界异常: ArrayIndexOutofBoundsException.
出现的时机: 当使用了不存在的下标时,则会出现这个错误.
数组下标范围是[0 ~ length-1].

2>空指针异常: NullPointerException.
出现的时机: 当数组的引用变量赋值为null,但是在后面的代码中使用了这个空的引用.

7. 数组的排序 7.1 冒泡排序

排序思路: 比较两个相邻的下标对应的元素,如果符合条件就交换位置(最值出现在最后位).

画图分析:



代码实现

class ArraySortedDemo01{
    public static void main(String[] args){
        int[] arr = {23,54,65,3,5,2,87}; //以升序为例
        //外层循环:控制比较的轮数
        for(int i =0;i < arr.length -1;i++){
    //内层循环:控制每一轮比较的次数和参与比较的下标 
           for(int j=0;j arr[j + 1]){ 
                    //交换位置
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                } 
            }
        }
        
        for(int num:arr) {
            System.out.println(num);
        } 
    }
}

7.2 选择排序

排序思路:固定一个下标,然后拿这个下标对应的值依次和后面的元素进行比较.

画图分析:



代码实现:

class ArraySortedDemo02{
    public static void main(String[] args){
        int[] arr = {23,54,65,3,5,2,87};
        //以升序为例
        //外层循环:控制比较的轮数
        for(int i = 0;i< arr.length - 1;i++){
        //内层循环:控制每一轮比较的次数,参与比较的下标
            for(int j=i+ 1;j arr[j]) {
                    int temp = arr[i];
                    arr[i] = arr[j];
                    arr[j] = temp;
                }
            }
        }
        
        for(int num:arr) {
            System.out.println(num);
        }
    }
}

8. 数组的查找 8.1 顺序查找

查找思路: 遍历这个数组,依次把每一位元素和要查找的数据进行比较.

代码实现:

class ArraySearchDemo01{
    public static void main(String[] args){
        int[] arr = {23,54,65,3,5,2,87};
        //需求:查找65在数组中的位置
        int key = 65;
        for(int i = 0;i =0){
        System.out.println("找到了"); 
    }else{
        System.out.println("没找到 "); }
    }

    //排序
    public static void sort() {
        int[] arr=new int[] {12,8,100,2,9};
        Arrays.sort(arr);
        System.out.println("排序之后:"); 
        for(int i=0;i