Java开发笔记（二十）一维数组的用法

之前介绍的各类变量都是单独声明的，倘若要求定义相同类型的一组变量，则需定义许多同类型的变量，显然耗时耗力且不宜维护。为此，编程语言引入了数组的概念，每个数组都由一组相同类型的数据构成，对外有统一的数组名称，对内通过序号区分每个数据元素。
数组类型由基本的变量类型扩展而来，在基本类型后面加上一对方括号，便形成了该类型对应的数组类别。在Java代码中声明数组变量有两种形式，一种是在变量名称后面添加方括号，例如“int primeNumbers[]”；另一种是在类型后面添加方括号，例如“int[] primeNumbers”。两种形式表达的涵义完全一致，都是声明一个名叫primeNumbers的整型数组，只是书写习惯上存在区别。
声明完数组变量，还得给它分配存储空间。一个数组有多长，包含几个元素，这需要程序员事先予以指定。分配数组空间的途径有三种，说明如下：
1、利用语句“new 变量类型[数组长度]”分配空间，比如希望数组primeNumbers能够容纳四个元素，则可通过下面这行语句实现：

		// 在方括号内填入数字，表示数组有多大
		primeNumbers = new int[4];

其中关键字new的意思是创建一块存储空间，方括号内部的数字表示该数组的元素个数。
2、在分配存储空间的时候立即对数组进行初始化赋值，此时方括号中间不填数字，而在方括号后面添加花括号，并且花括号内部是以逗号分隔的一组数值。此时初始化赋值的代码如下所示：

		// 方括号内留空，然后紧跟花括号，花括号内部是以逗号分隔的一组数值
		primeNumbers = new int[]{2, 3, 5, 7};

3、上面的第二种写法，之所以方括号内没填数字，是因为花括号里已经确定了具体的元素数量。既然程序能够自动推导元素的数量，那么从元素值也能推知该元素的变量类型，如此一来花括号前面的“new int[]”完全是冗余的，于是就形成了以下的简化写法：

		// 以下是分配数组空间的第三种形式：赋值等号右边直接跟着花括号
		primeNumbers = {2, 3, 5, 7};

以上的赋值等号右边直接跟着花括号，花括号里面有四个整型数字，这便告诉编译器：该数组需要分配四个元素大小，并且每个元素都是整型数值。

现在数组变量总算占据一块地盘，根据数组名称加上元素序号，即可访问对应位置的数组元素。获取某个数组元素的格式形如“数组名称[元素序号]”，譬如primeNumbers[0]表示获取下标为0的数组元素，Java代码里的下标0对应日常生活中的第一个，因此primeNumbers[0]指的就是第一个数组元素。这个数组元素的用法跟普通变量一样，既能对它赋值，也能把它打印出来。若要打印数组内部的所有元素数值，则可通过循环语句实现，通过“数组名称.length”获取该数组的长度，然后依次打印长度范围之内的所有元素。下面是声明一个整型数组，并对每个数组元素赋值，最后遍历打印各元素的完整代码例子：

		// 以下是声明数组的第一种形式：“变量类型 数组名称[]”
		int primeNumbers[];
		// 以下是分配数组空间的第一种形式
		// 在方括号内填入数字，表示数组有多大
		primeNumbers = new int[4];
		// 数组名称后面的“[数字]”，就是数组元素的下标，表示当前操作的是第几个数组元素
		primeNumbers[0] = 2; // 给下标为0的数组元素赋值，下标0对应日常生活中的第一个
		primeNumbers[1] = 3; // 给下标为1的数组元素赋值，下标0对应日常生活中的第二个
		primeNumbers[2] = 5; // 给下标为2的数组元素赋值，下标0对应日常生活中的第三个
		primeNumbers[3] = 7; // 给下标为3的数组元素赋值，下标0对应日常生活中的第四个
		// 下面通过循环语句依次读出数组中的所有元素
		// “数组名称.length”表示获取该数组的长度（数组大小）
		for (int i=0; i<primeNumbers.length; i++) {
			// 打印下标为i的数组元素
			System.out.println("prime number = "+primeNumbers[i]);
		}

　　

数组的一个应用方向为数学上的数列运算，比如常见的斐波那契数列。话说数学家斐波那契养了一对兔子，他发现兔子出生两个月后就有繁殖能力，并且一对兔子每个月能生产一对小兔子，那么一年过后，总共有多少对兔子？这个兔子问题看起来得一个月一个月去数，第一个月只有一对小兔子；第二个月小兔子长成大兔子，但总共仍是一对兔子；第三个月大兔子生下一对小兔子，加起来有两对兔子；第四个月大兔子又生下一对新的小兔子，上个月的小兔子长成大兔子，这下共有三对兔子……这么一路数到第十二个月，把每个月的兔子数量情况整理为下面的一张表格。

上表所示的每月兔子对数就构成了斐波那契数列，它的前12个数字依次为：1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144。仔细观察发现该数列有个规律，从第三个数字开始，每个数字都是前两个数字之和，如3=2+1、5=3+2、8=5+3等等。于是大可不必绞尽脑汁去计算每个月的兔子生育情况，完全可以把这项工作交给计算机程序，让Java代码帮助我们求解斐波那契数列。为此先声明一个大小为12的整型数组，接着循环遍历该数组，依次填入每个元素的数值。按照上述思路编写的程序代码示例如下：

		// 声明一个兔子数量（多少对）的数组变量
		int rabbitNumbers[];
		// 一年有12个月，故兔子数组大小为12
		rabbitNumbers = new int[12];
		// 循环计算兔子数组在每个月的兔子对数
		for (int i=0; i<rabbitNumbers.length; i++) {
			if (i < 2) { // 数列的头两个元素都是1
				rabbitNumbers[i] = 1;
			} else { // 从第三个元素开始，每个元素都等于它的前面两个元素之和
				rabbitNumbers[i] = rabbitNumbers[i-2] + rabbitNumbers[i-1];
			}
			int month = i+1;
			// 打印当前的月份和兔子对数
			System.out.println("第"+month+"个月，兔子对数="+rabbitNumbers[i]);
		}

最后运行这段整型数组的运算代码，得到下列的日志记录，从中可见斐波那契数列的前12个数字。

第1个月，兔子对数=1
第2个月，兔子对数=1
第3个月，兔子对数=2
第4个月，兔子对数=3
第5个月，兔子对数=5
第6个月，兔子对数=8
第7个月，兔子对数=13
第8个月，兔子对数=21
第9个月，兔子对数=34
第10个月，兔子对数=55
第11个月，兔子对数=89
第12个月，兔子对数=144