Java基础语法(三)---数组

一、概念

        同一种类型数据的集合。简单的来说就是一容器，用来装东西的。

使用数组的好处：可以自动给数组中的元素从0开始编号，方便操作这些元素。

二、一维数组的格式

格式1：元素类型 [ ]数组名 = new 元素类型 [元素个数或数组长度] ;

如： int []  arr = new int [3];  也可以写成： int arr[] = new int[3];

格式2：元素类型 []数组名 = new 元素类型 [ ]{元素1,元素2,…};

如： int []  arr = new int []{1,2,3,4,5};

还有一种简写的静态初始化格式：如： int [] arr={1,2,3,4,5};

其中：new是用来在堆内存中产生一个容器实体。

数组也被称为引用数据类型。在内存中的分配如下图：

注：1、System.out.println(arr);得到的结果是一个哈希值，也叫地址值。

2、数组在堆内存开辟空间后，就有默认的初始化值。如：int默认0；boolean默认false。

内存小知识：

Java程序在运行时，需要在内存中的分配空间。为了提高运算效率，有对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

栈内存：用于存储局部变量，当数据使用完，所占空间会自动释放。

堆内存：1、数组和对象，通过new建立的实例都存放在堆内存中。

2、每一个实体都有内存地址值。

3、实体中的变量都有默认初始化值。

4、实体不在被使用，会在不确定的时间内被垃圾回收器回收。

三、数组操作常见问题

1、数组脚标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)。例：

int[] arr = new int[2];

System.out.println(arr[3]);

访问到了数组中的不存在的脚标时发生。

2、空指针异常人生感悟(NullPointerException)。例：

int[]arr = null;

System.out.println(arr[0]);

             arr引用没有指向实体，却在操作实体中的元素时。

四、数组中的数组

也称多维数组，这里我们主要讲二维数组。

格式1： int[][] arr= new int[3][2];

解释：以上格式表示定义了名称为arr的二维数组。有3个一维数组，每一个一维数组中有2个元素。一维数组的名称分别为arr[0],arr[1],arr[2]。给第一个一维数组1脚标位赋值为78写法是：arr[0][1] = 78。

格式2： int[][] arr= new int[3][];

注：此种格式中每个一维数组都是默认初始化值null。

格式3：int[][] arr = {{3,8,2},{2,7},{9,0,1,6}};//每一个一维数组中具体元素都初始化了。

注：一种特殊定义伤感的句子写法：int[]x,y[]; x是一维数组，y是二维数组。

二维数组在内存中的分配情况示例：

五、数组常见操作

1、 数组排序：

常见的排序方式：冒泡排序和选择排序。在Java已经定义好了一种排序方式，在开发使用中，直接调用即可。排序的方式有很多，其中最快的排序方式为希尔排序。

下面是我自己敲的选择和冒泡两种排序方式的程序：

选择排序程序：

1. //使用选择排序方式对指定的数组进行排序
2. class  Demo
3. {
4. public static void main(String[] args)
5. {
6. int[] arr= {1,11,5,3,9,55,23,67,18};
7. //输出原数组
8. printArray(arr);
9. //调用排序方法
10. selectSort(arr);
11. //输出排序后的数组
12. printArray(arr);
13. }
14. /*
15. 选择排序
16. 1、先用0角标上的元素依次与其他元素进行比较，将较小值元素存放到0角标。
17. 2、然后再拿1角标上的元素依次进行比较，以此类推。
18. */
19. public static void selectSort(int[] arr)
20. {
21. //外循环遍历数组
22. for (int x=0;x<arr.length-1;x++)
23. {
24. //内循环比较大小
25. for (int y=x+1;y<arr.length;y++)
26. {
27. //如果后一个元素比拿去比较的元素大，就交换两元素位置
28. if(arr[x]>arr[y])
29. {
30. //arr[x]=arr[y];
31. //arr[y]=temp;
32. swap(arr,x,y);
33. }
34. }
35. }
36. }
37. //遍历数组
38. public static void printArray(int[] arr)
39. {
40. System.out.print("[");
41. for (int x=0;x<arr.length;x++)
42. {
43. if(x!=arr.length-1)
44. System.out.print(arr[x]+",");
45. else
46. System.out.print(arr[x]+"]");
47. }
48. //换行
49. System.out.println();
50. }
51. //互换方法
52. public static void swap(int[] arr,int a,int b)
53. {
54. arr[a]=arr[a]^arr[b];
55. arr[b]=arr[a]^arr[b];
56. arr[a]=arr[a]^arr[b];
57. }
58. }

输出结果：

冒泡排序程序：

1. //使用冒泡排序方式对指定程序进行排序
2. class Demo1
3. {
4. public static void main(String[] args)
5. {
6. int arr[]={22,63,89,13,6};
7. //打印原数组
8. printArray(arr);
9. //调用排序方法
10. bubbleSort(arr);
11. //打印排序后的数组
12. printArray(arr);
13. }
14. /*
15. 冒泡排序
16. 1、先从头角标相邻两个元素之间进行比较，将较大值存放在后一个元素中，然后再与后一个元素的进行比较，直至最大值存放到最后一个元素中。
17. 2、再重复1操作，每次计较次数减一，一圈比完后存放的较大元素不再参与比较。
18. */
19. public static void bubbleSort(int[] arr)
20. {
21. for (int x=0;x<arr.length-1;x++)
22. {
23. for (int y=0;y<arr.length-1-x;y++)//-x:让没每一次比较的元素减少。-1：避免角标越界。
24. {
25. if(arr[y]>arr[y+1])
26. swap(arr,y,y+1);
27. }
28. }
29. }
30. //遍历数组
31. public static void printArray(int[] arr)
32. {
33. System.out.print("[");
34. for (int x=0;x<arr.length;x++)
35. {
36. if(x!=arr.length-1)
37. System.out.print(arr[x]+",");
38. else
39. System.out.print(arr[x]+"]");
40. }
41. //换行
42. System.out.println();
43. }
44. //互换方法
45. public static void swap(int[] arr,int a,int b)
46. {
47. arr[a]=arr[a]^arr[b];
48. arr[b]=arr[a]^arr[b];
49. arr[a]=arr[a]^arr[b];
50. }
51. }

输出结果

2、 折半查找

程序：

1. /*
2. 需求：将一个已知元素插入到一个有序数组中，要求不改变数组顺序，打印元素应该插入数组位置的角标。
3. 思路：1、可以利用折半查找的方式，先定义两个变量，一个初始化0角标，作为最小值，一个初始化为最后一个角标，作为最大值，
4. 再定义一个变量，存储最小值与最大值的一半，也就是中间位置，然后将已知元素与中间值位元素进行比较。
5. 2、如果比中间值元素大，则将最小值变为中间值加1，继续取最小值与最大值的中间值元素与已经元素进行比较，以此反复
6. 3、如果比中间值元素小，则将最大值变为中间值减1，继续取最小值与最大值的中间值元素与已经元素进行比较，以此反复
7. */
8. class  HalfSearch
9. {
10. public static void main(String[] args)
11. {
12. int[] arr={2,6,9,11,15,19,22,30};
13. //打印数组
14. printArray(arr);
15. int key=20;
16. //用第一种折半方式输出插入的角标值
17. System.out.println("当key=20在数组arr中插入的角标位置是："+halfSearch1(arr,key));
18. key=1;
19. //用第二种折半方式输出插入的角标值
20. System.out.println("当key=1在数组arr中插入的角标位置是："+halfSearch2(arr,key));
21. }
22. //折半查找<一>
23. public static int halfSearch1(int[] arr,int key)
24. {
25. int min=0,max=arr.length-1,mid=(max+min)/2;
26. while(key!=arr[mid])
27. {
28. if(min>max)
29. return min;
30. else if(key>arr[mid])
31. min=mid+1;
32. else
33. max=mid-1;
34. mid=(max+min)>>>1;//折半操作
35. }
36. return mid;
37. }
38. //折半查找<二>
39. public static int halfSearch2(int[] arr,int key)
40. {
41. int min=0,max=arr.length-1,mid;
42. while(min<max)
43. {
44. mid=(max+min)>>>1;//折半操作
45. if(key>arr[mid])
46. min=mid+1;
47. else if(key<arr[mid])
48. max=mid-1;
49. else
50. return mid;
51. }
52. return min;
53. }
54. //遍历数组
55. public static void printArray(int[] arr)
56. {
57. System.out.print("[");
58. for (int x=0;x<arr.length;x++)
59. {
60. if(x!=arr.length-1)
61. System.out.print(arr[x]+",");
62. else
63. System.out.print(arr[x]+"]");
64. }
65. //换行
66. System.out.println();
67. }
68. }

运行结果：

3、 进制转换

十进制转换为二进制、八进制、十六进制的小程序：

1. /*
2. 使用查表法将十进制转换为二进制、八进制、十六进制
3. */
4. class  Conversion
5. {
6. public static void main(String[] args)
7. {
8. int num=60;
9. toBin(num);
10. toOct(0);
11. toHex(-num);
12. }
13. //转换为二进制
14. public static void toBin(int num)
15. {
16. conversion(num,1,1);
17. }
18. //转换为八进制
19. public static void toOct(int num)
20. {
21. conversion(num,7,3);
22. }
23. //转换为十六进制
24. public static void toHex(int num)
25. {
26. conversion(num,15,4);
27. }
28. //转换
29. public static void conversion(int num,int diwei,int yiwei)
30. {
31. //如果num等于0，结果输出为0
32. if(num==0)
33. {
34. System.out.println("num="+0);
35. return;
36. }
37. //定义一个包含二进制、八进制、十六进制的表
38. char[] chs={'0','1','2','3','4','5','6','7',
39. '8','9','A','B','C','D','E','F',};
40. //定义一个临时容器
41. char[] arr=new char[32];
42. //定义一个操作数组的指针
43. int pos=arr.length;
44. //利用与低位最大值的方式取出低位，存到临时数组中
45. while(num!=0)
46. {
47. arr[--pos]=chs[num&diwei];//--pos倒着往临时容器里存
48. num >>>=yiwei; //无条件右移相应位数
49. }
50. //打印转换后的结果
51. for(int x=pos;x<arr.length; x++)
52. System.out.print(arr[x]);
53. //换行
54. System.out.println();
55. }
56. }

输出结果：