复习笔记第六章 - JAVA中的数组

article/2025/9/29 13:05:56

文章目录

    • 一、数组的创建及初始化
      • 1. 数组创建格式
      • 2. 数组的初始化
      • 3. 数组元素的默认值
    • 二、数组的使用
      • 1. 使用下标访问数组元素
      • 2. 遍历数组
    • 三、数组是引用类型
      • 1. 初始JVM内存分布
        • **区域划分**
      • 2. 基本类型变量和引用类型变量的区别
        • 2.1 基本数据类型作为函数参数
        • 2.2 引用数据类型作为函数参数
        • 3. null值
    • 四、二维数组
      • 1. 如何理解二维数组
      • 2. 二维数组的使用
        • 2.1 二维数组的创建和初始化
        • 2.2 获取数组的长度
        • 2.3 遍历数组
        • 2.4 二维数组元素的默认初始化值
        • 2.5 二维数组的内存解析图
    • 五、数组的常见算法题目
          • 1.数组的创建与元素赋值：
          • 2.针对于数值型的数组：
          • 3.数组的赋值与复制
          • 4.数组元素的反转
          • 5.数组中指定元素的查找：搜索、检索
          • 6.数组的排序算法
    • 六、数组的常见异常
          • 1.数组角标越界异常：ArrayIndexOutOfBoundsException
          • 2.空指针异常：NullPointerException
    • 七、Arrays工具类的使用

数组的定义：一组相同类型元素的集合，在内存中是一块连续的空间（Java中的数组是存放在JVM堆区的），数组中的元素可以通过下标（索引）来访问，数组一旦创建，其长度不可修改。

一、数组的创建及初始化

1. 数组创建格式

type[] 数组名 = new type[长度]；

//数组的创建
int[] nums = new int[5];
double[] scores = new double[8];
String[] names = new String[10];

2. 数组的初始化

Java中数组的初始化主要分为静态初始化和动态初始化。

  • 静态初始化是在创建数组的同时初始化元素值，且数组的长度由初始化列表{ }里面的元素个数决定。
int[] nums = new int[]{1,2,3,4,5};
//可以省略new int[]，编译器编译代码时会自动还原。
int[] nums = {1,2,3,4,5};

注意：静态初始化时不能同时指定数组长度，且初始列表{ }内的值要与数组元素类型一致。

在这里插入图片描述

  • 动态初始化是在创建数组时先指定数组长度，之后再动态的给其元素赋值.
double[] scores = new double[8]; //先开辟数组空间
//后面再动态赋值
scores[0] = 99.8;
scores[1] = 100.0;
scores[2] = 96.0;
.....
  • 静态和动态初始化可以分为两步，但是省略格式不可以。
//静态格式
int[] arr;
arr = new int[]{1,2,3,4,5};//动态格式
int[] arr1;
arr1 = new int[5];
arr1[0] = 1;
arr1[1] = 2;
.....
//省略格式  编译会出错，因为整体初始化只有在声明数组的同时才行。

在这里插入图片描述

3. 数组元素的默认值

如果没有对数组中的元素初始化，数组元素为默认值

  • 如果数组中元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，见下表：

在这里插入图片描述

  • 如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

二、数组的使用

1. 使用下标访问数组元素

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（或索引），数组可以通过下标访问其任意位置的元素。

//打印数组元素
int[] nums = {1,2,3,4,5};
System.out.println(nums[0]); 
System.out.println(nums[1]);
System.out.println(nums[2]);
System.out.println(nums[3]);
System.out.println(nums[4]);
//修改数组元素
nums[0] = 10;

注意事项：

  1. 数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标可快速访问数组中任意位置的元素
  2. 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。

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：取值、打印。

  • 通过使用for循环可以对任意大小的数组遍历。
int[] nums = {10,20,30,40,50};
for(int i = 0; i < nums.length; i++){System.out.println(nums[i]);
}

使用数组名.length可以获取到数组的长度。

  • 使用for-each
int[] nums = {10,20,30,40,50};
for(int x : nums){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.

三、数组是引用类型

1. 初始JVM内存分布

在这里插入图片描述

区域划分

  • 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(Native Method Stack): 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(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 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

一切由new关键字创建出来的空间都是分配在堆上面的。

2. 基本类型变量和引用类型变量的区别

基本数据类型（如：int、double、char等）创建的变量都称为基本变量，其内存空间存放的是实际的数据值。

引用数据类型（如：String、int[]等）创建的变量一般称为对象的引用，其内存空间存放的不是实际的数据值，而是对象所在空间的地址。

int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[12];

内存图：

在这里插入图片描述

通过画内存图可以看出，引用类型变量arr并不直接存放数组的值，而是存放堆区中通过new开辟的一块空间的地址。

2.1 基本数据类型作为函数参数

public static void main(String[] args) {int a = 2;int b = 5;System.out.println("交换前：");System.out.println("a = " + a + ",b = " + b);swapTwoValue(a,b);System.out.println("交换后：");System.out.println("a = " + a + ",b = " + b);
}public static void swapTwoValue(int num1,int num2){int temp = num1;num1 = num2;num2 = temp;
}

在这里插入图片描述

基本数据类型作为函数参数，实参传递的是实际值，称为传值操作，修改形参的值并不会影响到原实参的值。

2.2 引用数据类型作为函数参数

public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[5];System.out.println("数组元素填充前：" + Arrays.toString(arr));fillArray(arr,100);System.out.println("数组元素填充后：" + Arrays.toString(arr));
}public static void fillArray(int[] arr,int num){for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i] = num;}
}

在这里插入图片描述

引用数据类型作为函数参数，实参传递的是地址值，称为传址操作，修改形参所引用对象的值会影响到实参所引用对象的值。

3. null值

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)

arr的值为null，即未引用某块内存空间，试图对其进行操作会触发异常。

引用类型数组元素的值默认为null

public static void main(String[] args) {String[] names = new String[5];for (String str:names) {System.out.println(str);}
}

在这里插入图片描述

四、二维数组

1. 如何理解二维数组

数组属于引用数据类型，数组的元素也可以是引用数据类型，一个一维数组arr的元素如果还是一个一维数组类型的，则此数组arr称为二维数组。其实，从数组底层的运行机制来看，其实没有多维数组。

2. 二维数组的使用

2.1 二维数组的创建和初始化

//静态初始化
int[][] arr = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
int[][] arr1 = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};//类型推断//动态初始化
int[][] arr2 = new int[3][3];
arr2[0][0] = 1;
arr2[0][1] = 2;
.....//二维数组的列数可以是不规则的
int[][] arr = new int[][]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8,9}};
System.out.println(arr[0].length);//3
System.out.println(arr[1].length);//2
System.out.println(arr[2].length);//4

2.2 获取数组的长度

int[][] arr = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
System.out.println(arr.length);//3
System.out.println(arr[0].length);//3

2.3 遍历数组

int[][] arr = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
for(int i = 0; i < arr.length; i++){for(int j = 0; j < arr[i].length; j++){System.out.print(arr[i][j] + " ");}System.out.println();
}

2.4 二维数组元素的默认初始化值

首先要知道二维数组分为外层数组的元素和内层数组的元素

//例如：
int[][] arr = new int[4][3];
//外层元素：arr[0],arr[1]等
//内层元素：arr[0][0],arr1[1][2]等

数组元素的默认初始化值有两种情况

//初始化方式一：
int[][] arr = new int[4][3];
//外层元素的初始化值为：地址值
//内层元素的初始化值为：该数组内元素的类型 本例为：0

//初始化方式二:
int[][] arr = new int[4][];
//外层元素的初始化值为：null
//内层元素的初始化值为：还没有内层元素的空间，如果调用就会报错

测试不同类型二维数组的默认值

public static void main(String[] args) {int[][] arr = new int[4][3];System.out.println(arr[0]);//[I@1b6d3586  解释：[表示为数组、I表示数组元素类型、@1b6d3586哈希值（地址）System.out.println(arr[0][0]);//0System.out.println(arr); //[[I@4554617c  解释：[[表示为二维数组System.out.println("-------------------");float[][] arr1 = new float[4][3];System.out.println(arr1[0]);//[F@74a14482System.out.println(arr1[0][0]);//0.0System.out.println("-------------------");String[][] arr2 = new String[4][3];System.out.println(arr2[0]);//[Ljava.lang.String;@1540e19d//解释：Ljava.lang.String;为引用类型,引用类型以L开头;结尾System.out.println(arr2[0][0]);//nullSystem.out.println("-------------------");double[][] arr3 = new double[4][];System.out.println(arr3[1]); //null//System.out.println(arr3[1][0]); //NullPointerException
}

2.5 二维数组的内存解析图

在这里插入图片描述

五、数组的常见算法题目

1.数组的创建与元素赋值：

​ 杨辉三角（二维数组）、回形数（二维数组）、6个数，1-30之间随机生成且不重复。

2.针对于数值型的数组：

​ 最大值、最小值、总和、平均数等

3.数组的赋值与复制
4.数组元素的反转
5.数组中指定元素的查找：搜索、检索

​ 5.1 线性查找：
​ 实现思路：通过遍历的方式，一个一个的数据进行比较、查找。
​ 适用性：具有普遍适用性。

​ 5.2 二分法查找：
​ 实现思路：每次比较中间值，折半的方式检索。
​ 适用性：（前提：数组必须有序）

6.数组的排序算法

在这里插入图片描述

​ 理解：
​ 1）衡量排序算法的优劣：时间复杂度、空间复杂度、稳定性

​ 2）排序的分类：内部排序 与 外部排序（需要借助于磁盘）

​ 3）不同排序算法的时间复杂度

在这里插入图片描述

六、数组的常见异常

1.数组角标越界异常：ArrayIndexOutOfBoundsException
public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[5];for (int i = 0; i < 6; i++) {arr[i] = i;}
}

在这里插入图片描述

2.空指针异常：NullPointerException
//情况一：
public static void main(String[] args) {int[] arr1 = new int[]{1,2,3};arr1 = null;System.out.println(arr1[0]);
}

//情况二：
public static void main(String[] args) {int[][] arr2 = new int[4][];System.out.println(arr2[0][0]);
}

//情况三：
public static void main(String[] args) {String[] arr3 = new String[]{"AA","BB","CC"};arr3[0] = null;System.out.println(arr3[0].toString());
}

在这里插入图片描述

七、Arrays工具类的使用

Oracle官方提供的数组操作工具类，定义在 java.util 包下，Arrays提供了很多操作数组的方法。

public static void main(String[] args) {//Arrays.sort()、Arrays.toString()int[] arr = {6,2,3,1,8,9,2,1,4,5};Arrays.sort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));String[] names = {"Tom","Jack","Bob","Emily","Patrick","Ross","Joey"};Arrays.sort(names);System.out.println(Arrays.toString(names));//Arrays.fill();double[] arr1 = new double[10];Arrays.fill(arr1,100.0);System.out.println(Arrays.toString(arr1));//Arrays.binarySearch()int[] arr2 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int index = Arrays.binarySearch(arr2, 100);System.out.println(index);
}

在这里插入图片描述
作者注：此博客为本人学习复习笔记，部分文中图片来自互联网，如有侵权请联系作者删除。


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