本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路
目录
1.数组的基本概念
1.1数组的创建及初始化
1.1.1数组的创建
1.1.2数组的初始化
1.2数组的使用
1.2.1数组中元素的访问
1.2.2遍历数组
2.数组是引用类型
2.1初识JVM的内存分布
2.2基本类型变量与引用类型变量的区别
2.3再谈引用变量
2.4认识null
3.数组的应用场景
3.1作为函数的参数
3.3作为函数的返回值
4.数组练习
4.1数组转字符串（实现 toString）
4.2数组拷贝
4.3求数组中元素的平均值
4.4查找数组中指定元素（顺序查找）
4.5查找数组中的指定元素（二分查找）
4.6数组排序（冒泡排序）
4.7数组逆序
5.二维数组
1.数组的基本概念 1.1数组的创建及初始化 1.1.1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 double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组 1.1.2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
1.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]; 2. 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语言个数创建，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}; 如果不确定数组当中内容时，使用动态初始化，否则建议使用静态态初始化。 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类类型，默认值为基类类型对应的默认值，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null
1.2数组的使用
1.2.1数组中元素的访问 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)
1.2.2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
1.使用for循环遍历数组
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; for(int i = 0; i < 5; i++){ System.out.println(array[i]); } 注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度
2.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
3.借助Java的操作数组的工具类 Arrays
//借助Java的操作数组的工具类 Arrays.toString ：将参数的数组以字符串的形式进行输出
String ret = Arrays.toString(array);
System.out.println(ret);
需要注意的是这个类需要
还有由于返回值是字符串的形式，我们需要用一个字符串类型的变量来接收
由于是有返回值的，我们也可以直接打印
2.数组是引用类型 2.1初识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
因此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 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。
2.2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，都是函数内部的变量，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。
2.3再谈引用变量 int[] array1 = new int[3]; array1[0] = 10; array1[1] = 20; array1[2] = 30; int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5}; array2[0] = 100; array2[1] = 200; array1 = array2; array1[2] = 300; array1[3] = 400; array2[4] = 500; for (int i = 0; i < array2.length; i++) { System.out.println(array2[i]); }
注：1.一个引用能不能同时指向多个对象
答案是不能！
2.引用 一定是在栈上吗？？
答案是不一定
一个变量在不在栈上是由变量的性质决定的 如果是局部变量，就是在栈上 如果是实例成员变量，那就不一定在栈上了 2.4认识null null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用.
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.（空指针异常）
注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.
3.数组的应用场景 3.1作为函数的参数
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
func(arr);
System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
} public static void func(int[] a) {
a[0] = 10;
System.out.println("a[0] = " + a[0]);
} // 执行结果 a[0] = 10 arr[0] = 10
发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变. 因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。
总结: 所谓的 "引用" 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).
问：如果代码写成这样，数组的内容还会被修改吗
public static void func1(int[]array){
array= new int[]{11,2,13,4,51,61};
}
public static void main(String[] args) {
int[]array={1,2,3,4,5,6};
System.out.println(Arrays.toString(array));
func1(array);
}
答案是不会，因为new了一个对象，在堆上重新开辟了一个空间
虽然传的是地址，但是形参只是改变了自己的指向了而已
3.3作为函数的返回值 比如：获取斐波那契数列的前N项
public static int[] fib(int n){
//获取斐波那契数列的前N项
if(n <= 0){
return null;
}
int[] array = new int[n];
array[0] = array[1] = 1;
for(int i = 2; i < n; ++i){
array[i] = array[i-1] + array[i-2];
}
return array;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = fib(10);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(array[i]);
}
}
再看一个代码
public static int[] transform(int[] array){
int[]ret = new int[array.length];
for(int i = 0; i< array.length;i++){
ret[i] = array[i] * 2;
}
return ret;
}
public static void main(String[] args) {
int[]array={1,2,3,4,5};
int[]ret2 = transform(array);
System.out.println(Arrays.toString(ret2));
}
4.数组练习 4.1数组转字符串（实现 toString） public static void main(String[] args) { int[]array={1,2,3,4,5}; System.out.println(myToString1(array)); System.out.println(myToString2(array)); } public static String myToString1(int[] array){ //模拟实现 toString [1,2,3,4,5] if(array == null){ return "null"; } String str = "["; for(int i = 0; i < array.length; i++){ str = str + array[i]; if(i != array.length-1){ str = str + ", "; } } str = str+"]"; return str; } public static String myToString2(int[] array){ //版本2 String str = Arrays.toString(array); return str ; }
4.2数组拷贝 1.第一种拷贝方式（使用for循环拷贝）
public static void main2(String[] args) {
//第一种拷贝方式(使用for循环拷贝)
int[]array = {1,2,3,4};
int[]copy = new int[array.length];
for(int i = 0 ;i < array.length ;i++){
copy[i] = array[i];
}
System.out.println(Arrays.toString(copy));
}
2.第二种拷贝方式（使用Array类自带的拷贝工具 copyOf）
public static void main3(String[] args) {
//第二种拷贝方法：使用Array类自带的拷贝工具 copyOf
int[]array={1,2,3,4};
int[]copy=Arrays.copyOf(array,array.length);
System.out.println(Arrays.toString(copy));
int[]copy2=Arrays.copyOf(array,2*array.length);
System.out.println(Arrays.toString(copy2));
//虽然是拷贝，其实也可以看成是扩容
3.第三种拷贝方法（arraycopy）
public static void main4(String[] args) {
//第三种拷贝方法 arraycopy
int[]array = {1,2,3,4};
int[] copy = new int[array.length];
System.arraycopy(array,0,copy,0,array.length);
System.out.println(Arrays.toString(copy));
}
4.第四种拷贝方法(array.clone)
public static void main(String[] args) {
//第四种拷贝方式 array.clone
int[]array={1,2,3,4};
int[]copy = array.clone();
System.out.println(Arrays.toString(copy));
其中，copy和array的地址是不一样的
4.3求数组中元素的平均值 public static double ave(int[]array){ int sum = 0; for(int x:array){ sum += x; } return (double)sum/ (double)array.length; } public static void main(String[] args) { //求数组元素的平均值 int[]array={1,2,3,4,5,6}; System.out.println(ave(array)); } 4.4查找数组中指定元素（顺序查找） public static int findNum(int[] array,int k){ for(int i = 0; i< array.length;i++){ if(array[i]==k){ return i; } } return -1; } public static void main(String[] args) { //查找数组种指定元素（顺序查找） int[] array={1,9,4,2,15,17}; System.out.println(findNum(array, 2)); } 4.5查找数组中的指定元素（二分查找） 针对有序数组, 可以使用更高效的二分查找
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
public static int binarySearch(int[]array,int k){
int left = 0;
int right = array.length-1;
while(left<=right){
int mid = (left+right)/2;
if(array[mid]>k){
right=mid-1;
}else if(array[mid]<k){
left=mid+1;
}else{
return mid;
}
}
return -1;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array={1,2,3,4,15,17};
System.out.println(binarySearch(array, 15));
}
但是Arrays类是提供了二分查找的工具的，所以下次我们直接用即可
public static void main(String[] args) {
int[] array={1,2,3,4,15,17};
System.out.println(Arrays.binarySearch(array, 15));
}
4.6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
-
依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好
public static void bubbleSort(int[] array){ for(int i = 0 ; i < array.length-1;i++){ for(int j = 0;j< array.length-1-i;j++){ if(array[j] > array[j+1]){ int tmp = array[j]; array[j]=array[j+1]; array[j+1]=tmp; } } } } public static void main(String[] args) { int[] array = {-1,5,0,4,17,6}; bubbleSort(array); System.out.println(Arrays.toString(array)); }
在Java中，Arrays类中也有一个帮数组排序的工具
Arrays.sort
4.7数组逆序 给定一个数组, 将里面的元素逆序排列
思路
设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素. 然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可 public static void reverse(int[] array){ int left = 0; int right = array.length-1; while(left<right){ int tmp = array[left]; array[left] = array[right]; array[right]=tmp; left++; right--; }
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {-1,5,0,4,17,6};
reverse(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
5.二维数组 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 }; 代码示例
public static void main(String[] args) {
//二维数组
int[][] arr = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
for (int row = 0; row < arr.length; row++) {
for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) {
System.out.printf("%d\t", arr[row][col]);
}
System.out.println("");
}
// 执行结果 // 1 2 3 4 // 5 6 7 8 // 9 10 11 12
}
如果要打印二维数组
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();
}
或者用Arrays.deepToString
System.out.println(Arrays.deepToString(array));
二维数组的用法和一维数组并没有明显差别, 因此我们不再赘述. 同理, 还存在 "三维数组", "四维数组" 等更复杂的数组, 只不过出现频率都很低
