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本文为数据结构基础数组相关知识，本文将对数组的定义、性质及结构，数组的各种玩法如循环遍历数组、查找数组最大值、数组元素的位移等，二维数组的定义及用法等进行详尽介绍~
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一、数组的定义
1.基本概念和内存图
首先来了解一下数组的定义以及它在内存中的结构是怎么样的。
数组可以存放多个同一类型的数据。 数组也是一种数据类型， 是引用类型，数组在内存中是按顺序存放的，它在内存里的结构如下：
数组的定义方式如下：
// 定义：
int[] nums;
// 初始化：
nums = new int[3];
// 赋值：
nums[0] = 1;
nums[1] = 4;
nums[2] = 3;
// 直接定义初始化并赋值
int[] nums = {1,2,3};
// 这样写也行
int nums[] = new int[5];
int nums[] = new int[]{1,2,4,5};
// 数组有一个属性，可以获得数组的长度
nums.length
类型[] 名字 = new 类型[长度];
数组的定义过程实际上经历了三个步骤，如下图：
对于数组的三个问题值得我们注意：
- 1、数组不初始化能赋值吗？不可以，数组要提前定义好大小才能使用（会分配固定大小的内存空间）。
- 2、初始化之后，如果不赋值，会不会有默认值？只要给你开辟了空间就一定会有默认值。
- 3、数组能不能越界赋值，比如长度为三，非要给第五个赋值？肯定是 不可以的，数组的大小是固定的，在后边的使用过程中是不可变的。
2.数组的性质
数组具有以下性质：
- 数组一旦建立，长度不能改变。
- 每个位置只能存一个值，多了会覆盖。
- 数组创建后会有默认值：int 0， short 0, byte 0, long 0, float 0.0,double 0.0， char \u0000， boolean false， String null
- 编号从0开始，下标必须在指定范围内使用， 否则报： 下标越界异常。
- 他有个长度的属性，最后一个位置的编号是 长度-1，即 0 - length -1
- 数组里边可以是基本类型，也可以是引用类型。
3.数据结构
数组是一种最基本的数据结构，是表的一种，是一种二维的线性表，下期还会为大家介绍链表，还有hash表等都是线性结构。
在百度百科中是这样解释线性表的：
- 线性表是最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构。线性表（linear list）是数据结构的一种，一个线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。
- 线性表中数据元素之间的关系是一对一的关系，即除了第一个和最后一个数据元素之外，其它数据元素都是首尾相接的。
二、玩转数组
下面将通过一些代码示例为大家介绍对于数组的使用以及一些操作：包括循环遍历一个数组并打印数组中的每一个值，查找一个数组里存在的值，打擂台的形式找最大值，元素的位移等。
1.循环遍历打印数组的每一个值
对于遍历数组，for循环正好能从0循环到某一个值，而这刚好可以对应我们数据的下标，因此可以写一个优雅的循环来遍历数组的元素。其中我们要明确的是对于数组遍历的范围是 0 ~ length -1，length是数组的大小，那么数组的下标范围就是0 ~ length -1。
以下是使用for循环遍历数组的代码示例：
for (int i = 0; i < salary.length; i++) {
System.out.print(salary[i] + " ");
}
使用while循环也可以对数组进行遍历，代码示例如下：
int i = 0;
while (i < nums.length){
System.out.println(nums[i]);
i++;
}
2.查找一个数组里存在的值
有时候我们需要查找一个数组里存在的某一个值，实现思路很简单，就是遍历每一个值，然后比较，直到我们遇到这个值为止。
实现代码如下：
// 定义一个变量，存放找到的目标值
int target ;
for (int i = 0; i < salary.length; i++) {
if(salary[i] == 5){
res = salary[i];
}
}
System.out.println(target);
你会发现这么写是错的，编译可能出问题：Error:(21, 28) java: 可能尚未初始化变量res； 那我们target初始化一个几呢？0吗？ 万一人家最后的就是要找0，怎么办，其实巧用数组下标是个好办法。
这其实很简单，我们的目标其实是查找一下这个数字在第几个格子而已。这样的好处就是，格子不可能有负数。 我们不妨这样设计，如果找到了就获得他的下标，如果找不到就得到-1，代码可以优化如下：
int targetIndex = -1;
for (int i = 0; i < salary.length; i++) {
if(salary[i] == 9){
targetIndex = i;
}
break;
}
3.打擂台的形式找最大值
我们要想 找出一个数组中 存在的最大值可以通过打擂台的思想进行查找。
打擂台：今天要比武决胜负，找出一个武功最高的当武林盟主： 1、黄蓉在台上大喊，今天我们要比武决胜负，选出一位丐帮帮主，哪位英雄好汉愿意第一个上。 2、丁春秋第一个上来，大吼，谁敢上来和我比试比试？ 3、郭芙蓉上台一个排山倒海干掉了丁春秋，于是丁春秋下台，台上站的是郭芙蓉。 4、大家你来我往，一个一个上，最后站在台上的是张无忌，顺利当选。
这种打擂台的思想其实就是定义一个变量来保存最大值，然后就遍历数组元素，一个一个来与这个变量中保存的值进行比较，如果遍历到的值更大，那么就拿它来替换原来的最大值，它就成为新的最大值，直到最后遍历完数组，这个变量中保存的值就是数组中元素的最大值。那么需要注意的是起始时，这个变量中应该先保存一个较小的值。 我们的代码如下：
// 定义一个数组，存放各路英雄豪杰
int[] salary = {4,5,0,6,7,8};
// 搞一个擂台，让第0个人上来
int maxIndex = 0 ;
// 然后从第一个开始打
for (int i = 1; i < salary.length; i++) {
// 谁赢了，谁继续在台上站着
if(salary[i] > salary[maxIndex]){
maxIndex = i;
}
}
System.out.println("经过了n轮比赛得到的最大值得下标是："+maxIndex+"。值是："+salary[maxIndex]);
4.元素的位移
在数组中我们可能会涉及到要对数组中的元素进行换位，即位移的操作。 假如我们计划将数组中的两个元素交换位置，刚开始不熟悉程序的运行原理的小伙伴可能会这样写：
int[] salary = {4,5,0,6,7,8};
salary[0] = salary[1];
salary[1] = salary[0];
salary[0] = salary[1]; 这句话执行完了之后数组中 就出现了两个salary[1]了。 所以正确的方法是需要另外找一个空间，临时存放salary[0]。
int[] salary = {4,5,0,6,7,8};
int temp = salary[0];
salary[0] = salary[1];
salary[1] = temp;
5.数组的扩容
前边介绍数组的性质的时候已经知道数组本质上不能改变大小，实质上的扩容肯定是不行的。但是在实际使用过程中肯定会涉及到需要我们 改变数组大小的需求，这个时候就需要使用一些手段。先画一个图描述一下吧：
由上图可以看出其实就是重新定义一个新的数组，再是原来的数组的指针指向新的数组的地址空间，因为我们知道数组实质上也是一种引用类型。
// 定义原始数组
int[] nums = new int[]{3,4,6};
// 定义一个新的临时数组
int[] temp = new int[6];
// 讲原始数组的数据全部拷贝到临时数组
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
temp[i] = nums[i];
}
// 让原始数组的引用指向临时数组，感觉上就像原始数组被扩容了
nums = temp;
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
System.out.println(temp[i]);
}
【问题】使用temp修改数组的值，会不会影响nums？答案是会，因为我们知道数组是一种引用类型。
6.数组的反转
下面来看看数组的反转操作是如何实现的，数组反转就是使得数组中的元素头尾倒置。对于数组的反转操作可以有两种方式来实现。
- 思路一：
创建一个等长的数组，反向放入，最后改变引用即可
代码实现如下：
int[] nums = new int[]{3,4,6};
int[] temp = new int[nums.length];
for (int i = nums.length - 1; i >= 0; i--) {
temp[i] = nums[nums.length - 1 - i];
}
nums = temp;
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
System.out.println(temp[i]);
}
- 思路二
利用交换的方式
代码实现如下：
// 定义原始数组
int[] nums = new int[]{3,4,6};
// 交换反转
for (int i = 0; i < nums.length/2; i++) {
int temp = nums[nums.length - 1 - i];//保存
nums[nums.length - 1 - i] = nums[i];
nums[i] = temp;
}
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
System.out.println(nums[i]);
}
三、二维数组
二维数组使用的频率比较少，但是也有一些类似的需求，比如我们要开发一个围棋游戏， 棋盘就可以用二维数组来表示。 如图：
那么怎么定义一个二维数组呢？
// 比如:
int nums[][]=new int[2][3]
二维数组在内存中的存储结构是这样的：
二维数组里的每一个数组的长度一定要一样吗，如下图可以吗？
答案是可以的：
int[][] nums = {{1,4},{1,2,6},{5,6,3,2,1}};
我们还可以这样对二维数组进行赋值：
// 这个初始化做了什么工作，这样就可以开辟空间初识化了，只不过每一个都是null
int[][] nums = new int[3][];
// 赋值
nums[0] = new int[5];
nums[1] = new int[3];
nums[2] = new int[7];
由以上操作我们可以明白一个道理，初识化只要知道我需要多少空间，然后在堆内存给它分配就好了。
关于二维数组的一个题目 ：
写一个杨辉三角，他是这么一个三角： 每个数等于它上方两数之和。 每行数字左右对称，由1开始逐渐变大。 第n行的数字有n项。 前n行共[(1+n)n]/2 个数。
输出目标：
使用二维数组打印一个 10 行杨辉三角
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
代码实现如下：
public class YangHui {
public static void main(String[] args) {
int max = 10;
// 分配三角形的数组
int[][] nums = new int[max + 1][];
for (int n = 0; n <= max; n++)
nums[n] = new int[n + 1];
// 填充杨辉三角
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
for (int j = 0; j < nums[i].length; j++) {
// 边边上全是1，每一行的0和length-1都是1
if (j == 0 || j == nums[i].length - 1) {
nums[i][j] = 1;
} else {
// 剩余的部分按照规律来
nums[i][j] = nums[i-1][j-1] +nums[i-1][j];
}
}
}
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
for (int j = 0; j < nums[i].length; j++) {
System.out.print(nums[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
}
}
后记
以上呢对数组的定义、性质及结构，数组的各种玩法如循环遍历数组、查找数组最大值、数组元素的位移等，二维数组的定义及用法等进行了详细的介绍，如果小伙伴想深入学习JAVA开发技术与知识，或者想进一步提高算法能力可参考：
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