Java中 数组的定义与使用

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C语言中数组和指针是相辅相成的一对概念,但是在Java中没有了指针,应该说是被底层给隐藏了,我们没办法用也没办法看见。

所以C语言的数组和Java中的数组是有很多不同的,那么我们在本篇章来看看Java中数组的定义与使用。

  1. 数组的基本概念 我们在C语言中就知道了数组是用于存储一组相同数据类型的 “容器”。

1.1 什么是数组 数组:可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。比如现实中的车库:

在java中,包含6个整形类型元素的数组,就相当于上图中连在一起的6个车位,从上图中可以看到:

  1. 数组中存放的元素其类型相同
  2. 数组的空间是连在一起的
  3. 每个空间有自己的编号,其实位置的编号为0,即数组的下标。

那在程序中如何创建数组呢?

1.2 数组的创建及初始化 1.2.1 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

例如:

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 String[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

当然我们还可以和C语言中一样创建一个静态的数组:

int arr[] = { 1, 2, 3, 4}; 1.2.2 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, 如:

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,如:

语法格式: T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan}; 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}; 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

1.3 数组的使用 1.3.1 数组中元素访问 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,数组可以通过下标访问其任意位置的元素。

这和C语言是一样的,Java也支持随机访问,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。 注意: 越界访问是不检查的,程序执行后会报错:

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100 at Test.main(Test.java:4) 1.3.2 遍历数组 遍历:依次访问数组的每个元素。

比如:

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; for(int i = 0; i < 5; i++){ System.out.println(array[i]); } 这段代码中判断语句可以不用写5,我们Java提供了 array.length 方法来获取数组的长度。

也可以使用 for-each 遍历数组(增强for循环)

int[] array = {1, 2, 3}; for (int x : array) { System.out.println(x); } foreach在集合中还会再介绍,深究具体是怎么实现的,这里不用管。

  1. 数组是引用类型 Java中数组赋值机制:数组在默认情况下是引用传递;赋值赋的是地址。

2.1 初始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:

  1. 程序运行时代码需要加载到内存
  2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存
  3. 程序中的常量也要保存
  4. 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:

介绍:

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}; } 图示:

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。

在方法体内去new出一个新数组,就是重新开辟了一块空间。不然再方法体中改变传进来的数组就是改变原来的数组。

2.3 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。

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) 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. 注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联

3.2 作为函数的参数

  1. 参数传基本数据类型 public static void main(String[] args) { int num = 0; func(num); System.out.println("num = " + num); } public static void func(int x) { x = 10; System.out.println("x = " + x); } // 执行结果: x = 10 num = 0 发现在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值

  2. 参数传数组类型(引用数据类型) 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)

3.3 作为函数的返回值 public class TestArray { public static int[] fib(int n){ if(n <= 0){ return null; } in t[] array = new int[n]; array[0] = array[1] = 1; for(int i = 2; i < n; ++i){ array[i] = array[i-1] + array[i-2]; } r eturn array; } public static void main(String[] args) { int[] array = fib(10); for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.println(array[i]); } } }

  1. 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 }

Java和C语言的差别又在二维数组体现出来了。

C语言中的列不可以省略,可以省略行;但是Java刚好相反,Java中行不可以省略,但是列可以。我们来看一段代码。

public class demo { public static void main(String[] args) { int[][] arr = new int[2][]; } } 雀氏可以运行,并且,我们在二维数组上还可以继续new出新的一维数组。

甚至是 两个列不同的一维数组。

对于二维数组的遍历与一维数组则并无太大区别:

public class demo { public static void main(String[] args) { 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(""); } } }