一、实验目的
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掌握数组的定义、初始化及常见操作，如遍历、查找、排序等。
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理解字符串的不可变性，熟悉
String、StringBuilder、StringBuffer的用法及差异。 -
验证数组和字符串在Java中常用的方法，理解它们在实际编程中的应用场景。
二、实验学时
2学时
三、实验类型
验证性
四、实验需求
1、硬件
每人配备计算机1台，建议优先使用个人计算机开展实验。
2、软件
安装IntelliJ IDEA，以及Java运行所需要的相关基础环境。
3、网络
本地主机能够访问互联网和实验中心网络。
4、工具
无。
五、实验任务
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定义和操作一维数组，进行排序、查找等操作。
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使用二维数组处理简单矩阵的计算。
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练习字符串的连接、替换、比较，了解
String和StringBuilder之间的性能差异。 -
结合数组和字符串，完成一个简单的编程任务，如统计字符串中的字符频率。
六、实验内容及步骤
实验1：数组的定义和操作
步骤1、定义和初始化一维数组
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定义一个包含10个整数的数组，并手动初始化其中的值。
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打印数组中的所有元素，使用两种方式：
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for循环 -
增强型
for循环
步骤2、数组的排序与查找
- 对数组进行升序排序，要求使用两种方法实现：
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手动编写冒泡排序算法。
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使用
Arrays.sort()方法。
- 在排序后的数组中查找某个特定的数字，返回其索引位置。使用：
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for循环手动查找。 -
Arrays.binarySearch()方法。
步骤3、定义和操作二维数组
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定义一个3x3的二维数组，并手动初始化每个元素的值。
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打印二维数组的所有元素，使用双重
for循环。 -
计算二维数组中所有元素的总和。
实验2：数组的定义和操作
步骤1、字符串的定义和基本方法
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定义两个字符串，分别为
str1 = "Hello"和str2 = "World"。 -
使用
+运算符和concat()方法将两个字符串拼接在一起，生成"HelloWorld"，并打印结果。 -
比较两个字符串，判断它们是否相等，使用
equals()和==。 -
获取拼接后的字符串的长度，使用
length()方法。
步骤2、字符串的常见操作
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将拼接后的字符串全部转换为大写字母，使用
toUpperCase()方法。 -
替换字符串中的某个字符，将
"HelloWorld"中的'o'替换为'X'，使用replace()方法。 -
截取字符串中的一部分，提取
"HelloWorld"中的"World"，使用substring()方法。
实验3：String与StringBuilder的性能对比
步骤1、字符串与StringBuilder的区别
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使用普通的
String对象进行字符串连接操作，定义一个for循环，循环1000次，每次将字符串"a"附加到原有字符串上。 -
使用
StringBuilder进行同样的操作，比较两者的执行时间。
步骤2、观察并记录两种方法的时间差异，理解String的不可变性如何影响性能。
代码示例
public class StringPerformanceTest {
public static void main(String[] args) {
long startTime = System.currentTimeMillis();
// 使用String进行字符串拼接
String str = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
str += "a";
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("使用String的时间: " + (endTime - startTime) + " ms");
// 使用StringBuilder进行字符串拼接
startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
sb.append("a");
}
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("使用StringBuilder的时间: " + (endTime - startTime) + " ms");
}
}
实验4：字符串与数组的结合
步骤1、统计字符串中每个字符出现的次数
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输入一个字符串，统计其中每个字符出现的次数，并输出结果。
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提示：可以使用一个
int[]数组，数组的下标表示字符的ASCII码，数组的值表示该字符出现的次数。
步骤2、统计字符串中每个字符出现的次数
在程序中输入不同的字符串，验证输出结果的正确性。
代码示例
public class CharFrequency {
public static void main(String[] args) {
String input = "hello world";
int[] freq = new int[128]; // 假设只包含ASCII字符
for (char c : input.toCharArray()) {
freq[c]++;
}
for (int i = 0; i < freq.length; i++) {
if (freq[i] > 0) {
System.out.println((char) i + ": " + freq[i]);
}
}
}
}
七、实验考核
本实验考核采用【实验随堂查】方式开展。
每个实验完成后，在实验课上通过现场演示的方式向实验指导教师进行汇报，并完成现场问答交流。
每个实验考核满分100分，其中实验成果汇报60分，现场提问交流40分。
实验考核流程：
（1）学生演示汇报实验内容的完成情况，实验指导老师现场打分。
（2）指导老师结合实验内容进行提问，每位学生提问2-3个问题，根据回答的情况现场打分。
（3）实验考核结束后，进行公布成绩。
