Java的数组

1. 数组概述

1. 数组的概念：

   • 数组(array)，就是多个相同类型的数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，然后用编号区分这些数据。
   • 数组就是一个数据容器。

2. 相关概念：

   • 数组名
   • 下标（或脚标、索引）(index)
   • 元素(element)
   • 数组的长度(length)

   

3. 数组的特点：

   • 数组的长度一旦确定就不能修改（重要）
   • 存储的元素为相同的数据类型，可以是基本数据类型或引用数据类型
   • 有索引，创建数组时会在内存中开辟一整块连续的空间。
   • 存取元素的速度快，因为可以通过[下标]，直接定位到任意一个元素。

2 数组的声明与初始化

数组在使用之前需要先进行声明并初始化

2.1 数组的声明

数组的声明，即声明一个数组类型的变量。

//推荐
元素的数据类型[] 数组的名称;
int[] age;
//不推荐
元素的数据类型  数组名[];
int age[];

2.2 数组的初始化

数组使用之前需要先初始化，什么是数组初始化？就是给数组分配内存空间，并给元素赋值。

数组有两种初始化方式：

1. 方式一：静态初始化

   定义数组的同时为数组分配内存空间，并赋值。程序员只给定数组元素的初始值，不指定数组长度，由系统决定数组的长度

   • 格式：

   数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3...};
   或
   数据类型[] 数组名;
   数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3...};
   
   简化方式：
   数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};//必须在一个语句中完成，不能分开两个语句写
   

   • 举例：

     定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器。

     int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};//正确
     
     int[] arr;
     arr = new int[]{1,2,3,4,5};//正确
     
     int[] arr = new int[5]{1,2,3,4,5};//错误的，后面有{}指定元素列表，就不需要在[长度]指定长度。
     
     //简化方式：
     int[] arr = {1,2,3,4,5};//正确
     
     int[] arr;
     arr = {1,2,3,4,5};//错误
     

2. 方式二：动态初始化

   程序员只给定数组的长度，后期再给给元素赋值（实际系统会先给出元素的默认值）

   • 格式：

    数据类型[] 数组名字 = new 数据类型[长度];
   
     或
   
    数据类型[] 数组名字;
    数组名字 = new 数据类型[长度];
   

   • 格式详解：

     • 数据类型： 指定创建的数组容器可以存储什么数据类型的数据。
     • [] : 表示数组。
     • 数组名字：为定义的数组起个变量名，满足标识符规范，可以使用名字操作数组。
     • new：关键字，理解为开辟内存空间。因为数组本身是引用数据类型，所以要用new创建数组对象。
     • [长度]：数组的长度，表示数组容器中可以存储多少个元素。
       • 注意：数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改。
       • 和水杯道理相同，买了一个2升的水杯，总容量就是2升，不能多也不能少。

   • 举例：

     定义可以存储5个整数的数组容器，代码如下：

     int[] arr = new int[5];
     
     int[] arr;
     arr = new int[5];
     

3 数组元素的访问

• 索引： 每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从0开始，这个自动编号称为数组索引(index)，可以通过数组的索引访问到数组中的元素。

• 索引范围：[0, 数组的长度-1]

• 格式：

  数组名[索引]
  

• 访问数组元素：

  • 数组名[索引]，表示指定索引位置的元素

  • 数组名[索引]=值，表示为数组中指定索引位置的元素赋值

    public static void main(String[] args) {
        //定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5
        int[] arr = {1,2,3,4,5};
        //为0索引元素赋值为6
        arr[0] = 6;
        //获取数组0索引上的元素
        int i = arr[0];
        System.out.println(i);
        //直接输出数组0索引元素
        System.out.println(arr[0]);
    }
    

4 数组的遍历

• 数组遍历： 就是将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。遍历也是数组操作中的基石。

• 数组的长度属性： 每个数组都具有长度，而且是固定的，Java中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的长度，语句为：数组名.length ，属性length的执行结果是数组的长度，int类型结果。由次可以推断出，数组的最大索引值为数组名.length-1。

  public static void main(String[] args) {
      int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55};
      //打印输出数组的长度
      System.out.println("数组长度："+arr.length);//5
      //数组遍历（正序）：
      System.out.println("数组遍历：");
      for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
          System.out.println(arr[i]);
      }
      //数组遍历（逆序）：
      System.out.println("数组逆序遍历：");
      for (int i = arr.length-1; i >=0 ; i--) {
          System.out.println(arr[i]);
      }
  }
  

5 数组元素的默认值

当我们使用动态初始化创建数组时：

数据类型[] 数组名字 = new 数据类型[长度];

此时只确定了数组的长度，那么数组的元素是什么值呢？

数组的元素有默认值：

6 数组内存图

6.1 内存概述

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。

Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。

6.2 Java虚拟机的内存划分

为了提高运算效率，就对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

6.3 数组内存图分析

（1）一个数组内存图

public static void main(String[] args) {
  	int[] arr = new int[3];
  	System.out.println(arr);//[I@5f150435
}

思考：打印arr为什么是[I@5f150435，它是数组的地址吗？

答：它不是数组的地址。

问？不是说arr中存储的是数组对象的首地址吗？

答：arr中存储的是数组的首地址，但是因为数组是引用数据类型，打印arr时，会自动调用arr数组对象的toString()方法，默认该方法实现的是对象类型名@该对象的hashCode()值的十六进制值。

问？对象的hashCode值是否就是对象内存地址？

答：不一定，因为这个和不同品牌的JVM产品的具体实现有关。例如：Oracle的OpenJDK中给出了5种实现，其中有一种是直接返回对象的内存地址，但是OpenJDK默认没有选择这种方式。

（2）两个数组内存图

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[3];
    int[] arr2 = new int[2];
    System.out.println(arr);
    System.out.println(arr2);
}

（3）两个变量指向一个数组

public static void main(String[] args) {
    // 定义数组，存储3个元素
    int[] arr = new int[3];
    //数组索引进行赋值
    arr[0] = 5;
    arr[1] = 6;
    arr[2] = 7;
    //输出3个索引上的元素值
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);
    //定义数组变量arr2，将arr的地址赋值给arr2
    int[] arr2 = arr;
    arr2[1] = 9;
    System.out.println(arr[1]);
}

7 数组工具类

Java提供了现成的工具类，方便实现数组的相关操作。

java.util.Arrays数组工具类，提供了很多静态方法来对数组进行操作，而且如下每一个方法都有各种重载形式，以下只列出int[]类型的，其他类型的数组类推：

• static int binarySearch(int[] a, int key) ：要求数组有序，在数组中查找key是否存在，如果存在返回第一次找到的下标，不存在返回负数

• static int[] copyOf(int[] original, int newLength) ：根据original原数组复制一个长度为newLength的新数组，并返回新数组

• static int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to) ：复制original原数组的[from,to)构成新数组，并返回新数组

• static boolean equals(int[] a, int[] a2) ：比较两个数组的长度、元素是否完全相同

• static void fill(int[] a, int val) ：用val填充整个a数组

• static void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val)：将a数组[fromIndex,toIndex)部分填充为val

• static void sort(int[] a) ：将a数组按照从小到大进行排序

• static void sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex) ：将a数组的[fromIndex, toIndex)部分按照升序排列

• static String toString(int[] a) ：把a数组的元素，拼接为一个字符串，形式为：[元素1，元素2，元素3。。。]

示例代码：

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;

public class Test{
    public static void main(String[] args){
    	int[] arr = new int[5];
        // 打印数组,输出地址值
  		System.out.println(arr); // [I@2ac1fdc4
  		// 数组内容转为字符串
    	System.out.println("arr数组初始状态："+ Arrays.toString(arr));
    	
    	Arrays.fill(arr, 3);
    	System.out.println("arr数组现在状态："+ Arrays.toString(arr));
    	
    	Random rand = new Random();
    	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			arr[i] = rand.nextInt(100);//赋值为100以内的随机整数
		}
    	System.out.println("arr数组现在状态："+ Arrays.toString(arr));
    	
    	int[] arr2 = Arrays.copyOf(arr, 10);
    	System.out.println("新数组：" + Arrays.toString(arr2));
    	
    	System.out.println("两个数组的比较结果：" + Arrays.equals(arr, arr2));
    	
    	Arrays.sort(arr);
    	System.out.println("arr数组现在状态："+ Arrays.toString(arr));
    }
}