Java中數(shù)組的定義與使用
一、數(shù)組的基本用法
1.什么是數(shù)組
數(shù)組本質(zhì)上就是讓我們能 “批量” 創(chuàng)建相同類型的變量。
如果我們需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)同一個(gè)類型的變量,則不可能手動(dòng)一個(gè)接一個(gè)地創(chuàng)建,如:int n=10; int m =20;int y = 30;等等,因此數(shù)組能幫我們批量創(chuàng)建同一個(gè)類型的數(shù)據(jù)。
注意事項(xiàng): 在 Java 中, 數(shù)組中包含的變量必須是相同類型。
2.創(chuàng)建數(shù)組
基本語法:
// 動(dòng)態(tài)初始化 數(shù)據(jù)類型[] 數(shù)組名稱 = new 數(shù)據(jù)類型 [] { 初始化數(shù)據(jù) }; // 靜態(tài)初始化 數(shù)據(jù)類型[] 數(shù)組名稱 = { 初始化數(shù)據(jù) }; //不初始化 數(shù)據(jù)類型[] 數(shù)組名稱 = new 數(shù)據(jù)類型[需要?jiǎng)?chuàng)建的數(shù)組長度];
代碼示例:
int[] arr = new int[]{1, 2, 3}; int[] arr = {1, 2, 3}; int[] arr = new int[3];
注意事項(xiàng): 靜態(tài)初始化的時(shí)候, 數(shù)組元素個(gè)數(shù)和初始化數(shù)據(jù)的格式是一致的。
雖然我們也可以使用:int arr[] = {1, 2, 3}; ,但是還是更推薦寫成 int[] arr 的形式,int和 [] 是一個(gè)整體。
3.數(shù)組的使用
int[] arr = {1, 2, 3}; // 獲取數(shù)組長度 System.out.println("length: " + arr.length); // 執(zhí)行結(jié)果: 3 // 訪問數(shù)組中的元素 System.out.println(arr[1]); // 執(zhí)行結(jié)果: 2 System.out.println(arr[0]); // 執(zhí)行結(jié)果: 1 arr[2] = 100; System.out.println(arr[2]); // 執(zhí)行結(jié)果: 100
1.使用 arr.length 能夠獲取到數(shù)組的長度,. 這個(gè)操作為成員訪問操作符. 后面在面向?qū)ο笾袝?huì)經(jīng)常用到。
2.使用 [ ] 按下標(biāo)取數(shù)組元素. 需要注意, 下標(biāo)從 0 開始計(jì)數(shù)。
3.使用 [ ] 操作既能讀取數(shù)據(jù), 也能修改數(shù)據(jù)。
4.下標(biāo)訪問操作不能超出有效范圍 [0, length - 1] , 如果超出有效范圍, 會(huì)出現(xiàn)下標(biāo)越界異常。
代碼示例: 下標(biāo)越界
int[] arr = {1, 2, 3}; System.out.println(arr[100]); // 執(zhí)行結(jié)果 Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100 at Test.main(Test.java:4)
拋出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
異常,使用數(shù)組一定要下標(biāo)謹(jǐn)防越界。
代碼示例:遍歷數(shù)組
所謂 “遍歷” 是指將數(shù)組中的所有元素都訪問一遍, 不重不漏,通常需要搭配循環(huán)語句。
int[] arr = {1, 2, 3}; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } // 執(zhí)行結(jié)果 1 2 3
代碼示例: 使用 for-each 遍歷數(shù)組
int[] arr = {1, 2, 3}; for (int x : arr) { System.out.println(x); } // 執(zhí)行結(jié)果 1 2 3
for-each 是 for 循環(huán)的另外一種使用方式,能夠更方便的完成對數(shù)組的遍歷,可以避免循環(huán)條件和更新語句寫錯(cuò)。
for-each的另一種使用方式,它只能遍歷數(shù)組的所有數(shù)據(jù),遍歷時(shí)x能讀取數(shù)組中的對應(yīng)下標(biāo)中的數(shù)據(jù)。
代碼示例:
int[] arr={1,2,3,4,2}; int count = 0 ; for (int x:arr) { if(x==2) { count++; } } System.out.println(count);//結(jié)果為2
二、數(shù)據(jù)作為方法參數(shù)
1.基本用法
代碼示例: 打印數(shù)組內(nèi)容
public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; printArray(arr); } public static void printArray(int[] a) { for (int x : a) { System.out.println(x); } } // 執(zhí)行結(jié)果 1 2 3
注意:
1.int[] a 是函數(shù)的形參, int[] arr 是函數(shù)實(shí)參。
2.如果需要獲取到數(shù)組長度, 同樣可以使用 a.length 。
2.理解引用類型
代碼示例1 參數(shù)傳內(nèi)置類型
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); } // 執(zhí)行結(jié)果 x = 10 num = 0
代碼示例2 參數(shù)傳數(shù)組類型
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]); } // 執(zhí)行結(jié)果 a[0] = 10 arr[0] = 10
我們發(fā)現(xiàn), 在方法內(nèi)部修改數(shù)組內(nèi)容, 方法外部也發(fā)生改變.
此時(shí)數(shù)組名 arr 是一個(gè) “引用” , 當(dāng)傳參的時(shí)候, 是按照引用傳參,引用類型類似于C語言中的指針,但卻有許多地方不同。
引用可以理解為:創(chuàng)建一個(gè)引用只是相當(dāng)于創(chuàng)建了一個(gè)很小的變量, 這個(gè)變量保存了一個(gè)整數(shù), 這個(gè)整數(shù)表示內(nèi)存中的一個(gè)地址。
針對 int[] arr = new int[]{1, 2, 3} 這樣的代碼, 內(nèi)存布局如圖:
當(dāng)我們創(chuàng)建 new int[]{1, 2, 3} 的時(shí)候, 相當(dāng)于創(chuàng)建了一塊內(nèi)存空間保存三個(gè) int。接下來執(zhí)行 int[] arr = new int[]{1, 2, 3} 相當(dāng)于又創(chuàng)建了一個(gè) int[] 變量, 這個(gè)變量是一個(gè)引用類型, 里面只保存了一個(gè)整數(shù)(數(shù)組的起始內(nèi)存地址)
3.接下來傳參相當(dāng)于 int[] a = arr , 內(nèi)存布局如圖:
4. 接下來我們修改 a[0] , 此時(shí)是根據(jù) 0x100 這樣的地址找到對應(yīng)的內(nèi)存位置, 將值改成 100 。內(nèi)存布局如圖:
正是因?yàn)閕nt[] arr與int[] a指向的內(nèi)存空間都為在arr創(chuàng)建時(shí)的新的對象(三個(gè)整型數(shù)據(jù)),因此雖然其中一個(gè)數(shù)據(jù)改了,但是arr與a指向的空間不變,因此arr與a都會(huì)隨著對象的改變而改變,這就是引用。
總結(jié): 所謂的 “引用” 本質(zhì)上只是存了一個(gè)地址,Java 將數(shù)組設(shè)定成引用類型, 這樣的話后續(xù)進(jìn)行數(shù)組參數(shù)傳參, 其實(shí)只是將數(shù)組的地址傳入到函數(shù)形參中,這樣可以避免對整個(gè)數(shù)組的拷貝(數(shù)組可能比較長, 那么拷貝開銷就會(huì)很大)
3.認(rèn)識(shí)null
null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一個(gè)無效的引用。
代碼示例:
int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
// 執(zhí)行結(jié)果
Exception in thread “main” java.lang.NullPointerException at Test.main(Test.java:6)
null 的作用類似于 C 語言中的 NULL (空指針), 都是表示一個(gè)無效的內(nèi)存位置。 因此不能對這個(gè)內(nèi)存進(jìn)行任何讀寫操作, 一旦嘗試讀寫, 就會(huì)拋出 NullPointerException.
注:Java 中并沒有約定 null 和 0 號(hào)地址的內(nèi)存有任何關(guān)聯(lián)。即使是打印,打印的結(jié)果也為null。
4.JVM內(nèi)存區(qū)域劃分
在一開始學(xué)Java時(shí)我們就知道JVM的全稱是Java虛擬機(jī),它能夠運(yùn)行Java編譯后的字節(jié)碼文件,實(shí)際上運(yùn)行時(shí)它也要開辟棧幀、堆內(nèi)分配內(nèi)存等等,因此就有了JVM的內(nèi)存布局。
JVM內(nèi)存布局大概可以分為六個(gè)區(qū)域:程序計(jì)數(shù)器、JVM虛擬機(jī)棧、JVM本地方法棧、方法區(qū)、堆區(qū)及運(yùn)行時(shí)常量池。它們之間的內(nèi)存布局:
- 程序計(jì)數(shù)器 (PC Register): 只是一個(gè)很小的空間, 保存下一條執(zhí)行的指令的地址
- 虛擬機(jī)棧(JVM Stack): 重點(diǎn)是存儲(chǔ)局部變量表(當(dāng)然也有其他信息),我們剛才創(chuàng)建的 int[] arr 這樣的存儲(chǔ)地址的引用就是在這里保存。
- 本地方法棧(Native Method Stack): 本地方法棧與虛擬機(jī)棧的作用類似,只不過保存的內(nèi)容是Native方法的局部變量,native方法的運(yùn)行速度是非常快的,在有些版本的 JVM 實(shí)現(xiàn)中(例如HotSpot), 本地方法棧和虛擬機(jī)棧是一起的。
- 堆(Heap): JVM所管理的最大內(nèi)存區(qū)域. 使用 new 創(chuàng)建的對象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2, 3} )
- 方法區(qū)(Method Area): 用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù),方法編譯出的的字節(jié)碼就是保存在這個(gè)區(qū)域。
- 運(yùn)行時(shí)常量池(Runtime Constant Pool): 是方法區(qū)的一部分, 存放字面量(字符串常量)與符號(hào)引用(注意 從 JDK1.7 開始, 運(yùn)行時(shí)常量池在堆上)
Native 方法:
JVM 是一個(gè)基于 C++ 實(shí)現(xiàn)的程序. 在 Java 程序執(zhí)行過程中, 本質(zhì)上也需要調(diào)用 C++ 提供的一些函數(shù)進(jìn)行和操作系統(tǒng)底層進(jìn)行一些交互. 因此在 Java 開發(fā)中也會(huì)調(diào)用到一些 C++ 實(shí)現(xiàn)的函數(shù)。
這里的 Native 方法就是指這些 C++ 實(shí)現(xiàn)的, 再由 Java 來調(diào)用的函數(shù)。
此處對JVM的內(nèi)存布局只做了解,重點(diǎn)掌握J(rèn)VM虛擬機(jī)棧中存的是什么,而堆上存的額又是什么即可。
局部變量和引用保存在棧上, new 出的對象保存在堆上.
堆的空間非常大, 棧的空間比較小.
堆是整個(gè) JVM 共享一個(gè), 而棧每個(gè)線程具有一份(一個(gè) Java 程序中可能存在多個(gè)棧).
5.數(shù)組作為方法的返回值
代碼示例: 寫一個(gè)方法, 將數(shù)組中的每個(gè)元素都 * 2
// 直接修改原數(shù)組 class Test { public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; transform(arr); printArray(arr); } public static void printArray(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } public static void transform(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { arr[i] = arr[i] * 2; } } }
這個(gè)代碼固然可行, 但是破壞了原有數(shù)組. 有時(shí)候我們不希望破壞原數(shù)組, 就需要在方法內(nèi)部創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組, 并由方法返回出來。在Java中方法可以返回一個(gè)數(shù)組。
// 返回一個(gè)新的數(shù)組 class Test { public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; int[] output = transform(arr); printArray(output); } public static void printArray(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } public static int[] transform(int[] arr) { int[] ret = new int[arr.length]; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { ret[i] = arr[i] * 2; } return ret; } }
這樣的話就不會(huì)破壞原有數(shù)組了。
另外由于數(shù)組是引用類型, 返回的時(shí)候只是將這個(gè)數(shù)組的首地址返回給函數(shù)調(diào)用者, 沒有拷貝數(shù)組內(nèi)容, 從而比較高效。
6.關(guān)于數(shù)組的地址
在Java中,為了維護(hù)數(shù)據(jù)的安全,我們是拿不了數(shù)組的地址的(已經(jīng)被特殊處理過)。若想打印數(shù)組的地址,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果如下:
為什么打印結(jié)果會(huì)如此呢?
我們進(jìn)入println的源代碼中可以看到println中有一個(gè)方法是專門對地址進(jìn)行特殊處理:
它是根據(jù)哈希來對數(shù)組地址進(jìn)行處理的,雖然如此,但是數(shù)組的地址仍然是只有唯一的一個(gè)。
四、數(shù)組練習(xí)
1.數(shù)組轉(zhuǎn)字符串
代碼示例:
import java.util.Arrays int[] arr = {1,2,3,4,5,6}; String newArr = Arrays.toString(arr); System.out.println(newArr); // 執(zhí)行結(jié)果 [1, 2, 3, 4, 5, 6]
使用這個(gè)方法后續(xù)打印數(shù)組就更方便一些。
Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作數(shù)組的常用方法。
2.數(shù)組拷貝
代碼示例:
import java.util.Arrays int[] arr = {1,2,3,4,5,6}; int[] newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length); System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr)); arr[0] = 10; System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr)); System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr)); // 拷貝某個(gè)范圍. int[] newArr = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4); System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));
注意事項(xiàng): 相比于 newArr = arr 這樣的賦值, copyOf 是將數(shù)組進(jìn)行了 深拷貝, 即又創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)組對象, 拷貝原有數(shù)組中的所有元素到新數(shù)組中. 因此, 修改原數(shù)組, 不會(huì)影響到新數(shù)組。而淺拷貝則是拷貝時(shí)原數(shù)組。
其實(shí)拷貝數(shù)組的方法有4種。
1.for循環(huán)進(jìn)行一個(gè)接一個(gè)地拷貝
2.Arrays.copyOf ,調(diào)用Arrays包中的類來實(shí)現(xiàn)
3.System.arraycopy ,能夠設(shè)置從什么位置處開始拷貝到什么位置結(jié)束(拷貝的速度最快)
4.數(shù)組名.clone()
雖然這四種拷貝數(shù)組的方法都是有了深拷貝具備的特點(diǎn)(拷貝到新數(shù)組中,改變新數(shù)組內(nèi)的數(shù)據(jù),原數(shù)組不會(huì)改變)。但是它們處理的都是簡單類型,面試時(shí)都回答它們是淺拷貝即可。
代碼示例:
for循環(huán)拷貝:
int[] arr={1,2,3,4}; int[] a=new int[4]; for(int i=0;i<arr.length;i++) { a[i]=arr[i]; } for (int x:a) { System.out.println(x); }
System.arraycopy拷貝:
int[] arr={1,2,3,4}; int[] a=new int[arr.length]; System.arraycopy(arr,0,a,0,arr.length); System.out.println(Arrays.toString(a));
數(shù)組名.clone拷貝:
int[] arr={1,2,3,4}; int[] a=new int[arr.length]; a=arr.clone(); System.out.println(Arrays.toString(a));
五、二維數(shù)組
1.二維數(shù)組的語法
二維數(shù)組本質(zhì)上也就是一維數(shù)組, 只不過每個(gè)元素又是一個(gè)一維數(shù)組。
基本語法:
數(shù)據(jù)類型[][] 數(shù)組名稱 = new 數(shù)據(jù)類型 [行數(shù)][列數(shù)] { 初始化數(shù)據(jù) };
代碼示例:
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(""); } // 執(zhí)行結(jié)果 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
注意:Java中二維數(shù)組只能省略列,不能省略行,否則編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。
二維數(shù)組可以自定義,那么如何自定義呢?
代碼示例:
int[][] arr=new int[2][]; arr[0]=new int[]{1,2,3}; arr[1]=new int[]{4,5}; for (int[] a:arr) { for (int x:a) { System.out.print(x+" "); } System.out.println(); }
運(yùn)行結(jié)果:
2.二維數(shù)組的結(jié)構(gòu)
此處我們針對數(shù)組int[2][3]進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,同樣,在創(chuàng)建新的二維數(shù)組的對象時(shí)它們存儲(chǔ)在堆區(qū),而數(shù)組名(變量)是引用,存放在棧區(qū)。
注意:在Java中要取到二維數(shù)組的行號(hào),它實(shí)際上也是一個(gè)一維數(shù)組,因此上面的打印二維數(shù)組的代碼中取行號(hào)的方式是arr.length,正是行號(hào)是一個(gè)一維數(shù)組,因此要取二維數(shù)組的每一列的方式是arr[row].length。
3.用for-each遍歷二維數(shù)組
若要用foreach遍歷二維數(shù)組:
代碼示例:
int[][] arr={{1,2,3},{2,3,4}}; for (int[] tmp:arr) { for (int x:tmp) { System.out.print(x+" "); } System.out.println(); }
總結(jié)
本篇文章就到這里了,希望能夠給你帶來幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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