数组

数组的定义

​ 数组是相同类型数据的有序集合。数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序排列组合而成。其中，每一个数据称作一个元素，每个元素可以通过一个索引(下标)来访问它们。数组的三个基本特点：

​ 1. 长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。

​ 2. 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。

​ 3. 数组类型可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型。

数组变量属引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量。数组本身就是对象，Java中对象是在堆中的，因此数组无论保存原始类型还是其他对象类型，数组对象本身是在堆中存储的。

数组声明

数组的声明方式有两种(以一维数组为例)

type[] arr_name; //（推荐使用这种方式） type arr_name[];

注意事项

​ 1. 声明的时候并没有实例化任何对象，只有在实例化数组对象时，JVM才分配空间，这时才与长度有关。

​ 2. 声明一个数组的时候并没有数组真正被创建。

​ 3. 构造一个数组，必须指定长度。

初始化

数组的初始化方式总共有三种：静态初始化、动态初始化、默认初始化。下面针对这三种方式分别讲解。

1. 静态初始化

除了用new关键字来产生数组以外，还可以直接在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。

int[] a = { 1, 2, 3};// 静态初始化基本类型数组； Man[] mans = {new Man(1, 1), new Man(2, 2) };// 静态初始化引用类型 //数组；

2.动态初始化

数组定义与为数组元素分配空间并赋值的操作分开进行。

int[] a1 = new int[2];//动态初始化数组，先分配空间； a1[0]=1;//给数组元素赋值； a1[1]=2;//给数组元素赋值；

3.数组的默认初始化

数组是引用类型，它的元素相当于类的实例变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化。

int a2[] = new int[2]; // 默认值：0,0 boolean[] b = new boolean[2]; // 默认false,false String[] s = new String[2]; // 默认值：null, null

数组的遍历

数组元素下标的合法区间：[0, length-1]。我们可以通过下标来遍历数组中的元素，遍历时可以读取元素的值或者修改元素的值。

for-each循环

增强for循环for-each是JDK1.5新增加的功能，专门用于读取数组或集合中所有的元素，即对数组进行遍历。

public static void main(String[] args) { String[] ss = { "aa", "bbb", "ccc", "ddd" }; for (String temp : ss) { System.out.println(temp); } }

数组的拷贝

​ System类里也包含了一个static void arraycopy(object src，int srcpos，object dest， int destpos，int length)方法，该方法可以将src数组里的元素值赋给dest数组的元素，其中srcpos指定从src数组的第几个元素开始赋值，length参数指定将src数组的多少个元素赋给dest数组的元素。

java.util.Arrays类

​ JDK提供的java.util.Arrays类，包含了常用的数组操作，方便我们日常开发。Arrays类包含了：排序、查找、填充、打印内容等常见的操作。

​ Arrays.toString()方法是Arrays类的静态方法，不是前面讲的Object的toString()方法。

多维数组

​ 多维数组可以看成以数组为元素的数组。可以有二维、三维、甚至更多维数组，但是实际开发中用的非常少。最多到二维数组(学习容器后，我们一般使用容器，二维数组用的都很少)。

二维数组的声明

public class Test { public static void main(String[] args) { // Java中多维数组的声明和初始化应按从低维到高维的顺序进行 int[][] a = new int[3][]; a[0] = new int[2]; a[1] = new int[4]; a[2] = new int[3]; // int a1[][]=new int[][4];//非法 } }

二维数组的静态初始化

public class Test { public static void main(String[] args) { int[][] a = { { 1, 2, 3 }, { 3, 4 }, { 3, 5, 6, 7 } }; System.out.println(a[2][3]); } }

二维数组内存分配图

冒泡排序的基础算法

​ 冒泡排序是最常用的排序算法，在笔试中也非常常见，能手写出冒泡排序算法可以说是基本的素养。

​ 算法重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来，这样越大的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

冒泡排序算法的运作如下：

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。

针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

冒泡排序的基础算法

import java.util.Arrays; public class Test { public static void main(String[] args) { int[] values = { 3, 1, 6, 2, 9, 0, 7, 4, 5, 8 }; bubbleSort(values); System.out.println(Arrays.toString(values)); } public static void bubbleSort(int[] values) { int temp; for (int i = 0; i < values.length; i++) { for (int j = 0; j < values.length - 1 - i; j++) { if (values[j] > values[j + 1]) { temp = values[j]; values[j] = values[j + 1]; values[j + 1] = temp; } } } } }

冒泡排序的优化算法

​ 1.整个数列分成两部分：前面是无序数列，后面是有序数列。

​ 2.初始状态下，整个数列都是无序的，有序数列是空。

​ 3.每一趟循环可以让无序数列中最大数排到最后，(也就是说有序数列的元素个数增加1)，也就是不用再去顾及有序序列。

​ 4.每一趟循环都从数列的第一个元素开始进行比较，依次比较相邻的两个元素，比较到无序数列的末尾即可(而不是数列的末尾);如果前一个大于后一个，交换。

​ 5.判断每一趟是否发生了数组元素的交换，如果没有发生，则说明此时数组已经有序，无需再进行后续趟数的比较了。此时可以中止比较。

import java.util.Arrays; public class Test1 { public static void main(String[] args) { int[] values = { 3, 1, 6, 2, 9, 0, 7, 4, 5, 8 }; bubbleSort(values); System.out.println(Arrays.toString(values)); } public static void bubbleSort(int[] values) { int temp; int i; // 外层循环：n个元素排序，则至多需要n-1趟循环 for (i = 0; i < values.length - 1; i++) { // 定义一个布尔类型的变量，标记数组是否已达到有序状态 boolean flag = true; /*内层循环：每一趟循环都从数列的前两个元素开始进行比较，比较到无序数组的最后*/ for (int j = 0; j < values.length - 1 - i; j++) { // 如果前一个元素大于后一个元素，则交换两元素的值； if (values[j] > values[j + 1]) { temp = values[j]; values[j] = values[j + 1]; values[j + 1] = temp; //本趟发生了交换，表明该数组在本趟处于无序状态，需要继续比较； flag = false; } } //根据标记量的值判断数组是否有序，如果有序，则退出；无序，则继续循环。 if (flag) { break; } } } }

二分法查找

二分法检索(binary search)又称折半检索，二分法检索的基本思想是设数组中的元素从小到大有序地存放在数组(array)中，首先将给定值key与数组中间位置上元素的关键码(key)比较，如果相等，则检索成功;

​ 否则，若key小，则在数组前半部分中继续进行二分法检索；

​ 若key大，则在数组后半部分中继续进行二分法检索。

​ 这样，经过一次比较就缩小一半的检索区间，如此进行下去，直到检索成功或检索失败。

二分法检索是一种效率较高的检索方法。比如，我们要在数组[7, 8, 9, 10, 12, 20, 30, 40, 50, 80, 100]中查询到10元素，过程如下： 二分法检索(binary search)又称折半检索，二分法检索的基本思想是设数组中的元素从小到大有序地存放在数组(array)中，首先将给定值key与数组中间位置上元素的关键码(key)比较，如果相等，则检索成功;

​ 否则，若key小，则在数组前半部分中继续进行二分法检索；

​ 若key大，则在数组后半部分中继续进行二分法检索。

​ 这样，经过一次比较就缩小一半的检索区间，如此进行下去，直到检索成功或检索失败。

二分法检索是一种效率较高的检索方法。比如，我们要在数组[7, 8, 9, 10, 12, 20, 30, 40, 50, 80, 100]中查询到10元素，过程如下：

[外链图片转存失败(img-zGS98CiR-1563439617509)(D:\Desktop\笔记\JAVA笔记\数组\二分法查找.png)]

import java.util.Arrays; public class Test { public static void main(String[] args) { int[] arr = { 30,20,50,10,80,9,7,12,100,40,8}; int searchWord = 20; // 所要查找的数 Arrays.sort(arr); //二分法查找之前，一定要对数组元素排序 System.out.println(Arrays.toString(arr)); System.out.println(searchWord+"元素的索引："+binarySearch(arr,searchWord)); } public static int binarySearch(int[] array, int value){ int low = 0; int high = array.length - 1; while(low <= high){ int middle = (low + high) / 2; if(value == array[middle]){ return middle; //返回查询到的索引位置 } if(value > array[middle]){ low = middle + 1; } if(value < array[middle]){ high = middle - 1; } } return -1; //上面循环完毕，说明未找到，返回-1 } } 索引位置 } if(value > array[middle]){ low = middle + 1; } if(value < array[middle]){ high = middle - 1; } } return -1; //上面循环完毕，说明未找到，返回-1 } }