知识改变命运 第七集(上)：Java中数组的定义与使用

avatar
作者
猴君
阅读量:0

数组的定义与使用


【本节目标】

  1. 理解数组基本概念
  2. 掌握数组的基本用法
  3. 数组与方法互操作
  4. 熟练掌握数组相关的常见问题和代码

1. 数组的基本概念

1.1 为什么要使用数组

假设现在要存5个学生的javaSE考试成绩，并对其进行输出，按照之前掌握的知识点，我么会写出如下代码：

public class TestStudent{ 	public static void main(String[] args){ 		int score1 = 70; 		int score2 = 80; 		int score3 = 85; 		int score4 = 60; 		int score5 = 90; 		System.out.println(score1); 		System.out.println(score2); 		System.out.println(score3); 		System.out.println(score4); 		System.out.println(score5); 	} }

上述代码没有任何问题，但不好的是：如果有20名同学成绩呢，需要创建20个变量吗？有100个学生的成绩那不得
要创建100个变量。仔细观察这些学生成绩发现：所有成绩的类型都是相同的，那Java中存在可以存储相同类型多
个数据的类型吗？这就是本节要将的数组。

1.2 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
在这里插入图片描述
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？

1.3 数组的创建及初始化

1.3.1 数组的创建

T[]name=new[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

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 double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

1.3.2 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
int[]array=new int[n];
  1. 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
int[]array={1,2,3,4,5}; 语法格式： T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan}; 
int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; 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

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：
在这里插入图片描述
如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

1.4 数组的使用

1.4.1 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。比如：

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; System.out.println(array[0]); System.out.println(array[1]); System.out.println(array[2]); System.out.println(array[3]); System.out.println(array[4]); // 也可以通过[]对数组中的元素进行修改 array[0] = 100; System.out.println(array[0]);

【注意事项】

  1. 数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
  2. 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。
int[] array = {1, 2, 3}; System.out.println(array[3]); // 数组中只有3个元素，下标一次为：0 1 2，array[3]下标越界 // 执行结果 Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100 at Test.main(Test.java:4)

抛出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 异常. 使用数组一定要下标谨防越界.
在这里插入图片描述

1.4.2 遍历数组

所谓 “遍历” 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印。

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; System.out.println(array[0]); System.out.println(array[1]); System.out.println(array[2]); System.out.println(array[3]); System.out.println(array[4]);

上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的，但问题是：

  1. 如果数组中增加了一个元素，就需要增加一条打印语句
  2. 如果输入中有100个元素，就需要写100个打印语句
  3. 如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1，修改起来非常麻烦
    通过观察代码可以发现，对数组中每个元素的操作都是相同的，则可以使用循环来进行打印。
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; for(int i = 0; i < 5; i++){ System.out.println(array[i]); }

改成循环之后，上述三个缺陷可以全部2和3问题可以全部解决，但是无法解决问题1。那能否获取到数组的长度
呢？
注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50}; for(int i = 0; i < array.length; i++){ System.out.println(array[i]); }

也可以使用 for-each 遍历数组

int[] array = {1, 2, 3}; for (int x : array) { System.out.println(x); }

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错
在这里插入图片描述

第一小节补充

动态数组初始化与大括号赋值是冲突的；
在这里插入图片描述

静态数组初始化限定了数组的大小；
。
数组初始化可以用变量表示大小；
但是数组大小一旦确定，变量再变数组大小都不会再变
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
除了上面两种遍历数组的方式，还有一种将数组转化字符串的方式：
在这里插入图片描述

Arrays.toString(name);

2. 数组是引用类型

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。比如：
在这里插入图片描述
因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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}; }

在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。
a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。
array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。
在这里插入图片描述
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。

2.3 再谈引用变量

public static void func() { 	int[] array1 = new int[3]; 		array1[0] = 10; 	array1[1] = 20; 	array1[2] = 30; 	int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5}; 	array2[0] = 100; 	array2[1] = 200; 	array1 = array2; 	array1[2] = 300; 	array1[3] = 400; 	array2[4] = 500; 	for (int i = 0; i < array2.length; i++) { 	System.out.println(array2[i]); 	} }

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.4 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.

在这里插入图片描述

3. 数组的应用场景

3. 数组的应用场景

public static void main(String[] args) { 	int[] array = {1, 2, 3}; 	for(int i = 0; i < array.length; ++i){ 	System.out.println(array[i] + " "); 	} }

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).
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
3.3 作为函数的返回值
比如：获取斐波那契数列的前N项

public class TestArray { 	public static int[] fib(int n){ 		if(n <= 0){ 			return null; 		} 		int[] array = new int[n]; 		array[0] = array[1] = 1; 		for(int i = 2; i < n; ++i){ 			array[i] = array[i-1] + array[i-2]; 		} 		return array; 	} 	public static void main(String[] args) { 		int[] array = fib(10); 		for (int i = 0; i < array.length; i++) { 		System.out.println(array[i]); 		} 	} }

在这里插入图片描述

相关阅读
  1. 如何查看和设置我的Android N设备的权限？
  2. 如何在安卓手机上自定义应用图标？
  3. 如何在安卓微信中同时听语音和查看图片？
  4. 华为哪些设备将支持升级至安卓7.0？
  5. 微信安卓软件中Q10功能有哪些独特之处？
  6. 安卓用户如何挑选最佳视频播放器应用？
  7. 安卓系统中用户文件目录的确切位置是什么？
  8. 小米4用户如何安全升级到安卓8.0系统？
  9. 如何成功将魅蓝5升级至安卓原生7.0版本？
  10. 16GB存储的安卓手机是否能满足日常需求？

广告一刻

为您即时展示最新活动产品广告消息，让您随时掌握产品活动新动态！