【Java基础系列教程】第五章 Java数组详解

逃离我推掉我的手 2024-04-28 13:14 69阅读 0赞

## 一、数组概述 ##

### 1.1 为什么需要数组 ###

如果说现在要求你定义100个整型变量，那么如果按照之前的做法，可能现在定义的的结构如下：  
int i1, i2, i3, ... i100;

但是这个时候如果按照此类方式定义就会非常麻烦，因为这些变量彼此之间没有任何的关联，也就是说如果现在突然再有一个要求，要求你输出这100个变量的内容，意味着你要编写System.out.println()语句100次。

如何解决这个问题，Java语言提供了数组（Array）的数据结构，是一个容器可以存储相同数据类型的元素，可以将100个数存储到数组中。

/*
     * 为什么要使用数组?
     * */
    public class ArrayTest01 {
        public static void main(String[] args) {
            /*
             * 为什么要定义数组:
             *   比如我们定义一批数据的时候,无论是存，还是取都非常麻烦; (10000)
             *   i1 - i10000 存: 向内存存储, 有10000个变量名 和 10000个变量值;1、非常浪费内存
             *   i1 - i10000 取: 从内存中取值,比如打印输出,10000次输出语句; 2、代码复用性低
             *
             * */
            int i1 = 1;
            int i2 = 2;
            int i3 = 3;
            int i4 = 4;
            int i5 = 5;
    
            for (int i = 1; i <= 5; i++) {
                // 我们要输出i1 - i5变量对应的值
                System.out.println("i" + i); //i1 - i5,输出的是i1-i5的字符串
                //System.out.println("i1");
                //System.out.println(i1); // 调用变量值
            }
    
            /*
             * 如果要存储有关联的一批次的数据
             *   商品1: 图片1，辣椒炒肉，18.5，1200
             *   商品2: 图片2，西红柿鸡蛋，8.5，1500
             * 3、变量之间的关联是松散的,不便于集中管理,不符合命名规范
             * */
            String goodsImg1 = "images/XX.jpg";
            String goodsName1 = "辣椒炒肉";
            double goodsPrice1 = 18.5;
            int goodsSale1 = 1200;
    
            String goodsImg2 = "images/YY.jpg";
            String goodsName2 = "西红柿鸡蛋";
            double goodsPrice2 = 8.5;
            int goodsSale2 = 1500;
    
            /*
             * 总结:
             *   1、通过一个数组名,可以存储n个值,节省内存空间
             *   2、在我们遍历数据的时候,可以通过循环结合下标来快速实现遍历,提高代码复用性
             *   3、数组存储数据,让我们数据便于集中管理,加强数组的关联性;
             * */
        }
    }

### 1.2 深入理解数组概念 ###

**数组概述：**

数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

**数组相关概念：**

数组名：数组的名称，用于区分不同的数组，数组只有一个名称，即标识符，要符合标识符规范。  
元素类型：数组要存储的元素的数据类型。  
数组元素：向数组中存放的数据/元素。  
元素下标：对数组元素进行编号，元素下标标明了元素在数组中的位置，从0开始；数组中的每个元素都可以通过下标来访问。  
数组长度：数组长度固定不变，避免数组越界。

**数组的特点:**

数组是有序排列的集合。  
数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型。  
数组的元素的类型，必须一样。  
创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组名中引用的是这块连续空间的首地址。  
数组的长度是固定的，长度一旦确定，就不能修改。  
我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。

**数组的分类：**

按照维数：一维数组、二维数组、三维数组、...  
注: 从二维数组开始，我们都称之为多维数组。

按照数组元素的类型：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)。

## 二、一维数组的使用 ##

### 2.1 一维数组的声明和初始化 ###

声明数组的语法格式1：  
元素类型\[\] 数组名 = new 元素类型\[元素个数或数组长度\];

声明数组的语法格式2：  
元素类型\[\] 数组名 = new 元素类型\[\]\{元素，元素，……\};

声明一个变量就是在内存空间划出一块合适的空间，声明一个数组就是在内存空间划出一串连续的空间。

注：  
\[\]在元素类型后 或 数组名后都可以。  
Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的数)， 例如： int a\[5\]; //非法

数组初始化分类：  
动态初始化：数组声明且为数组元素分配空间与赋值的操作分开进行  
int\[\] arr = new int\[3\];  
arr\[0\] = 3;  
arr\[1\] = 9;  
arr\[2\] = 8  
  
静态初始化：在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。  
int arr\[\] = new int\[\]\{ 3, 9, 8\}; 或 int\[\] arr = \{3,9,8\};

new关键字：  
Java中使用关键字new来创建数组。  
定义并用运算符new为之分配空间后，才可以引用数组中的每个元素；

**示例代码：**

public class LinearArrayTest01 {
        public static void main(String[] args) {
            // 变量声明
            int num;
            // 变量初始化
            num = 10;
            // 变量声明 + 初始化
            int id = 1001;
    
            // 数组声明
            int[] ids;
            // 静态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作同时进行
            ids = new int[]{1001, 1002, 1003, 1004};
            // 动态初始化:数组的初始化和数组元素的赋值操作分开进行
            String[] names = new String[5];
    
            // 错误的写法：
            // int[] arr1 = new int[];
            // int[5] arr2 = new int[5];
            // int[] arr3 = new int[3]{1,2,3};
    
            //也是正确的写法：
            int[] arr4 = {1, 2, 3, 4, 5};// 类型推断
    
            // 总结：数组一旦初始化完成，其长度就确定了。
        }
    }

### 2.2 一维数组的使用 ###

数组元素的引用方式：数组名\[数组元素下标\]，如boy\[0\]，boy\[1\]等。  
数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a\[3\] , b\[i\] , c\[6\*i\];  
数组元素下标从0开始；长度为n的数组合法下标取值范围: 0 —>n-1；如int a\[\]=new int\[3\]; 可引用的数组元素为a\[0\]、a\[1\]、a\[2\]

需要注意的是索引从0开始，到数组的长度-1结束。

**示例代码：**

public class LinearArrayTest02 {
        public static void main(String[] args) {
            // 创建一个长度为5的数组,用来存储学生的姓名
            String[] names = new String[5];
    
            // 给数组的指定位置赋值
            names[0] = "张三";
            names[1] = "李四";
            names[2] = "王五";
            names[3] = "马六";
            names[4] = "田七";
            // 数组长度5，下标从0开始，到4结束，使用下标5会抛出异常。
            // names[5] = "钱八";
    
            // 调用数组的指定位置的元素
            System.out.println("下标2的学生的姓名是:" + names[2]);
        }
    }

### 2.3 获取数组的长度 ###

每个数组都有一个属性length指明它的长度，例如：a.length 指明数组a的长度(元素个数)。

数组一旦初始化，其长度是不可变的。

**示例代码：**

public class LinearArrayTest03 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] ids = new int[]{1001, 1002, 1003, 1004};
            String[] names = new String[5];
    
            System.out.println(names.length);// 5
            System.out.println(ids.length);// 4
        }
    }

### 2.4 一维数组的遍历 ###

通过for循环，结合下标索引实现数组的遍历。

**示例代码：**

public class LinearArrayTest04 {
        public static void main(String[] args) {
            String[] names = {"张三", "李四", "王五", "马六", "田七"};
            /*System.out.println(names[0]);
            System.out.println(names[1]);
            System.out.println(names[2]);
            System.out.println(names[3]);
            System.out.println(names[4]);
            */
    
            for (int i = 0; i < names.length; i++) {
                System.out.println(names[i]);
            }
        }
    }

**增强for循环：**

foreach语句是java5的新特征之一，在遍历数组、集合方面，foreach为开发人员提供了极大的方便。  
foreach语句是for语句的特殊简化版本，但是foreach语句并不能完全取代for语句，然而，任何的foreach语句都可以改写为for语句版本。

foreach的语句格式：  
for(元素类型 元素变量x : 数组/集合)\{  
引用了x的java语句;  
\}

public class LinearArrayTest05 {
        public static void main(String[] args) {
            String[] names = {"张三", "李四", "王五", "马六", "田七"};
    
            for (String name : names) {
                System.out.println(name);
            }
        }
    }

**练习题:**

对数据进行处理：计算5位学生的平均分

public class LinearArrayTest06 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] score = {60, 80, 90, 70, 85};
            double avg;
            avg = (score[0] + score[1] + score[2] + score[3] + score[4]) / 5;
    
            // 上述写法虽说也可以实现，但是如果10个或100个学生呢?
        }
    }

public class LinearArrayTest07 {
        public static void main(String[] args) {
            // 通过遍历数组叠加求和，最后除以数组长度得到平均分。
            int[] score = {60, 80, 90, 70, 85};
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < score.length; i++) {
                sum += score[i];
            }
            double avg = sum / score.length;
        }
    }

### 2.5 数组元素的默认初始值 ###

数组是引用类型，它的元素相当于类的成员变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式初始化。  
  
对于基本数据类型而言，默认初始化值各有不同。  
对于引用数据类型而言，默认初始化值为null(注意与0不同！)

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>数组元素类型</th> 
   <th>元素默认初始值</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>byte</td> 
   <td>0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>short</td> 
   <td>0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int</td> 
   <td>0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>long</td> 
   <td>0L</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>float</td> 
   <td>0.0F</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>double</td> 
   <td>0.0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>char</td> 
   <td>0 或写为:’\u0000’(表现为空)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boolean</td> 
   <td>false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>引用类型</td> 
   <td>null</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**示例代码：**

public class LinearArrayTest08 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr = new int[4];
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                System.out.println(arr[i]);
            }
            System.out.println("------------------------");
    
            short[] arr1 = new short[4];
            for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
                System.out.println(arr1[i]);
            }
            System.out.println("------------------------");
            float[] arr2 = new float[5];
            for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
                System.out.println(arr2[i]);
            }
    
            System.out.println("------------------------");
            char[] arr3 = new char[4];
            for (int i = 0; i < arr3.length; i++) {
                System.out.println("----" + arr3[i] + "----");
            }
    
            if (arr3[0] == 0) {
                System.out.println("char类型的默认值是0，但是表现为空");
            }
    
            System.out.println("------------------------");
            boolean[] arr4 = new boolean[5];
            System.out.println(arr4[0]);
    
            System.out.println("------------------------");
            String[] arr5 = new String[5];
            System.out.println(arr5[0]);
            if (arr5[0] == null) {
                System.out.println("引用类型的默认类型是null，不是null字符串!");
            }
        }
    }

### 2.6 一维数组的内存解析 ###

**内存的简化结构：**

栈（stack）：存放基本类型的变量数据、局部变量和对象的引用，但对象本身不存放在栈中。

堆（heap）：存放由new创建的对象和数组以及对象的实例变量。

静态存储区（static storage）：又叫方法区：包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。  
常量存储区（constant storage）：常量值通常直接存放在程序代码内部，这样做是安全的，因为它们永远不会被改变。  
静态区/静态域（static storage）：随着类的加载而加载并初始化，存在于方法区内存中的字节码文件的静态区域中。

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

**内存解析：**

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]

我们设定代码运行在main()中。  
  
第一行代码：int\[\] ids = new int\[4\]; ids位于main()中，属于局部变量，存储在栈空间；new int\[4\]，new 出来的都是存储在堆空间，并且开辟四个连续的区域存储默认值；把new出来的数组的首地址赋值给栈空间的ids变量；

第二到四行代码：覆盖数组的默认初始值；  
  
第五行代码：String\[\] names = \{...\}，虽说是静态赋值，但是流程和第一行代码类似，只是创建完数组就把默认值给覆盖了；

第六行代码：覆盖names数组下标1的值；

第七行代码：在堆内存中开辟两个连续的区域存储默认值，把新数组的首地址赋值给names，然后使用小黑、小明覆盖默认初始值；  
注：字符串值其实不会存储在图上的位置，而是放在常量池，这个暂且不解析；

第八行代码：当我们调用names\[0\]的时候，肯定不会找0x2222，而是找0x3333，因为0x2222没有任何变量指向它，就会在某个不确定的时间被jvm回收。还要注意的是：当main()执行完毕，names-》ids出栈，0x3333和0x1111就没有任何变量指向它，也会在某个不确定的时间被jvm回收。

**地址引用：**

数组属于引用型变量，因此两个相同类型的数组且具有相同的引用，它们就有完全相同的元素。

例如，对于int a\[\] = \{1,2,3\}, b\[ \]= \{4,5\};数组变量a和b分别存放着引用0x35ce36和0x757aef。

![20210909141739170.jpg][]

如果使用了下列赋值语句(a和b的类型必须相同)a=b;那么，a中存放的引用和b的相同，这时系统将释放最初分配给数组a的元素，使得a的元素和b的元素相同。

![20210909141756389.jpg][]

## 三、多维数组的使用 ##

Java 语言里提供了支持多维数组的语法。

如果说可以把一维数组当成几何中的线性图形，那么二维数组就相当于是一个表格，像Excel中的表格一样。

二维数组本质上是以数组作为数组元素的数组，即“数组的数组”，其实，从数组底层的运行机制来看，其实没有多维数组。

### 3.1 二维数组的声明和初始化 ###

声明二位数组的语法格式1（动态初始化）：int\[\]\[\] arr = new int\[3\]\[2\];  
定义了名称为arr的二维数组  
二维数组中有3个一维数组  
每一个一维数组中有2个元素  
一维数组的名称分别为arr\[0\], arr\[1\], arr\[2\]  
给第一个一维数组1下标位赋值为78写法是：arr\[0\]\[1\] = 78;

声明二位数组的语法格式1（动态初始化）：int\[\]\[\] arr = new int\[3\]\[\];  
二维数组中有3个一维数组。  
每个一维数组都是默认初始化值null (注意：区别于格式1）  
可以对这个三个一维数组分别进行初始化  
arr\[0\] = new int\[3\]; arr\[1\] = new int\[1\]; arr\[2\] = new int\[2\];  
注：  
int\[\]\[\]arr = new int\[\]\[3\]; //非法

声明二位数组的语法格式3（静态初始化）：int\[\]\[\] arr = new int\[\]\[\]\{ \{3,8,2\},\{2,7\},\{9,0,1,6\}\};  
定义一个名称为arr的二维数组，二维数组中有三个一维数组  
每一个一维数组中具体元素也都已初始化  
第一个一维数组 arr\[0\] = \{3,8,2\};  
第二个一维数组 arr\[1\] = \{2,7\};  
第三个一维数组 arr\[2\] = \{9,0,1,6\};  
第三个一维数组的长度表示方式：arr\[2\].length;

注意特殊写法情况：int\[\] x,y\[\]; x是一维数组，y是二维数组。  
Java中多维数组不必都是规则矩阵形式。

**示例代码：**

public class MultiArrayTest01 {
        public static void main(String[] args) {
            // 二维数组的声明和初始化
            int[] arr = new int[]{1, 2, 3};//一维数组
            // 静态初始化
            int[][] arr1 = new int[][]{
       {1, 2, 3}, {4, 5}, {6, 7, 8}};
            // 动态初始化1
            String[][] arr2 = new String[3][2];
            // 动态初始化2
            String[][] arr3 = new String[3][];
    
            // 错误的情况 
            // String[][] arr4 = new String[][4];
            // String[4][3] arr5 = new String[][];
            // int[][] arr6 = new int[4][3]{
       {1,2,3},{4,5},{6,7,8}};
    
            //也是正确的写法：
            int[] arr4[] = new int[][]{
       {1, 2, 3}, {4, 5, 9, 10}, {6, 7, 8}};
            int[] arr5[] = {
       {1, 2, 3}, {4, 5}, {6, 7, 8}};
        }
    }

### 3.2 二维数组的使用 ###

数组元素的引用方式：数组名\[一维数组下标\]\[二维数组下标\]，如boy\[0\]\[1\]，boy\[1\]\[1\]等。

需要注意的是索引从0开始，到数组的长度-1结束。

**示例代码：**

public class MultiArrayTest02 {
        public static void main(String[] args) {
            int[][] arr1 = new int[][]{
       {1, 2, 3}, {4, 5}, {6, 7, 8}};
    
            String[][] arr2 = new String[3][2];
    
            String[][] arr3 = new String[3][];
    
            System.out.println(arr1[0][1]);// 2
            System.out.println(arr2[1][1]);// null
    
            // 这样调用报错，因为没有给arr3[1]进行赋值操作,出现空指针异常
            // System.out.println(arr3[1][0]);
            arr3[1] = new String[4];
            System.out.println(arr3[1][0]);
        }
    }

### 3.3 获取数组的长度 ###

**示例代码：**

public class MultiArrayTest03 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr4[] = new int[][]{
       {1, 2, 3}, {4, 5, 9, 10}, {6, 7, 8}};
            System.out.println(arr4.length);// 3
            System.out.println(arr4[0].length);// 3
            System.out.println(arr4[1].length);// 4
        }
    }

### 3.4 二维数组的遍历 ###

规定：二维数组分为外层数组的元素，内层数组的元素  
int\[\]\[\] arr = new int\[4\]\[3\];  
外层元素：arr\[0\],arr\[1\]等  
内层元素：arr\[0\]\[0\],arr\[1\]\[2\]等  
System.out.println(arr\[0\]);//\[I@15db9742  
System.out.println(arr\[0\]\[0\]);//0

**示例代码:**

public class MultiArrayTest04 {
        public static void main(String[] args) {
            //声明二维数组并赋值	int arr[][] = {
       {},{},{}}
            int arr[][] = {
       {1, 2, 3}, {11, 12, 13, 14}, {22, 33, 44, 55, 66, 77}, {1}};
    
            // arr  是数组
            // arr[i]	还是数组
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                int ewArr[] = arr[i]; //二维数组里面的每个数组
                for (int j = 0; j < ewArr.length; j++) {
                    System.out.print(ewArr[j] + "\t");
                }
                System.out.println();
            }
    
            System.out.println("--------------------------------");
    
            // 增强for循环遍历
            for (int ewArr[] : arr) {
                for (int x : ewArr) {
                    System.out.print(x + "\t");
                }
                System.out.println();
            }
        }
    }

### 3.5 数组元素的默认初始值 ###

针对于初始化方式一：比如：int\[\]\[\] arr = new int\[4\]\[3\];  
外层元素的初始化值为：地址值  
内层元素的初始化值为：与一维数组初始化情况相同  
  
针对于初始化方式二：比如：int\[\]\[\] arr = new int\[4\]\[\];  
外层元素的初始化值为：null

**示例代码：**

public class MultiArrayTest05 {
        public static void main(String[] args) {
            int[][] arr = new int[4][3];
            System.out.println(arr[0]);//[I@15db9742 
            System.out.println(arr[0][0]);//0
    
            // System.out.println(arr);//[[I@6d06d69c
    
            System.out.println("*****************");
            float[][] arr1 = new float[4][3];
            System.out.println(arr1[0]);//地址值
            System.out.println(arr1[0][0]);//0.0
    
            System.out.println("*****************");
    
            String[][] arr2 = new String[4][2];
            System.out.println(arr2[1]);//地址值
            System.out.println(arr2[1][1]);//null
    
            System.out.println("*****************");
            double[][] arr3 = new double[4][];
            System.out.println(arr3[1]);//null
            // System.out.println(arr3[1][0]);//报错
        }
    }

### 3.6 二位数组的内存解析 ###

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2][]

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3][]

## 四、基于数组的常见算法 ##

### 4.1 数组元素的赋值 ###

**练习题1：**

杨辉三角，是二项式系数在三角形中的一种几何排列。在欧洲，这个表叫做帕斯卡三角形。帕斯卡是在1654年发现这一规律的，比杨辉要迟393年，比贾宪迟600年。杨辉三角是中国古代数学的杰出研究成果之一，它把二项式系数图形化，把组合数内在的一些代数性质直观地从图形中体现出来，是一种离散型的数与形的结合 。

使用二维数组打印一个 10 行杨辉三角。  
【提示】  
1. 第一行有 1 个元素, 第 n 行有 n 个元素  
2. 每一行的第一个元素和最后一个元素都是 1  
3. 从第三行开始, 对于非第一个元素和最后一个元素的元素。即：  
yanghui\[i\]\[j\] = yanghui\[i-1\]\[j-1\] + yanghui\[i-1\]\[j\];

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

public class YangHuiTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            // 1、声明并初始化二维数组
            int[][] yangHui = new int[10][];
    
            // 2、给数组的元素赋值
            for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
                yangHui[i] = new int[i + 1];
    
                // 给首末元素赋值
                yangHui[i][0] = yangHui[i][i] = 1;
                // 给每行的非首末元素赋值
                if(i > 1){
                    for(int j = 1;j < yangHui[i].length - 1;j++){
                        yangHui[i][j] = yangHui[i-1][j-1] + yangHui[i-1][j];
                    }
                }
            }
            
            // 3、遍历二维数组
            for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
                for(int j = 0;j < yangHui[i].length;j++){
                    System.out.print(yangHui[i][j] + "  ");
                }
                System.out.println();
            }
        }
    }

**练习题2：**

创建一个长度为6的int型数组，要求取值为1-30，同时元素值各不相同

public class ArrayRandom {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr = new int[6];
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                arr[i] = (int) (Math.random() * 30) + 1;
    
                for (int j = 0; j < i; j++) {
                    if (arr[i] == arr[j]) {
                        i--;
                        break;
                    }
                }
            }
    
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                System.out.println(arr[i]);
            }
        }
    }

### 4.2 数组元素的最大/最小值、平均数、总和 ###

定义一个int型的一维数组，包含10个元素，分别赋一些随机整数，然后求出所有元素的最大值，最小值，和值，平均值，并输出出来。  
  
要求：所有随机数都是两位数。

import java.util.Scanner;
    
    public class ArrayOperation {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr = new int[10];
    
            // 随机10 - 99的整数
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                arr[i] = (int) (Math.random() * (100 - 10) + 10);
            }
    
            // 遍历
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                System.out.print(arr[i] + "\t");
            }
            System.out.println();
    
            // 求数组元素的最大值
            int maxValue = arr[0];
            for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
                if (maxValue < arr[i]) {
                    maxValue = arr[i];
                }
            }
            System.out.println("最大值为：" + maxValue);
    
            // 求数组元素的最小值
            int minValue = arr[0];
            for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
                if (minValue > arr[i]) {
                    minValue = arr[i];
                }
            }
            System.out.println("最小值为：" + minValue);
    
            // 求数组元素的总和
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                sum += arr[i];
            }
            System.out.println("总和为：" + sum);
            
            // 求数组元素的平均数
            int avgValue = sum / arr.length;
            System.out.println("平均数为：" + avgValue);
        }
    }

### 4.3 数组复制 ###

使用简单数组  
(1)创建一个名为ArrayCopy的类，在main()方法中声明array1和array2两个变量，它们是int\[\]类型的数组。  
(2)使用大括号\{\}，把array1初始化为8个素数：2,3,5,7,11,13,17,19。  
(3)显示array1的内容。  
(4)赋值array2变量等于array1，修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值 (如array\[0\]=0,array\[2\]=2)。打印出array1。  
思考：array1和array2是什么关系？

public class ArrayCopy {
        public static void main(String[] args) {  //alt + /
            int[] array1, array2;
    
            array1 = new int[]{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};
    
            //显示array1的内容
            for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
                System.out.print(array1[i] + "\t");
            }
    
            //赋值array2变量等于array1
            //不能称作数组的复制。
            array2 = array1;
    
            //修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
            for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
                if (i % 2 == 0) {
                    array2[i] = i;
                }
    
            }
            System.out.println();
    
            //打印出array1
            for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
                System.out.print(array1[i] + "\t");
            }
    
            // array1和array2是什么关系?array1和array2地址值相同，都指向了堆空间的唯一的一个数组实体。
        }
    }

**解析：**

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4][]

拓展：修改题目，实现array2对array1数组的复制

public class ArrayCopy {
        public static void main(String[] args) {  //alt + /
            int[] array1, array2;
    
            array1 = new int[]{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};
    
            //显示array1的内容
            for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
                System.out.print(array1[i] + "\t");
            }
    
            //数组的复制:
            array2 = new int[array1.length];
            for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
                array2[i] = array1[i];
            }
    
    
            //修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
            for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
                if (i % 2 == 0) {
                    array2[i] = i;
                }
    
            }
            System.out.println();
            //打印出array1
            for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
                System.out.print(array1[i] + "\t");
            }
        }
    }

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5][]

### 4.4 数组反转 ###

把如下数组进行反转：  
String arr\[\] = new String\[\]\{"AA","BB","CC","DD","EE","FF","GG"\};

public class ArrayReverse01 {
        public static void main(String[] args) {
            String arr[] = new String[]{"AA", "BB", "CC", "DD", "EE", "FF", "GG"};
    
            for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
                String temp = arr[i];
                arr[i] = arr[arr.length - i - 1];
                arr[arr.length - i - 1] = temp;
            }
    
            //遍历
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                System.out.print(arr[i] + "\t");
            }
        }
    }

public class ArrayReverse02 {
        public static void main(String[] args) {
            String arr[] = new String[]{"AA", "BB", "CC", "DD", "EE", "FF", "GG"};
    
            for (int i = 0, j = arr.length - 1; i < j; i++, j--) {
                String temp = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
    
            //遍历
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                System.out.print(arr[i] + "\t");
            }
        }
    }

### 4.5 数组查找 ###

#### 4.5.1 线性查找 ####

线性查找又叫顺序查找，就是遍历整个列表，逐个元素与给定值比较，若某个元素和给定值相等，则查找成功。如果直到最后一个元素和给定值比较都不相等，则查找失败。

public class ArraySequentialSearch {
        public static void main(String[] args) {
            String arr[] = new String[]{"AA", "BB", "CC", "DD", "EE", "FF", "GG"};
    
            String findStr = "BB";
            findStr = "QQ";
    
            boolean isFlag = true;
    
            for(int i = 0;i < arr.length;i++){
                if(findStr.equals(arr[i])){
                    System.out.println("找到了指定的元素,位置为：" + i);
                    isFlag = false;
                    break;
                }
            }
            if(isFlag){
                System.out.println("很遗憾,没有找到你要查询的元素！");
            }
        }
    }

#### 4.5.2 二分查找 ####

什么是二分查找呢？二分查找的基本思想是：在有序表中，取中间元素作为比较对象，若给定值与中间元素相等，则查找成功；若给定值小于中间元素，则在中间元素的左半区继续查找；若给定值大于中间元素，则在中间元素的右半区继续查找。不断重复上述过程，直到找到为止。

从二分查找的定义我们可以看出，使用二分查找有两个前提条件：  
（1）待查找的列表必须有序。  
（2）必须使用线性表的顺序存储结构来存储数据。

接下来我们来介绍一下折半查找的原理，并自己用代码实现折半查找。

**在查找前对数组进行折半操作 （初始化指针位置）**

折半公式　= （最大索引+最小索引）/ 2

首先我们可以利用指针思想，假设有一个指针指向最大值(MAX)，有一个指针指向最小值(MIN)，还有一个指针指向的是最大值和最小值之间的索引(MID)。我把这个过程称为初始化指针位置.

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6][]

**折半后的指针索引和被查找元素比较**

若被查找元素的值（12）大于中间索引上的值（10），我们就把最小值指针（MIN）移动到中间指针(MID)索引的下一个索引位置，如下图：

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 7][]

**若没有匹配到就继续折半后的指针索引和被查找元素比较。**

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 8][]

若被查找元素的值（12）小于中间索引上的值（15），我们就把最大值指针（MAX）移动到中间指针(MID)索引的上一个索引位置，如下图：

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 9][]

**若没有匹配到就继续折半后的指针索引和被查找元素比较**

若被查找元素的值（12）小于中间索引上的值（13），我们就把最大值指针（MAX）移动到中间指针(MID)索引的上一个索引位置，如下图：

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 10][]

**若没有匹配到就继续折半后的指针索引和被查找元素比较。**

当小指针(MIN)的索引(4)超过了大指针(MAX)的索引(3)时，就需要停止查找了，如果真有这种情况发生，说明没有查到被查找元素的值（12），此时会返回一个负数（-1）,当然如果查找到了就返回其在数组中的索引即可。

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 11][]

**数组的折半查找代码实现**

public class ArrayBinarySearch {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr = new int[]{1, 4, 7, 10, 13, 15, 21, 25};
    
            int findNum = 21;
    
            // 初始的最小索引
            int min = 0;
    
            // 初始的末索引
            int max = arr.length - 1;
    
            boolean isFlag = true;
            while (min <= max) {
    
                int mid = (min + max) / 2;
    
                if (findNum == arr[mid]) {
                    System.out.println("找到了指定的元素,位置为：" + mid);
                    isFlag = false;
                    break;
                } else if (arr[mid] > findNum) {
                    max = mid - 1;
                } else {//arr[middle] < findNum
                    min = mid + 1;
                }
            }
    
            if (isFlag) {
                System.out.println("很遗憾,没有找到你要查询的元素！");
            }
        }
    }

### 4.6 数组排序 ###

#### 4.6.1 冒泡排序 ####

冒泡概述

冒泡排序（Bubble Sort），是一种计算机科学领域的较简单的排序算法。

它重复地走访过要排序的元素列，依次比较两个相邻的元素，如果顺序（如从大到小、首字母从Z到A）错误就把他们交换过来。走访元素的工作是重复地进行直到没有相邻元素需要交换，也就是说该元素列已经排序完成。

这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端（升序或降序排列），就如同碳酸饮料中二氧化碳的气泡最终会上浮到顶端一样，故名“冒泡排序”。

**实现原理**

1.比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。  
2.对每一对相邻元素做同样的工作，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。  
3.针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。  
4.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。

**实现思路**

(1)第一次比较：首先比较第一和第二个数，将小数放在前面，将大数放在后面。

(2)比较第2和第3个数，将小数 放在前面，大数放在后面。

......

(3)如此继续，知道比较到最后的两个数，将小数放在前面，大数放在后面，重复步骤，直至全部排序完成

(4)在上面一趟比较完成后，最后一个数一定是数组中最大的一个数，所以在比较第二趟的时候，最后一个数是不参加比较的。

(5)在第二趟比较完成后，倒数第二个数也一定是数组中倒数第二大数，所以在第三趟的比较中，最后两个数是不参与比较的。

(6)依次类推，每一趟比较次数减少依次

![20210910172853141.gif][]

**实例解析**

排序数组:\[10,1,35,61,89,36,55\]

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 12][]

**冒泡代码**

/*
    * 使用冒泡排序实现升序排列
    * 冒泡排序(升序)的原理:
    * 	两两比较,如果前面的值比后面的值大,则交换位置
    * 	外层i	0		1		2		3		4
    * 原数组	第一轮	第二轮	第三轮	第四轮	第五轮	外层循环5次     arr.length-1   6 - 1
    * 98		78		56		44		23		6
    * 78		56		44		23		6		23
    * 56		44		23		6		44		44
    * 44		23		6		56		56		56
    * 23		6		78		78		78		78
    * 6		98		98		98		98		98
    * 					
    * 次数		5		4		3		2		1	
    * 内层		arr.length-1-i	
    * 第一轮得到一个最大值,这个最大值 
    * 1.外层循环初始变量i为0,判断依据 i < arr.length - 1
    * 2.内存循环初始边框j为0,判断依据 j < arr.length - i - 1
    * 3.判断谁大或谁小,然后交换位置
    */
    int arr[] = {32,5,100,9,78,1};
    for(int i = 0;i < arr.length - 1;i++) { //用来决定轮数  5
        for(int j = 0; j < arr.length - i -1;j++) { //用来决定每轮比较的次数
            if(arr[j] > arr[j+1]) {
                //temp保存哪个值无所谓,但是保存哪个值,就要先给哪个值赋值
                int temp = arr[j+1];
                arr[j+1] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }
    }
    System.out.println("冒泡升序排列之后:"+Arrays.toString(arr));

#### 4.6.2 选择排序 ####

选择排序（Selection sort）是一种简单直观的排序算法。  
  
它的工作原理是：第一次从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，然后再从剩余的未排序元素中寻找到最小（大）元素，然后放到已排序的序列的末尾。以此类推，直到全部待排序的数据元素的个数为零。

![20210910171401902.gif][]

**实例解析**

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 13][]

第1趟比较：拿第1个元素依次和它后面的每个元素进行比较，如果第1个元素大于后面某个元素，交换它们，经过第1趟比较，数组中最小的元素被选出，它被排在第一位  
  
第2趟比较：拿第2个元素依次和它后面的每个元素进行比较，如果第2个元素大于后面某个元素，交换它们，经过第2趟比较，数组中第2小的元素被选出，它被排在第二位  
  
......  
  
第n-1趟比较：第n-1个元素和第n个元素作比较，如果第n-1个元素大于第n个元素，交换它们.

**选择代码**

/*
    * 选择排序 - 升序排列:
    * 	使用指定位置的值,跟所有的值进行比较;如果前面的值大于后面的值,则交换位置
    * 
    * 外层循环变量 0		1		2		3	
    * 原数组	第一轮	第二轮	第三轮	第四轮		比较了四次,外层循环	arr.length - 1
    * 120		10		10		10		10
    * 89		120		18		18		18
    * 32		89		120		32		32
    * 18		32		89		120		89
    * 10		18		32		89		120
    * 
    * 次数		4		3		2		1		看似: arr.length - i - 1
    * 
    * 1. 外层循环初始变量i为0,小于arr.length - 1
    * 2. 内层循环初始变量j为i,小于arr.length - 1
    * 		j = 0		< 4
    * 		j = 1		< 4
    * 		j = 2		< 4
    */
    int arr[] = {32,2,78,6,44,100};
    for(int i = 0;i < arr.length - 1;i++) {
        for(int j = i; j < arr.length - 1;j++) {
            /*
    		* i = 0  arr[i] = 2
    		* j = 0  32  2 --> 2 arr[j+1] = 32
    		*/
            if(arr[i] > arr[j+1]) {
                int temp = arr[j+1];
                arr[j+1] = arr[i];
                arr[i] = temp;
            }
        }
    }
    System.out.println("选择排序之后的数组:"+Arrays.toString(arr));

## 五、Arrays类 ##

### 5.1 Arrays类的简介 ###

所在包：java.util.Arrays

类的定义：  
public class Arrays extends Object

此类包含用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法。此类还包含一个允许将数组作为列表来查看的静态工厂。

除非特别注明，否则如果指定数组引用为 null，则此类中的方法都会抛出 NullPointerException。

Arrays类里面的方法全部都是静态方法；

### 5.2 Arrays方法介绍 ###

#### 5.2.1 数组转换列表 ####

static <T> List<T> asList(T... a) 返回一个受指定数组支持的固定大小的列表。

Arrays.asList的作用是将数组转化为list，一般是用于在初始化的时候，设置几个值进去，简化代码，省去add的部分。

参数：  
1、直接定义n个具体的数据。  
2、传递非基本数据类型的数组，如果是基本数据类型，那么使用包装类数组。  
也可以是数组\[但是数组类型不能是（byte，short，int，long，float，double，boolean），如果是基本数据类型的数组，会把数组作为一个整体\]，可以是Integer等包装类。

import java.util.ArrayList;
    import java.util.Arrays;
    import java.util.List;
    
    public class ArraysTest01 {
        public static void main(String[] args) {
            // List<String> ebsCodes = Arrays.asList("USERNAME","REAP","NLS");
            List<Integer> ebsCodes = Arrays.asList(12, 22, 33);  //存储包装类Integer
    
            // 把数组转换为集合,数组不能是基本类型的数组
            String[] s = {"aa", "bb", "cc"};
            List<String> strlist = Arrays.asList(s);
    
            //上述代码等价于(但是又存在不同之处):
            List<String> ebsCodes = new ArrayList();
            ebsCodes.add("USERNAME");
            ebsCodes.add("REAP");
            ebsCodes.add("NLS");
        }
    }

**注意：**

（1）该方法不适用于基本数据类型（byte，short，int，long，float，double，boolean），可以是包装类。  
（2）该方法将数组与列表链接起来，当更新其中之一时，另一个自动更新。  
（3）不支持add和remove方法。  
最重要的一点就是，不支持add和remove，如果不需要改变长度可以使用Arrays.asList()。

调用Arrays.asList()生产的List的add、remove方法时报java.lang.UnsupportedOperationException异常，这是由Arrays.asList() 返回的是Arrays的内部类ArrayList， 而不是java.util.ArrayList。

#### 5.2.2 排序方法 ####

static void sort(参数数据 arr) 对指定类型数组按数字升序进行排序。

参数介绍：  
arr - 要搜索的数组(byte/short/int/long/float/double/char/Object)

static void sort(参数数据 arr, int fromIndex, int toIndex) 对指定 byte 型数组的指定范围按数字升序进行排序。

参数介绍：  
arr - 要搜索的数组(byte/short/int/long/float/double/char/Object)；  
fromIndex - 要排序的第一个元素的索引（包括）；  
toIndex - 要排序的最后一个元素的索引（不包括）；

import java.util.Arrays;
    
    public class ArraysTest02 {
        public static void main(String[] args) {
    
            //static void sort(int[] a) 对指定的 int 型数组按数字升序进行排序。 
            int arr[] = {31, 89, 9, 2, 77, 6, 100};
    
            Arrays.sort(arr); //对原数组进行排序
    
            //Arrays.toString(数组)  把数组的内容输出
            System.out.println(Arrays.toString(arr)); //已经升序排列 [2, 6, 9, 31, 77, 89, 100]
    
            /*
             * 在Arrays这个API里面,没有给我们提供降序排列的方法
             */
            /*
             * 反转数组
             * 七个值: 3次
             * 八个值: 4次
             *
             * 数组长度/2
             * 0	6
             * 1	5
             * 2	4
             *
             */
            //对数组进行逆序排列
            for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
                //先得定义一个临时变量来存储某个值
                int temp = arr[i];
                //把后面的赋值给前面的
                arr[i] = arr[arr.length - 1 - i];
                arr[arr.length - 1 - i] = temp;
            }
    
            System.out.println(Arrays.toString(arr)); //通过自己代码实现数组的逆序排列
        }
    }

#### 5.2.3 二分搜索法 ####

static int binarySearch(参数数组 arr, 对应数组的key) 使用二分搜索法来搜索指定类型数组，以获得指定的值。必须在进行此调用之前对数组进行排序（通过 sort(byte\[\]) 方法）。如果没有对数组进行排序，则结果是不确定的。如果数组包含多个带有指定值的元素，则无法保证找到的是哪一个。

参数介绍：  
arr - 要搜索的数组(byte/short/int/long/float/double/char/Object)；  
key - 要搜索的值；

返回值介绍：  
如果它包含在数组中，则返回搜索键的索引；否则返回 (-(插入点) - 1)。插入点 被定义为将键插入数组的那一点：即第一个大于此键的元素索引，如果数组中的所有元素都小于指定的键，则为 a.length。注意，这保证了当且仅当此键被找到时，返回的值将 >= 0。

static int binarySearch(参数数组 arr, int fromIndex, int toIndex, 对应数组的key) 使用二分搜索法来搜索指定类型数组的范围，以获得指定的值。

参数介绍：  
arr - 要搜索的数组(byte/short/int/long/float/double/char/Object)；  
fromIndex - 要搜索的第一个元素的索引（包括）；  
toIndex - 要搜索的最后一个元素的索引（不包括）；  
key - 要搜索的值；

返回值介绍:  
如果它包含在数组的指定范围内，则返回搜索键的索引；否则返回 (-(插入点) - 1)。插入点 被定义为将键插入数组的那一点：即范围中第一个大于此键的元素索引，如果范围中的所有元素都小于指定的键，则为 toIndex。注意，这保证了当且仅当此键被找到时，返回的值将 >= 0。

public class ArraysTest03 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr3 = new int[]{-98, -34, 2, 34, 54, 66, 79, 105, 210, 333};
            int index = Arrays.binarySearch(arr3, 210);
            if (index >= 0) {
                System.out.println(index);
            } else {
                System.out.println("未找到");
            }
        }
    }

#### 5.2.4 拷贝数组 ####

static 参数类型数组 copyOf(参数数组 arr, int newLength) 复制指定的数组，截取或用默认值填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。

参数介绍：  
original - 要复制的数组(byte/short/int/long/float/double/char/Object/boolean)；  
newLength - 要返回的副本的长度；

返回：  
原数组的副本，截取或用默认值元素填充以获得指定的长度；  
默认值：  
数值类型 - 0/0.0；  
布尔类型 - false；  
字符类型 - 空字符；  
引用类型 - null；  
抛出：  
NegativeArraySizeException - 如果 newLength 为负；  
NullPointerException - 如果 original 为 null；

public class ArraysTest04 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr1 = new int[]{1, 2, 3, 4};
    
            // 复制的长度超过原数组长度,默认值填充
            int[] newArr1 = Arrays.copyOf(arr1, 7);
    
            // 复制的长度不超过原数组长度,截取
            int[] newArr2 = Arrays.copyOf(arr1, 2);
    
            // 输出
            System.out.println(Arrays.toString(newArr1));
            System.out.println(Arrays.toString(newArr2));
        }
    }

#### 5.2.5 拷贝数组指定范围 ####

static 参数类型数组 copyOfRange(参数数组 arr, int from, int to) 将指定数组的指定范围复制到一个新数组。

参数介绍：  
original - 要复制的数组(byte/short/int/long/float/double/char/Object/boolean)；  
from - 要复制的范围的初始索引（包括）；  
to - 要复制的范围的最后索引（不包括）。（此索引可能位于数组范围之外）。

返回：  
包含取自原数组指定范围的新数组，截取或用默认值元素填充以获得所需长度；

抛出：  
ArrayIndexOutOfBoundsException - 如果 from < 0 或 from > original.length()；  
IllegalArgumentException - 如果 from > to；  
NullPointerException - 如果 original 为 null；

#### 5.2.6 数组转换字符串 ####

static String toString(参数数组 arr) 返回指定数组内容的字符串表示形式。

参数数组 arr: 任意数据类型的数组

static String deepToString(参数数组 arr) 返回指定数组“深层内容”的字符串表示形式。

返回指定数组“深层内容”的字符串表示形式。如果数组包含作为元素的其他数组，则字符串表示形式包含其内容等。此方法是为了将多维数组转换为字符串而设计的。

#### 5.2.7 数组比较 ####

static boolean equals(参数数组 arr1,参数数组 arr2) 如果两个指定类型数组彼此相等，则返回 true。

参数介绍：  
arr1 - 将测试其相等性的一个数组；  
arr2 - 将测试其相等性的另一个数组；

如果两个指定的 boolean 型数组彼此相等，则返回 true。如果两个数组包含相同数量的元素，并且两个数组中的所有相应元素对都是相等的，则认为这两个数组是相等的。换句话说，如果两个数组以相同顺序包含相同的元素，则两个数组是相等的。此外，如果两个数组引用都为 null，则认为它们是相等的。

import java.util.Arrays;
    
    public class ArraysTest05 {
        public static void main(String[] args) {
            // boolean equals(int[] a,int[] b):判断两个数组是否相等。
            int[] arr1 = new int[]{1, 2, 3, 4};
            int[] arr2 = new int[]{1, 3, 2, 4};
            boolean isEquals = Arrays.equals(arr1, arr2);
            System.out.println(isEquals);
        }
    }

#### 5.2.8 数组填充 ####

static void fill(参数数组 arr1, 参数类型 val) 将指定类型的值分配给指定类型数组的每个元素。

参数：  
arr1 - 要填充的数组；  
val - 要存储在数组所有元素中的值；

static void fill(参数数组 arr1, int fromIndex, int toIndex, 参数类型 val) 将指定类型的值分配给指定类型数组指定范围中的每个元素。

参数：  
arr1 - 要填充的数组；  
fromIndex - 要使用指定值填充的第一个元素的索引（包括）；  
toIndex - 要使用指定值填充的最后一个元素的索引（不包括）；  
val - 要存储在数组所有元素中的值；

抛出：  
IllegalArgumentException - 如果 fromIndex > toIndex；  
ArrayIndexOutOfBoundsException - 如果 fromIndex < 0 或 toIndex > a.length；

public class ArraysTest06 {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr1 = new int[]{1, 2, 3, 4};
    
            // void fill(int[] a,int val):将指定值填充到数组之中。
            Arrays.fill(arr1, 10);
            System.out.println(Arrays.toString(arr1));
    
        }
    }

## 六、数组常见异常 ##

数组脚标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)。  
int\[\] arr = new int\[2\];  
System.out.println(arr\[2\]);  
System.out.println(arr\[-1\]);  
访问到了数组中的不存在的脚标时发生。

空指针异常(NullPointerException)。  
int\[\] arr = null;  
System.out.println(arr\[0\]);  
arr引用没有指向实体，却在操作实体中的元素时。

## 七、课后练习题 ##

### 7.1 程序题 ###

**1、某小区单间短期出租4个月，550元/月（水电煤公摊，网费35元/月），空调、卫生间、厨房齐全。屋内均是IT行业人士，喜欢安静。所以要求来租者最好是同行或者刚毕业的年轻人，爱干净、安静。电话如下代码：**

public class ArrayTest {
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr = new int[]{8, 2, 1, 0, 3};
            int[] index = new int[]{2, 0, 3, 2, 4, 0, 1, 3, 2, 3, 3};
            String tel = "";
            for (int i = 0; i < index.length; i++) {
                tel += arr[index[i]];
            }
            System.out.println("联系方式：" + tel); // 联系方式：18013820100
        }
    }

**2、从键盘读入学生成绩，找出最高分，并输出学生成绩等级。**   
成绩>=最高分-10 等级为’A’  
成绩>=最高分-20 等级为’B’  
成绩>=最高分-30 等级为’C’  
其余 等级为’D’

提示：先读入学生人数，根据人数创建int数组，存放学生成绩。

import java.util.Scanner;
    
    public class ScoreTypes {
        public static void main(String[] args) {
            //1.使用Scanner，读取学生个数
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入学生人数：");
            int number = scanner.nextInt();
    
            //2.创建数组，存储学生成绩：动态初始化
            int[] scores = new int[number];
            //3.给数组中的元素赋值
            System.out.println("请输入" + number + "个学生成绩：");
            int maxScore = 0;
            for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
                scores[i] = scanner.nextInt();
                //4.获取数组中的元素的最大值:最高分
                if (maxScore < scores[i]) {
                    maxScore = scores[i];
                }
            }
            //		for(int i = 0;i < scores.length;i++){
            //			if(maxScore < scores[i]){
            //				maxScore = scores[i];
            //			}
            //		}
    
            //5.根据每个学生成绩与最高分的差值，得到每个学生的等级，并输出等级和成绩
            char level;
            for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
                if (maxScore - scores[i] <= 10) {
                    level = 'A';
                } else if (maxScore - scores[i] <= 20) {
                    level = 'B';
                } else if (maxScore - scores[i] <= 30) {
                    level = 'C';
                } else {
                    level = 'D';
                }
    
                System.out.println("student " + i +
                        " score is " + scores[i] + ",grade is " + level);
            }
        }
    }

**3、获取arr数组中所有元素的和。**  
提示：使用for的嵌套循环即可。

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5oiR5piv5rOi5ZOp5Liq5rOi_size_10_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

public class ArraySum {
    
        public static void main(String[] args) {
            int[][] arr = new int[][]{
       {3, 5, 8}, {12, 9}, {7, 0, 6, 4}};
            // 记录总和
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                    sum += arr[i][j];
                }
            }
            System.out.println("总和为：" + sum);
        }
    }

**4、回形数格式方阵的实现：**  
从键盘输入一个整数（1~20），则以该数字为矩阵的大小，把1,2,3…n\*n 的数字按照顺时针螺旋的形式填入其中。  
例如： 输入数字2，则程序输出：  
1 2  
4 3  
输入数字3，则程序输出：  
1 2 3  
8 9 4  
7 6 5  
输入数字4， 则程序输出：  
1 2 3 4  
12 13 14 5  
11 16 15 6  
10 9 8 7

import java.util.Scanner;
    
    class RectangleTest01 {
        public static void main(String[] args) {
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("输入一个数字");
            int len = scanner.nextInt();
            int[][] arr = new int[len][len];
    
            int s = len * len;
            /*
             * k = 1:向右 k = 2:向下 k = 3:向左 k = 4:向上
             */
            int k = 1;
            int i = 0, j = 0;
            for (int m = 1; m <= s; m++) {
                if (k == 1) {
                    if (j < len && arr[i][j] == 0) {
                        arr[i][j++] = m;
                    } else {
                        k = 2;
                        i++;
                        j--;
                        m--;
                    }
                } else if (k == 2) {
                    if (i < len && arr[i][j] == 0) {
                        arr[i++][j] = m;
                    } else {
                        k = 3;
                        i--;
                        j--;
                        m--;
                    }
                } else if (k == 3) {
                    if (j >= 0 && arr[i][j] == 0) {
                        arr[i][j--] = m;
                    } else {
                        k = 4;
                        i--;
                        j++;
                        m--;
                    }
                } else if (k == 4) {
                    if (i >= 0 && arr[i][j] == 0) {
                        arr[i--][j] = m;
                    } else {
                        k = 1;
                        i++;
                        j++;
                        m--;
                    }
                }
            }
    
            // 遍历
            for (int m = 0; m < arr.length; m++) {
                for (int n = 0; n < arr[m].length; n++) {
                    System.out.print(arr[m][n] + "\t");
                }
                System.out.println();
            }
        }
    }

import java.util.Scanner;
    
    class RectangleTest02 {
    
        public static void main(String[] args) {
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("输入一个数字");
            int n = scanner.nextInt();
            int[][] arr = new int[n][n];
    
            int count = 0; // 要显示的数据
            int maxX = n - 1; // x轴的最大下标
            int maxY = n - 1; // Y轴的最大下标
            int minX = 0; // x轴的最小下标
            int minY = 0; // Y轴的最小下标
            while (minX <= maxX) {
                for (int x = minX; x <= maxX; x++) {
                    arr[minY][x] = ++count;
                }
                minY++;
                for (int y = minY; y <= maxY; y++) {
                    arr[y][maxX] = ++count;
                }
                maxX--;
                for (int x = maxX; x >= minX; x--) {
                    arr[maxY][x] = ++count;
                }
                maxY--;
                for (int y = maxY; y >= minY; y--) {
                    arr[y][minX] = ++count;
                }
                minX++;
            }
    
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                    String space = (arr[i][j] + "").length() == 1 ? "0" : "";
                    System.out.print(space + arr[i][j] + " ");
                }
                System.out.println();
            }
        }
    }

### 7.2 判断题 ###

**1、声明：int\[\] x,y\[\]; 在给x,y变量赋值以后，以下选项允许通过编译的是：**  
a ) x\[0\] = y; no  
b) y\[0\] = x; yes  
c) y\[0\]\[0\] = x; no  
d) x\[0\]\[0\] = y; no  
e) y\[0\]\[0\] = x\[0\]; yes  
f) x = y; no

提示：  
一维数组：int\[\] x 或者int x\[\]  
二维数组：int\[\]\[\] y 或者 int\[\] y\[\] 或者 int y\[\]\[\]

**2、下面数组定义正确的有：**  
A.String strs\[\] = \{"a" "b" "c"\};  
B.String\[\] strs = \{"a", "b", "c"\};  
C.String\[\] strs = new String\{"a" "b" "c"\};  
D.String strs\[\] = new String\[\]\{"a", "b", "c"\};  
E.String\[\] strs = new String\[3\]\{"a", "b", "c"\};

正确：B D

**3、分析程序，并写出执行结果**

public class Test{
        public static void main(String[] args){
            int i,s= 0;
            int a[] = {10,20,30,40,50,60,70,80,90};
    
            for(i=0;i<a.length;i++){
                if(a[i]%3 == 0){
                    s += a[i];
                }
            }
            System.out.println("s=" + s); // s=180
        }
    }

### 7.3 简答题 ###

**1、为什么要使用数组?**  
当我们定义一批有关联的数据的时候,Java变量的局限性导致无论存还是取都比较麻烦;  
1.非常浪费内存  
2.代码复用性低  
3.变量之间的关联是松散的,不便于集中管理

**2、什么是数组以及Java数组的特点?**  
数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。  
1.数组是有序排列的集合。  
2.数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型。  
3.数组的元素的类型，必须一样。  
4.创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间，而数组名中引用的是这块连续空间的首地址。  
5.数组的长度是固定的，长度一旦确定，就不能修改。  
6.我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。

**3、数组的基本要素?**  
数组名：数组的名称，用于区分不同的数组，数组只有一个名称，即标识符，要符合标识符规范。  
元素类型：数组要存储的元素的数据类型。  
数组元素：向数组中存放的数据/元素。  
元素下标：对数组元素进行编号，元素下标标明了元素在数组中的位置，从0开始；数组中的每个元素都可以通过下标来访问。  
数组长度：数组长度固定不变，避免数组越界。

**4、数组的分类?**  
按照维数：一维数组、二维数组、三维数组、...  
注: 从二维数组开始，我们都称之为多维数组。  
按照数组元素的类型：基本数据类型元素的数组、引用数据类型元素的数组(即对象数组)。

**5、数组元素/成员变量的默认值?**

**6、如何获取数组的长度?**  
每个数组都有一个属性length指明它的长度，例如：a.length 指明数组a的长度(元素个数)。

**7、数组有没有length()这个方法? String有没有length()这个方法？**  
数组没有length()这个方法，有length的属性。String有length()这个方法。

**8、Java能动态分配数组吗？**  
可以。

**9、Java中的任何数据类型都可以使用System.out.pritln方法显示吗?**  
对基本数据类型而言，输出的往往是变量的值;  
对于像数组这一类复杂的数据类型，输出的是其堆空间中存储位置的hashCode值;

**10、二维数组的本质?**  
二维数组本质上是以数组作为数组元素的数组，即“数组的数组”。

**11、一维数组和二维数组内存分析?**  
见课件。

**12、通过代码实现数组反转?**

String arr[] = new String[]{"AA", "BB", "CC", "DD", "EE", "FF", "GG"};
    
    System.out.println("反转之前:");
    for (String str : arr) {
        System.out.print(str + "\t");
    }
    System.out.println("\n-------------------------------------------");
    /*
     * 分析:
     *   长度7  奇数  7/2 = 3
     *   0   6
     *   1   5
     *   2   4
     *   长度6   偶数 6/2 = 3
     *
     * 交换的次数： 数组长度 / 2
     * */
    /*for(int i = 0;i < arr.length / 2;i++){
        // 定义临时变量
        String temp = arr[i]; // 临时变量保存的是哪个,就先给哪个赋值
        arr[i] = arr[arr.length - 1 - i];
        arr[arr.length - 1 - i] = temp;
    }*/
    
    for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--){ // i = 3 j = 3
        // 定义临时变量
        String temp = arr[i]; // 临时变量保存的是哪个,就先给哪个赋值
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
    
    System.out.println("反转之后:");
    for (String str : arr) {
        System.out.print(str + "\t");
    }

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