Java的数组

作者: 寻心_0a46 | 来源:发表于2023-05-09 15:36 被阅读0次

数组对于每一门编程语言来说都是重要的数据结构之一，当然不同语言对数组的实现及处理也不尽相同。Java 语言中提供的数组是用来存储固定大小的同类型元素。例如，你可以声明一个数组变量，如 numbers[100] 来代替直接声明 100 个独立变量 number0，number1，....，number99。

声明数组变量：首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法：

dataType[] arrayRefVar;   // 首选的方法
 
或
 
dataType arrayRefVar[];  // 效果相同，但不是首选方法

注意: 建议使用 dataType[] arrayRefVar 的声明风格声明数组变量。 dataType arrayRefVar[] 风格是来自 C/C++ 语言，在Java中采用是为了让 C/C++ 程序员能够快速理解java语言。

例如声明一个double类型的数组变量实例：

double[] myList;         // 首选的方法
 
或
 
double myList[];         //  效果相同，但不是首选方法

创建数组

Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下：

arrayRefVar = new dataType[arraySize];

上面的语法语句做了两件事：

一、使用 dataType[arraySize] 创建了一个数组。
二、把新创建的数组的引用赋值给变量 arrayRefVar。

数组变量的声明，和创建数组可以用一条语句完成，如下所示：

dataType[] arrayRefVar = new dataType[arraySize];

另外，你还可以使用如下的方式创建数组:

dataType[] arrayRefVar = {value0, value1, ..., valuek};

数组的元素是通过索引访问的。数组索引从 0 开始，所以索引值从 0 到 arrayRefVar.length-1(数组长度减1)。例如，下面的语句首先声明了一个数组变量 myList，接着创建了一个包含 10 个 double 类型元素的数组，并且把它的引用赋值给 myList 变量：

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      // 数组大小
      int size = 10;
      // 定义数组
      double[] myList = new double[size];
      myList[0] = 5.6;
      myList[1] = 4.5;
      myList[2] = 3.3;
      myList[3] = 13.2;
      myList[4] = 4.0;
      myList[5] = 34.33;
      myList[6] = 34.0;
      myList[7] = 45.45;
      myList[8] = 99.993;
      myList[9] = 11123;
      // 计算所有元素的总和
      double total = 0;
      for (int i = 0; i < size; i++) {
         total += myList[I];
      }
      System.out.println("总和为： " + total);
   }
}
// 实例输出结果为：
// 总和为： 11367.373

下面的图片描绘了数组 myList。这里 myList 数组里有 10 个 double 元素，它的下标从 0 到 9 ：

12-130Q0221Q5602.jpg

处理数组

数组的元素类型和数组的大小都是确定的，所以当处理数组元素时候，我们通常使用基本循环或者 For-Each 循环。下面实例完整地展示了如何创建、初始化和操纵数组：

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5};
 
      // 打印所有数组元素
      for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
         System.out.println(myList[i] + " ");
      }
      // 计算所有元素的总和
      double total = 0;
      for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
         total += myList[i];
      }
      System.out.println("Total is " + total);
      // 查找最大元素
      double max = myList[0];
      for (int i = 1; i < myList.length; i++) {
         if (myList[i] > max) max = myList[i];
      }
      System.out.println("Max is " + max);
   }
}
// 实例编译运行结果如下：
// 1.9
// 2.9
// 3.4
// 3.5
// Total is 11.7
// Max is 3.5

For-Each 循环

JDK 1.5 引进了一种新的循环类型，被称为 For-Each 循环或者加强型循环，它能在不使用下标的情况下遍历数组。语法格式如下：

for(type element: array)
{
    System.out.println(element);
}

例如用For-Each循环来显示数组 myList 中的所有元素：

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5};
 
      // 打印所有数组元素
      for (double element: myList) {
         System.out.println(element);
      }
   }
}
// 实例编译运行结果如下：
// 1.9
// 2.9
// 3.4
// 3.5

数组作为函数的参数或返回值

数组可以作为参数传递给方法。例如，下面的例子就是一个打印 int 数组中元素的方法：

public static void printArray(int[] array) {
  for (int i = 0; i < array.length; i++) {
    System.out.print(array[i] + " ");
  }
}
// 调用 printArray 方法打印出 3，1，2，6，4 和 2

数组可以作为方法的返回值。例如：

public static int[] reverse(int[] list) {
  int[] result = new int[list.length];
 
  for (int i = 0, j = result.length - 1; i < list.length; i++, j--) {
    result[j] = list[i];
  }
  return result;
}

多维数组

多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每一个元素都是一个一维数组，例如：

String[][] str = new String[3][4];

多维数组的动态初始化（以二维数组为例）：

1、直接为每一维分配空间，格式如下：

type[][] typeName = new type[typeLength1][typeLength2];

type 可以为基本数据类型和复合数据类型，typeLength1 和 typeLength2 必须为正整数，typeLength1 为行数，typeLength2 为列数。例如：

// 二维数组 a 可以看成一个两行三列的数组
int[][] a = new int[2][3];

2、从最高维开始，分别为每一维分配空间，例如：

String[][] s = new String[2][];
s[0] = new String[2];
s[1] = new String[3];
s[0][0] = new String("Good");
s[0][1] = new String("Luck");
s[1][0] = new String("to");
s[1][1] = new String("you");
s[1][2] = new String("!");

解析：s[0]=new String[2] 和 s[1]=new String[3] 是为最高维分配引用空间，也就是为最高维限制其能保存数据的最长的长度，然后再为其每个数组元素单独分配空间 s0=new String("Good") 等操作。

多维数组的引用（以二维数组为例）：对二维数组中的每个元素，引用方式为 arrayName[index1][index2]，例如：

num[1][0];

Arrays 类

java.util.Arrays 类能方便地操作数组，它提供的所有方法都是静态的。具有以下功能：

给数组赋值：通过 fill 方法。
对数组排序：通过 sort 方法，按升序。
比较数组：通过 equals 方法比较数组中元素值是否相等。
查找数组元素：通过 binarySearch 方法能对排序好的数组进行二分查找法操作。

方法具体说明如下：

序号	方法及说明
1	public static int binarySearch(Object[] a, Object key)，用二分查找算法在给定数组中搜索给定值的对象(Byte,Int,double等)。数组在调用前必须排序好的。如果查找值包含在数组中，则返回搜索键的索引；否则返回 (-(插入点) - 1)
2	public static boolean equals(long[] a, long[] a2)，如果两个指定的 long 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。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）
3	public static void fill(int[] a, int val)，将指定的 int 值分配给指定 int 型数组指定范围中的每个元素。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）
4	public static void sort(Object[] a)，对指定对象数组根据其元素的自然顺序进行升序排列。同样的方法适用于所有的其他基本数据类型（Byte，short，Int等）

$\color{red}{数组使用实例：}$

数组排序及元素查找：

实例演示了如何使用sort()方法对Java数组进行排序，及如何使用 binarySearch() 方法来查找数组中的元素, 使用自定义的 printArray() 方法来打印数组。

public class Test {
    public static void main(String args[]) throws IOException {
        // 创建数组
        int array[] = { 2, 5, -2, 6, -3, 8, 0, -7, -9, 4 };
        // 根据其元素的自然顺序进行升序排列
        Arrays.sort(array);
        // 使用自定义方法输出数组排序结果
        printArray("数组排序结果为", array);
        // 对排序后的数组使用二分查找算法在给定数组中搜索给定值的对象
        int index = Arrays.binarySearch(array, 2);
        // 输出元素 2 的位置
        System.out.println("元素 2  在第 " + index + " 个位置");
    }
    //自定义数组输出方法
    private static void printArray(String message, int array[]) {
        System.out.println(message
                + ": [length: " + array.length + "]");
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if(i != 0){
                System.out.print(", ");
            }
            System.out.print(array[i]);
        }
        System.out.println();
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 数组排序结果为: [length: 10]
// -9, -7, -3, -2, 0, 2, 4, 5, 6, 8
// 元素 2  在第 5 个位置

数组添加元素：

public class Test {
    public static void main(String args[]) throws IOException {
        // 创建数组
        int array[] = { 2, 5, -2, 6, -3, 8, 0, -7, -9, 4 };
        // 根据其元素的自然顺序进行升序排列
        Arrays.sort(array);
        // 使用自定义方法输出数组排序结果
        printArray("数组排序", array);
        // 对排序后的数组使用二分查找算法在给定数组中搜索给定值的对象
        int index = Arrays.binarySearch(array, 1);
        // 如果元素不存在，输出返回的索引
        System.out.println("元素 1 所在位置（负数为不存在）："
                + index);
        // 新的索引位置（负负为正）
        int newIndex = -index - 1;
        // 调用自定义数组插入元素方法
        array = insertElement(array, 1, newIndex);
        // 使用自定义方法输出插入元素后的新数组
        printArray("数组添加元素 1", array);
    }

    /**
     * 自定义数组输出方法
     * @param message 参数文本
     * @param array 要输出元素内容的数组
     */
    private static void printArray(String message, int array[]) {
        System.out.println(message
                + ": [length: " + array.length + "]");
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if(i != 0){
                System.out.print(", ");
            }
            System.out.print(array[i]);
        }
        System.out.println();
    }

    /**
     * 自定义数组插入元素
     * @param original 原数组
     * @param element 插入的元素
     * @param index 插入元素的位置索引
     * @return 插入元素后的数组
     */
    private static int[] insertElement(int original[],
                                       int element, int index) {
        // 获取原数组长度
        int length = original.length;
        // 创建方法值返回数组
        int destination[] = new int[length + 1];
        // 将原数组中索引0位置开始，index数量的元素复制到方法值返回数组并在索引位置0处开始存储
        System.arraycopy(original, 0, destination, 0, index);
        // 将方法值返回数组索引index位置的元素设置为要插入的元素
        destination[index] = element;
        //  将原数组中索引index位置开始，剩余的元素复制到方法值返回数组并在索引位置index + 1 处开始存储
        System.arraycopy(original, index, destination, index
                + 1, length - index);
        // 返回插入元素后的数组
        return destination;
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 数组排序: [length: 10]
// -9, -7, -3, -2, 0, 2, 4, 5, 6, 8
// 元素 1 所在位置（负数为不存在）：-6
// 数组添加元素 1: [length: 11]
// -9, -7, -3, -2, 0, 1, 2, 4, 5, 6,

数组元素反转：

将元素取出，倒序放入新的数组

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = {10, 20, 30, 40, 50};
        reverse(arr, arr.length);
    }

    /**
     * 反转数组
     * @param a 要反转元素的数组
     * @param n 要反转元素的数组长度
     */
    static void reverse(int a[], int n) {
        // 创建反转元素后的数组
        int[] b = new int[n];
        // 将参数a数组中的元素从索引0开始依次取出，依次放入b数组的最后一位、倒数第二位、倒数第三位...
        int j = n;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            b[j - 1] = a[i];
            j = j - 1;
        }
        // 输入反转数组
        System.out.println("反转后数组是: \n");
        for (int k = 0; k < n; k++) {
            System.out.println(b[k]);
        }
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 50
// 40
// 30
// 20
// 10

通过数组中的元素位置交换

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = {10, 20, 30, 40, 50};
        reverse(arr, arr.length);
    }

    /**
     *
     * @param a 反转数组
     * @param n 要反转元素的数组长度
     */
    static void reverse(int a[], int n)
    {
        // 第一个与最后一个交互，第二个与倒数第二个交换，以此类推
        int i, k, t;
        for (i = 0; i < n / 2; i++) {
            t = a[i];
            a[i] = a[n - i - 1];
            a[n - i - 1] = t;
        }
        // 输入反转数组
        System.out.println("反转后的数组是: \n");
        for (k = 0; k < n; k++) {
            System.out.println(a[k]);
        }
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 50
// 40
// 30
// 20
// 10

通过 java.util.Arrays.asList(array) 方法

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer [] arr = {10, 20, 30, 40, 50};
        reverse(arr);
    }

    static void reverse(Integer a[])
    {
        // 将数组转为集合后进行逆序
        Collections.reverse(Arrays.asList(a));
        // 将反转数组转为集合后输入
        System.out.println(Arrays.asList(a));
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// [50, 40, 30, 20, 10]

数组获取最大和最小值：

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] numbers = { 8, 2, 7, 1, 4, 9, 5};
        // 将数组转为集合后获取集合中的最小值
        int min = (int) Collections.min(Arrays.asList(numbers));
        // 将数组转为集合或后获取集合中的最大值
        int max = (int) Collections.max(Arrays.asList(numbers));
        System.out.println("最小值: " + min);
        System.out.println("最大值: " + max);
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 最小值: 1
// 最大值: 9

数组合并：

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        String a[] = { "A", "E", "I" };
        String b[] = { "O", "U" };
        // 数组a转为集合后，使用该集合中的元素创建一个可修改的集合（asList()方法返回的集合是不可变的）
        List list = new ArrayList(Arrays.asList(a));
        // 数组b转为集合后，将该集合中的元素添加到 list 中
        list.addAll(Arrays.asList(b));
        // 将 list 转为数组
        Object[] c = list.toArray();
        System.out.println(Arrays.toString(c));
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// [A, E, I, O, U]

数组填充：

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建长度为3的数组
        int array[] = new int[3];
        // 向数组中填充 int 值100
        Arrays.fill(array, 100);
        // 遍历数组，输出数组中的元素
        for (int i = 0, n = array.length; i < n; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
        // 输出换行
        System.out.println();
        // 在数组 fromIndex (包含) 至 toIndex (不包含) 之间填入新的值取代原来的值
        Arrays.fill(array, 2, 3, 50);
        // 遍历数组，输出数组中的元素
        for (int i = 0, n = array.length; i < n; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }
}

数组扩容：

使用 System.arraycopy 方法

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = new String[] { "A", "B", "C" };
        String[] extended = new String[5];
        extended[3] = "D";
        extended[4] = "E";
        // 将 names 数组自索引0开始，names.length 个元素拷贝到 extended 数组并在其索引0位置开始存储
        System.arraycopy(names, 0, extended, 0, names.length);
        for (String str : extended){
            System.out.println(str);
        }
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// A
// B
// C
// D
// E

使用 Arrays.copyOf() 方法

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = new String[] { "A", "B", "C" };
        // 将names数组中的元素拷贝，并创建一个新长度的数组返回
        String[] extended = Arrays.copyOf(names,names.length * 2);
        extended[3] = "D";
        extended[4] = "E";
        extended[5] = "F";
        for (String str : extended){
            System.out.println(str);
        }
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// A
// B
// C
// D
// E
// F

查找数组中的重复元素：

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] my_array = {1, 2, 5, 5, 6, 6, 7, 2, 9, 2};
        findDupicateInArray(my_array);
    }

    /**
     * 自定义查找数组中的重复元素
     * @param a 要查找的数组
     */
    public static void findDupicateInArray(int[] a) {
        int count=0;
        for(int j = 0; j < a.length; j++) {
            for(int k = j+1; k < a.length; k++) {
                if(a[j] == a[k]) {
                    count++;
                }
            }
            if(count==1) {
                System.out.println( "重复元素 : " +  a[j] );
            }
            count = 0;
        }
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 重复元素 : 5
// 重复元素 : 6
// 重复元素 : 2

删除数组元素：

Java 的数组是固定长度的，无法直接删除，我们可以通过创建一个新数组，把原始数组中要保留的元素放到新数组中即可。

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 原始数组
        int[] oldarray = new int[] {3, 4, 5, 6, 7};
        // 新数组，长度为原始数组减去 1
        int[] newArray = new int[oldarray.length-1];
        // 删除索引为 2 的元素，即删除第三个元素 5
        int num = 2;

        for(int i=0;i<newArray.length; i++) {
            // 判断元素是否越界
            if (num < 0 || num >= oldarray.length) {
                throw new RuntimeException("元素越界... ");
            }
            // 将原始数组的元素存入新数组
            if(i < num) {
                newArray[i] = oldarray[i];
            } else {
                newArray[i] = oldarray[i+1];
            }
        }
        // 打印输出数组内容
        System.out.println(Arrays.toString(oldarray));
        oldarray = newArray;
        System.out.println(Arrays.toString(oldarray));
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// [3, 4, 5, 6, 7]
// [3, 4, 6, 7]

使用 ArrayList 来实现这个功能，ArrayList 是动态数组，操作起来更加方便。（asList() 方法转换集合时，数组中的元素需要是对象，如果是基本数据类型则整个数组会作为 List 的一个元素）

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建数组
        Integer[] oldarray = new Integer[] {3, 4, 5, 6, 7, 8, 7};
        // 数组转集合
        List list = new ArrayList(Arrays.asList(oldarray));
        // 移除集合的第一个元素
        list.remove(0);
        // 移除集合的第二个元素，由于上次移除导致的索引变化，所以索引1移除的是5
        list.remove(1);
        // 移除值为7的元素，每次调用方法只会移除一个元素
        list.remove(new Integer(7));
        // 将集合转回数组后，输出元素
        for (Object o:list.toArray()) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 4
// 6
// 8
// 7

判断数组是否相等：

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ary = {1,2,3,4,5,6};
        int[] ary1 = {1,2,3,4,5,6};
        int[] ary2 = {1,2,3,4};
        System.out.println("数组 ary 是否与数组 ary1相等? ："
                +Arrays.equals(ary, ary1));
        System.out.println("数组 ary 是否与数组 ary2相等? ："
                +Arrays.equals(ary, ary2));
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 数组 ary 是否与数组 ary1相等? ：true
// 数组 ary 是否与数组 ary2相等? ：false

数组并集:

public class ArrayTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr1 = { "1", "2", "3","4" };
        String[] arr2 = { "4", "5", "6" };
        String[] result_union = union(arr1, arr2);
        System.out.println("并集的结果如下：");

        for (String str : result_union) {
            System.out.println(str);
        }
    }

    /**
     * 求两个字符串数组的并集，利用set的元素唯一性
     * @param arr1 数组1
     * @param arr2 数组2
     * @return 数组的并集
     */
    public static String[] union(String[] arr1, String[] arr2) {
        Set<String> set = new HashSet<String>();

        for (String str : arr1) {
            set.add(str);
        }

        for (String str : arr2) {
            set.add(str);
        }

        String[] result = {  };

        return set.toArray(result);
    }
}

// 实例编译运行结果如下：
// 并集的结果如下：
// 1
// 2
// 3
// 4
// 5
// 6

Java的数组

创建数组

处理数组

For-Each 循环

数组作为函数的参数或返回值

多维数组

Arrays 类

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