初始Java篇（JavaSE基础语法）（4）（数组）（万字详解版）

T[] 数组名 = new T[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

数组的创建

一般有三种方式：

//创建数组并且初始化
int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};//完整版
int[] array = {1,2,3,4,5};//简化版
//创建数组不初始化
int[] array = new int[10];
//int[] array = new int[n];//通过对n的改变来实现数组的变长变短（类似C语言中的变长数组）

注意[ ]里不需要给值，如果给了值，反而会报错。

上面是和C语言不一样的，但是有一种创建是和C语言一样的创建方法。

int array[] = {1,2,3,4,5};//这个是不推荐的

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。

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[10];

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 = new int[]{1,2,3,4,5};
//两者都是可以的
//虽然省去了new int[], 但是编译器编译代码时还是会还原
int[] array = {1,2,3,4};

· 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。

· 当使用动态初始化的方式时，是不可以往[ ]里放数字的，因为如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值（下面会介绍）。

· 静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以。

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};//error

如果数组中存储元素类型为基本类型且未被初始化，则默认值为基本类型对应的默认值。如下表：

类型	默认值
byte	0
short	0
int	0
long	0
float	0.0f
double	0.0
char	/u0000
boolean	false

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null。

数组的使用

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。

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]);

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

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]);

int[] array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i  
上面两种方式都可以实现打印，很明显第一种比较复杂。 
数组的长度怎么获取呢？C语言中是用sizeof操作符来求。Java中则是直接用 数组名.length 来求数组名长度的。 
int[] array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i  
 也可以使用 for-each 遍历数组。for-each也叫增强数组。 
int[] array = {1, 2, 3};
//冒号右边放数组名，冒号左边创建一个数组元素类型的变量
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。
for-each的优点： 比较方便。
for-each的缺点：不能够随机访问数组元素。（没有下标，除非用计数器来实现）
数组是引用类型
JVM中有几块区域包括但不限于 虚拟机栈，堆。JVM是Java虚拟机。
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。
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。
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。简而言之：我们可以把引用类型理解为C语言里的指针类型。
 public static void func() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int[] array = 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元素地址。
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。 
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  
 
因此最终输出的结果就是100 200 300 400 500 。上面那句话用Java解释就是array1这个引用 指向了 array2这个引用 所指向 的对象。从而通过array1修改array2这个引用所指向的对象了。注意：在Java中当一个对象 没有 引用指向  时，那么这个对象就会被操作系统回收（和C语言不同，C语言需要free后再置为NULL）。（用空格分开了，便于理解） 
认识 null 
null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是这个引用不指向任何对象。 
int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);//error
 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（空指针异常（字面翻译而已，并不是说明Java中有指针这个概念））的错误。
注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联，而C语言中规定0的地址就是NULL。
数组的应用场景
保存数据（最基本的功能）
 public static void main(String[] args) {
    int[] array = {1, 2, 3};
    for(int i = 0; i  
可以把数据保存在数组中。 
作为函数的参数  
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);
}
 我们发现在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值。类似C语言里的传值调用，改变形参的值不影响实参的值。因为形参是实参的一份临时拷贝。
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]);
}
 我们发现在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。
 public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[]{1,2,3,4};
        func1(array);
        for (int x: array) {
            System.out.print(x+" ");
        }
        System.out.println("\n");
        func2(array);
        for (int x: array) {
            System.out.print(x+" ");
        }
    }
    public static void func1(int[] array){
        array[0] = 90;
    }
    public static void func2(int[] array){
        array = new int[]{1,2,3,4,5};
    }
}
//打印结果：90 2 3 4 
//
//         90 2 3 4 
 
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)。
作为方法的返回值
 public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ret = new int[4];
        ret = func(ret);
        for (int x : ret) {
            System.out.print(x+" ");
        }
    }
    public static int[] func(int[] array){
        for (int i = 0; i  
 
练习：获取斐波那契数列的前N项。 
public class Test {
    public static int[] fib(int n){
       if(n升序）
                if(array[j] > array[j+1]){
                    flag = 0;//如果交换了，就说明还不是有序的
                    int tmp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = tmp;
                }
            }
            //如果一次也没有交换，就说明已经有序了，就不需要比较了
            if(flag == 1){
                break;
            }
        }
    }
    public static String arraysMyToString(int[] array){
        if(array == null){
            return "null";
        }
        if(array.length == 0){
            return "[]";
        }
        //上面两个都是根据标准的Arrays.toString()来模拟的
        String ret = "[";//最左边
        for (int i = 0; i  
 
 
 如果对上面冒泡排序的思想不是很理解的小伙伴，可以取看看下面这篇文章。深入解剖指针篇（2）-CSDN博客  
 
Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作数组的常用方法，而这些方法我们直接拿过来用就行了，类似于C语言提供的库函数。  
2. 数组逆序 
给定一个数组, 将里面的元素逆序排列（注意不是简单的把数组逆序输出，而是逆序改变数组的内容）。 
思路 设定两个下标, 分别指向第一个元素和最后一个元素. 交换两个位置的元素. 然后让前一个下标自增, 后一个下标自减, 循环继续即可，直至两个下标相遇，循环就停止了。 
public class Test {
     public static void main(String[] args) {
        //数组逆序
        int[] array = new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
        reverseArray(array);
        String ret = Arrays.toString(array);
        System.out.println(ret);
    }
    public static void reverseArray(int[] array){
        int i = 0;
        int j = array.length-1;
        //写成i也就是拷贝0，1，2
        int[] ret = Arrays.copyOfRange(array, 0,3);
        System.out.println(Arrays.toString(ret));
    }
}
 
5. 二维数组  
 数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };
 二维数组的创建： 
 public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};
        int[][] array2 = {{1,2,3},{4,5,6}};//上面的简化
        int[][] array3 = new int[2][3];
        int[][] array4 = new int[2][];//列可以省略（不规则二维数组）
        
        //下面是错误的初始化方式(或者创建方式)
        //int[][] array4 = new int[][]{1,2,3,4,5,6};(简化也不行)
        //int[][] array5 = new int[][3];(行不可以省略)
    }
}
 二维数组的打印：
 public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};
        for (int i = 0; i  
我们可以用下面这张图来理解二维数组与一维数组的关系：二维数组中存放的是一维数组的地址，也就是说可以通过二维数组当中的元素来找到其所指向的对象（也就是一维数组）。  
 
那么下面这段代码执行的结果是什么呢？ 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = new int[][]{{1,2,3}, {4,5,6}};
        System.out.println(array);
        System.out.println(array[0]);
        System.out.println(array[1]);
    }
}
 根据我们前面的理解：代码最终是打印三个地址。因为array是一个引用变量（也就是地址），因此就是打印地址。而array[0] 是二维数组中的一个元素（也就是一个一维数组），又因为二维数组中存放的是一维数组的地址，因此array[0] 与 array[1] 都是一个地址。
还记得我们前面学习求数组长度吗？使用：数组名 . length ，而这个数组名就是一个引用。那么我们是不是也可以用前面的代码来这样求数组长度呢？答案是可以的。如下图所示：
因此，打印二维数组也就有了一个新的方法。
 public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = new int[][]{{1,2,3}, {4,5,6}};
        //                 二维数组的长度
        for (int i = 0; i  
 
当然还有一种是for-each 的打印。（不记得怎么使用for-each的小伙伴可以去本文前面看看） 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = new int[][]{{1,2,3}, {4,5,6}};
        //二维数组的元素  二维数组的数组名
        for (int[] ret : array) {
        // 一维数组的元素  一维数组的数组名
            for (int x : ret) {
                System.out.print(x+" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
 
那二维数组有没有和Arrays.toString ()；一样的快速打印的方法呢？也是有的，叫做Arrays.deepToString ()； 如下所示：
上面这些都是正常二维数组的打印，还有一种不正常的打印。就是我们上面创建二维数组时的不规则创建。 
由此可见正常的打印是不行滴。可以由下图解释：
注意：和一维数组一样，创建数组（简化版）初始化的机会只有一次。
上面就是不规则二维数组的赋值与打印。
好啦！本期JavaSE中数组知识点的学习之旅就到此结束啦！下一期我们再一起学习吧！