Java 数组

• Java语言中，数组是一种最简单的复合数据类型，数组的主要特点如下。
  • 数组是相同数据类型元素的集合。
  • 数组中各元素按先后顺序连续存放在内存之中。
  • 每个数组元素用数组名和它在数组中的位置（称为下标）表达。

一维数组

• 一位数组与数学上的数列有着很大的相似性，数列a₁,a₂,a₃…的特点也是元素名字相同，下标不同，创建一维数组需要以下3个步骤。

声明数组

• 声明数组要定义数组的名称，维数和数组元素的类型，有以下两种定义格式。
  • 格式1：数组元素类型数组名[ ];
  • 格式2：数组元素类型[ ] 数组名;
• 数组元素的类型可以是基本类型，也可以是类或接口。例如，要保存某批学生的成绩，可以定义一个数组score，声明如下：

Int score[];

• 该声明定义了一个名为scroe的数组，每个元素类型为整型。

创建数组空间

• 数组声明只是定义了数组名和类型，并未指定元素个数，与变量一样，数组的每个元素需要占用存储空间，因此必须通过某种方式规定数组的大小，进而确定数组需要的空间。
• 给已声明的数组分配空间可采用如下格式：

score = new int[10];	// 创建含10个元素的整型数组。

• 也可以在声明数组的同时给数组规定空间，即将数组声明和分配数组空间两步合并。

int score = new int[10];

• 数组元素的下标从0开始，最大下标值为数组的大小减1，当数组的元素类型为基本类型时，在创建存储空间时将按默认规定给各元素赋初值，但如果元素类型为其他引用类型，则其所有元素值为null（代表空引用）
• 对于以上定义的score数组，10个元素的下标分别为下标分别为score[0],score[1],score[2],…,score[9]，每个元素的初值为0

创建数组元素并初始化

• 另一种给数组分配空间的方法是：声明数组时给数组一个初值表，则数组的元素个数取决于初值表中数据元素个数。格式如下：

int intArr[] = new int[]{1,2,3,4,5,9};
// 或简化如下。
int score[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

注意

• 数组元素的下标范围是0到 score.length-1，如果下标超出范围，运行时将产生"数组访问越界异常"
• 编程中常用循环来控制对数组元素的访问，访问数组的下标随循环控制变量变化。

[例4-1]：求10个学生的平均成绩。

public class Ex4_1 {
    public static void main(String[] args) {
        int score[] = new int[10];// 求十个学生的平均成绩。
        /*以下用随机函数产生10个学生的成绩存入数组score中*/
        for (int k = 0; k < score.length; k++) {
            score[k] = (int) (Math.random() * 101);
            System.out.println(score[k] + "\t");// 输出数组元素。
        }
        System.out.println();
        /*以下计算平均成绩*/
        double sum = 0;
        for (int k = 0; k < score.length; k++)
            sum += score[k];
        System.out.println("平均成绩为： " + sum / score.length);
    }
}

说明

• 在该程序中，给数组提供数据和计算平均平均成绩分别用两个循环来处理，虽然可以合并为一个循环，但建议读者还是养成每个程序块功能独立的编程风格，这样程序更清晰。
• 特别地，对于数组的含一组元素集合，存在一个特殊的for循环语句，类似其他程序设计语言中的for each循环，可遍历访问其中的所有元素，形式如下：

for（元素类型循环变量名：数组名）{循环体}

• 因此，将以上求数组所有元素之和的循环语句可改写为：

for(int x : score) sum += x;

• 其中，x的取值将随循环执行过程从score[0],score[1],…,score[9]变化。

[例4-2]：将一维数组元素按由小到大顺序重新排列，排序方法有很多种这里介绍一种最简单的方法，交换排序法，其基本思想如下：

• 假设对n个元素进行比较，即a[0],a[1],…,a[n-1]
• 第一遍，目标是在第1个元素处（i=0）放最小值，做法是将第一个元素与后续各元素（i+1~n-1）逐个进行比较，如果有另一个元素比它小，就交换两元素的值。
• 第二遍，仿照第一遍的做法，在第2个元素处（i=1）放剩下元素中的最小值，，也即将第2个元素与后续元素进行比较。
• …
• 最后一遍（第n-1遍），将剩下的两个元素a[n-2]与a[n-1]进行比较，在a[n-2]处放最小值，也就是要进行n-1遍比较（外循环），在第i遍（内循环）要进行（n-i）次比较。
• 程序代码如下：

public class Ex4_2 {
    public static void main(String[] args) {
        int a[] = {4,6,3,8,5,3,7,1,9,2};
        int n = a.length;
        System.out.print("排序前...");
        for(int k = 0;k < n;k++)
            System.out.print(" "+a[k]);
        System.out.println();
        /*以下对数组元素按由小到大进行排序*/
        for(int i = 0;i <n-1;i++)
            for(int j = i+1;j < n;j++)
                if(a[i]>a[j]){
                    /*交换a[i]和a[j]*/
                    int temp = a[i];
                    a[i] = a[j];
                    a[j] = temp;
                }
        System.out.println("排序后...");
        for(int k = 0;k < n;k++)
            System.out.print(" "+a[k]);
    }
}

排序前。
 4	6	3	8	5	3	7	1	9	2
排序后。
 1	2	3	3	4	5	6	7	8	9

说明

• 第14~16行交换a[i]和a[j]的值，如果直接用a[i]=a[j]，则a[j]=a[i]会导致两个元素的值均为a[j]原来的值，所以引入一个临时变量，而且要注意语句次序。

• 实际上，Java中有一个Arrays类，其中封装了对数组进行操作的一系列静态方法。

• 利用Arrays类的sort(）方法可方便地对数组排序，例如：

java.util.Arrays.sort(a);// 作用等价于上面程序第10\~17行的功能。

• 利用Arrays类的toString(）方法可以将数组转换为串的形式，例如：

System.out.println(java.util.Arrays.toString(a));// 将a数组转换为串输出。

多维数组

• Java中，多维数组被看作数组的数组，多维数组的定义是通过对一维数组的嵌套来实现的，即用数组的数组来定义多维数组。
• 多维数组中，最常用的是二维数组，下面以二维数组为例介绍多维数组的使用。

声明数组

• 二维数组的声明与一维数组类似，只是要给出两对方括号，其主要有以下两种格式。
  • 格式一：数组元素类型数组名[ ][ ];
  • 格式二：数组元素类型[ ][ ] 数组名;

int a[ ][ ];

创建数组空间

• 为二位数组创建存储空间有两种方式。

直接为每一维分配空间

Int a  = new int 2;

• 以上定义了两行三列的二维数组a，数组中各元素通过两个下标来区分，每个下标的最小值为0，最大值比行数或列数少1，数组a共包括6个元素，即a[0][0],a[0][1],a[0][2],a[1][0],a[1][1],a[1][2]，排列如下所示：

a[0][0] a[0][1] a[0][2]
a[1][0] a[1][1] a[1][2]

• 从最高维开始，按从高到低的顺序分别为每一维分配空间。

int a[ ][ ] = new int [2][ ];
a[0] = new int[3];
a[1] = new int[4];

• Java语言中，不要求多维数组每一维的大小相同。
• 要获取数组的行数，可以通过如下方式获得：

数组名.length

• 要获取数组的列数则要先确定行，在通过如下方式获取该行的列数：

数组名[行标].length

[例4-3]：二维数组动态创建示例。

public class Ex4_3 {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] m = new int[4][];/// 这nt里只定义了二位数组行的大小。
        for (int i = 0; i < m.length; i++) {
            m[i] = new int[i + 1];// 对每行创建子数组。
            for (int j = 0; j < m[i].length; j++) {
                m[i][j] = i + j;
            }
        }
        // 以下按行，列输出数组元素。
        for (int i = 0; i < m.length; i++) {
            for (int j = 0; j < m[i].length; j++)
                System.out.print(m[i][j] + " ");
            System.out.println();
        }
    }
}

0
1 2
2 3 4
3 4 5 6

说明：第3行定义了二维数组的行数，但没有确定每行的列数，在循环中第5行逐个创建每行的子数组的大小，也就确定列数，但这里它们的大小不一样，引用数组元素时，必须保证访问的数组元素是在已创建号的空间范围内。

创建数组元素并初始化

• 二维数组初始化与一维数组相同，可用如下方式在数组定义时同时进行初始化。

int a[ ][ ]= {{1,2,3},{4,5,6}};//2x3的数组。
Int b[ ][ ]= {{1,2},{4,5,6}};//b[0]有两个元素，而b[1]有三个元素。

• 更为常见的做法是在数组定义后通过二重循环给数组每个元素赋值。