1、什么是数组

数组的定义

数组是相同类型数据的有序集合
数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序丰
列组合而成
其中，每一个数据称作一个数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问它们，数组下标是从0开始的

2、数组的声明和创建

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[ ] array;  // 推荐
dataType array[ ]  // 次选
int[] nums1;
int nums2[];

Java语言使用new操作符来创建数组，语法如下:

dataType[ ] arrayRefVar = new dataType[arraysize];

数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。获取数组长度：arrays.length

package array;
// 数组定义声明
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、声明数组
        int[] nums1;
        // 2、开辟空间，创建数组
        nums1 = new int[3];  // 开辟了空间长度为3的一个区域
        // 同时声明，创建
        double[] nums2 = new double[4];
        // 给数组赋值
        // int[] nums3 = new int[5];
        int[] nums3 = new int[] {4,5,6,7,8};

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            nums1[i]=i+2;
        }
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            nums2[i]=i+0.4;
        }
        System.out.println("_____________________");
        // 这样打印出的是数组的位置
        System.out.println(nums1);
        System.out.println(nums2);
        System.out.println("nums3："+nums3);

        System.out.println("______nums1__________");
        //使用增强for循环打印数组
        for(int x:nums1){
            System.out.println(x);
        }

        System.out.println("______nums2__________");
        for(double y:nums2){
            System.out.println(y);
        }

        System.out.println("____nums2[1]___nums2的第二个元素："+nums2[1]);
        System.out.println("nums2长度："+nums2.length);

        System.out.println("------nums3------");
        for(int x:nums3){
            System.out.println(x);
        }
    }
}

输出结果

3、内存分析以及三种初始化

3.1 Java内存分析

栈
- 1、存放基本变量类型(会包含这个基本类型的具体数值) int[ ] array = null;
- 2、引用对象的变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址)
堆
- 1、存放new的对象和数组 array = new int [10];
- 2、可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用
方法区
- 1、可以被所有的线程共享
- 2、包含了所有的class和static变量

当数组只是被声明时，并不存在，只有当创建数组时数组才存在
在这里插入图片描述

3.2 三种初始化

1、静态初始化
2、动态初始化
3、数组的默认初始化
- 数组是引用类型，它的元素相当于类的实例变量，因此数组一经分配空间,
  其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化（初始化为0）。

package array;
// 三种初始化
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 静态初始化
        int[] a = {3,2,4,5};
        System.out.println(a[1]);

        // 引用定义的Girl类，girl列表中的元素只能是Girl类
        Girl[] gilrs={new Girl(),new Girl()};

        // 2、动态初始化
        int[] b = new int[10];
        b[0]=10;
        System.out.println(b[0]);
        
        //3、默认初始化数组创建之后，如果没有有赋值，那默认值就是0
        System.out.println(b[2]);  // 0
    }
}

4、下标越界及小结

数组的四个基本特点

其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。
其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。
数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型。
数组变量属于引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量。
数组本身就是对象，Java中对象是在堆中的，因此数组无论保存原始类型还是其他对象类型，数组对象本身是在堆中的。
下标的合法区间[0, length-1]，如果越界就会报错：ArraylndexOutOfBoundsException （数组下标越界异常!）
小结:
- 数组是相同数据类型（数据类型可以为任意类型）的有序集合数组也是对象
- 数组元素相当于对象的成员变量，因为它是new出来的
- 数组长度是确定的，不可变的。如果越界，则报错：ArraylndexOutofBounds

5、数组的使用

用下标打印数组、For-Each循环、数组作方法入参、 数组作返回值

package array;
// 增强for循环，for-each
// 数组做方法入参
public class Demo04 {
   public static void main(String[] args) {
       int[] array1 = {5, 4, 3, 2, 1};
       // 增强for循环快捷键 array.for
       for (int i : array1) {
           // 打印数组元素
           System.out.println(i);
       }
       printArray(array1);
       System.out.println();
       System.out.println("--------reverse--------");
       int[] a=reverseArray(array1);
       for (int i : a) {
           System.out.print(i+" ");
       }
   }
   // 数组作为参数传入方法
   public static void printArray(int[] array){
       // 通过下标取数组中的元素
           for (int i = 0; i < array.length; i++) {
               System.out.print(array[i]+" ");
           }
       }

   // 反转数组：数组作为返回值
   public static int[] reverseArray(int[] array){
       int[] array2 = new int[array.length];
       for(int i=0,j=array.length-1; i<array.length; i++,j--){
           array2[i]=array[j];
       }
       return array2;
   }
}

6、二维数组

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。
二维数组：int a[ ][ ] = new int[2][5]; 解析：以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组。

package array;
// 二维数组
// 相当于数组中的元素也是数组
public class Demo05 {
    public static void main(String[] args) {
        // int[][] array=new int[4][3];
        int[][] array = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}, {10, 11, 12}};
        // 输出数组第1行
        printArrayRow(array[0]); // 1 2 3
        System.out.println(); // 1
        // 第1行第1列的元素
        System.out.println(array[0][0]);
        System.out.println(array.length); // 4
        System.out.println("打印数组：");
        printArray(array);
    }

    public static void printArrayRow(int[] array){
        // 通过下标取数组中的元素
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i]+" ");
        }
    }

    public static void printArray(int[][] array){
        // i行数、j列数
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for(int j=0;j<array[i].length;j++){
                System.out.print(array[i][j]+" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

7、Arrays类讲解

数组的工具类java.util.Arrays
由于数组对象本身并没有什么方法可以供我们调用，但API中提供了一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作。
查看JDK帮助文档
- Arrays类中的方法都是static修饰的静态方法，在使用的时候可以直接使用类名进行调用，而"不用"使用对象来调用(注意:是"不用”而不是"不能")
具有以下常用功能：
- 给数组赋值：通过fil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。

直接按Enter就可以自动导入import java.util.Arrays；然后ctrl点进去可以直接看到源码
在这里插入图片描述

package array;
import java.util.Arrays; // Arrays是一个对象
public class Demo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a ={2,3,1,1,4,5,9,30};
        int[] a2 ={2,3,1,1,4,5,9,30};
        int[][] b=new int[][] {{1,2},{3,4}};
        System.out.println(a); // [I@1b6d3586 这是一个哈希code

        // 打印数组元素，相当于把a变成字符串了
        System.out.println(Arrays.toString(a));
        // Arrays.toString只能打印一维数组
        System.out.println(Arrays.toString(b[0]));

        // 比较数组,返回ture  false
        System.out.println(Arrays.equals(a,a2));

        // 排序
        Arrays.sort(a); // 此时a已经排好序了
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        // 用0填充a
        Arrays.fill(a,0);
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        // 二分查找，返回元素最后一次出现的位置的下标
        System.out.println(Arrays.binarySearch(a2,1));
    }
}

8、冒泡排序

9、稀疏数组

当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组。
稀疏数组的处理方式是：
- 记录数组一共有几行几列，有多少个不同值
- 把具有不同值的元素和行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模

左边是原始数组；右边是稀疏数组 在这里插入图片描述

package array;
import java.util.Arrays;
public class Demo07 {
    public static void main(String[] args) {
        // 新建数组时，默认就是填充0
        int[][] a = new int[11][11];
        a[1][2]=1; // 黑子
        a[2][3]=2; //白子

        // 打印数组
        System.out.println("_________输出原始数组___________");
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            for(int j=0;j<a[i].length;j++){
                System.out.print(a[i][j]+"\t");
            }
            System.out.println();
        }

        // 有效数的个数
        int sum=0;
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            for(int j=0;j<a[i].length;j++){
                if(a[i][j] != 0){
                    sum+=1;
                }
            }
        }
        System.out.println("有效数个数："+sum);

        // 定义稀疏矩阵
        // 必须要先知道有几个值，因为稀疏矩阵的行数等于非0值的个数+1，列数为3
        int[][] matrix = new int[sum+1][3];
        matrix[0][0]=11;
        matrix[0][1]=11;
        matrix[0][2]=sum;
        // 遍历原始矩阵，将非0值存入稀疏矩阵
        int count =0; // 记录存入数字的个数
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            for(int j=0; j<a[i].length;j++){
                if(a[i][j] !=0){
                    count++;
                    matrix[count][0]=i; // 第1列存横坐标
                    matrix[count][1]=j; // 第2列存纵坐标
                    matrix[count][2]=a[i][j]; // 第3列存数值
                }
            }
        }

        // 输出稀疏矩阵

        for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
            for (int i1 = 0; i1 < matrix[i].length; i1++) {
                System.out.print(matrix[i][i1]+"\t");
            }
            System.out.println();
        }

        // 还原稀疏数组
        System.out.println("___________还原________________________");
        // 新建还原过来的数组
        int[][] array = new int[matrix[0][0]][matrix[0][1]];
        for(int i=1; i<=matrix[0][2];i++){
            array[matrix[i][0]][matrix[i][1]]=matrix[i][2];
        }
        // 输出还原后的矩阵
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int i1 = 0; i1 < array[i].length; i1++) {
                System.out.print(array[i][i1]+"\t");
            }
            System.out.println();
        }

    }
}