Java中關於數組的一些知識點

来源:http://www.cnblogs.com/rocking7189/archive/2016/07/18/5680392.html
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一、數組(一維)： 對於聲明變數，int score1 = 81; 等等這些操作，如果我們有四個成績，是不是可以定義變數score 1、2、3、4呢？但是，如果我們要定義400個成績又當如何呢？ 這就可以用到數組了，數組可以指定一個長度，然後在數組裡可以存放這個長度範圍的同類型數組，可以將數組理解為 ...


一、數組(一維)：

對於聲明變數，int score1 = 81; 等等這些操作，如果我們有四個成績，是不是可以定義變數score 1、2、3、4呢？但是，如果我們要定義400個成績又當如何呢？

這就可以用到數組了，數組可以指定一個長度，然後在數組裡可以存放這個長度範圍的同類型數組，可以將數組理解為是一個巨大的“盒子”，裡面可以按順序存放多個類型相同的數據。不過，因為它是由長度範圍的，所以長度在聲明完成之後就是不能變化的了，對於一些總是需要增加一些信息進去的情況，就不適合於用數組了。如電話簿。你也許會想，能不能一開始就聲明一個很長很長的長度用來放數據，但是聲明很長是需要占記憶體的，會拖慢程式的運行速度。(對於這一"缺點"，會在之後的集合中得到很好的應用)

 

那麼，如何使用 Java 中的數組？Java 中操作數組只需要四個步驟：

 

1、 聲明數組

語法：  數據類型[ ] 數組名; 或者 數據類型 數組名[ ];

其中，數組名可以是任意合法的變數名，如：

int[] scores;

double aArray[];

String[] names;

 

2、 分配空間

簡單地說，就是指定數組中最多可存儲多少個元素

語法: 數組名 = new 數據類型 [ 數組長度 ];

其中，數組長度就是數組中能存放元素的個數，如：

scores = new int[5];

aArray = new double[5];

names = new String[5];

其實，我們也可以將上面的兩個步驟合併，在聲明數組的同時為它分配空間，如：

int[] scores = new int[5];

關於該分配空間的過程是一個動態創建數組的過程

 

3、 賦值

分配空間後就可以向數組中放數據了，數組中元素都是通過下標來訪問的，並且註意的是數組中的索引(即下標)是從0開始，到數組長度-1結束。例如向 scores 數組中存放學生成績

scores[0] = 81;

scores[1] = 85;

scores[2] = 87;

scores[3] = 89;

scores[4] = 92;

 

4、 處理數組中數據

我們可以對賦值後的數組進行操作和處理，如獲取並輸出數組中元素的值

System.out.println("scores數組中的第一個元素是: " + scores[0]);

 

在 Java 中還提供了另外一種直接創建數組的方式，它將聲明數組、分配空間和賦值合併完成，關於此種方式,稱做靜態創建數組。語法格式為：

數據類型   數組名[]  =  { 需要給數組賦值的內容(多個以逗號隔開) }; 如:

int scores[] = {81, 85, 87, 89, 92};

它等價於：

int[] scores = new int[]{81, 85, 87, 89, 92};

 

二、下麵再介紹一些關於數組的基本操作：

  1. 遍曆數組：

關於遍曆數組主要有一維和二維兩種，分別以for迴圈和foreach迴圈進行遍歷。代碼如下：

package com.rocking;

 

public class TraverseArray {

 

public static void main(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

int a[] = new int[]{1, 2, 3, 5, 98, 45, 15 ,546 , 49};

int aa[][] = new int[][]{{12, 26, 56}, {15, 65, 48, 89}, {45, 29, 75, 64, 19}};

//遍歷一維數組(for 與 foreach兩種方式)

for (int i = 0; i < a.length; i++) {

System.out.print(a[i]+" ");

}

System.out.println("\n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>");

for (int i : a) {

System.out.print(i+" ");

}

System.out.println("\n/////////////////////////////");

//遍歷二維數組(for 與 foreach兩種方式)

for (int i = 0; i < aa.length; i++) {

for (int j = 0; j < aa[i].length; j++) {

System.out.print(aa[i][j]+" ");

}

}

System.out.println("\n<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<");

for (int[] i : aa) {

for (int j : i) {

System.out.print(j+" ");

}

}

}

}

可以看到，foreach語句進行遍歷稍微簡單一些。如果要引用數組或者集合的索引，則foreach語句無法做到，foreach僅僅老老實實地遍曆數組或者集合一遍

關於foreach語句，需要將Compiler Compliance Level調成1.5或以上的等級。預設的是1.4；否則使用foreach語句會報如下的錯誤。[Syntax error, 'for each' statements are only available if source level is 1.5 or greater]。具體操作為：右鍵你建立的項目名，選擇最下麵的Properties，在打開的面板中選擇Java Compiler。將右邊JDK Compliance下的覆選框取消選中，再將Compiler Compliance Level的等級調成1.5或以上，點擊OK即可。

 

  1. 填充替換數組元素：

數組中的元素定義完成之後，可以通過Arrays類提供的fill()方法來對數組中的元素進行替換。該方法通過各種重載的形式可完成任意類型的數組元素的替換。

fill()方法有如下兩種參數類型，①、fill(int[] a, int value)和②、fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int value).

方法①可以將指定的int值分配給int型數組的每個元素；方法②將指定的int值分配給int型數組指定範圍中的每個元素。指定的範圍是從索引fromIndex(包括)一直到索引toIndex(不包括)。如果fromIndex == toIndex，則填充範圍為空。如果指定的索引位置大於或等於要進行填充的數組的長度，則會報出ArrayIndexOutOfBoundsException(數組越界異常)

 

代碼如下：

package com.rocking;

import java.util.Arrays;

public class LearnArrayFill {

public static void main(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

int a[] = new int[]{1, 2, 3, 5, 98, 45, 15 ,56 , 49};

Arrays.fill(a, 6); //將數組中的所有元素都替換為value的值6

for (int i = 0; i < a.length; i++) {

System.out.print(a[i]+" ");

}

System.out.println();

int b[] = new int[]{98, 3, 5, 45, 15 ,46 ,1, 2,  49};

Arrays.fill(b, 3, 5, 99); //將數組a中的a[3](包括第4個)到a[5](不包括第6個)之間的元素替換為value的值6

for (int i : b) {

System.out.print(i+" ");

}

}

}

 

  1. 對數組進行排序：

通過Arrays類提供的靜態方法sort()即可實現對指定類型數組按數字升序進行排序。

主要有以下兩種重載方式：

①、sort(Object[] a)

該形式是以升序的方式對數組中的所有元素進行排序。

 

②、sort(Object[] a, Object fromIndex, Object toIndex)

該形式是將索引位置從fromIndex(包括)到toIndex(不包括)內的元素按照升序的順序進行排序。

import java.util.Arrays;

public class LearnArraysSort {

public static void main(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

int array[] = new int[]{98, 3, 5, 45, 15 ,46 ,1, 2,  49};

int[] a = {98, 3, 5, 45, 15 ,46 ,1, 2,  49};

Arrays.sort(array); //使用sort(Object[] array)重載形式，將數組中的所有元素按照升序的順序排序

for (int i = 0; i < array.length; i++) {

System.out.print(array[i]+">>");

//1>>2>>3>>5>>15>>45>>46>>49>>98>>

}

System.out.println("\n\n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n");

Arrays.sort(a, 3, 6); //將索引位置從fromIndex(包括)到toIndex(不包括)內的元素按照升序的順序進行排序。

for (int i : a) {

System.out.print(i+"<<");

//98<<3<<5<<15<<45<<46<<1<<2<<49<<

}

System.out.println("\n\n<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<\n");

String aa[] = {"AAB", "AAb", "aaB", "535", "001", "納尼", "嗦嘎", "aab"};

Arrays.sort(aa);

for (String str : aa) {

System.out.print(str+"///");

//001///535///AAB///AAb///aaB///aab///嗦嘎///納尼///

}

}

}

在上述代碼中，String類型的數組的排序演算法是按照字典編碼順序排的，因此我們可以看到：數字排列在字母的前面，字母排列在漢字的前面；並且大寫字母排列在小寫字母的前面。

 

  1. 複製數組：

對數組進行複製，需要用到Arrays類的copyOf()或copyOfRange()方法；

copyOf(Object[] original, int newLength)：複製數組到指定的長度。

copyOfRange(Object[] original, int fromIndex, int toIndex)：將指定數組的指定長度複製到另一個新的數組中。

關於複製就有粘貼，所以這些數組調用了複製的方法，就需要有一個新的數組來接收它。

一言不合就貼代碼:

import java.util.Arrays;

public class LearnArraysCopy {

public static void main(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

int array11[] = new int[]{98, 3, 5, 45, 15 ,46 ,1, 2,  49};

String array21[] = {"AAB", "001", "納尼", "aaB", "535", "嗦嘎", "aab", "AAb"};

//將數組array21中的長度為5的數組元素複製到新的數組array22中

String[] array22 = Arrays.copyOf(array21, 5);

for (String str : array22) {

System.out.print(str+"<<>>");

//AAB<<>>001<<>>納尼<<>>aaB<<>>535<<>>

}

System.out.println("\n\n+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n");

//將數組array11中的索引位置3(包括)到7(不包括)的元素複製到新的數組array12中

int[] array12 = Arrays.copyOfRange(array11, 3, 11);

for (int i = 0; i < array12.length; i++) {

System.out.print(array12[i]+">><<");

//45>><<15>><<46>><<1>><<2>><<49>><<0>><<0>><<

}

}

}

可以看到：我們可以將toIndex(newLenght)的數值設置為大於數組的長度，那麼在新數組中就會以0(null)代替後面沒有的元素，但是，如果將fromIndex設置為大於數組長度的值，就會報ArrayIndexOutOfBoundsException(數組越界異常)

 

  1. 數組查詢：

對數組中元素的查詢可以用二分搜索法來搜索指定類型的數組，以獲得指定的值。不過使用二分查找法必須先對數組進行排序。如果沒有對數組進行排序，則結果是不確定的。如果數組包含多個帶有指定值的元素，則無法保證找到的是哪一個。

所以我們可以建立一個程式，如：LearnBinarySearch。然後在其中創建一個數組，首先調用Arrays類的sort()方法對數組進行排序。然後使用binarySearch()對key值進行查找。

如果數組中存在這個key值，那麼就返回該key值所在的索引值。如果key值不在，那麼就返回第一次大於該key值的數值所在位置(從1開始)的負值，註意此處說的是位置，從1開始；而不是索引的值(從0開始)。

當然，如果我們不先對數組進行排序又會怎麼樣呢？創建了一個數組 int array1[] = new int[]{98, 16, 9, 45, 13 ,46 ,1, 4,  49}; 然後分別對其中的每一個元素進行二分查找，返回的值只有13是返回一個4以及49返回一個8；其他的都是返回負值，然後不存在的數值返回的也是亂七八糟的負值。似乎沒有規律可循。

package com.rocking;

 

import java.util.Arrays;

 

public class LearnBinarySearch {

 

public static void main(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

//創建一個一維數組

int array1[] = new int[]{98, 16, 9, 45, 13 ,46 ,1, 4,  49};

//首先對數組進行排序

Arrays.sort(array1);

//遍曆數組，查看現在數組的排序順序(方便在後面比較查找的數值的索引值)

for (int i = 0; i < array1.length; i++) {

System.out.print(array1[i]+"  ");

}

System.out.println("\n\n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n");

//如果存在該數值，則返回一個查到的Key值的索引值

System.out.println(Arrays.binarySearch(array1, 46));

System.out.println("\n<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<\n");

//如果數組中不存在該數值，則返回第一次大於該key值的數值所在位置(從1開始)的負值(註意是位置值而不是索引值)

//因為數組中的所有元素都比-5要大，所以返回的是數組中第一個元素的位置的負值，即-1

System.out.print(Arrays.binarySearch(array1, -5)+"  ");

//第一次大於7的數值是9，處於第3位；於是返回-3

System.out.print(Arrays.binarySearch(array1, 7)+"  ");

//第一次大於33的數值是45，處於第6位；於是返回-6

System.out.print(Arrays.binarySearch(array1, 33)+"  ");

//第一次大於120的數值在數組中不存在，於是返回最大位置值+1的負值，即-10

System.out.println(Arrays.binarySearch(array1, 120)+"  ");

System.out.println("\n<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>\n");

NoSort ns = new NoSort();

ns.method();

}

}

class NoSort {

//在該方法中測試一下如果不先對數組進行排序，而進行二分查找會出現什麼結果

void method() {

int array1[] = new int[]{98, 16, 9, 45, 13 ,46 ,1, 4,  49};

System.out.println(Arrays.binarySearch(array1, 46));

System.out.println("\n<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<\n");

System.out.print(Arrays.binarySearch(array1, 7)+"  ");

System.out.print(Arrays.binarySearch(array1, 33)+"  ");

System.out.println(Arrays.binarySearch(array1, 47)+"  ");

}

}

 

上述過程中用到的只是binarySearch()方法的一種重載形式，它還有一種重載形式是指定範圍內的查找；語法如下：

binarySearch(Object[] array, int fromIndex, int toIndex, Object key);

其中的array是數組名；fromIndex是開始查找的開始處索引值(包括)；toIndex是查找的結束處索引值(不包括)；key是要查找的元素

官方文檔中提到，使用該方法同樣需要先進行排序

package com.rocking;

 

import java.util.Arrays;

 

public class LearnBinarySearch2 {

 

public static void main(String[] args) {

int array1[] = new int[]{98, 16, 9, 45, 13 ,46 ,1, 4,  49};

Arrays.sort(array1);

int i = Arrays.binarySearch(array1, 2, 8, 46);

for (int j = 0; j < array1.length; j++) {

System.out.print(array1[j]+"  ");

}

System.out.println("\n46所處的索引位置是:"+i);

}

 

}

註意：如果指定的範圍大於或等於數組的長度，會報出[ArrayIndexOutOfBoundsException]數組越界異常。

 

三、下麵介紹一些關於數組的排序演算法：

  1. 冒泡排序：

冒泡排序排序元素的過程總是將小數往前放，大數往後排；類似於水中上升的氣泡，故作冒泡排序。

基本思想：比較相鄰的元素值，如果兩個元素前面的比後面的大，則將前面的小數往後排，後面的大數往前移。具體的原理圖就不畫了(貼個關於冒泡排序的動畫效果的網址http://student.zjzk.cn/course_ware/data_structure/web/flashhtml/maopaopaixu.htm)。再嘮叨一下程式的原理好了。

冒泡排序用到了雙重的for迴圈。其中外層迴圈是用於控制排序的輪數的，最多需要的是數組長度-1輪。內層迴圈是用於比較相鄰元素之間的數值大小，如果前面的元素大於後面的元素，則進行交換。對比的次數是和輪數有關的，每一輪的對比次數是不會超過數組長度-輪數的大小的。好了，又到了大家最喜歡的貼代碼的環節了。代碼如下：

package com.rocking;

public class MaoPao {

public static void main(String[] args) {

int score[] = {85, 90, 87, 100, 89, 81, 82, 92};

int temp;

        for (int i = 1; i < score.length; i++){    //最多做n-1趟排序  

            for(int j = 0 ;j < score.length - i; j++){    //每一個數最多進行數組長度-1-排列的趟數  

             //升序過程，

             if (score[j] > score[j+1]) {//如果前面的數值大於後面的數值，則將前面的數值換到後面的位置，而將後面的元素換到前邊的位置，因此需要添加一個temp變數用來轉換兩個位置的數

temp = score[j];

score[j] = score[j+1];

score[j+1] = temp;

}

            }

            for(int j = 0; j<score.length; j++)  {

             System.out.print(score[j] +"  ");   

             }

            System.out.println();

        }

}

}

 

  1. 直接選擇排序：

直接選擇排序聽名字就知道其是選擇排序的一種，其排序速度比冒泡排序要快一些。

基本思想：在一個無序數組中，首先從前面第一個數開始，依次與後面的數值進行比較，假如是按從小到大的順序排列，則從前依次往後比較之後，不斷的用比較得到的新的最大的與後面的數進行比較。最終將兩兩比較後找到的最大的數值與最後一位數的位置進行互換。相當於是從數組中找到其中最大的一個數，將其位置與最後一位進行交換。然後除最末這個最大的數值，前面的數值又是一個無序組，在該無序組中，又找出最大的數值，與該無序組的最後一個數值進行位置交換，從而又在前面產生一個新的無序組。重覆以上步驟，最終得到了一個從小到大排列的數組。同樣貼上一個關於快速選擇排序演算法的網址http://student.zjzk.cn/course_ware/data_structure/web/flashhtml/zhijiexuanze.htm

根據其基本思想，可知其與冒泡排序類似，也是最多進行數組長度array.length - 1輪排序，且每次排序需要比較的不超過array.length - i(輪數)次。因此，該演算法依舊是採用雙重迴圈進行排序，只不過是在內部的實現過程有些許差異罷了。

一言不合就貼代碼：

public class LearnFastChoiseSort {

public static void main(String[] args) {

LearnFastChoiseSort lfcs = new LearnFastChoiseSort();

lfcs.sort();

}

void sort() {

int array[] = new int[]{98, 3, 5, 45, 15 ,46 ,1, 2,  49};

//int max = array[0];

int temp;

int index;

for (int i = 1; i < array.length; i++) {

index = 0;

for (int j = 1; j <= array.length-i; j++) {

if (array[index] > array[j]) {

index = j;

}

temp = array[array.length - i];

array[array.length - i] = array[index];

array[index] = temp;

}

}

for (int i = 0; i < array.length; i++) {

System.out.print(array[i]+"  ");

}

}

}

 

  1. 反轉排序：

顧名思義，反轉排序是將數組中的元素由原來的順序反過來排序。

基本原理：將數組中的最後一個元素與第一個元素進行替換，將倒數第二個元素和第二個元素進行替換......知道把所有的數組元素替換完畢。

感覺這種排序實現起來還蠻容易的，拿代碼測試下：

public class LearnReversalSort {

public static void main(String[] args) {

int array[] = new int[]{98, 3, 5, 45, 15 ,46 ,1, 2,  49};

int temp;

for (int i = 1; i < array.length*0.5+1; i++) {

for (int j = i-1; j < i; j++) {

temp = array[j];

array[j] = array[array.length-i];

array[array.length-i] = temp;

}

}

for (int i : array) {

System.out.print(i+"  ");

}

}

}

因為每次排序只交換兩個元素，即：只進行一次排序。且在第一輪是交換第一個與最後一個元素，第二趟是交換第二個和倒數第二個元素...以此類推。所以在內層for迴圈中採用int j = i-1; j < i; j++的條件。


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