第五章 数组

1. 数组的概述

1.1 概念

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概念：是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

简称：多个数据的组合

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数组中的概念

• 数组名
• 下标（或索引）
• 元素
• 数组的长度

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数组的特点：

• 数组本身是​引用数据类型​，而数组中的元素可以是任何数据类型​，包括基本数据类型和引用数据类型。
• 创建数组对象会在内存中开辟一整块​连续的空间​。占据的空间的大小，取决于数组的长度和数组中元素的类型。
• 数组中的元素在内存中是依次紧密排列的，有序的。
• 数组，一旦初始化完成，其长度就是确定的。数组的​长度一旦确定，就不能修改​。
• 我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。
• 数组名中引用的是这块连续空间的首地址。

1.2 数组的分类

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1、按照元素类型分：

• 基本数据类型元素的数组：每个元素位置存储基本数据类型的值
• 引用数据类型元素的数组：每个元素位置存储对象（本质是存储对象的首地址）（在面向对象部分讲解）

2、按照维度分：

• 一维数组：存储一组数据
• 二维数组：存储多组数据，相当于二维表，一行代表一组数据，只是这里的二维表每一行长度不要求一样。

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2. 数组的使用

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一维数组的使用： ​

• 数组的声明和初始化
• 调用数组的指定元素
• 数组的属性：length,表示数组的长度
• 数组的遍历
• 数组元素的默认初始化值
• 一维数组的内存解析（难）

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2.1 一维数组的声明

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格式：

//推荐
元素的数据类型[] 一维数组的名称;

//不推荐
元素的数据类型  一维数组名[];

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数组的声明，需要明确：

（1）数组的维度：在 Java 中数组的符号是[]，[]表示一维，[][**]表示二维。**

（2）数组的元素类型：即创建的数组容器可以存储什么数据类型的数据。元素的类型可以是任意的 Java 的数据类型。例如：int、String、Student 等。

（3）数组名：就是代表某个数组的标识符，数组名其实也是变量名，按照变量的命名规范来命名。数组名是个引用数据类型的变量，因为它代表一组数据。

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2.2 一维数组的初始化

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静态初始化 ：

如果数组变量的初始化和数组元素的赋值操作同时进行，那就称为静态初始化。

静态初始化，本质是用静态数据（编译时已知）为数组初始化。此时数组的长度由静态数据的个数决定。

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,...};

或

数据类型[] 数组名;
数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,...};

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动态初始化：

数组变量的初始化和数组元素的赋值操作分开进行，即为动态初始化。

动态初始化中，只确定了元素的个数（即数组的长度），而元素值此时只是默认值，还并未真正赋自己期望的值。真正期望的数据需要后续单独一个一个赋值。

数组存储的元素的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的元素的数据类型[长度];

或

数组存储的数据类型[] 数组名字;
数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];

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2.3 数组元素的默认值

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3. 一维数组内存分析

为了提高运算效率，就对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

java 虚拟机架构图：

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3.1 一维数组在内存中的存储

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与目前数组相关的内存结构： 比如：int[] arr = new int[]{1,2,3};

• 虚拟机栈：用于存放方法中声明的变量。比如：arr
• 堆：用于存放数组的实体（即数组中的所有元素）。比如：1,2,3

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一个一维数组内存图：

public static void main(String[] args) {
  	int[] arr = new int[3];
  	System.out.println(arr);//[I@5f150435
}

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数组下标为什么是 0 开始的 ：

• 因为第一个元素距离数组首地址间隔 0 个单元格

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两个一维数组内存图：

两个数组独立

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[3];
    int[] arr2 = new int[2];
    System.out.println(arr);
    System.out.println(arr2);
}

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两个变量指向一个一维数组

两个数组变量本质上代表同一个数组。

public static void main(String[] args) {
    // 定义数组，存储3个元素
    int[] arr = new int[3];
    //数组索引进行赋值
    arr[0] = 5;
    arr[1] = 6;
    arr[2] = 7;
    //输出3个索引上的元素值
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);
    //定义数组变量arr2，将arr的地址赋值给arr2
    int[] arr2 = arr;
    arr2[1] = 9;
    System.out.println(arr[1]);
}

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4. 数组的常用算法

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• 数值型数组的特征值的计算：最大值、最小值、总和、平均值等
• 数组元素的赋值。比如：杨辉三角；彩票随机生成数（6 位；1-30；不能重复）；回形数
• 数组的复制、赋值
• 数组的反转
• 数组的扩容、缩容
• 数组的查找
  • 线性查找
  • 二分法查找（前提：数组有序）
• 数组的排序
  • 冒泡排序：最简单
  • 快速排序：最常用

5. Arrays 工具类的使用

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熟悉一下内部的常用的方法

• toString() / sort() / binarySearch()

5. 数组中常见的异常

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• ArrayIndexOutOfBoundsException
• NullPointerException