4.1 數組的相關概念和名詞(了解)
1、數組(array):
一組具有相同數據類型的數據的按照一定順序排列的集合。
把有限的幾個相同類型的變量使用一個名稱來進行統一管理。
2、數組名:
(1)這個數組名,代表的是一組數
(2)這個數組名中存儲的整個數組的“首地址”
3、下標(index):
我們使用編號、索引、下標來區別表示一組數當中某一個。
范圍:[0,數組長度-1]
例如:for(int i = 0; i<arr.length; i++){}
4、元素(element):
這一組中的的每一個數據都是元素。
如何表示數組元素? 數組名[下標]
5、數組的長度(length)
數組中元素的總個數。
如何獲取數組長度? 數組名.length
注意:名稱是為了溝通的方便,概念不用一字不落背下來
4.2 數組的相關語法
4.2.1 數組的聲明
語法格式:
//推薦
元素的數據類型[] 數組名;
//也對,但是不推薦
元素的數據類型 數組名[];
示例:
//要存儲一組整數
int[] array;
//要存儲一組單字符
char[] array;
//要存儲一組字符串
String[] array;
4.2.2 數組的初始化
初始化的目的:(1)確定數組的長度(2)為元素賦值
兩種初始化方式:
1、動態初始化
語法格式:
//指定數組長度
數組名 = new 元素的數據類型[長度];
//為元素賦值
數組名[下標] = 值; //這個值可以是個常量值,也可以是個表達式的計算結果,也可以是鍵盤輸入的
//如果每個元素的賦值比較有規律,通常使用for循環賦值
for(int i=0; i<長度; i++){
數組名[下標] = 值;
}
問:如果只指定數組長度,沒有為元素手動賦值,那么元素有值嗎?
有默認值
(1)基本數據類型
byte,short,int,long:0
float,double:0.0
char:\u0000
boolean:false
(2)引用數據類型
統統都是null
2、靜態初始化
語法格式:
數組名 = new 元素的數據類型[]{值列表};
//int[] arr = new int[5]{1,2,3,4,5};//錯誤的
//更簡潔
//當聲明與靜態初始化一起完成時,可以簡化
元素的數據類型[] 數組名 = {值列表};
適用場合:
當數組的元素是已知的有限個時,可以使用靜態初始化。
示例代碼:
String[] weeks = {"monday","tuesday","wednesday","thursday","friday","saturday","sunday"};
int[] daysOfMonths = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
char[] letters = {'a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z'};
4.2.3 數組的遍歷
for循環遍歷數組:
for(int i=0; i<數組名.lenght; i++){
//或賦值
數組名[i] = 值;
//或顯示
System.out.println(數組名[i]);
//或其他操作
//例如:判斷是否是偶數
if(數組名[i]%2==0){
//...
}
}
4.2.4 數組的內存分析
元素是基本數據類型的一維數組內存分析:
int[] arr = {1,2,3,4,5};
int[] arr = new int[5];
for(int i=0; i<arr.length; i++){
arr[i] = i+1;
}
4.3 數組的相關算法
4.3.1 數組找最值
1、數組中找最值
思路:
(1)先假設第一個元素最大/最小
(2)然后用max/min與后面的元素一一比較
示例代碼:
int[] arr = {4,5,6,1,9};
//找最大值
int max = arr[0];
for(int i=1; i<arr.length; i++){
if(arr[i] > max){
max = arr[i];
}
}
2、數組中找最值及其下標
情況一:找最值及其第一次出現的下標
思路:
(1)先假設第一個元素最大/最小
(2)然后用max/min與后面的元素一一比較
示例代碼:
int[] arr = {4,5,6,1,9};
//找最大值
int max = arr[0];
int index = 0;
for(int i=1; i<arr.length; i++){
if(arr[i] > max){
max = arr[i];
index = i;
}
}
或
int[] arr = {4,5,6,1,9};
//找最大值
int maxIndex = 0;
for(int i=1; i<arr.length; i++){
if(arr[i] > arr[maxIndex]){
maxIndex = i;
}
}
System.out.println("最大值:" + arr[maxIndex]);
情況二:找最值及其所有最值的下標(即可能最大值重復)
思路:
(1)先找最大值
①假設第一個元素最大
②用max與后面的元素一一比較
(2)遍歷數組,看哪些元素和最大值是一樣的
示例代碼:
int[] arr = {4,5,6,1,9};
//找最大值
int max = arr[0];
for(int i=1; i<arr.length; i++){
if(arr[i] > max){
max = arr[i];
}
}
//遍歷數組,看哪些元素和最大值是一樣的
for(int i=0; i<arr.length; i++){
if(max == arr[i]){
System.out.print(i+"\t");
}
}
4.3.2 數組統計:求總和、均值、統計偶數個數等
思路:遍歷數組,挨個的累加,判斷每一個元素
示例代碼:
int[] arr = {4,5,6,1,9};
//求總和、均值
int sum = 0;//因為0加上任何數都不影響結果
for(int i=0; i<arr.length; i++){
sum += arr[i];
}
double avg = (double)sum/arr.length;
示例代碼2:
int[] arr = {4,5,6,1,9};
//求總乘積
long result = 1;//因為1乘以任何數都不影響結果
for(int i=0; i<arr.length; i++){
result *= arr[i];
}
示例代碼3:
int[] arr = {4,5,6,1,9};
//統計偶數個數
int even = 0;
for(int i=0; i<arr.length; i++){
if(arr[i]%2==0){
even++;
}
}
4.3.3 反轉
方法有兩種:
1、借助一個新數組
2、首尾對應位置交換
第一種方式示例代碼:
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
//(1)先創建一個新數組
int[] newArr = new int[arr.length];
//(2)復制元素
int len = arr.length;
for(int i=0; i<newArr.length; i++){
newArr[i] = arr[len -1 - i];
}
//(3)舍棄舊的,讓arr指向新數組
arr = newArr;//這里把新數組的首地址賦值給了arr
//(4)遍歷顯示
for(int i=0; i<arr.length; i++){
System.out.println(arr[i]);
}
第二種方式示例代碼:
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9}; //(1)計算要交換的次數: 次數 = arr.length/2 //(2)首尾交換 for(int i=0; i<arr.length/2; i++){//循環的次數就是交換的次數 //首 與 尾交換 int temp = arr[i]; arr[i] = arr[arr.length-1-i]; arr[arr.length-1-i] = temp; } //(3)遍歷顯示 for(int i=0; i<arr.length; i++){ System.out.println(arr[i]); }
4.3.4 復制
應用場景:
1、擴容
2、備份
3、截取
示例代碼:擴容
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
//如果要把arr數組擴容,增加1個位置
//(1)先創建一個新數組,它的長度 = 舊數組的長度+1
int[] newArr = new int[arr.length + 1];
//(2)復制元素
//注意:i<arr.length 因位arr比newArr短,避免下標越界
for(int i=0; i<arr.length; i++){
newArr[i] = arr[i];
}
//(3)把新元素添加到newArr的最后
newArr[newArr.length-1] = 新值;
//(4)如果下面繼續使用arr,可以讓arr指向新數組
arr = newArr;
//(4)遍歷顯示
for(int i=0; i<arr.length; i++){
System.out.println(arr[i]);
}
示例代碼:備份
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
//1、創建一個長度和原來的數組一樣的新數組
int[] newArr = new int[arr.length];
//2、復制元素
for(int i=0; i<arr.length; i++){
newArr[i] = arr[i];
}
//3、遍歷顯示
for(int i=0; i<arr.length; i++){
System.out.println(arr[i]);
}
示例代碼:截取
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
int start = 2;
int end = 5;
//1、創建一個新數組,新數組的長度 = end-start + 1;
int[] newArr = new int[end-start+1];
//2、賦值元素
for(int i=0; i<newArr.length; i++){
newArr[i] = arr[start + i];
}
//3、遍歷顯示
for(int i=0; i<newArr.length; i++){
System.out.println(newArr[i]);
}
4.3.5 查找
查找分為兩種:
1、順序查找:挨個看
對數組沒要求
2、二分查找:對折對折再對折
對數組有要求,元素必須有大小順序的
順序查找示例代碼:
int[] arr = {4,5,6,1,9};
int value = 1;
int index = -1;
for(int i=0; i<arr.length; i++){
if(arr[i] == value){
index = i;
break;
}
}
if(index==-1){
System.out.println(value + "不存在");
}else{
System.out.println(value + "的下標是" + index);
}
二分查找示例代碼:
/*
2、編寫代碼,使用二分查找法在數組中查找 int value = 2;是否存在,如果存在顯示下標,不存在顯示不存在。
已知數組:int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
*/
class Exam2{
public static void main(String[] args){
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};//數組是有序的
int value = 2;
int index = -1;
int left = 0;
int right = arr.length - 1;
int mid = (left + right)/2;
while(left<=right){
//找到結束
if(value == arr[mid]){
index = mid;
break;
}//沒找到
else if(value > arr[mid]){//往右繼續查找
//移動左邊界,使得mid往右移動
left = mid + 1;
}else if(value < arr[mid]){//往左邊繼續查找
right = mid - 1;
}
mid = (left + right)/2;
}
if(index==-1){
System.out.println(value + "不存在");
}else{
System.out.println(value + "的下標是" + index);
}
}
}
使用for
class Exam2{
public static void main(String[] args){
int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};//數組是有序的
int value = 2;
int index = -1;
for(int left=0,right=arr.length-1,mid = (left+right)/2; left<=right; mid = (left + right)/2){
//找到結束
if(value == arr[mid]){
index = mid;
break;
}//沒找到
else if(value > arr[mid]){//往右繼續查找
//移動左邊界,使得mid往右移動
left = mid + 1;
}else if(value < arr[mid]){//往左邊繼續查找
right = mid - 1;
}
}
if(index==-1){
System.out.println(value + "不存在");
}else{
System.out.println(value + "的下標是" + index);
}
}
}
4.3.6 排序
數組的排序算法有千萬種,我們只講了兩種:
1、冒泡排序
2、簡單的直接排序
示例代碼:冒泡:從小到大,從左到右兩兩比較
int[] arr = {5,4,6,3,1};
for(int i=1; i<arr.length; i++){//外循環的次數 = 輪數 = 數組的長度-1
/*
第1輪,i=1,從左到右兩兩比較,arr[0]與arr[1]。。。。。arr[3]與arr[4]
第2輪,i=2,從左到右兩兩比較,arr[0]與arr[1]。。。。。arr[2]與arr[3]
...
arr[j]與arr[j+1]比較
找兩個關鍵點:(1)j的起始值:0(2)找j的終止值,依次是3,2,1,0,得出j<arr.length-i
*/
for(int j=0; j<arr.length-i; j++){
//兩兩比較
//從小到大,說明前面的比后面的大,就交換
if(arr[j] > arr[j+1]){
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = temp;
}
}
}
示例代碼:從大到小,從右到左
char[] arr = {'h','e','l','l','o','j','a','v','a'};
for(int i=1; i<arr.length; i++){//外循環的次數 = 輪數 = 數組的長度-1
/*
第1輪,i=1,從右到左兩兩比較,arr[8]與arr[7],arr[7]與arr[6]....arr[1]與arr[0]
第2輪,i=2,從右到左兩兩比較,arr[8]與arr[7],arr[7]與arr[6]....arr[2]與arr[1]
...
第8輪,i=8,從右到左兩兩比較,arr[8]與arr[7]
arr[j]與arr[j-1]
找兩個關鍵點:(1)j的起始值:8(2)找j的終止值,依次是1,2,3,。。。8,得出j>=i
*/
for(int j=8; j>=i; j--){
//從大到小,后面的元素 > 前面的元素,就交換
if(arr[j]>arr[j-1]){
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j-1];
arr[j-1] = temp;
}
}
}
示例代碼:簡單的直接選擇排序
int[] arr = {3,2,6,1,8};
for(int i=1; i<arr.length; i++){//外循環的次數 = 輪數 = 數組的長度-1
//(1)找出本輪未排序元素中的最值
/*
未排序元素:
第1輪:i=1,未排序,[0,4]
第2輪:i=2,未排序,[1,4]
...
每一輪未排序元素的起始下標:0,1,2,3,正好是i-1的
未排序的后面的元素依次:
第1輪:[1,4] j=1,2,3,4
第2輪:[2,4] j=2,3,4
第3輪:[3,4] j=3,4
第4輪:[4,4] j=4
j的起點是i,終點都是4
*/
int max = arr[i-1];
int index = i-1;
for(int j=i; j<arr.length; j++){
if(arr[j] > max){
max = arr[j];
index = j;
}
}
//(2)如果這個最值沒有在它應該在的位置,就與這個位置的元素交換
/*
第1輪,最大值應該在[0]
第2輪,最大值應該在[1]
第3輪,最大值應該在[2]
第4輪,最大值應該在[3]
正好是i-1的值
*/
if(index != i-1){
//交換arr[i-1]與arr[index]
int temp = arr[i-1];
arr[i-1] = arr[index];
arr[index] = temp;
}
}
//顯示結果
for(int i=0; i<arr.length; i++){
System.out.print(arr[i]);
}
4.4 二維數組
二維數組的標記:[][]
4.4.1 相關的表示方式
(1)二維數組的長度/行數:
二維數組名.length
(2)二維數組的其中一行:
二維數組名[行下標]
行下標的范圍:[0, 二維數組名.length-1]
(3)每一行的列數:
二維數組名[行下標].length
因為二維數組的每一行是一個一維數組
(4)每一個元素
二維數組名[行下標][列下標]
4.4.2 二維數組的聲明和初始化
1、二維數組的聲明
//推薦
元素的數據類型[][] 二維數組的名稱;
//不推薦
元素的數據類型 二維數組名[][];
//不推薦
元素的數據類型[] 二維數組名[];
面試:
int[] x, y[];
//x是一維數組,y是二維數組
2、二維數組的初始化
(1)靜態初始化
二維數組名 = new 元素的數據類型[][]{
{第一行的值列表},
{第二行的值列表},
...
{第n行的值列表}
};
//如果聲明與靜態初始化一起完成
元素的數據類型[][] 二維數組的名稱 = {
{第一行的值列表},
{第二行的值列表},
...
{第n行的值列表}
};
(2)動態初始化(不規則:每一行的列數可能不一樣)
//(1)先確定總行數
二維數組名 = new 元素的數據類型[總行數][];
//(2)再確定每一行的列數
二維數組名[行下標] = new 元素的數據類型[該行的總列數];
//(3)再為元素賦值
二維數組名[行下標][列下標] = 值;
(3)動態初始化(規則:每一行的列數是相同的)
//(1)確定行數和列數
二維數組名 = new 元素的數據類型[總行數][每一行的列數];
//(2)再為元素賦值
二維數組名[行下標][列下標] = 值;
4.4.3 二維數組的遍歷
for(int i=0; i<二維數組名.length; i++){
for(int j=0; j<二維數組名[i].length; j++){
System.out.print(二維數組名[i][j]);
}
System.out.println();
}