1. 数组简介

1.1 概述

我们之前学习的变量或者是常量, 只能用来存储一个数据, 例如: 存储一个整数, 小数或者字符串等. 如果需要同时存储多个同类型的数据, 用变量或者常量来实现的话, 非常的繁琐. 针对于这种情况, 我们就可以通过数组来实现了.

例如: 假设某公司有50名员工, 现在需要统计该公司员工的工资情况, 例如计算平均工资、获取最高工资等。针对于这个需求，如果用前面所学的知识实现，程序首先需要声明50个变量来分别记住每位员工的工资，然后在进行操作，这样做非常繁琐，而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器进行操作。将所有的数据全部存储到一个容器中，统一操作。数组, 就是一种容器.

解释:

1. 容器: 就是将多个数据存储到一起, 每个数据都是该容器的元素.
2. 现实生活中的容器: 水杯, 衣柜, 教室等...

数组概述

数组就是用来存储多个同类型元素的容器, 例如: 存储5个整数, 或者存储10个小数, 亦或者存储3个字符串等...

1.2 格式

• 动态初始化: 我们给定长度, 由系统给出默认初始化值.
• //格式一
  数据类型[] 数组名 = new 数据类型[长度];
  //格式二
  数据类型 数组名[] = new 数据类型[长度];
• 解释: 上述两种定义方式只是写法不同, 并无其他区别.
• 静态初始化: 我们给定初始化值, 由系统指定长度.
• //格式一
  数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1, 元素2, 元素3}; //这里可以有多个元素.
  //格式二 语法糖.
  数据类型[] 数组名 = {元素1, 元素2, 元素3};
• 解释: 上述两种定义方式只是写法不同, 并无其他区别.

1.3 示例: 定义数组

需求

1. 创建int类型的数组, 用来存储3个元素.
2. 创建int类型的数组, 存储数据11, 22, 33.

参考代码

public class ArrayDemo01 { public static void main(String[] args) { //1. 创建int类型的数组, 用来存储3个元素.  //我们制定长度, 由系统给出默认值.  //格式一:  int[] arr1 = new int[3]; //推荐.  //格式二:  int arr2[] = new int[3]; //2. 创建int类型的数组, 存储数据`11, 22, 33`.  //我们直接传入元素, 由系统指定长度.  //格式1  int[] arr3 = new int[]{11, 22, 33}; //格式2  int[] arr4 = {11, 22, 33}; //推荐.  } }

1.4 数组各部分解释

此处以动态初始化举例:

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[长度]; //例如: int[] arr = new int[3];

解释:

• 数据类型: 指的是数组中存储元素的数据类型
• 例如: 如果是int, 说明数组中只能存储int类型的数据, 如果是String, 则说明数组中只能存储字符串.
• []: 表示是一个数组.
• 数组名: 类似于之前定义的变量名, 要符合命名规范, 我们可以通过数组名来操作数组.
• new: 它是一个关键字, 表示用来创建数组对象的.

1.5 数组的特点及基本用法

1.5.1 特点

1. 数组中的每个元素都是有编号的, 且编号是从0开始的. 可以方便我们快速操作数组中的元素.

• 解释: 编号也叫索引(这个是最常见的念法), 下标, 角标.

1. 数组中每个元素都有默认值.

• 例如:

1. int类型数组, 元素默认值是: 0
2. double类型的数组, 元素默认值是: 0.0
3. boolean类型的数组, 元素默认值是: false
4. String类型的数组, 元素默认值是: null

1.5.2 基本用法

1. 通过数组名[索引]的形式, 可以快速获取数组中的指定元素.

//格式 数组名[索引] //例如: int[] arr = {11, 22, 33}; System.out.println(arr[0]); //打印结果是: 11

1. 通过数组名[索引] = 值;的方式, 可以修改数组中的指定元素值.

//格式 数组名[索引] = 值; //例如: int[] arr = {11, 22, 33}; System.out.println(arr[1]); //打印结果是: 22 arr[1] = 222; System.out.println(arr[1]); //打印结果是: 222

1. 通过数组名.length的方式, 可以获取数组的长度.

• //格式
  数组名.length
  //例如:
  int[] arr = {11, 22, 33};
  System.out.println(arr.length); //打印结果是: 3

1.5.3 示例: 数组的基本用法

需求

1. 定义一个长度为5的int类型的数组.
2. 打印数组中的第3个元素.
3. 设置数组中的第一个元素值为11.
4. 获取数组中的第一个元素值, 并将其赋值给变量a, 然后打印.
5. 打印数组的长度.

参考代码

public class ArrayDemo02 { public static void main(String[] args) { //1. 定义一个长度为5的int类型的数组.  int[] arr = new int[5]; //2. 打印数组中的第3个元素.  System.out.println(arr[2]); //3. 设置数组中的第一个元素值为11.  arr[0] = 11; //4. 获取数组中的第一个元素值, 并将其赋值给变量a, 然后打印.  int a = arr[0]; System.out.println(a); //5. 打印数组的长度.  System.out.println(arr.length); } }

2. 数组的内存图

2.1 内存解释

内存是计算机中的重要原件，也是临时存储区域，作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。

即: Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。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。

JVM的内存划分

栈: 存储局部变量以及所有代码执行的.

局部变量: 指的是定义在方法中, 或者方法声明上的变量.

特点: 先进后出.

堆: 存储所有new出来的内容(即: 对象).

特点: 堆中的内容会在不确定的时间, 被GC回收.

方法区: 存储字节码文件的.

字节码文件: 指的是后缀名为.class的文件.

本地方法区:

和系统相关, 了解即可.

寄存器

和CPU相关, 了解即可.

2.2 案例一: 一个数组内存图

查看如下代码:

public class ArrayDemo03 { public static void main(String[] args) { int[] arr = new int[3]; System.out.println(arr[0]); //打印数组中的第一个元素, 值为: 0  System.out.println(arr); //[I@1540e19d  } }

其中[I@1540e19d是arr数组的地址值, 那这段代码在内存中的执行流程是怎样的呢? 我们一块儿来看下:

图解

2.3 案例二: 两个数组内存图

需求

1. 定义一个长度为3的int类型的数组.
2. 修改数组中的第一个元素为: 11
3. 打印数组中的第一, 第二个元素.
4. 打印数组对象.
5. 定义一个int类型的数组, 存储元素1, 2.
6. 修改数组的第二个元素值为: 22.
7. 打印数组的第二个元素.
8. 打印数组对象.

参考代码

public class ArrayDemo04 { public static void main(String[] args) { //1. 定义一个长度为3的int类型的数组.  int[] arr1 = new int[3]; //2. 修改数组中的第一个元素为: 11  arr1[0] = 11; //3. 打印数组中的第一, 第二个元素.  System.out.println(arr1[0]); System.out.println(arr1[1]); //4. 打印数组对象.  System.out.println(arr1); //5. 定义一个int类型的数组, 存储元素1, 2.  int[] arr2 = {1, 2}; //6. 修改数组的第二个元素值为: 22.  arr2[1] = 22; //7. 打印数组的第二个元素.  System.out.println(arr2[1]); //8. 打印数组对象.  System.out.println(arr2); } }

上述代码的内存图解又是怎样的呢? 我们一块儿来看下:

图解

2.4 案例三: 两个数组指向同一个对象

需求

1. 定义一个int类型的数组, 存储元素11, 22, 33.
2. 打印数组对象.
3. 打印数组中的各个元素值.
4. 定义第二个数组, 把第一个数组的地址值赋值给第二个数组.
5. 通过第二个数组, 修改第二个元素值为200.
6. 打印数组对象.
7. 打印数组中的各个元素值.

参考代码.

public class ArrayDemo05 { public static void main(String[] args) { //1. 定义一个int类型的数组, 存储元素11, 22, 33.  int[] arr1 = {11, 22, 33}; //2. 打印数组对象.  System.out.println("arr1: " + arr1); //3. 打印数组中的各个元素值.  System.out.println("arr1[0]: " + arr1[0]); System.out.println("arr1[1]: " + arr1[1]); System.out.println("arr1[2]: " + arr1[2]); //4. 定义第二个数组, 把第一个数组的地址值赋值给第二个数组.  int[] arr2 = arr1; //5. 通过第二个数组, 修改第二个元素值为200.  arr2[1] = 200; //6. 打印数组对象.  System.out.println("arr2: " + arr2); //7. 打印数组中的各个元素值.  System.out.println("arr2[0]: " + arr2[0]); System.out.println("arr2[1]: " + arr2[1]); System.out.println("arr2[2]: " + arr2[2]); } }

上述代码的内存图解又是怎样的呢? 我们一块儿来看下:

图解

3. 两个小问题

数组是我们在实际开发中用到的比较多的容器, 在使用它的时候, 很可能会遇到如下的两个问题:

1. 数组索引越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)
2. 空指针异常(NullPointerException)

3.1 数组索引越界异常

产生原因 访问了数组中不存在的索引.

解决方案

访问数组中存在的索引即可.

示例

1. 定义int类型的数组, 存储元素11, 22.
2. 打印数组中的第2个元素.
3. 尝试打印数组中的第3个元素.

参考代码

public class ArrayDemo06 { public static void main(String[] args) { //1. 定义int类型的数组, 存储元素11, 22.  int[] arr = {11, 22}; //2. 打印数组中的第2个元素.  System.out.println("arr[1]: " + arr[1]); //3. 尝试打印数组中的第3个元素.  System.out.println("arr[2]: " + arr[2]); } }

3.2 空指针异常

产生原因

访问了空对象. 即: 对象为空, 你还去调用它的一些方法, 肯定不行.

解决方案

对对象赋具体的值即可.

示例

1. 定义int类型的数组, 存储元素11, 22.
2. 将null(空常量)赋值给数组.
3. 尝试打印数组的第一个元素.

参考代码

public class ArrayDemo07 { public static void main(String[] args) { //1. 定义int类型的数组, 存储元素11, 22.  int[] arr = {11, 22}; //2. 将null(空常量)赋值给数组.  arr = null; //3. 尝试打印数组的第一个元素.  System.out.println("arr[0]: " + arr[0]); } }

4. 数组的常见操作

数组是我们在实际开发中用到的比较多的一种容器, 它的常见操作如下:

1. 遍历数组.
2. 获取数组的最值(最大值, 或者最小值).
3. 反转数组.

4.1 案例一: 遍历数组

需求

1. 定义int类型的数组arr, 存储元素11, 22, 33, 44, 55.
2. 通过for循环, 遍历数组.

参考代码

public class ArrayDemo08 { public static void main(String[] args) { //1. 定义int类型的数组arr, 存储元素11, 22, 33, 44, 55.  int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55}; //2. 通过for循环, 遍历数组.  for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } }

4.2 案例二: 获取数组的最大值

需求

已知各位美女的颜值如下图, 请求出下图中, 颜值最高的数字, 并打印到控制台上.

即:求数组int[] arr = {5, 15, 2000, 10000, 100, 4000};的最大值.

参考代码

public class ArrayDemo09 { public static void main(String[] args) { //需求: 求数组int[] arr = {5, 15, 2000, 10000, 100, 4000};的最大值.  int[] arr = {5, 15, 2000, 10000, 100, 4000}; int max = arr[0]; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { if (max < arr[i]) max = arr[i]; } System.out.println("颜值最高的人的颜值为: " + max); } }

4.3 案例三: 反转数组

需求

1. 定义int类型的数组, 存储数据: 11, 33, 22, 55, 44.
2. 反转数组, 并打印反转后的结果.

参考代码

public class ArrayDemo10 { public static void main(String[] args) { //1. 定义数组.  int[] arr = {11, 33, 22, 55, 44}; //2. 反转数组.  for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) { int temp = arr[i]; arr[i] = arr[arr.length - 1 - i]; arr[arr.length - 1 - i] = temp; } //3. 打印数组.  for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]);; } } }