数组在编程语言中是非常重要的数据结构。本小节我们来一起学习 Java 数组，通过本小节的学习，你将了解到数组的基本概念，如何声明数组以及数组的声明有哪些方式，如何初始化数组以及数组初始化有哪些方式，数组的常用操作有哪些，多维数组的声明、创建、初始化以及迭代等等。多维数组部分将以二维数组进行为例讲解，理解了二维数组，再去理解多维数组就相对容易了。

1. 什么是数组

数组是相同类型的数据按照顺序组成的一种引用数据类型。
Java 中有基本数据类型和引用数据类型两种数据类型。数组就是引用数据类型。

2. 数组声明

在Java语言中，数组声明有两种语法：

  • 中括号跟在数据类型后：DataType[] arrayName;
  • 中括号跟在数组名称后：DataType arrayName[];

其中DataType是数组中要存放元素的数据类型，例如int、String等，arrayName是数组名称，遵守变量的命名规范。
在实际的编码中，我们更常用的是第一种语法。实例如下：

  1. // 声明一个int类型的数组，名称为 firstIntArray:
  2. int[] firstIntArray;  // 推荐写法
  3. int firstIntArray[];

也可以修改数据类型，以生成其他类型的数组。实例如下：

  1. // 声明一个float类型的数组：
  2. float[] firstFloatArray;
  3. // 声明一个字符串类型的数组：
  4. String[] firstStringArray;

3. 数组创建

3.1 先声明再创建

先声明再创建，需要编写两条语句：

  1. DataType[] arrayName;
  2. arrayName = new DataType[数组长度];

数组的创建使用new关键字，后面跟上一个空格+数据类型+中括号[]，中括号中间是数组的长度，这里是必须指定的，它是一个整型的数字。实例如下：

  1. // 声明一个整型的数组：
  2. int[] intArray;
  3. // 创建数组，长度为10
  4. intArray = new int[10];

3.2 声明时同时创建

声明时同时创建，需要编写一条语句：

  1. DataType[] arrayName = new DataType[数组长度];

实例如下：

  1. // 声明时同时创建
  2. int[] intArray = new int[10];

数组声明用到的中括号，也可以放到数组名称的后面，实例如下：

  1. int intArray[] = new int[10];

所创建的数组数据类型必须与其声明的数据类型相同。对于其他类型数组的创建，实例如下：

  1. // 创建一个数据类型为字符串、长度为5的数组：
  2. String[] stringArray = new String[5];
  4. // 创建一个数据类型为双精度浮点型、长度为10的数组：
  5. double[] floatArray = new double[10];
  7. // 创建一个数据类型为字符型、长度为10的数组：
  8. char[] charArray;
  9. charArray = new char[10];

4. 数组初始化

数组创建后，所有元素都初始化为默认值，整型数组的元素都为 0，浮点型都为 0. 0 ，布尔型都为 false。例如 int[] arr = new int[5];语句创建了一个数组，它在结构可参考下图：
3.jpg
除了数组的默认初始化，还有另外两种常见形式：

  1. 静态初始化
  2. 动态初始化

下面我们将分别介绍两种数组的初始化形式。

4.1 静态初始化

静态初始化数组，就是声明的同时，给数组赋值。其语法为：

  1. DataType[] arrayName = {元素1, 元素2, 元素3, 元素n};

赋值符号右边为用中括号所包围的 n 个元素，实例如下：

  1. int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};

上面数组arr存放的元素为从 1 到 5 这几个整型。其的长度为 5 。 数组的长度就是初始化时所给数组元素的个数。

4.2 动态初始化

动态初始化数组，即数组的声明以及创建是与数组的赋值操作分开进行的。实例如下：

  1. // 声明并创建数组，长度为3
  2. int[] arr = new int[3];
  3. // 给下标位置0赋值为1
  4. arr[0] = 1;
  5. // 给下标位置1赋值为2
  6. arr[1] = 2;
  7. // 给下标位置2赋值为3
  8. arr[2] = 3;

数组是有下标的，下标从0开始，因此长度为 3 的数组，最大下标为 2 。下图展示了上述代码的执行流程：
1.png

5. 数组的操作

5.1 数组元素的引用

语法：数组名[下标]，下标从0开始。有一个整型数组，引用其第一个元素，实例如下：

  1. public class ArrayDemo {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化整型数组arr：
  4.         int[] arr = {1, 2, 3};
  5.         // 引用arr的第一个元素：
  6.         int element1 = arr[0];
  7.         System.out.println("数组arr中，第一个元素为：" + element1);
  8.     }
  9. }

注意，上面的数组下标最大为 2，也就是说，引用元素时，不能超过其下标最大值。下面是一个反例：

  1. public class OutOfIndexDemo {
  2.       public static void main(String[] args) {
  3.         int[] arr = {1, 2, 3};
  4.         // 引用arr的第四个元素：
  5.         int element4 = arr[3];
  6.     }
  7. }

由于数组中只有三个元素，但引用了索引为3的第四个元素，编译执行代码，会抛出如下异常：

  1. Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 3 out of bounds for length 3
  2.     at OutOfIndexDemo.main(OutOfIndexDemo.java:5)

5.2 数组元素的修改

既然可以引用数组元素，就可以修改元素，实例如下：

  1. public class ArrayDemo1 {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化整型数组arr：
  4.         int [] arr = {1, 2, 3};
  5.         // 修改下标为1的元素为4
  6.         arr[1] = 4;
  7.         System.out.println("数组arr中，第二个元素为：" + arr[1]);
  8.     }
  9. }

5.3 获取数组长度

我们可以使用数组的内置属性length来获取数组的长度，使用点操作符调用其内置属性：arrayName.length。实例如下：

  1. public class ArrayDemo2 {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化整型数组arr：
  4.         int[] arr = {1, 2, 3};
  5.         // 打印数组arr的长度：
  6.         System.out.println("数组arr的长度为：" + arr.length);
  7.     }
  8. }

有时我们想引用数组中最后一个元素，由于数组下标从0开始，所以最后一个元素的下标为数组的长度减去1，这时可以结合length属性来进行引用。实例如下：

  1. public class ArrayDemo3 {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化一个char类型的数组：
  4.         char[] charArr = {'I', 'm', 'o', 'o', 'c'};
  5.         // 引用最后一个元素：
  6.         char lastElement = charArr[charArr.length-1];
  7.         System.out.println("charArr数组的最后一个元素为：" + lastElement);
  8.     }
  9. }

5.4 数组的迭代

5.4.1 循环赋值

我们知道了数组如何赋值，在实际的编码中，对整型数组循环赋值是很常用的。
实例：

  1. public class ArrayDemo4 {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 声明一个整型数组
  4.         int[] arr = new int[10];
  5.         // 使用for循环对数组arr进行遍历，将数字1到10赋值给数组arr
  6.         for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
  7.             arr[i] = i + 1;
  8.         }
  9.         // 循环赋值完成，此时 arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
  10.         // 遍历数组，打印数组中每一个元素
  11.         for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
  12.             System.out.print(arr[i] + "\t");
  13.         }
  14.     }
  15. }

5.4.2 循环引用

我们可以使用循环引用依次打印数组中的每个元素。
实例如下：

  1. public class ArrayDemo5 {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化一个整型数组
  4.         int[] arr = {1,2,3,4,5};
  5.         // 使用for循环遍历数组arr
  6.         for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
  7.             // 打印位置i的元素
  8.             System.out.println("索引位置" + i + "的元素为：" + arr[i]);
  9.         }
  10.     }
  11. }

5.4.3 增强 for 循环

上一小节我们提到for each循环可以更简单地对数组进行迭代。以下是for each循环的语法结构：

  1. for(变量声明: 数组或列表) {
  2.     // 循环体
  3. }

我们来看一个实例：

  1. public class ForEachLoop {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化字符串数组 words
  4.         String[] words = {"Welcome ", "to ", "java"};
  5.         for(String word: words) {
  6.             System.out.print(word);
  7.         }
  8.     }
  9. }

实例中遍历了一个单词数组，并且将它们打印成了一个句子。for each循环对words数组进行了遍历，并依次将每个索引的值赋值给了word变量，然后再执行循环体中的语句。显然 for each循环的代码看起来更加清晰。但增强for循环无法指定遍历顺序，也无法获取数组的索引。

5.4.4 更多实例

对于数组的循环还有很多案例，下面我们一起来学习几个。
实例1，求整型数组中，偶数元素的累加和：

  1. public class ArraySumDemo {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化变量sum，用于存放累加和
  4.         int sum = 0;
  5.         // 创建一个包含100个元素的整型数组
  6.         int[] arr = new int[100];
  7.         // 对arr进行循环赋值，将整数1~100赋值到数组中
  8.         for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
  9.             arr[i] = i + 1;
  10.         }
  11.         // 遍历赋值好的数组
  12.         for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
  13.             if(arr[i] % 2 == 0) {
  14.                 // 如果当前元素对二取余等于0，则为偶数，执行累加计算
  15.                 sum += arr[i];
  16.             }
  17.         }
  18.         // 数组循环计算结束，输出最终结果
  19.         System.out.println("数组arr中偶数元素的累加和为：" + sum);
  20.     }
  21. }

实例2，求数组中最大值：

  1. public class ArrayGetMaxDemo {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         int[] arr = {20, 30, 15, 70, 92, 11};
  4.         int max = arr[0];
  5.         for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
  6.             if (arr[i] > max) {
  7.                 max = arr[i];
  8.             }
  9.         }
  10.         System.out.println("最大值为：" + max);
  11.     }
  12. }

实例3，使用for each循环遍历整型数组，获取数组中的最小值：

  1. public class ArrayGetMinDemo {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         int[] arr = {20, 30, 15, 70, 92, 11};
  4.         int min = arr[0];
  5.         for(int n: arr) {
  6.             if(n < min) {
  7.                 min = n;
  8.             }
  9.         }
  10.         System.out.println("最小值为：" + min);
  11.     }
  12. }

6. 多维数组

在Java中，多维数组也是非常常用的数据结构，下面以二维数组为例，介绍二维数组的声明、创建、初始化和引用。

6.1 声明

二维数组有 3 种声明方式：

  • 中括号跟在数据类型后：DataType[][] arrayName;（最推荐写法）
  • 中括号跟在数组名后：DataType arrayName[][];
  • 中括号一个在前，一个在后：DataType[] arranName[];

实例：

  1. // 声明一个整型的二维数组
  2. int[][] intArray;
  3. // 声明一个单精度浮点型的二维数组
  4. float floatArray[][];
  5. // 声明一个char类型的二维数组
  6. char[] charArray[];

6.2创建

二维数组可以想象成一个存放数据的表格，二维数组的创建和一维数组相似。可以声明数组的同时创建：

  1. javaDataType[][] arrayName = new int[行数][列数];

也可以先声明再创建：

  1. DataType[][] arrayName;
  2. arrayName = new DataType[行数][列数];

实例：

  1. // 声明并创建一个2行3列的数组
  2. int[][] intArray = new int[2][3];
  3. // 声明一个单精度浮点型的二维数组
  4. float floatArray[][];
  5. // 创建一个3行3列的二维数组
  6. floatArray = new float[3][3];

在创建数组的时候，我们也可以先不指定列的数量，再在后面进行逐行创建。
实例：

  1. // 创建一个3行的二维数组
  2. int intArray[][] = new int[3][];
  3. // 第一行3列
  4. intArray[0] = new int[3];
  5. // 第二行2列
  6. intArray[1] = new int[2];
  7. // 第三行1列
  8. intArray[2] = new int[1];

6.3 初始化

多维数组也有静态初始化和动态初始化之分，对于静态初始化，一维数组使用一对大括号{}包含其元素，而二维数组的初始化可以使用两对大括号包含行数和列数。实例如下：

  1. // 创建一个3行2列的二维数组
  2. int[][] intArray = {{1,2}, {3,4}, {5,6}};

动态初始化实例如下：

  1. // 声明并创建一个数组
  2. int intArray[][] = new int[2][3];
  3. // 为第1行第1列的元素赋值：
  4. intArray[0][0] = 10;
Tips：为数组赋值时，要注意数组的下标索引是从0开始的。

一维数组可以通过length属性获取元素个数，同样二维数组的行数和列数也可以使用length属性获取。实例如下：

  1. public class ArrayDemo6 {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化一个3行2列的二维数组
  4.         int[][] intArray = {{1,2,7}, {3,4}, {5,6}};
  5.         // 获取intArray的行数
  6.         System.out.println("intArray的行数为：" + intArray.length);
  7.         // 获取intArray第1行的列数
  8.         System.out.println("intArray第一行的列数为：" + intArray[0].length);
  9.     }
  10. }

6.4 二维数组的迭代

一维数组使用单层for循环就可以遍历，二维数组的遍历需要使用双层嵌套for循环。
实例：

  1. public class ArrayDemo7 {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 初始化一个3行2列的二维数组
  4.         int[][] intArray = {{1,2,7}, {3,4}, {5,6}};
  5.         // 遍历intArray
  6.         for(int i = 0; i < intArray.length; i++) {
  7.             for(int j = 0; j <intArray[i].length; j++) {
  8.                 // 打印索引位置[i][j]的元素:
  9.                 System.out.println((i+1) + "行" + (j+1) + "列的元素为：" + intArray[i][j]);
  10.             }
  11.             // 打印一个空行
  12.             System.out.println();
  13.         }
  14.     }
  15. }

7. 小结

本小节我们学习了 Java 数组，知道了数组是引用数据类型。它在创建时，会在内存中开辟一个连续的空间；数组是同一数据类型的集合。可以使用数组下标来引用数组元素，数组元素的下标都是从0开始，使用下标不要超出范围，否则会抛出异常。可以使用length属性获取数组的长度。对于多维数组，实际开发中建议不要使用超过三维的数组，否则会让你的程序难以理解和维护。