一、数组 Array
1.1 简单介绍
数组可以存放多个同一类型的数据。数组也是一种数据类型,是引用类型。
即:数组 就是一组数据。
1.2 案例演示
Array01.java
/**
* title: 数组案例演示
*/
public class Array01 {
public static void main(String[] args) {
// 定义一个数组
// 说明
// 1.double[] 表示 是 double类型的数组数组名 hens
// 2.{3, 5, 1, 3.4, 2, 50} 表示数组的值/元素,依次表示数组的第几个元素
double[] hens = {3, 5, 1, 3.4, 2, 50, 7.8};
// 遍历数组得到数组的所有元素的和,使用 for
// 说明:
// 1.我们可以通过 hens[下标] 来访问数组元素
// 下标是从 0 开始编号的 比如第一个元素就是 hens[0]
// 第二个元素 hens[1] 以此类推
// 2.通过 for 循环就可以循环的访问 数组的元素/值
// 3.使用一个变量 totalWeight 将各个元素累积
double totalWeight = 0;
// 提示:可以通过数组名.length 得到数组的长度/大小
for (int i =0; i < hens.length; i++) {
// System.out.println("第" + (i+1) + "个元素的值=" + hens[i]);
totalWeight += hens[i];
}
double avgWeight = totalWeight / hens.length;
System.out.println("总体重" + totalWeight + " 平均体重" + avgWeight);
}
}
1.3 数组的使用
数组的定义
数据类型 数组名[] = new 数据类型[ 大小 ]
int a[] = new int[5]; // 创建了一个数组,名字 a,存放5个 int
说明:这是定义数组的一种方法
数组的引用(使用)
数组名[下标/索引] 比如:你要使用 a 数组的第3个数 a[2]
/**
* title: 数组使用
*/
import java.util.Scanner;
public class Array02 {
public static void main(String[] args) {
Scanner scan = new Scanner(System.in);
//演示 数据类型 数组名[] = new 数据类型[大小]
//循环输入5个成绩,保存到double 数组,并输出
// 步骤
// 1.创建一个 double数组,大小 5
double scores[] = new double[5];
// 2.循环输入
// scores.length 表示数组的长度
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
System.out.println("请输入第" + (i+1) + "个学生的成绩");
scores[i] = scan.nextDouble();
}
// 3.遍历输出
for (int j = 0; j < scores.length; j++) {
System.out.println("第" + (j+1) + "个学生的成绩:" + scores[j]);
}
}
}
数组的使用 - 动态初始化
- 先声明数组
语法:数据类型 数组名[]; 也可以写成 数据类型[] 数组名;
int a[]; 或者 int[] a; - 创建数组
语法:数组名 = new 数据类型[大小];
a = new int[10];
说明:上面是声明的同时创建数组,这里是先声明数组,后创建。不创建就没法对数组赋值
应用:有时需要等到某些条件满足时,我们才创建数组。
double scores[]; // 声明数组,这时 scores 是 null
scores = new double[5]; // 分配内存空间,可以存放数据
数组的使用 - 静态初始化
初始化数组
语法:数据类型 数组名[] = {元素值, 元素值, ……};
int a[] = {2, 3, 8, 45, 66}
使用案例见前面 Arry01.java
1.4 数组使用注意事项和细节
- 数组是多个相同类型数据的组合,实现对这些数据的统一管理。
- 数组中的元素可以是任何数据类型,包括基本类型和引用类型,但是不能混用。
- 数组创建后,如果没有赋值,有默认值 int:0,short:0,byte:0,long:0,float:0.0,double:0.0,char:\u0000,boolean:false,String:null
- 使用数组的步骤
- 声明数组并开辟空间
- 给数组各个元素赋值
- 使用数组
- 数组的下标是从 0 开始的
- 数组下标必须在指定范围内使用,否则报:下标越界异常,比如:
int[] arr = new int[5]; 则有效下标为 0-4 - 数组属于引用类型,数组型数据是对象(object)
1.5 数组应用案例
创建一个 char 类型的26个元素的数组,分别放置 ‘A’ - ‘Z’。使用 for 循环访问所有元素并打印出来。
提示:char 类型数据运算 ‘A’ + 1 -> ‘B’请求出一个数组 int[] 的最大值{4, -1, 9, 10, 23 },并得到对应的下标。
public class ArrayExercise01 {
public static void main(String[] args) {
//创建一个 char 类型的26个元素的数组,
//分别放置 'A' - 'Z'。使用 for 循环访问所有元素并打印出来
// 定义数组 char类型(指定数组元素的数据类型) 数组名alphabet 长度26
char alphabet[] = new char[26];
// 循环输入'A' - 'Z'
for (int i = 0; i < alphabet.length; i++) {
// alphabet是Array[]数组类型,
// alphabet[i]是数组alphabet的第i个元素,数组的元素是char类型
alphabet[i] = (char)('A' + i); // char参与运算会自动转成int int->char会报错
}
// 循环输出
for (int i = 0; i < alphabet.length; i++) {
System.out.print(alphabet[i] + " ");
}
System.out.println();
// 请求出一个数组 int[] 的最大值{4, -1, 9, 10, 23 },并得到对应的下标。
int nums[] = {4, -1, 9, 10, 23 };
int max = nums[0]; // 第一个元素默认是最大值
int maxIndex = 0; // 最大元素的下标
// 遍历数组,依次与当前最大值比较
for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
if (nums[i] > max) { // 如果当前元素大于当前最大值
max = nums[i]; // 更新 max 值
maxIndex = i; // 更新 最大元素的下标
}
}
System.out.println("max = " + max + "\tmaxIndex = " + maxIndex);
}
}
1.6 数组赋值机制
- 基本数据类型赋值,这个值就是具体的数据,而且相互不影响。
int n1 = 2; int n2 = n1; 数组在默认情况下是引用传递,赋的值是地址。
看一个案例,并分析数组赋值的内存图(重点)public class ArrayAssign {
public static void main(String[] args) {
// 基本数据类型赋值,赋值方式是值拷贝
// n2 的变化不会 影响到 n1的值
int n1 = 10;
int n2 = n1;
n2 = 80;
System.out.println("n1 = " + n1);
System.out.println("n2 = " + n2);
// 数组默认情况下是引用传递,赋的值是地址,赋值方式为引用赋值
// 赋的是一个地址,arr2的变化 会影响到 arr1
int[] arr1 = {1, 2, 3};
int[] arr2 = arr1; // 把 arr1 赋给 arr2
arr2[1] = 10;
// 看看arr1的值
System.out.println("====arr1的元素====");
for (int i =0; i < arr1.length; i++) {
System.out.print(arr1[i] + " ");
}
}
}
1.7 数组拷贝
将 int[] arr1 = {1, 2, 3}; 拷贝到 arr2 数组,要求数据空间独立
ArrayCopy.java
public class ArrayCopy {
public static void main(String[] args) {
//将 int[] arr1 = {1, 2, 3}; 拷贝到 arr2 数组,要求数据空间独立
int[] arr1 = {1, 2, 3};
// 创建一个新的数组arr2,开辟新的数据空间
// 大小 = arr1.length
int[] arr2 = new int[arr1.length];
// 遍历 arr1数组,把每个元素拷贝到对应的arr2数组中
for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
arr2[i] = arr1[i];
}
// 遍历 arr2数组,检查是否拷贝过来
for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
System.out.print(arr2[i] + " ");
}
//修改 arr2数组的元素,验证是否会影响 arr1数组
arr2[1] = 10;
for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
System.out.print(arr1[i] + " ");
}
}
}
1.8 数组反转
把数组的元素内容反转。
arr {11, 22, 33, 44, 55, 66} -> {66, 55, 44, 33, 22, 11}
方法一:通过找规律反转 ArrayReverse.java
public class ArrayReverse {
public static void main(String[] args) {
// 定义数组
int arr[] = {11, 22, 33, 44, 55, 66};
// 思路分析
// 1. 把 arr[0] 和 arr[5] 进行交换 {66, 22, 33, 44, 55, 11}
// 2. 把 arr[1] 和 arr[4] 进行交换 {66, 55, 33, 44, 22, 11}
// 3. 以此类推,直至最中间的两个进行交换(如果剩1个,和自己交换)
// 4. 一共要交换 (arr.length / 2) 次
// 5. 每次交换时,对应的下标是 arr[i] 和 arr[arr.length - 1 - i]
// 代码实现
for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
int temp = arr[arr.length - 1 - i]; // 保存后面元素的值
arr[arr.length - 1 - i] = arr[i]; // 把前面元素的值赋值给后面元素
arr[i] = temp; // 把保存的后面元素的值赋值给前面元素,完成交换
}
System.out.println("====翻转后的数组====");
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
}
}
方法二:使用逆序赋值方式 ArrayReverse02.java
public class ArrayReverse02 {
public static void main(String[] args) {
// 定义数组
int arr[] = {11, 22, 33, 44, 55, 66};
// 使用逆序赋值
// 思路分析
// 1.先创建一个新的数组 arr2,与原数组arr长度相同
// 2.逆序遍历原数组arr ,将每个元素拷贝到arr2的元素中(顺序拷贝)
// 3.建议增加一个循环变量 j -> 0 -> 5
int arr2[] = new int[arr.length];
for (int i = arr.length - 1,j = 0; i >= 0; i--,j++) {
arr2[j] = arr[i];
}
// 4. 当 for 循环结束,arr2就是arr的逆序数组
// 5. 让 arr 指向 arr2 的数据空间,此时 arr原来的数据空间就没有变量引用
// 会被当作垃圾销毁
arr = arr2;
System.out.println("====翻转后的数组====");
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
}
}
1.9 数组添加(扩容)
要求:实现动态的给数组添加元素的效果,实现对数组扩容
- 原始数组使用静态分配:int[] arr = {1, 2, 3}
- 增加的元素,直接放在数组的最后 arr = {1, 2, 3, 4}
arrNew = {1, 2, 3, 4} - 用户可以通过如下方法来决定是否继续添加,添加成功,是否继续? y/n
import java.util.Scanner;
public class ArrayAdd {
public static void main(String[] args) {
Scanner scan = new Scanner(System.in);
int[] arr = {1, 2, 3};
char said = 'y';
while (said == 'y') {
int arrNew[] = new int[arr.length + 1];
System.out.println("请输入新增元素:");
int add = scan.nextInt();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arrNew[i] = arr[i];
}
arrNew[arr.length] = add;
arr = arrNew;
System.out.println("==== 扩增后的数组arr ====");
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println("添加成功,是否继续? y/n");
said = scan.next().charAt(0);
}
}
}
⏱小练习
有一个数组 {1, 2, 3, 4, 5} ,可以将该数组进行缩减(从后向前依次),提示用户是否继续缩减,每次缩减的元素值是什么。当只剩下最后一个元素,提示,不能再缩减。
二、排序
2.1 简单介绍
排序是将一群数据,依照指定的顺序进行排列的过程
排序的分类:
- 内部排序:
指将需要处理的所有数据都加载到内部存储器中进行排序。
包括:交换式排序法、选择式排序法、插入排序法 - 外部排序法:
数据量过大,无法全部加载到内存中,需要借助外部存储进行排序。
包括:合并排序法、直接合并排序法
2.2 冒泡排序法
基本思想:
通过对 待排序序列从后向前(从下标较大的元素开始),依次比较相邻元素的值,做发现逆序则交换,使值较大的元素逐渐从前移向后部,就像水底的气泡一样逐渐向上冒。
2.3 案例演示
BubbleSort.java
public class BubbleSort {
public static void main(String[] args) {
int sums[] = {24, 69, 80, 57, 13};
for (int j = 1; j < sums.length; j++) { // 定义要进行几轮比较
for (int i = 0; i < sums.length - j; i++) { // 每轮冒泡具体实现
if (sums[i] > sums[i + 1]) {
int temp = sums[i];
sums[i] = sums[i + 1];
sums[i + 1] = temp;
}
}
for (int k = 0; k < sums.length; k++) {
System.out.print(sums[k] + " "); // 可以看到每轮排序后的结果
}
System.out.println();
}
}
}
笔者已经学过数据结构,这里不做多注释,看不懂的可以参考这两个视频,讲解比较详细。
冒泡排序思路讲解:https://www.bilibili.com/video/BV1fh411y7R8?p=173
冒泡排序代码实现:https://www.bilibili.com/video/BV1fh411y7R8?p=174
三、查找
3.1 简单介绍
在Java中,我们常用的查找有两种:
- 顺序查找
从前到后依次比较,直到查找成功为止,或者全都对不上,查找失败。 - 二分查找(放在算法章节讲)
要查找的对象是有序的【前提】,每次与最中间元素的值比较,再确定向前或者向后继续进行递归的二分查找,直到查找成功为止,或者全都对不上,查找失败。
3.2 案例演示
顺序查找:SeqSearch.java
import java.util.Scanner;
public class SeqSearch {
public static void main(String[] args) {
/*
有一个数列:白眉鹰王、金毛狮王、紫衫龙王、青翼蝠王猜数游戏:
从键盘中任意输入一个名称,判断数列中是否包含此名称【顺序查找】
要求:如果找到了,就提示找到,并给出下标
思路分析
1. 定义一个字符串数组
2. 接收用户输入,遍历数组,逐一比较,如果有,则提示信息,并退出
*/
Scanner scan = new Scanner(System.in);
String names[] = {"白眉鹰王","金毛狮王","紫衫龙王","青翼蝠王"};
System.out.println("请输入一个四大法王名字");
String name = scan.next();
int index = -1;
for (int i = 0; i < names.length; i++) {
if (names[i].equals(name)) {
System.out.println("找到了,对应下标为" + i);
//把 i 保存到 index
index = i;
break;
}
}
if (index == -1) {
System.out.println("没有找到" + name);
}
}
}
四、多维数组 - 二维数组
4.1 简单介绍
- 从定义形式上看 int[][]。
- 可以这样理解,原来的一维数组的每个元素又是一个一维数组,就构成二维数组。
每个一维数组长度可以不一样。 - 访问二维数组下标 i 的元素的第下标 j 的值 :int[ i ][ j ]
4.2 案例演示
TwoDimensionalArray.java
/**
* title: 二维数组案例演示 TwoDimensionalArray.java
*/
public class TwoDimensionalArray {
public static void main(String[] args) {
/*
请用二维数组输出如下图形
0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 2 0 3 0 0
0 0 0 0 0 0
*/
int[][] arr = { {0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 0, 1, 0, 0, 0},
{0, 2, 0, 3, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, 0, 0} };
// 输出二维图形
for (int i = 0; i < arr.length; i++) { // 遍历二维数组的每个元素
// 遍历二维数组的每个元素
// 1. arr[i] 表示二维数组的第i个元素,因为元素值也是数组(一维)
// 所以arr[i].length 就是该元素(一维数组)的长度
for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
System.out.print(arr[i][j] + " "); // 输出一维数组
}
System.out.println(); // 换行
}
}
}
4.3 二维数组的使用
使用方式1:动态初始化
- 语法:数据类型[][] 数组名=new 类型[大小][大小]
- 比如:int a[][] = new int[2][3] 定义一个二维数组a,含有两个长度为3的一维数组
- 二维数组在内存的存在形式
使用方式2:动态初始化
- 先声明:数据类型[][];
- 再定义(开辟空间) 数组名 = new 数据类型[大小][大小]
- 赋值(有默认值,同一维数组)
int arr[][]; // 声明二维数组
arr = new int[2][3]; // 定义
使用方式3:动态初始化 - 列数不确定
看一个需求:动态创建下面的二维数组,并输出
案例演示 TwoDimensionalArray03.java
/**
* title: 二维数组动态初始化 - 列数不确定 案例演示
*/
public class TwoDimensionalArray03 {
public static void main(String[] args) {
// 一共有三个一维数组,每个长度不一样
int[][] arr = new int[3][]; // 创建二维数组,只确定有多少个元素
for (int i = 0; i < arr.length; i++) { // 遍历arr每一个一维数组
// 给每个一维数组开空间 new
// 如果没有给一维数组,那么 arr[i] 就是null
arr[i] = new int[i + 1];
// 遍历一维数组,并给一维数组的每个元素赋值
for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
arr[i][j] = i + 1;
}
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
System.out.print(arr[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
}
}
使用方式4:静态初始化
- 定义:数据类型 数组名[][] = { { 值1, 值2…… }, { 值1, 值2…… }.{ 值1, 值2…… }…… };
- 案例演示 见前面 TwoDimensionalArray.java
4.4 二维数组的遍历
TwoDimensionalArray04.java
/**
* title: 二维数组的遍历
*/
public class TwoDimensionalArray04 {
public static void main(String[] args) {
// 需求:遍历二维数组,并求和
int arr[][] = {{4, 6}, {1, 4, 5, 7}, {-2}};
int sum = 0;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
sum += arr[i][j];
}
}
System.out.println("二维数组的和是" + sum);
}
}
4.5 二维数组的应用案例
使用二维数组打印一个 10 行 杨辉三角
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
……
YangHui.java/**
* title: 杨辉三角二维数组
*/
public class YangHui {
public static void main(String[] args) {
/*
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
一共 10 行
规律:
1. 第一行有 1 个元素,第 n 行有 n 个元素
2. 每一行的第一个元素和最后一个元素都是1
3. 从第 3 行开始,对于非第一个元素和最后一个元素的值 yang[i][j]
yang[i][j] = yang[i - 1][j - 1] + yang[i - 1][j]; // 必须找到这个规律
*/
int[][] yang = new int[10][];
for (int i = 0; i < yang.length; i++) { // 遍历二维数组每个元素
// 给每个一维数组开辟空间
yang[i] = new int[i + 1];
for (int j = 0; j < yang[i].length; j++) {
// 每一行的第一个元素和最后一个元素都是 1
if (j == 0 || j == yang[i].length - 1) {
yang[i][j] = 1;
} else { // 中间元素
yang[i][j] = yang[i - 1][j - 1] + yang[i - 1][j];
}
}
}
// 输出杨辉三角
for (int i = 0; i < yang.length; i++) {
for (int j = 0; j < yang[i].length; j++) {
System.out.print(yang[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
}
}
4.6 二维数组使用细节和注意事项
- 一维数组的声明方式有:
int[] x 或者 int x[] - 二维数组的声明方式有:
int[][] y 或者 int[] y[] 或者 int y[][] - 二维数组实际上是由多个一维数组组成的,它的各个一维数组的长度可以相同,也可以不同。
比如:map[][] 是一个二维数组
int map[][] = {{1, 2}, {3, 4, 5}};
由 map[0] 是一个含有两个元素的一维数组,map[1]是一个含有三个元素的一维数组构成,我们也成为列数不等的二维数组。
⏱ 小练习
声明:int[] x,y[];以下选项允许通过编译的是(b e )
- x[0] = y;
- y[0] = x;
- y[0][0] = x;
- x[0][0] = y;
- y[0][0] = x[0];
- x = y;
五、本章作业
下面数组定义正确的有bd__
- String strs[] = { ‘a’, ‘b’, ‘c’ };
- String[] strs = { “a”, “b”, “c” };
- String[] strs = new String{ “a”, “b”, “c” };
- String strs[] = new String[]{ “a”, “b”, “c” };
- String[] strs = new String[3]{ “a”, “b”, “c” };
写出结果
String foo = “blue”;
boolean[] bar = new boolean[2];
if ( bar[0] ) {
foo = “green”;
}
System.out.println( foo );以下Java代码的输出结果为
int num=1;
while ( num < 10 ) {
System.out.println( num );
if(num>5){
break;
}
num+=2;
}
已知有个升序的数组,要求插入一个元素,该数组顺序依然是升序,
比如:[10,12,45,90],添加23后,数组为[10,12,23,45,90]public class Homework04 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {10, 12, 45, 90};
int insert = 23; // 插入的新值(可以改成用户键盘输入方式)
int i = 0; // 用于确定新值的插入位置
while (arr[i] < insert) { // 循环遍历数组,找到插入位置
i++;
if (i == arr.length) {
break; // 如果新值比数组所有值都大,立即退出while循环,否则会发生越界报错
}
}
int[] arrNew = new int[arr.length + 1]; // 扩充数组
arrNew[i] = insert; // 新值先插入到之前确定的位置
for (int j = 0; j < arrNew.length - 1; j++) { // 把arr的值依次插入到扩充数组
if (j < i) {
arrNew[j] = arr[j];
} else {
arrNew[j + 1] = arr[j];
}
}
arr = arrNew; // arr 指向扩充数组
for (int k = 0; k < arr.length; k++) {
System.out.println(arr[k] + " ");
}
}
}
随机生成10个整数(1-100的范围)保存到数组,并倒序打印以及求平均值、求最大值和最小值及其下标、并查找里面是否有8,用冒泡排序法从小到大排序 ```java
public class Homework05 {
public static void main(String[] args) {
// 定义一个保存10个随机数的数组
int[] arr = new int[10];
int sum = 0;
// 生成10个随机数并依次保存到数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = (int)(Math.random() * 100 + 1);
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println(); // 换行
// 倒序输出
for (int i = arr.length - 1; i >=0; i--) {
System.out.print(arr[i] + " ");
sum += arr[i]; // 累积求和
}
// 求平均值
System.out.println("平均值为" + (double)sum / arr.length);
// 求最大值及下标
int max = arr[0];
int index1 = 0;
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] > max) {
max = arr[i];
index1 = i;
}
}
System.out.println("最大值为" + max + "下标为" + index1);
// 求最小值及下标
int min = arr[0];
int index2 = 0;
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] < min) {
min = arr[i];
index2 = i;
}
}
System.out.println("最小值为" + min + "下标为" + index2);
// 查找里面是否有8
int index3 = -1;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] == 8) {
System.out.println("数组里面有8,下标为" + i);
index3++;
}
}
if (index3 == -1) {
System.out.println("数组里面没有8");
}
// 冒泡排序
int change = 0;
int isChange = -1;
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
isChange = change; // 上次冒泡排序后 记录调换动作 的值
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
int temp = arr[j + 1];
arr[j + 1] = arr[j];
arr[j] = temp;
change++; // 记录调换动作
}
}
if (isChange == change) { // 上次和本次对比
break; // 如果本次没有进行排序调换动作,直接提前退出
}
for (int k = 0; k < arr.length; k++) {
System.out.print(arr[k] + " ");
}
System.out.println();
}
}
} ```
- 试写出以下代码的打印结果
char[] arr1 = {‘a’,’z’,’b’,’c’);
char[] arr2 = arr1;
arr1[2] = ‘韩’;
for(int i = 0;i < arr2.length;i++){
System.out.println(arr1[i] + “,” + arr2[i] );
}
学习参考(致谢):
- B站 @程序员鱼皮 Java学习一条龙
- B站 @韩顺平 零基础30天学会Java