Java 数组

第一章 数组的定义和访问

1.1 容器概述

案例分析

现在需要统计某公司员工的工资情况，例如计算平均工资，找到最高工资等。然后该公司由 50 名员工，在不了解数组之前呢，你可能会这么干：程序声明 50 个变量来分别记住每位员工的工资，然后再进行操作，这样做会显得很麻烦，而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器来进行操作。将所有的数据存储到一个容器中，统一操作。

容器概念

• 容器：是将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。

• 生活中的容器：茶杯，书包，教室等

1.2 数组概念

• 数组概念：数组就是存储长度固定的容器，保证多个数据类型要一致

1.3 数组的定义

方式一

• 格式

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

• 数组定义格式详解：

数组存储的数据类型：创建的数组容器可以存储什么数据类型

[]：表示数组

数组名字：为定义的数组起个变量名，满足标识符规范，可以使用名字操作数组

new：关键字，创建数组使用的关键字。

数组存储的数据类型：创建的数组容器可以存储什么数据类型

[长度]：数组的长度，表示数组容器中可以存储多少个元素

注意：数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改。

就像我们买了个 500ml 的茶杯，500ml 的就是 500ml，你能装 450ml 的水，但是你装不下 600ml 的。

• 举例

定义可以存储 3 个整数的数组容器，代码如下：

int [ ] arr = new int [3] ；

方式二

• 格式：

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

• 举例

定义存储 1，2，3，4，5 整数的数组容器

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

方式三

• 格式：

数据类型 [] 数组名 = {元素 1，元素 2，元素 3···}；

• 举例

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

1.4 数组的访问

• 索引：

每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从 0 开始，这个自动编号称为数据索引（index），可以通过数组的索引访问到数组中的元素。

• 格式：

数组名 [索引]

• 数组的长度属性：

每个数组都具有长度，而且是固定的，Java 中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的长度，
语句为：

数组名.length

属性 length 的执行结果是数组长度，int 类型结果。

由此可以推断出，数组的最大索引值为

数组名.length-1

public static void main(String[] args) {
   int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};  
   //打印数组的属性，输出结果是5  
   System.out.println(arr.length);  
}

• 索引访问数组中的元素：

数组名 [索引]=数值，为数组中的元素赋值

变量 = 数组名[索引] ，获取出数组中的元素

public static void main(String[] args) {
    //定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5
    int[] arr = {1,2,3,4,5};
    //为0索引元素赋值为6
    arr[0] = 6;
    //获取数组0索引上的元素
    int i = arr[0];
    System.out.println(i);
    //直接输出数组0索引元素
    System.out.println(arr[0]);
}

第二章 数组原理内存图

⭐⭐⭐

2.1 内存概述

内存是计算机中的重要原件，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=必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。

Java 虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间分配和管理。

2.2 Java 虚拟机的内存划分

为了提高运算效率，就对空间进行了不通过区域的划分，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：

2.3 数组在内存中的存储

一个数组内存图

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

以上方法执行，输出的结果是

[I@5f150435

这个是什么呢，是数组在内存中的地址。new 出来的内容，都是在堆内存中存储的，而方法中的变量 arr 保存的是数组的地址。

输出 arr[0] ,就会输出 arr 保存的内存地址中数组中 0 索引上的元素

程序执行流程：

• 1.main 方法进入方法栈执行
• 2.创建数组，JVM 会在堆内存中开辟空间存储数组
• 3.数组在内存中会有自己的内存地址，以 16 进制数表示
• 4.数组红有 3 个元素，默认值 0
• 5.JVM 将数组的内存地址赋值给引用类型变量 arr
• 6.变量 arr 保存的是数组内存中的地址，而不是一个具体的数值，因此称为引用数据类型

两个数组内存图

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

两个变量指向一个数组

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]);
}

第三章 数组的常见操作

3.1 数组越界异常

观察一下代码，运行后会出现什么结果

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,2,3};
    System.out.println(arr[3]);
}

创建数组，赋值 3 个元素，数组的索引就是 0，1，2，没有 3 索引，因此我们不能访问数组中不存在的索引，程序运行后，将会抛出

ArrayIndexOutOfBoundsException

数组越界异常。在开发中，数组越界异常是不能出现的，一旦出现我们就必须要修改我们编写的代码。

3.2 数组空指针异常

观察一下代码，运行后会出现什么结果

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,2,3};
    arr = null;
    System.out.println(arr[0]);
｝

ar=null 这行代码，意味着变量 arr 将不会保存数组的内存地址，也就不允许我们再操作数组了，因此运行时会抛出 NullPointException 空指针异常。在开发中，数组的空指针异常也要避免出现。

空指针异常在内存总的表现

3.3 数组的遍历

• 数组的遍历：就是将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历，遍历也就是数组操作中的基石。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);
    System.out.println(arr[3]);
    System.out.println(arr[4]);
}

以上代码是可以将数组中每个元素全部遍历出来，但是如果数组元素太多，这种写法效率低下，因此我们需要改为循环的写法，数组的索引是从 0 到 length-1，可以作为循环的条件出现。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      System.out.println(arr[i]);
    }
}

3.4 获取数组最大值元素

• 最大值获取：从数组的所有元素中找出最大值

实现思路

• 定义变量，保存数组 0 索引上的元素
• 遍历数组，获取出数组中的每个元素
• 将遍历到的数组和保存数组 0 索引上值得变量进行比较
• 如果数组元素的值大于了变量的值，变量记录住新的值
• 数组循环遍历结束，变量保存的就是数组中的最大值

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 5, 15, 2000, 10000, 100, 4000 };
    //定义变量，保存数组中0索引的元素
    int max = arr[0];
    //遍历数组，取出每个元素
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      //遍历到的元素和变量max比较
      //如果数组元素大于max
      if (arr[i] > max) {
        //max记录住大值
        max = arr[i];
      }
    }
    System.out.println("数组最大值是： " + max);
}

3.5 数组反转

• 数组的反转：数组中的元素颠倒排序，例如原始数组为 1，2，3，4，5，反转为 5，4，3，2，1

实现思想：数组最远端的元素互换位置

• 实现反转，就需要将数组最远端元素位置交换
• 定义两个变量，保存数组的最小索引和最大索引
• 两个索引上的元素交换位置
• 最小索引 ++，最大索引--，再次交换位置
• 最小索引超过了最大索引，数组反转操作结束

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    /*
      循环中定义变量min=0最小索引
      max=arr.length‐1最大索引
      min++,max‐‐
      */
    for (int min = 0, max = arr.length ‐ 1; min <= max; min++, max‐‐) {
      //利用第三方变量完成数组中的元素交换
      int temp = arr[min];
      arr[min] = arr[max];
      arr[max] = temp;
    }
    // 反转后，遍历数组
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      System.out.println(arr[i]);
    }
}

第四章 数组作为方法参数和返回值

4.1 数组作为方法参数

我们都知道方法的参数和返回值，但是使用的都是基本数据类型。那么作为引用类型的数组能否作为方法的参数进行传递呢，当然是可以的。

• 数组作为方法参数传递，传递的参数是数组内存的地址

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };
    //调用方法，传递数组
    printArray(arr);
}
/*
创建方法，方法接收数组类型的参数    
进行数组的遍历    
*/
public static void printArray(int[] arr) {
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      System.out.println(arr[i]);
    }
}

4.2 数组作为方法返回值

• 数组作为方法的返回值，返回的是数组的内存地址

public static void main(String[] args) {
    //调用方法，接收数组的返回值
    //接收到的是数组的内存地址
    int[] arr = getArray();
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      System.out.println(arr[i]);
    }
}
/*
方法，返回值是数组类型    
return返回数组的地址    
*/
public static int[] getArray() {
    int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };
    //返回数组的地址，返回到调用者
    return arr;
}

4.3 方法的参数类型区别

代码分析

1.分析下列程序代码，计算输出结果

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = 2;
    System.out.println(a);
    System.out.println(b);
    change(a, b);
    System.out.println(a);
    System.out.println(b);
}

public static void change(int a, int b) {
    a = a + b;
    b = b + a;
}

2.分析下列程序代码，计算输出结果

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,3,5};
    System.out.println(arr[0]);
    change(arr);
    System.out.println(arr[0]);
}
public static void change(int[] arr) {
   arr[0] = 200;  
}

方法的参数为基本类型时,传递的是数据值. 方法的参数为引用类型时,传递的是地址值