java数组基础及面试题详解

黑白客 发表于 2021-1-30 19:42

数组

[*]数组的概述
[*]数组的声明创建

[*]内存分析
[*]三种初始化
[*]数组的四个基本特点
[*]数组边界
[*]数组的使用
[*]多维数组
[*]Arrays类

[*]冒泡排序
[*]稀疏数组

数组

## 数组的概述

数组的定义

- 数组是想同类型数据的有序集合
- 数组描述的是相同类型的若干数据，按照一定的先后次序排列而成。
- 其中，每个数据称作一个数组的元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问他们（数组的下标是从0开始的）

## 数组的声明创建

- 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用。下面是声明数组变量的语法。

~~~ java
dataType[] arrayRefVar;//首选方法
dataType arrayRefVar[];//效果相同但不是首选方法。
~~~

在类型后面加[]是java所推荐的，之所以支持下面这种语法，是因为这种是c c++的语法。在早年为了让c c++的程序员快速上手java而支持的。

- java语言用new操作符来创建数组，语法如下：

dataType[] arrayRefVar = new dataType;

- 数组的元素是通过索引访问的，数组索引从0 开始。

- 获取数组长度：arrays.length

### 内存分析

- java内存分析：

- 堆：存放new的对象和数组。可以被所有的线程共享，不会存放别的对象引用。

- 栈：存放基本变量类型(会包含这个基本类型的具体数值)

引用对象变量（会存放这个引用在堆里面的具体地址）

- 方法区：可以被所有的线程共享

包含了所有的class和static变量

1. 声明数组：int[] array;是在栈中创建一块内存空间。
2. 创建数组：array = new int；是在堆中创建一块内存区域.将这块内存区域的地址放到刚刚栈中创建的内存空间中调用。同时这块内存空间会分成十份，默认值是0。如果创建的是double类型，默认值是0.0。String默认是null
3. 给数组赋值：array = 10;将堆中指定位置的数值设置为10。

### 三种初始化

- 静态初始化：声明+赋值

int[] array = {1,2,3,4}

- 动态初始化：包含默认初始化

int[] array;

array = new int;

- 默认初始化：

数组是引用类型，它的元素相当于类的实例变量。因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照实例变量同样的方式被隐式初始化

### 数组的四个基本特点

- 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。
- 其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型。
- 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
- 数组变量属于引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量。数组本身就是对象，java中对象是在堆中的（所有被new出来的都存放在堆中）。因此无论数组保存原始类型还是其它对象类型，数组对象本身是在堆中的。

### 数组边界

- 下标的合法区间：，如果越界就会报错；

public static void main(String[] args){

int[] a = new int;

sout(a)

}

以上输出语句中就取了越界的下标。就会报错：

**ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界异常！**

## 数组的使用

- For-Each循环

也就是利用增强for循环，jdk1.5新增的。但是没有下标。遍历方便，操作其中的数显得笨拙

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

for(int array : arrays){//遍历arrays数组

sout(array);

}

- 数组做方法入参，数组做返回值

```java
package com.wang.arraysDemo;

/**
* @Auther: 王海新
* @Date: 2021/1/29 19:58
* @Description: 数组的入参，和做返回值演示：反转数组
*/
public class demo01 {
   public static void main(String[] args) {
      int[] arrays = {1,2,3,4,5};
      int[] resover = resover(arrays);
      for (int i : resover) {
         System.out.println(i);
      }
   }

   /**
   * @Description: 反转字符串
   * @Param:
   * @return:
   * @Author: 王海新
   * @Date:
   */
   private static int[] resover(int[] arrays) {
      int[] resvoer= new int;
      for (int i = 0 , j = resvoer.length-1; i < arrays.length; i++ , j--) {
         resvoer = arrays;
      }
      return resvoer;
   }

}
```

## 多维数组

- 多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每个元素都是一维数组。

- 二维数组

int a[][][] [] = new int ;

- 解析以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组。

遍历数组：

for(int i = 0 ; i < a.length ; i ++){

for(int j = 0 ; j < a.length; j ++){

sout(a );

}

}

## Arrays类

- 学习Arrays类，“是为了避免重复造轮子”

- 数组的工具类java.util.Arrays

- 由于数组对象本身并没有什么方法可以供我们调用，但API中提供了一个工具类Arrays类供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作。

- **查看jdk帮助文档**

- Arrays类中的方法都是Static修饰的静态方法，在使用的时候我们可以直接通过类名来调用，而不用使用对象来调用。当然也可以用对象来调用，只是更麻烦。

- Arrays类功能

- 给数组赋值：通过fill方法
- 对数组排序：通过sort方法，按升序
- 比较数组：通过equals方法比较数组中元素值是否相等。
- 查找数组元素：通过binarySearch方法能对排序好的数组进行二分查找法操作。

Arrays.fill(a,2,4,0);//就是将a数组中从2到4的位置填充为0。会将原来的覆盖掉。

### 冒泡排序

- 冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序！
- 冒泡的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里层依次比较。江湖中人人尽皆知
- 我们看到嵌套循环，应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n^2)。
- 思考如何优化？

```java
import java.util.Arrays;

/**
* @Auther: 王海新
* @Date: 2021/1/30 12:13
* @Description: 冒泡排序
*/
public class demo2 {
public static void main(String[] args) {
   //定义一个数组
   int[] a = {2,6,3,56,1,6,9,4,6,8,3,7};
   //将需要排序的数组传递给实现冒泡排序的方法
   int[] sort = sort(a);
   //利用工具类Arrays。中的打印方法。打印数组元素
   System.out.println(Arrays.toString(sort));
}

private static int[] sort(int[] array) {
   //临时变量
   int temp = 0;
   //第一层循环：控制遍历次数。判定条件 - 1 是为了少循环一次。因为剩下最后一个数的时候。不需要在确认
   for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
         boolean flag = false; //通过flag减少没有意义的比较。
         //第二层循环：控制变换位置。-1 是为了防止越界下面 j + 1的时候。减i是减去确定下来的位置
         for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
            //如果前面的元素大于后面的，就进行换位
            if (array > array) {
               //利用临时变量，进行换位。
               temp = array;
               array = array;
               array = temp;
               flag = true;
            }
         }

         //这里就是优化部分。比较在排到一般的时候，并没有元素进行位置移动。就证明已经排序完成，不需要再进行下面的排序了。可以直接结束。
         //通过flag标识符判断每次循环是否进行了元素变位。
         if (flag == false) {
            break;
         }
   }
   return array;
}
}
```

## 稀疏数组

- 需求：编写五子棋游戏中，有存盘退出和续上盘的功能
- 使用二维数组记录棋盘
- 分析问题：因为该二维数组的很多值都是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据。

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

- 解决：稀疏数组

就是一个n行三列的数组。只记录不是默认数据的位置。

第一列代表原数组的列，

第二列代表原数组的行，

第三列代表值。

每一行代表一个元素。

除了第一行代表原数组有多少行，多少列，多少有效数字。

稀疏数组
11 11 2
1    2 1
2    3 2

解决方案如下：

```java
package com.wang.arraysDemo;

/**
* @Auther: 王海新
* @Date: 2021/1/30 17:56
* @Description: 稀疏数组五子棋的存盘退出和续上盘功能
*/
public class demo3 {
public static void main(String[] args) {
   //创建一个11 * 11 的棋盘。0表示没有棋子，1表示黑棋，2表示白棋
   int[][] array1 = new int;
   //假设下面是下的棋
   array1 = 1;
   array1 = 2;
   System.out.println("输出原始数组(棋盘）");
   for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
         for (int j = 0; j < array1.length; j++) {
            System.out.print(array1+"\t");
         }
         System.out.println();
   }
   //转化为稀疏数组保存
   //获取有效值的个数
   System.out.println("==================");
   int sum = 0;
   for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
         for (int j = 0; j < array1.length; j++) {
            if (array1 != 0) {
               sum ++;
            }
         }
   }
   System.out.println("有效值的个数"+ sum);

   //2.创建一个稀疏数组的数组
   int[][] array2 = new int;
         //第一行保存原来数组有多少行，多少列，多少有效值
   array2 = 11;//多少行
   array2 = 11;//多少列
   array2 = sum;//多少有效值
   //遍历二维数组，将非零的值，存放到稀疏数组中
   int count = 0; //表示在稀疏数组中的行。
   for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
         for (int j = 0; j < array1.length; j++) {
            if (array1 != 0) {
               count ++;
               array2 = i;
               array2 = j;
               array2 = array1;
            }
         }
   }
   //输出稀疏数组
   System.out.println("稀疏数组");
   for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
         System.out.println(array2
               + "\t" +array2
               + "\t" +array2
         );
   }

   System.out.println("==================");
   /*还原数组*/
   System.out.println("还原数组");
   //1.读取稀疏数组
   int[][] array3 = new int[ array2 ][ array2 ];
   //2.还原其中的值
   for (int i = 1; i < array2.length; i++) {
         array3[ array2 ][ array2 ] = array2;
   }
   //3.打印
   System.out.println("还原原始数组(棋盘）");
   for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
         for (int j = 0; j < array1.length; j++) {
            System.out.print(array1+"\t");
         }
         System.out.println();
   }

}

}
```

结果：

~~~java
输出原始数组(棋盘）
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
==================
有效值的个数2
稀疏数组
11 11 2
1 2 1
2 3 2
==================
还原数组
还原原始数组(棋盘）
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Process finished with exit code 0

~~~

BlueMoonWolf 发表于 2021-1-30 20:49

本帖最后由 BlueMoonWolf 于 2021-1-30 21:26 编辑

多谢分享。。。。
补个jdk8补充的方法.Arrays.parallelPrefix..
这个1.8增加的方法挺有趣的，并行处理数组中的项给予指定的操作。。对数组的每一项都进行同样的操作，好像涉及的prefix scan的算法，挺有趣的
可以参考下这个文章：
https://stackoverflow.com/questions/52961981/how-does-newly-introduced-arrays-parallelprefix-in-java-8-work/52962054

另外是1.8增加了stream的操作，array也可以使用这类方式操作的。。所以对应也可以了解下stream的东西

小丑恶人 发表于 2021-1-30 20:53

厉害了大佬

黑白客 发表于 2021-2-4 15:52

BlueMoonWolf 发表于 2021-1-30 20:49
多谢分享。。。。
补个jdk8补充的方法.Arrays.parallelPrefix..
这个1.8增加的方法挺有趣的，并行处理数 ...

感谢您的补充

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