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Java的一维数组
Java的一维数组
时间:2018-04-02    来源:尚观

接下来就开始说明的是咱们Java的储存技术(数组),在我们生活中有很多的例子能说明今天咱们写的这章知识点,咱们上课的学生,需要到一个教室里去学习吧?那这个教室就相当于是数组了。

现在需要统计某公司员工的工资情况,例如计算平均工资、最高工资等。假设该公司有50名员工,用前面所学的知识完成,那么程序首先需要声明50个变量来分别记住每位员工的工资,这样做会显得很麻烦。

其实在Java中,我们可以使用一个数组来记住这50名员工的工资。数组是指一组数据的集合,数组中的每个数据被称作元素。在数组中可以存放任意类型的元素,但同一个数组里存放的元素类型必须一致。

1.1 数组的定义

Java中,可以使用以下格式来定义一个数组。如下

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[元素个数或数组长度];

int[] x = new int[100];

上述语句就相当于在内存中定义了100个int类型的变量,第一个变量的名称为x[0],第二个变量的名称为x[1],以此类推,第100个变量的名称为x[99],这些变量的初始值都是0。为了更好地理解数组的这种定义方式,可以将上面的一句代码分成两句来写,具体如下:

int[] x;           // 声明一个int[]类型的变量

x = new int[100]; // 创建一个长度为100的数组

接下来,通过两张内存图来详细地说明数组在创建过程中内存的分配情况。

第一行代码 int[] x; 声明了一个变量x,该变量的类型为int[],即一个int类型的数组。变量x会占用一块内存单元,它没有被分配初始值。内存中的状态如下图所示。

图片1.png

图1-1 内存状态图

第二行代码 x = new int[100]; 创建了一个数组,将数组的地址赋值给变量x。在程序运行期间可以使用变量x来引用数组,这时内存中的状态会发生变化,如下图所示。

图片2.png

图1-2 内存状态图

在上图中描述了变量x引用数组的情况。该数组中有100个元素,初始值都为0。数组中的每个元素都有一个索引(也可称为角标),要想访问数组中的元素可以通过“x[0]、x[1]、……、x[98]、x[99]”的形式。需要注意的是,数组中最小的索引是0,最大的索引是“数组的长度-1”。在Java中,为了方便我们获得数组的长度,提供了一个length属性,在程序中可以通过“数组名.length”的方式来获得数组的长度,即元素的个数。

接下来,通过一个案例来演示如何定义数组以及访问数组中的元素,如下所示。ArrayDemo01.java

 public class ArrayDemo01 {

 public static void main(String[] args) {

  int[] arr; // 声明变量

  arr = new int[3]; // 创建数组对象

  System.out.println("arr[0]=" + arr[0]); // 访问数组中的第一个元素

  System.out.println("arr[1]=" + arr[1]); // 访问数组中的第二个元素

  System.out.println("arr[2]=" + arr[2]); // 访问数组中的第三个元素

  System.out.println("数组的长度是:" + arr.length); // 打印数组长度

 }

 }

运行结果如下图所示。

图片3.png

图1-3 运行结果

在上述代码中声明了一个int[]类型变量arr,并将数组在内存中的地址赋值给它。在5~7行代码中通过角标来访问数组中的元素,在第8行代码中通过length属性访问数组中元素的个数。从打印结果可以看出,数组中的三个元素初始值都为0,这是因为当数组被成功创建后,数组中元素会被自动赋予一个默认值,根据元素类型的不同,默认初始化的值也是不一样的。具体如下表所示。

表2-1 元素默认值

数据类型

默认初始化值

byte、short、int、long

0

float、double

0.0

char

一个空字符(空格),即’\u0000’

boolean

false

引用数据类型

null,表示变量不引用任何对象

如果在使用数组时,不想使用这些默认初始值,也可以显式地为这些元素赋值。接下来通过一个程序来学习如何为数组的元素赋值,如下所示。ArrayDemo02.java

public class ArrayDemo02 {

10  public static void main(String[] args) {

11   int[] arr = new int[4]; // 定义可以存储4个整数的数组

12   arr[0] = 1; // 为第1个元素赋值1

13   arr[1] = 2; // 为第2个元素赋值2

14   // 下面的代码是打印数组中每个元素的值

15   System.out.println("arr[0]=" + arr[0]);

16   System.out.println("arr[1]=" + arr[1]);

17   System.out.println("arr[2]=" + arr[2]);

18   System.out.println("arr[3]=" + arr[3]);

19  }

20 }

运行结果如下图所示。

图片4.png

图1-4 运行结果

上述代码中,第3行代码定义了一个数组,此时数组中每个元素都为默认初始值0。第2、3行代码通过赋值语句将数组中的元素arr[0]和arr[1]分别赋值为1和2,而元素arr[2]和arr[3]没有赋值,其值仍为0,因此打印结果中四个元素的值依次为1、2、0、0。

在定义数组时只指定数组的长度,由系统自动为元素赋初值的方式称作动态初始化。

在初始化数组时还有一种方式叫做静态初始化,就是在定义数组的同时就为数组的每个元素赋值。数组的静态初始化有两种方式,具体格式如下:

1、类型[] 数组名 = new 类型[]{元素,元素,……};

2、类型[] 数组名 = {元素,元素,元素,……};    

上面的两种方式都可以实现数组的静态初始化,但是为了简便,建议采用第二种方式。接下来通过一段代码来演示数组静态初始化的效果,如下所示。ArrayDemo03.java

public class ArrayDemo03 {

public static void main(String[] args) {

 int[] arr = { 1, 2, 3, 4 }; // 静态初始化

 // 下面的代码是依次访问数组中的元素

 System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);

 System.out.println("arr[1] = " + arr[1]);

 System.out.println("arr[2] = " + arr[2]);

 System.out.println("arr[3] = " + arr[3]);

}

10 }

运行结果如下图所示。

图片5.png

图1-5 运行结果

上述代码中采用静态初始化的方式为数组每个元素赋予初值,分别是1、2、3、4。需要注意的是,第3行代码千万不可写成int[] arr = new int[4]{1,2,3,4};,这样写编译器会报错。原因在于编译器会认为数组限定的元素个数[4]与实际存储的元素{1,2,3,4}个数有可能不一致,存在一定的安全隐患。

1.2 数组遍历

在操作数组时,经常需要依次访问数组中的每个元素,这种操作称作数组的遍历。接下来通过一个案例来学习如何使用for循环来遍历数组,如下所示。ArrayDemo04.java

public class ArrayDemo04 {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 }; // 定义数组

        // 使用for循环遍历数组的元素

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

        System.out.println(arr[i]); // 通过索引访问元素

        }

    }

}

运行结果如下图所示。

图片6.png

图1-6 运行结果

上述代码中,定义一个长度为5的数组arr,数组的角标为0~4。由于for循环中定义的变量i的值在循环过程中为0~4,因此可以作为索引,依次去访问数组中的元素,并将元素的值打印出来。

1.3 数组的常见问题

数组在编写程序时应用非常广泛,灵活地使用数组对实际开发很重要。接下来,本节将针对数组的常见操作进行详细地讲解,如数组的遍历、最值的获取、数组的排序等。

1.3.1 数组最值

在操作数组时,经常需要获取数组中元素的最值。接下来通过一个案例来演示如何获取数组中元素的最大值,如下所示。ArrayDemo05.java

public class ArrayDemo05 {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = { 4, 1, 6, 3, 9, 8 }; // 定义一个数组

 int max = arr[0]; // 定义变量max用于记住最大数,首先假设第一个元素为最大值

        // 下面通过一个for循环遍历数组中的元素

        for (int x = 1; x < arr.length; x++) {

            if (arr[x] > max) { // 比较 arr[x]的值是否大于max

            max = arr[x]; // 条件成立,将arr[x]的值赋给max

            }

        }

        System.out.println("max=" + max); // 打印最大值

    }

}

运行结果如下图所示。

图片7.png

图1-7 运行结果

上述代码中,定义了一个临时变量max,用于记住数组的最大值。通过for 循环获取数组中的最大值,赋值给max变量。

首先假设数组中第一个元素arr[0]为最大值,然后使用for循环对数组进行遍历,在遍历的过程中只要遇到比max值还大的元素,就将该元素赋值给max。这样一来,变量max就能够在循环结束时记住数组中的最大值。需要注意的是,在for循环中的变量i是从1开始的,这样写的原因是程序已经假设第一个元素为最大值,for循环中只需要从第二个元素开始比较,从而提高程序的运行效率。

1.3.2 数组异常

1.3.2.1 数组越界异常

每个数组的索引都有一个范围,即0~length-1。在访问数组的元素时,索引不能超出这个范围,否则程序会报错,如下所示。ArrayDemo06.java

public class ArrayDemo06 {

public static void main(String[] args) {

 int[] arr = new int[4]; // 定义一个长度为4的数组

 System.out.println("arr[0]=" + arr[4]); // 通过角标4访问数组元素

}

}

运行结果如下图所示。

图片8.png

上图运行结果中所提示的错误信息是数组越界异常ArrayIndexOutOfBoundsException,出现这个异常的原因是数组的长度为4,其索引范围为0~3,而上述代码中的第4行代码使用索引4来访问元素时超出了数组的索引范围。

所谓异常指程序中出现的错误,它会报告出错的异常类型、出错的行号以及出错的原因,关于异常在后面的章节会有详细地讲解。

1.3.2.2 空指针异常

在使用变量引用一个数组时,变量必须指向一个有效的数组对象,如果该变量的值为null,则意味着没有指向任何数组,此时通过该变量访问数组的元素会出现空指针异常,接下来通过一个案例来演示这种异常,如下所示。ArrayDemo07.java

public class ArrayDemo07 {

public static void main(String[] args) {

 int[] arr = new int[3]; // 定义一个长度为3的数组

 arr[0] = 5; // 为数组的第一个元素赋值

 System.out.println("arr[0]=" + arr[0]); // 访问数组的元素

 arr = null; // 将变量arr置为null

 System.out.println("arr[0]=" + arr[0]); // 访问数组的元素

}

}

运行结果如下图所示。

图片9.png

图1-8 运行结果

通过上图所示的运行结果可以看出,上述代码中第4、5行代码都能通过变量arr正常地操作数组。第6行代码将变量置为null,当第7行代码再次访问数组时就出现了空指针异常NullPointerException。

相信大家对Java有越来越深的认识了吧?那学完了数组之后是不是感觉自己的程序越来越像真正的程序了呢?在下一篇文章中我还会继续讲数组。


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