黑马程序员-----java基础之数组及堆和栈

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数组

一、数组的概述
引述：当我们需要定义多个同一的数据类型来进行以后的运算的时候（例如，我们要需求是统计某公司的员工的工资），这是我们会定义很多的变量，但是这样极大的不便，所以java提供了数组给我们。
概述：数组是储存同一数据类型多个元素的集合，也可以将其看做是一个容器。数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型。
定义数组的格式：
格式1：数据类型[]   数组名；例：int[] arr （建议使用此格式）
格式2：数据类型   数组名[]； 例：int   arr[]
二、数组的初始化
初始化的意义：在java中，数组必须先进行初始化才可以使用。所谓初始化，就是为每个数组分配内存空间，为数组中的元素分配内存空间，并为其赋初始值。
初始化的分类：
1、动态初始化：只给定长度，由系统给出初始值
动态初始化格式：数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度];
例：int[] arr = new int[3];
定义了一个int类型的数组，数组的长度为3，其实就是数组中有三个元素。
2、静态初始化：为每一个元素赋初值，由系统给定长度。
静态初始化格式：数据类型[] 数组名 = new 数据类型{元素1 ，元素2，.....元素n}
例：int[] arr= new int{1,2,3,4,5}；
定义了一个int类型的数组，元素分别为1,2,3,4,5.
注意：这两种方式，只能使用一种，不能使用动静结合。
三、内存分配和堆栈
java虚拟机中大致分为五块内存
1、堆内存：简单来说，所有new出来的东西都存放在堆内存中
特点：a、每个new出来的东西在堆中都会为其分配一个地址值
  b、每个变量都会有一个默认的值
byte，short，int，long 默认为0
float，double默认为0.0
char默认为’\u0000‘
boolean默认为false
引用数据类型默认为null
  c、当使用完毕之后就会变成垃圾，等待垃圾回收器对其回收
2、栈内存：存放的是局部变量
局部变量：在方法定义中和方法声明上的变量都是局部变量
tedian 
3、方法区（在面向对象时再详细解释）
4、本地方法区（和系统相关，在这里不做解释）
5、寄存器（和CPU相关，这里不做解释）
下面我们用图形和代码来演示一下数组在内存中的存储过程：


解释：首先，将main方法的字节码文件加载到方法区，然后方法进栈，arr这个变量就在栈内存中，又因为new了一个数组，所以堆内存中会出现一个数组，并未其分配地址值，在这里我们假设为0x0001，然后因为是动态初始化，所以数组的长度确定了为3，也就是的三个元素，系统会为每个元素分配空间，在0x0001之下，再然后为是三个元素赋系统默认的初始值，因为是int类型的，所以默认为0。然后将0x0001赋给arr，arr就指向了这个数组。再之后我们为每个元素人为的赋值，分别为1,2，3，所以初始值0被覆盖掉，变为1,2,3.


四、数组的练习

下面我们来学习一下对于数组的常用方法：

1、遍历数组：

public static void sop(int[] arr){
System.out.print("[");
for(int x = 0 ; x < arr.length ; x++){
if(x == arr.length - 1)
{
System.out.print(arr[x] + "]");
}else{
System.out.print(arr[x] + ",");
}
}
System.out.println();
}

解释：定义一个方法，用来封装代码，参数类型是数组，这样程序的运行结果是[元素1 ，元素2，元素3，、、元素n]

if的作用是判断是否是最后一个元素，是就加上"]",不是就加上",".。

2、排序：
a、冒泡排序 
原理：两个相邻的数字进行比较，然后按比较规则互换位置，依次比较,第一次完毕，最大（最小）的会在最后一个索引处

代码示例：

public static void sort1(int[] arr){
for(int a = 0 ; a <arr.length-1; a++){
for(int b = 0 ; b < arr.length - 1 -a ; b++){
if(arr[b] > arr[b+1]){
int temp = arr[b];
arr[b] = arr[b+1];
arr[b+1] = temp;
}
}
}
}

解释：外循环决定比较的次数，内循环决定比较后的结果，每次比较之后都会少一个数，所以外循环的次数越多，内循环的次数就越少。

b、选择排序

原理：从0索引处开始，依次和后面的比较，按比较规则，一次完毕之后，最大的（最小的）会在第一个索引处。

代码示例：

public static void sort2(int[] arr){
for(int index = 0 ; index < arr.length -1 ; index++){
for(int b = 1 + index ; b < arr.length  ; b++){
if(arr[index] < arr[b]){
int temp = arr[index];
arr[index] = arr[b];
arr[b] = temp;
}
}
}
}

解释：外循环是决定每个索引处的数据的比较，内循环是把外循环提供的索引处数据和其之后的索引处数据比较，外循环的次数越多，内循环的比较次数就越少。

3、二分查找法

原理：每一次都从中间的索引开始查找，比较大了或者小了就可以减少一半的元素。

前提是数组必须是有序的。

代码示例：

public static int binarySearch(int x,int[] arr){
int maxIndex = arr.length - 1;
int minIndex = 0;

while(maxIndex >= minIndex){
int midIndex = (maxIndex + minIndex) / 2;
if(x == arr[midIndex]){
return midIndex;
}else if(x > arr[midIndex]){
minIndex = midIndex + 1 ;

}else if (x < arr[midIndex]){
maxIndex = midIndex - 1;

}
}
return -1 ;
}

解释：首先判断中间索引处的元素是否和传递进来的元素相等，相等则返回中间索引。如果大于中间索引，就把最小索引变成中间索引加一，然后再产生新的中间索引，如此循环，直到找到指定数据并返回，反之相同。如果要找的数不在数组中，这样循环下去最大索引会超过最小索引，循环结束，返回-1.

五、二维数组

简单的说，二维数组就是每一个元素都是一维数组。

格式1：数据类型[][] 数组名 = new数据类型[m][n];

定义了一个二维数组，m表示二维数组中有m个一维数组，n表示每个一维数组中有n个元素。

注意：一下格式也可以定义二维数组

数据类型数组名[][] = new 数据类型[m][n];

数据类型[]数组名[] = new 数据类型[m][n];

这两种格式不建议使用。

格式2：数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[m][];

这一次没有给出一维数组的元素个数，可以动态给出。

格式3：数据类型[][]  数组名= {{元素1 ，元素2}，{元素1，元素2 }，{元素1，元素2}}；

这个格式属于静态初始化，我们给出数组的具体值，由系统给分配数组长度

二维数组内存图解：

解释：首先字节码文件到方法区，然后main方法进栈，然后new了一个二维数组，在堆内存中开辟一块空间，地址值为0x001（假设为），0x001中存放了两个地址值，初始化值都为null，同时堆内存还会再开辟两个空间，地址值分别为0x0001和0x0002，然后初始化值默认为0，然后把0x0001和0x0002赋给0x001，这样0x0001和0x0002就指向0x001，把null覆盖掉，再把0x001赋给arr，这样arr就指向了0x001，然后我们为每一个一维数组赋了值，分别是1,2,3,4，然后把0覆盖掉。这样arr就赋值完毕了。

本人也在学习之中，这个算是我作为与其他志同道合的朋友交流的一种方法，也作为我的一个笔记，如果有朋友看到之后发现我的错误和不足之处，请不吝赐教，学习编程是一条艰难的路，希望能和大家一起努力，相互进步。