Java语言基础（三）

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一、概念

        同一种类型数据的集合。简单的来说就是一容器，用来装东西的。

        使用数组的好处：可以自动给数组中的元素从0开始编号，方便操作这些元素。

 

二、一维数组的格式

        格式1：元素类型 [ ]数组名 = new 元素类型 [元素个数或数组长度] ;

                  如： int []  arr = new int [3];  也可以写成： int arr[] = new int[3];

        格式2：元素类型 []数组名 = new 元素类型 [ ]{元素1,元素2,…};

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

        还有一种简写的静态初始化格式：如： int [] arr={1,2,3,4,5};

        其中：new是用来在堆内存中产生一个容器实体。

数组也被称为引用数据类型。在内存中的分配如下图：

注：1、System.out.println(arr);得到的结果是一个哈希值，也叫地址值。

        2、数组在堆内存开辟空间后，就有默认的初始化值。如：int默认0；boolean默认false。

内存小知识：

        Java程序在运行时，需要在内存中的分配空间。为了提高运算效率，有对空间进行了不同区域的划分，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。

        栈内存：用于存储局部变量，当数据使用完，所占空间会自动释放。

        堆内存：1、数组和对象，通过new建立的实例都存放在堆内存中。

                      2、每一个实体都有内存地址值。

                      3、实体中的变量都有默认初始化值。

                      4、实体不在被使用，会在不确定的时间内被垃圾回收器回收。

 

三、数组操作常见问题

    1、数组脚标越界异常(ArrayIndexOutOfBoundsException)。例：

             int[] arr = new int[2];

              System.out.println(arr[3]);

            访问到了数组中的不存在的脚标时发生。

    2、空指针异常(NullPointerException)。例：

            int[]arr = null;

             System.out.println(arr[0]);

             arr引用没有指向实体，却在操作实体中的元素时。

 

四、数组中的数组

        也称多维数组，这里我们主要讲二维数组。

        格式1： int[][] arr= new int[3][2];

        解释：以上格式表示定义了名称为arr的二维数组。有3个一维数组，每一个一维数组中有2个元素。一维数组的名称分别为arr[0],arr[1],arr[2]。给第一个一维数组1脚标位赋值为78写法是：arr[0][1] = 78。

        格式2： int[][] arr= new int[3][];

         注：此种格式中每个一维数组都是默认初始化值null。

         格式3：int[][] arr = {{3,8,2},{2,7},{9,0,1,6}};//每一个一维数组中具体元素都初始化了。

注：一种特殊定义写法：int[]x,y[]; x是一维数组，y是二维数组。

二维数组在内存中的分配情况示例：

 

五、数组常见操作

1、 数组排序：

        常见的排序方式：冒泡排序和选择排序。在Java已经定义好了一种排序方式，在开发使用中，直接调用即可。排序的方式有很多，其中最快的排序方式为希尔排序。

下面是我自己敲的选择和冒泡两种排序方式的程序：

        选择排序程序：

1. //使用选择排序方式对指定的数组进行排序  

2.   

3. class  Demo  

4. {  

5.     public static void main(String[] args)   

6.     {  

7.         int[] arr= {1,11,5,3,9,55,23,67,18};  

8.         //输出原数组  

9.         printArray(arr);  

10.         //调用排序方法  

11.         selectSort(arr);  

12.         //输出排序后的数组  

13.         printArray(arr);  

14.     }  

15.       

16. /* 

17. 选择排序 

18. 1、先用0角标上的元素依次与其他元素进行比较，将较小值元素存放到0角标。 

19. 2、然后再拿1角标上的元素依次进行比较，以此类推。 

20. */  

21.     public static void selectSort(int[] arr)  

22.     {  

23.         //外循环遍历数组  

24.         for (int x=0;x<arr.length-1;x++)  

25.         {  

26.             //内循环比较大小  

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

28.             {  

29.                 //如果后一个元素比拿去比较的元素大，就交换两元素位置  

30.                 if(arr[x]>arr[y])  

31.                 {  

32.                     //arr[x]=arr[y];  

33.                     //arr[y]=temp;  

34.                     swap(arr,x,y);  

35.                 }     

36.             }  

37.         }  

38.     }  

39.   

40.     //遍历数组  

41.     public static void printArray(int[] arr)  

42.     {  

43.         System.out.print("[");  

44.         for (int x=0;x<arr.length;x++)  

45.         {  

46.             if(x!=arr.length-1)  

47.                 System.out.print(arr[x]+",");  

48.             else  

49.                 System.out.print(arr[x]+"]");  

50.         }  

51.         //换行  

52.         System.out.println();  

53.     }  

54.   

55.     //互换方法  

56.     public static void swap(int[] arr,int a,int b)  

57.     {  

58.         arr[a]=arr[a]^arr[b];  

59.         arr[b]=arr[a]^arr[b];  

60.         arr[a]=arr[a]^arr[b];  

61.     }  

62. }  

 输出结果：

         

 

冒泡排序程序

1. //使用冒泡排序方式对指定程序进行排序  

2.   

3. class Demo1   

4. {  

5.     public static void main(String[] args)   

6.     {  

7.         int arr[]={22,63,89,13,6};  

8.         //打印原数组  

9.         printArray(arr);  

10.         //调用排序方法  

11.         bubbleSort(arr);  

12.         //打印排序后的数组  

13.         printArray(arr);  

14.     }  

15.   

16.     /* 

17.     冒泡排序 

18.     1、先从头角标相邻两个元素之间进行比较，将较大值存放在后一个元素中，然后再与后一个元素的进行比较，直至最大值存放到最后一个元素中。 

19.     2、再重复1操作，每次计较次数减一，一圈比完后存放的较大元素不再参与比较。 

20.     */  

21.   

22.     public static void bubbleSort(int[] arr)  

23.     {  

24.         for (int x=0;x<arr.length-1;x++)  

25.         {  

26.             for (int y=0;y<arr.length-1-x;y++)//-x:让没每一次比较的元素减少。-1：避免角标越界。  

27.             {  

28.                 if(arr[y]>arr[y+1])  

29.                     swap(arr,y,y+1);  

30.             }  

31.         }  

32.     }  

33.     //遍历数组  

34.     public static void printArray(int[] arr)  

35.     {  

36.         System.out.print("[");  

37.         for (int x=0;x<arr.length;x++)  

38.         {  

39.             if(x!=arr.length-1)  

40.                 System.out.print(arr[x]+",");  

41.             else  

42.                 System.out.print(arr[x]+"]");  

43.         }  

44.         //换行  

45.         System.out.println();  

46.     }  

47.   

48.     //互换方法  

49.     public static void swap(int[] arr,int a,int b)  

50.     {  

51.         arr[a]=arr[a]^arr[b];  

52.         arr[b]=arr[a]^arr[b];  

53.         arr[a]=arr[a]^arr[b];  

54.     }  

55. }  

 输出结果

 

2、 折半查找

程序：

1. /* 

2. 需求：将一个已知元素插入到一个有序数组中，要求不改变数组顺序，打印元素应该插入数组位置的角标。 

3. 思路：1、可以利用折半查找的方式，先定义两个变量，一个初始化0角标，作为最小值，一个初始化为最后一个角标，作为最大值， 

4.         再定义一个变量，存储最小值与最大值的一半，也就是中间位置，然后将已知元素与中间值位元素进行比较。 

5.       2、如果比中间值元素大，则将最小值变为中间值加1，继续取最小值与最大值的中间值元素与已经元素进行比较，以此反复 

6.       3、如果比中间值元素小，则将最大值变为中间值减1，继续取最小值与最大值的中间值元素与已经元素进行比较，以此反复 

7. */  

8. class  HalfSearch  

9. {  

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

11.     {  

12.         int[] arr={2,6,9,11,15,19,22,30};  

13.         //打印数组  

14.         printArray(arr);  

15.         int key=20;  

16.         //用第一种折半方式输出插入的角标值  

17.         System.out.println("当key=20在数组arr中插入的角标位置是："+halfSearch1(arr,key));  

18.         key=1;  

19.         //用第二种折半方式输出插入的角标值  

20.         System.out.println("当key=1在数组arr中插入的角标位置是："+halfSearch2(arr,key));  

21.     }  

22.   

23.     //折半查找<一>  

24.     public static int halfSearch1(int[] arr,int key)  

25.     {  

26.         int min=0,max=arr.length-1,mid=(max+min)/2;  

27.         while(key!=arr[mid])  

28.         {  

29.             if(min>max)  

30.                 return min;  

31.             else if(key>arr[mid])  

32.                 min=mid+1;  

33.             else   

34.                 max=mid-1;  

35.             mid=(max+min)>>>1;//折半操作             

36.         }  

37.         return mid;   

38.     }  

39.   

40.     //折半查找<二>  

41.     public static int halfSearch2(int[] arr,int key)  

42.     {  

43.         int min=0,max=arr.length-1,mid;  

44.   

45.         while(min<max)  

46.         {  

47.             mid=(max+min)>>>1;//折半操作  

48.             if(key>arr[mid])  

49.                 min=mid+1;  

50.             else if(key<arr[mid])  

51.                 max=mid-1;  

52.             else  

53.                 return mid;  

54.         }  

55.         return min;   

56.     }  

57.   

58.     //遍历数组  

59.     public static void printArray(int[] arr)  

60.     {  

61.         System.out.print("[");  

62.         for (int x=0;x<arr.length;x++)  

63.         {  

64.             if(x!=arr.length-1)  

65.                 System.out.print(arr[x]+",");  

66.             else  

67.                 System.out.print(arr[x]+"]");  

68.         }  

69.         //换行  

70.         System.out.println();  

71.     }  

72. }  

运行结果：

3、 进制转换

十进制转换为二进制、八进制、十六进制的小程序.

1. /* 

2. 使用查表法将十进制转换为二进制、八进制、十六进制 

3. */  

4. class  Conversion  

5. {  

6.     public static void main(String[] args)   

7.     {  

8.         int num=60;  

9.   

10.         toBin(num);  

11.   

12.         toOct(0);  

13.   

14.         toHex(-num);  

15.     }  

16.   

17.     //转换为二进制  

18.     public static void toBin(int num)  

19.     {  

20.         conversion(num,1,1);  

21.     }  

22.   

23.     //转换为八进制  

24.     public static void toOct(int num)  

25.     {  

26.         conversion(num,7,3);  

27.     }  

28.   

29.     //转换为十六进制  

30.     public static void toHex(int num)  

31.     {  

32.         conversion(num,15,4);  

33.     }  

34.     //转换  

35.     public static void conversion(int num,int diwei,int yiwei)  

36.     {  

37.         //如果num等于0，结果输出为0  

38.         if(num==0)  

39.         {  

40.             System.out.println("num="+0);  

41.             return;  

42.         }  

43.         //定义一个包含二进制、八进制、十六进制的表  

44.         char[] chs={'0','1','2','3','4','5','6','7',  

45.                     '8','9','A','B','C','D','E','F',};  

46.   

47.         //定义一个临时容器  

48.         char[] arr=new char[32];  

49.   

50.         //定义一个操作数组的指针  

51.         int pos=arr.length;  

52.   

53.         //利用与低位最大值的方式取出低位，存到临时数组中  

54.         while(num!=0)  

55.         {  

56.             arr[--pos]=chs[num&diwei];//--pos倒着往临时容器里存  

57.             num >>>=yiwei; //无条件右移相应位数  

58.         }  

59.           

60.         //打印转换后的结果  

61.         for(int x=pos;x<arr.length; x++)  

62.             System.out.print(arr[x]);  

63.           

64.         //换行  

65.         System.out.println();  

66.     }  

67. }  

 输出结果：

 

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