数组的概念

什么是Java中的数组

数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。在java中，包含6个整形类型元素的数组，可以看做是酒店中连续的6个房间.

1. 数组中存放的元素其类型相同

2. 数组的空间是连在一起的

3. 每个空间有自己的编号，其实位置的编号为0，即数组的下标 

数组的创建和初始化

数组的创建

topy[] 数组名 = new array[n];

topy：表示数组中存放元素的类型

topy[]：表示数组的类型

n：表示数组的长度

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

数组的初始化

数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化 

动态初始化： 在创建数组的时侯，直接指定数组中的元素个数 

int[] array = new int[10];

静态初始化： 在创建数组的时候，不直接指定元素个数，但是直接将具体的数据放入数组中

int[] array = {1,2,3,4,5,6}

栗子：

int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};

注意：

静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。

静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。

静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。
 

这里静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以 

int[] array1;
array1 = new int[10];
int[] array2;
array2 = new int[]{10, 20, 30};
// 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败
// int[] array3;
// array3 = {1, 2, 3};

如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值

如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null 

数组的使用

数组中元素的访问

 数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素  

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);
// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);

 注意：
数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的

下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界常。 

遍历数组

遍历就是说将数组中的所有元素都访问一遍，访问可以将数组的所有元素进行打印。

栗子：
这里我们通过循环遍历来赋值和打印，也可以使用foreach来遍历打印。

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错

   public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[10];
        //通过遍历赋值
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            array[i] = i+1;
        }
        //循环遍历打印
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i] + " ");
        }
        //用foreach遍历
        for (int x: array) {
            System.out.print(x);
            
        }
        

注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度 

引用类型 - 数组

JVM的内存分布 

内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的，

1. 程序运行时代码需要加载到内存

2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存

3. 程序中的常量也要保存

4. 有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁 

所以呢，JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分： 

 这里介绍一下上面的几个区分：

程序计数器: 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址

虚拟机栈: 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含
有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。

本地方法栈: 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的

堆: JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,
3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。

方法区: 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数
据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域 

基本类型变量与引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；

而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

下面的代码，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。
a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

public static void func() {
int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}

 从上图可以看到，引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单

具体分析引用变量

public static void func() {
int[] array1 = new int[3];
array1[0] = 10;
array1[1] = 20;
array1[2] = 30;
int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};
array2[0] = 100;
array2[1] = 200;
array1 = array2;
array1[2] = 300;
array1[3] = 400;
array2[4] = 500;
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
System.out.println(array2[i]);
}
}

java中的null

null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用 

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Test.main(Test.java:6)

 null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.（可以理解为空指针异常）

Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联  

数组的应用

保存数据

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

作为函数的参数 

函数传基本类型：

public static void main(String[] args) {
int num = 0;
func(num);
System.out.println("num = " + num);
}
public static void func(int x) {
x = 10;
System.out.println("x = " + x);
} /
/ 执行结果
x = 10
num = 0

这里在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值

参数传数组类型，也就是引用类型：

public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
func(arr);
System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
}
public static void func(int[] a) {
a[0] = 10;
System.out.println("a[0] = " + a[0]);
}
 // 执行结果
a[0] = 10
arr[0] = 10

发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递(可以理解为传的是地址)，是可以修改其中存放的内容的   

总结: 所谓的 "引用" 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大)

作为函数的返回值 

直接上代码：

求斐波那契数的前n项：

public class TestArray {
public static int[] fib(int n){
if(n <= 0){
return null;
} in
t[] array = new int[n];
array[0] = array[1] = 1;
for(int i = 2; i < n; ++i){
array[i] = array[i-1] + array[i-2];
} r
eturn array;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = fib(10);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(array[i]);
}
}
}

数组练习 

数组变字符串

使用Java 中提供了 java.util.Arrays 包：

    public static void main5(String[] args) {
        int[] array ={1,2,3,4,5,5,7,8};
       String Arr =  Arrays.toString(array);
       //String Arr = My_Arrays(array);
        System.out.println(Arr);
    }

自己定义一个方法：

    public static void main5(String[] args) {
        int[] array ={1,2,3,4,5,5,7,8};
       //String Arr =  Arrays.toString(array);
       String Arr = My_Arrays(array);
        System.out.println(Arr);
    }
    public static String My_Arrays(int[] array) {
        if(array.length == 0) {
            return "[]";
        }
        String ret = "[";
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            ret += array[i];
            if(i < array.length - 1) {
                ret += ",";
            }
        }
        ret += "]";
        return ret;
    }

数组拷贝 

使用了Arrays包中的拷贝方法去：

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
        int[] newArr = new  int[10];
        newArr = Arrays.copyOf(array, array.length);

        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(newArr[i] + " ");
        }
    }

区域拷贝：

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
        int[] newArr = new int[10];
        newArr = Arrays.copyOf(array, array.length);

        int[] newArr2 = new int[10];
        newArr2 = Arrays.copyOfRange(array, 2, 5);

        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(newArr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.print(newArr2[i] + " ");
        }
    }

二维数组

Java中的二维数组本质上也是一维数组，每个元素又是一个一维数组。

基本语法：

数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };

栗子：

int[][] arr = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};
for (int row = 0; row < arr.length; row++) {
for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) {
System.out.printf("%d\t", arr[row][col]);
} System.out.println("");
}

这里大家要记住一个点：二维数组中的行标存的就是对应每一列的地址，通过地址来找到它们，可以将int[i] arr看做 地址。其他的，二维数组的用法和一维数组就没有明显差别了。