【Java】——数组深度解析（从内存原理到高效应用实践）

06-01 610阅读

🎁个人主页：User_芊芊君子

🎉欢迎大家点赞👍评论📝收藏⭐文章

🔍系列专栏：【Java】内容概括

【前言】

在Java编程的世界里，数组是一种基本且强大的数据结构，它能够在一块连续的内存空间中存储多个相同类型的数据元素。无论是开发小型应用，还是构建大型系统，数组都扮演着不可或缺的角色。本文将深入探讨Java数组的定义、初始化、访问以及常见操作，帮助你全面掌握这一重要概念。

文章目录：

一、数组的基本概念

1. 什么是数组
2. 数组的创建及初始化

2.1 数组的创建
2.2 数组的初始化
3. 数组的使用

3.1 数组中元素访问
3.2 遍历数组
二、数组是引用类型

1. 初始JVM的内存分布
2. 基本类型变量与引⽤类型变量的区别
3. 引用变量
4. nall
三、数组的应用

1. 保存数据
2. 作为函数的参数
3. 作为函数返回值
四、操作数据⼯具类Arrays与数组练习

1. 数组转字符串
2. 数组拷贝
3. 查找数组中的制定元素

3.1 顺序查找
3.2 二分查找
4. 数组排序（冒泡排序）
5. 数组逆序
五、二维数组

1.基本语法

2. 不规则二维数组

一、数组的基本概念

1. 什么是数组

数组是一种复合数据类型，它可以看作是一个容器，用于存储多个相同类型的变量。这些变量在内存中按顺序排列，每个变量都有一个唯一的索引，通过索引可以快速访问数组中的元素。在Java中，数组是对象，无论它存储的是基本数据类型还是引用数据类型。

数组中存放的元素类型相同；
数组的空间是连在一起的；

每个空间都有自己的编号，起始位置编号为0，即数组下标；

2. 数组的创建及初始化

2.1 数组的创建

T[] 数组名 = new T[N];
// T：表⽰数组中存放元素的类型
// T[]：表⽰数组的类型
// N：表⽰数组的⻓度

int[] array1 = new int[10];
float[] array2 = new float[20];
String[] array3 = new String[30];

2.2 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：在创建一个数组时，直接指定数组元素的个数

int[] array = new int[10];

静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，⽽直接将具体的数据内容进⾏指定

int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5};
float[] array2 = new float[]{0,1,2,3,4,5};
String[] array3 = new String[]{0,1,2,3,4,5};

【注意】

静态初始化虽然没有指定数组长度，编译器在编译时会根据{}中的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[ ];

java int[] array1 = {0,1,2,3,4,5}; 
float[] array2 = {0,1,2,3,4,5};
String[] array3 = {0,1,2,3,4,5};

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[] array;
array = new int[5];

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引⽤类型，默认值为null

String name = new String[2];//nall,nall

3. 数组的使用

3.1 数组中元素访问

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。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[]{12,55,94,66,33};
        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]);
    }
}

下标的访问不能越界

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[5];
        System.out.println(array[6]);//越界了
    }
}

3.2 遍历数组

遍历数组就是将数组中的所有元素都访问一遍，访问是对所有元素进行某种操作，eg: 打印

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        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]);

这样写，修改起来就比较麻烦，我们可以用循环来进行打印

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        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]);
        for (int i = 0; i

在数组中可以通过数组对象.length 来获取数组的⻓度

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[]{10,20,30,40,50};
        for (int i = 0; i

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. 取得数组的每个元素，并放到x中可以避免循环条件和更新语句写错.

    int[] array = {1,2,3};
    for(int x : array){
        System.out.println(x);
        }

二、数组是引用类型

1. 初始JVM的内存分布

程序计数器 (PC Register): 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(JVM Stack): 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(NativeMethod Stack): 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(Heap): 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(Method Area): 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

2. 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。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int[] array = {1,2,3};
        int[] array1 = nall;//当一个引用不知道初始化什么的时候，就初始化成nall
    }
}

栈上变量的地址是获取不到的

当一个引用不知道初始化什么的时候，就初始化成nall

3. 引用变量

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        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;
        array2[3] = 400;
        array2[4] = 400;
        for (int i = 0; i  
 
4. nall 
null 在 Java 中表⽰ “空引⽤” , 也就是⼀个不指向对象的引⽤. 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = null;
        System.out.println(array.length );
    }
}
 
 
 
 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NullPointerException. 空指针异常 
 
三、数组的应用 
1. 保存数据 
 
 这里就不多做解释了 
 
2. 作为函数的参数

参数传基本数据类型

发现在func⽅法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值.

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 100;
        ch(num);
        System.out.println("num = " + num);
    }
    public static void ch(int x){
        x = 0;
        System.out.println("x=" + x);
    }
}

参数传数组类型(引⽤数据类型)

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.

public class Test {
    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]);
    }
}

因为数组是引⽤类型，按照引⽤类型来进⾏传递，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⻉

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
        test1(array);
        printArray(array);
    }
    public static void printArray(int[] array) {
        for (int i = 0; i  
 
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
        test2(array);
        printArray(array);
    }
    public static void printArray(int[] array) {
        for (int i = 0; i  
 
 
3. 作为函数返回值 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = fun();
        String str = Arrays.toString(array);
        System.out.println(str);
    }
    public static int[] fun(){
        int a = 1;
        int b = 2;
        int[] ret = new int[]{a,b};
        return ret;
    }
}
 
 
四、操作数据⼯具类Arrays与数组练习 
1. 数组转字符串 
Java 中提供了java.util.Arrays包, 其中包含了⼀些操作数组的常⽤⽅法.使⽤这个⽅法后续打印数组就更⽅便⼀些. 
import java.util.Arrays;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr ={1,2,3,4,5,6};
        String newArr = Arrays.toString(arr);
        System.out.println(newArr);
    }
//    public static String myToString(int[] array){
//        String ret = "[";
//        for (int i = 0; i  
 
2. 数组拷贝 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1,2,3,4,5};
        int[] array2 = new int[array1.length];
        System.out.println("拷贝前:");
        System.out.println("array1:"+Arrays.toString(array1));
        System.out.println("array2:"+Arrays.toString(array2));
        for (int i = 0; i  
 
3. 查找数组中的制定元素 
3.1 顺序查找 
给定⼀个数组, 再给定⼀个元素, 找出该元素在数组中的位置. 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1,2,3,4,5};
        int ret = find(array1,4);
        if(ret == -1){
            System.out.println("找不到");
        }
        System.out.println(ret);
    }
    public static int find(int[] array1,int key){
        for (int i = 0; i  
 
3.2 二分查找 
针对有序数组, 可以使⽤更⾼效的⼆分查找. 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
        int ret = find(array, 3);
        if (ret == -1) {
            System.out.println("找不到");
        } else {
            System.out.println(ret);
        }
    }
    public static int find(int[] array,int key){
        int i = 0;
        int j = array.length-1;
        while(i 
            int mid = (i+j)/2;
            if(array[mid]  
 
4. 数组排序（冒泡排序） 
给定⼀个数组, 让数组升序 (降序) 排序. 
 
 假设排升序： 
 将数组中相邻元素从前往后依次进⾏⽐较，如果前⼀个元素⽐后⼀个元素⼤，则交换，⼀趟下来后最⼤元素就在数组的末尾
依次从上上述过程，直到数组中所有的元素都排列好
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {3,5,23,7,9,33,42,12};
        bubbleSort(array);
        System.out.println("排序后："+Arrays.toString(array));
    }
    public static void bubbleSort(int[] array){
        for (int i = 0; i  array[j+1]){
                    int tmp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = tmp;
                }
            }
        }
    }
}
 
 
 
 Java中内置了更高效的排序算法 
 
public static void main(String[] args) {
      int[] arr = {9, 5, 2, 7};
      Arrays.sort(arr);
      System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
 
5. 数组逆序 
给定⼀个数组, 将⾥⾯的元素逆序排列.

设定两个下标, 分别指向第⼀个元素和最后⼀个元素.

交换两个位置的元素. 然后让前⼀个下标⾃增, 后⼀个下标⾃减, 循环继续即可.

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,2,3,5,6,9};
        reverse(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
    public static void reverse(int[] array){
        int i = 0;
        int j = array.length-1;
        while(i 
            int tmp = array[i];
            array[i] = array[j];
            array[j] = tmp;
            i++;
            j--;
        }
    }
}
 初始化数据 };

    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
//        int[][] arr1 = new int[2][3];
//        int[][] arr3 = new int[][]{{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
        for (int i = 0; i

免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理! 部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理! 图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库和百度，360，搜狗等多加搜索引擎自动关键词搜索配图，如有侵权的图片，请第一时间联系我们。

高速稳定云服务器9.9元起