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JAVA基础——数组与二维数组

news 来源：原创 2025/5/21 17:17:54

JAVA基础——数组与二维数组

一、数组概述

1.1 数组的定义与作用

定义：数组是用于存储同一类型数据的有序数据容器。
作用：解决批量数据存储问题，避免使用大量独立变量，提升数据处理效率。
核心特性：
- 元素类型统一（如int[]、String[]）。
- 长度固定（创建后不可改变）。
- 元素通过**索引（下标）**访问，索引从0开始。

1.2 数组的初始化方式

1.2.1 静态初始化

定义时指定元素值，适用于已知数据的场景。

格式：

数据类型[] 数组名 = {元素1, 元素2, 元素3, ...}; // 简化格式
数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1, 元素2, 元素3, ...}; // 完整格式

示例：

int[] scores = {85, 90, 95}; // 存储3门课成绩
String[] names = new String[]{"张三", "李四", "王五"}; // 存储学生姓名

1.2.2 动态初始化

定义时指定数组长度，元素初始值由系统自动填充。

格式：

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[长度];

默认值规则：

数据类型	默认值	示例
整数类型（byte/short/int/long）	`0`	`int[] arr = new int[3];` → `[0, 0, 0]`
浮点类型（float/double）	`0.0`	`double[] arr = new double[2];` → `[0.0, 0.0]`
字符型（char）	`\u0000`（空字符）	`char[] arr = new char[2];` → `['\u0000', '\u0000']`
布尔型（boolean）	`false`	`boolean[] arr = new boolean[2];` → `[false, false]`
引用类型（如String）	`null`	`String[] arr = new String[2];` → `[null, null]`

1.3 数组的访问与遍历

1.3.1 访问元素

语法：数组名[索引]，索引范围：0 ~ 数组长度-1。

示例：

int[] arr = {12, 24, 36};
System.out.println(arr[0]); // 输出：12（第一个元素）
arr[1] = 100; // 修改第二个元素为100

1.3.2 获取数组长度

属性：数组名.length，返回数组元素个数（int类型）。

示例：

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
int len = arr.length; // len = 5

1.3.3 遍历数组

定义：逐个访问数组中的每个元素。

实现方式：

for循环遍历：

int[] scores = {85, 90, 95};
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {System.out.println("索引 " + i + " 的值：" + scores[i]);
}

增强for循环（JDK5+）：适用于简单遍历（无法获取索引）。

for (int score : scores) { // 依次将scores中的元素赋值给score变量System.out.println("成绩：" + score);
}

1.4 数组综合案例：学生成绩统计

案例需求

录入8名学生的Java成绩（小数类型），计算并输出平均分、最高分、最低分。

实现思路

动态初始化数组：double[] scores = new double[8];
录入成绩：使用Scanner获取用户输入。
遍历数组：计算总和、最大值、最小值。
计算结果：平均分=总和/人数，注意数据类型转换。

代码示例

import java.util.Scanner;public class ScoreStatistics {public static void main(String[] args) {Scanner sc = new Scanner(System.in);double[] scores = new double[8]; // 动态初始化数组// 录入成绩for (int i = 0; i < scores.length; i++) {System.out.print("请输入第" + (i+1) + "名学生的成绩：");scores[i] = sc.nextDouble();}// 计算总和、最高分、最低分double sum = 0, max = scores[0], min = scores[0];for (int i = 1; i < scores.length; i++) {sum += scores[i];if (scores[i] > max) {max = scores[i];}if (scores[i] < min) {min = scores[i];}}// 输出结果double avg = sum / scores.length;System.out.println("平均分：" + avg);System.out.println("最高分：" + max);System.out.println("最低分：" + min);}
}

二、数组的高级操作

2.1 数组元素交换

场景：洗牌、排序等需要重新排列元素顺序的操作。
实现方法：通过临时变量交换两个索引位置的元素。

示例：交换数组arr中索引i和j的元素：

int[] arr = {10, 20, 30, 40};
int i = 0, j = 3;
int temp = arr[i]; // 临时存储arr[i]
arr[i] = arr[j];   // 将arr[j]赋值给arr[i]
arr[j] = temp;     // 将临时值赋值给arr[j]
// 结果：arr = {40, 20, 30, 10}

2.2 数组应用：简易斗地主游戏（做牌与洗牌）

2.2.1 做牌（静态初始化）

牌面构成：52张普通牌（4种花色×13张点数）+ 2张王。

代码实现：

String[] suits = {"♠", "♥", "♣", "♦"}; // 花色
String[] ranks = {"3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A", "2"}; // 点数
String[] poker = new String[54]; // 54张牌的数组// 生成普通牌（52张）
int index = 0;
for (String suit : suits) {for (String rank : ranks) {poker[index++] = suit + rank; // 拼接花色和点数}
}
// 添加大小王
poker[52] = "小王";
poker[53] = "大王";

2.2.2 洗牌（随机交换元素）

原理：从数组中随机选取元素，与当前元素交换位置。

代码实现：

import java.util.Random;Random r = new Random();
for (int i = 0; i < poker.length; i++) {int randomIndex = r.nextInt(poker.length); // 生成0-53的随机索引// 交换i和randomIndex位置的元素String temp = poker[i];poker[i] = poker[randomIndex];poker[randomIndex] = temp;
}

三、二维数组

3.1 二维数组的定义

本质：数组中的每个元素又是一个一维数组，用于存储二维表格数据（如座位表、矩阵）。

初始化方式：

3.1.1 静态初始化

// 完整格式
数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[][]{{元素行1}, {元素行2}, {元素行3}, ...};
// 简化格式
数据类型[][] 数组名 = {{元素行1}, {元素行2}, {元素行3}, ...};

示例：存储班级座位表（4行，每行人数不同）：

String[][] seats = {{"张无忌", "赵敏", "周芷若"},       // 第1行（索引0）{"张三丰", "宋远桥", "殷梨亭"},     // 第2行（索引1）{"灭绝", "陈昆", "玄冥二老", "金毛狮王"}, // 第3行（索引2）{"杨逍", "纪晓芙"}                // 第4行（索引3）
};

3.1.2 动态初始化

// 指定行数和列数（每行列数相同）
数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[行数][列数];
// 仅指定行数（每行列数可不同，类似“锯齿数组”）
数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[行数][];

示例：

int[][] arr = new int[3][5]; // 3行5列，所有元素初始化为0
double[][] scores = new double[2][]; // 2行，每行列数后续指定
scores[0] = new double[3]; // 第1行3列
scores[1] = new double[2]; // 第2行2列

3.2 二维数组的访问与遍历

3.2.1 访问元素

语法：数组名[行索引][列索引]

示例：

String[][] seats = {{"A", "B"}, {"C", "D", "E"}};
System.out.println(seats[0][1]); // 输出：B（第1行第2列）
seats[1][2] = "F"; // 修改第2行第3列为F

3.2.2 获取维度长度

行数：数组名.length
某一行的列数：数组名[行索引].length

示例：

int rows = seats.length; // 行数：2
int cols = seats[0].length; // 第1行的列数：2

3.2.3 遍历二维数组

双重for循环：外层循环遍历行，内层循环遍历列。

for (int i = 0; i < seats.length; i++) { // 遍历行（i为行索引）System.out.print("第" + (i+1) + "排：");for (int j = 0; j < seats[i].length; j++) { // 遍历列（j为列索引）System.out.print(seats[i][j] + "\t");}System.out.println(); // 换行
}

输出结果：

第1排：A	B	
第2排：C	D	E

四、常见问题与注意事项

4.1 数组越界异常（ArrayIndexOutOfBoundsException）

原因：访问索引超出数组范围（如arr[-1]或arr[arr.length]）。
解决：确保索引在0 ~ arr.length-1范围内，遍历数组时用length属性控制循环条件。

4.2 空指针异常（NullPointerException）

原因：引用类型数组元素未初始化（值为null）时访问其属性或方法。

示例：

String[] names = new String[2]; // 元素默认值为null
System.out.println(names[0].length()); // 报错！names[0]为null，无法调用length()

解决：初始化引用类型数组元素后再使用：
```
names[0] = "张三"; // 赋值后再访问
```

4.3 数组与变量的区别

对比维度	变量	数组
存储数据量	单个值	多个同类型值
数据类型	基本类型或引用类型	仅引用类型（存储基本类型的数组也是引用类型）
内存分配	栈内存或堆内存	堆内存
访问方式	直接通过变量名	通过索引

五、总结

5.1 核心知识点速查表

知识点	关键内容
数组定义	静态初始化（指定元素）、动态初始化（指定长度）
数组访问	索引从0开始，`数组名[索引]`，长度属性`length`
数组遍历	for循环、增强for循环
二维数组	数组的数组，双重for循环遍历，`arr[row][col]`
常见异常	越界异常（IndexOutOfBounds）、空指针异常（NullPointerException）