零基础 “入坑” Java--- 七、数组（二）

在上一章节中，我们已经对数组的知识进行了初步的学习；在本章节中，我们将通过对数组的练习进一步学习有关数组更多的知识。

一、数组转字符串

我们可以使用for循环来遍历数组：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};for (int i = 0; i < array.length; i++) {System.out.println(array[i]);}}

Java给我们提供了一个更快速的解决办法，借助工具类就可以完成：

import java.util.Arrays;public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};System.out.println(Arrays.toString(array)); //[1, 2, 3, 4, 5]}

当我们输入"Arrays"时，编译器会自动帮我们在首行导入"import java.util.Arrays;"语句，即导入所需的包。我们可以使用"Arrays.toString()"将数组内容转换为字符串进行输出（输出结果为字符串）。

接下来，我们尝试自己编写一个toString方法，使输出的结果 与Java提供的方法 输出的结果相同：

    public static String myToString(int[] array) {String ret = "[";for (int i = 0; i < array.length; i++) {ret += array[i];//最后一位数字结尾不需要逗号if(i != array.length - 1) {ret += ", ";}}ret += "]";return ret;}public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};System.out.println(myToString(array)); //[1, 2, 3, 4, 5]}

二、数组的拷贝

当我们想将一个数组中的内容，拷贝到另一个数组中时，可以使用for循环对数组中的元素逐个操作：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};int[] copy = new int[array.length]; //空数组System.out.println(Arrays.toString(copy)); //[0, 0, 0, 0, 0]for (int i = 0; i < array.length; i++) {copy[i] = array[i];}System.out.println(Arrays.toString(copy)); //[1, 2, 3, 4, 5]}

对于拷贝的结果，应该存在两组一样的值，我们再来分析一段代码，判断它是不是拷贝：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};int[] array2 = array;System.out.println(Arrays.toString(array2)); //[1, 2, 3, 4, 5]}

虽然打印结果与 array 相同，但这并不是拷贝，只不过是让 array2 也指向了 array 的地址，访问的是同一个对象，在内存上是同一块空间。

对于数组的拷贝，Java也贴心的提供了更便捷的解决办法：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};int[] copy = Arrays.copyOf(array, array.length);System.out.println(Arrays.toString(copy)); //[1, 2, 3, 4, 5]}

copyOf有两个参数，第一个参数是 想拷贝哪个数组，第二个参数是拷贝的长度。

基于上面的代码，我们对其进行扩容操作：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};int[] copy = Arrays.copyOf(array, array.length * 2);System.out.println(Arrays.toString(copy)); //[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]}

我们对 copyOf 的第二个参数进行修改，即可完成扩容的操作。

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当我们想获取数组中的部分元素时，Java也给我们提供了一种解决办法：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5,0,0,0,0,0};System.out.println(Arrays.toString(array)); //[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]int[] copy = Arrays.copyOfRange(array, 1, 5);System.out.println(Arrays.toString(copy)); //[2, 3, 4, 5]}

copyOfRange 有三个参数，第一个参数为想拷贝哪个数组，第二个参数为拷贝的起始位置，第三个参数为拷贝的结束位置。对于拷贝的范围，采取的是左闭右开区间，即可以获取到起始位置的值，但获取不到结束位置的值。

copyOfRange 的第三个参数超过了数组的最后一个元素也没关系，会根据当前数组的默认值数据类型自动填充：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5,0,0,0,0,0};System.out.println(Arrays.toString(array)); //[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]int[] copy = Arrays.copyOfRange(array, 0, 15);System.out.println(Arrays.toString(copy)); //[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]}

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拷贝数组还有一种方式：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};int[] copy = new int[array.length];System.arraycopy(array, 1, copy, 2, 2);System.out.println(Arrays.toString(copy)); //[0, 0, 2, 3, 0]}

System.arraycopy 有五个参数，第一个参数是想拷贝哪个数组（假设数组名为array），第二个参数为从 array 哪个位置开始拷贝，第三个参数为目的数组，第四个参数为目的数组的哪个位置，第五个参数为拷贝的长度。

在使用时，需确保拷贝的长度范围可以在 array 中获取到，否则程序会抛出异常：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};int[] copy = new int[array.length];//错误示范：从 array 的1位置开始，获取不到 array.length(5)个元素！！！System.arraycopy(array, 1, copy, 2, array.length);System.out.println(Arrays.toString(copy));}

运行结果为：

三、求数组中元素的平均值

    public static double average(int[] array) {int sum = 0;for (int x:array) {sum += x;}return (double) sum / (double) array.length;}public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};System.out.println(average(array)); //3.0}

四、查找数组中指定元素（顺序查找）

要求：有一个已知数组，给出一个元素，查找该元素在数组中的位置：

    public static int find(int[] array, int x) {for (int i = 0; i < array.length; i++) {if (array[i] == x) {return i;}}return -1; //没找到}public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};System.out.println(find(array, 3)); //2}

五、数组排序（冒泡排序）

要求：已知一个数组，让数组变得有序（升序或降序）：

我们以升序为例：思路为：将数组中相邻元素从前到后进行两两比较，如果前一个元素比后一个元素大，则交换，一趟完成后，最大的元素就在数组的末尾；重复该过程，直至数组完全有序。
举个例子：

    public static void bubbleSort(int[] array) {for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {boolean flg = true;//优化1：一趟走完，最后一个元素一定有序。（- i）for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {if (array[j] > array[j + 1]) {int tmp = array[j + 1];array[j + 1] = array[j];array[j] = tmp;flg = false;}}//优化2：某趟走完已经有序了if(flg == true) {break;}}}public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{8,6,9,5,4};bubbleSort(array);System.out.println(Arrays.toString(array));}

Java为我们提供了便捷的解决办法：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,8,2,3,6,4,7,5};Arrays.sort(array);System.out.println(Arrays.toString(array)); //[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]}

六、查找数组中指定元素（二分查找）

针对有序数组，可以使用更高效的二分查找来解决这个问题。

我们先来学习二分查找的思想：

我们以升序数组为例，二分查找即先获取中间位置的元素n，再使用待查找元素与n进行比较：
1.如果相等，即找到了，返回该元素在数组中的下标；
2.如果小于，则丢弃n右侧元素，以二分查找思想在n左侧重复操作。
3.如果大于，则丢弃n左侧元素，以二分查找思想在n右侧重复操作。

我们以图画形式举例：

由此，我们根据图中思想编写代码：

    public static int binarySearch(int[] array, int x) {int left = 0;int right = array.length - 1;while (left <= right) {int mid = (left + right) / 2;if (x < array[mid]) {//左侧寻找right = mid - 1;} else if (x > array[mid]) {//右侧寻找left = mid + 1;}else {//找到了return mid;}}return -1; //没找到}public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{9,1,8,2,10,3,6,4,7,5};Arrays.sort(array); //变有序System.out.println(Arrays.toString(array));System.out.println(binarySearch(array, 9)); //8}

当然，Java也给我们提供了二分查找的解决办法：

    public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{9,1,8,2,10,3,6,4,7,5};Arrays.sort(array);System.out.println(Arrays.binarySearch(array, 9)); //8}

七、判断两个数组中的元素是否相等

    public static void main(String[] args) {int[] array1 = new int[]{1,2,3,4,5,6};int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5,6};boolean ret = Arrays.equals(array1,array2);System.out.println(ret); //true}

八、填充数据

    public static void main(String[] args) {//数组中元素均为0int[] array = new int[10];//将数组中元素均填充为6Arrays.fill(array, 6);System.out.println(Arrays.toString(array));}

当然，我们也可以指定填充的范围：

    public static void main(String[] args) {//数组中元素均为0int[] array = new int[10];//将数组中元素下标为0~4填充为6Arrays.fill(array, 0, 5, 6);System.out.println(Arrays.toString(array));}

在这里需要注意，对于填充的范围为左闭右开区间。

九、数组逆序

要求：给定一个数组，将里面的元素逆序排列。

解题思路为：设定两个下标，分别指向第一个元素和最后一个元素，将两个值交换；让指向第一个元素的下标自增，指向最后一个元素的下标自减，循环即可。

    public static void nix(int[] array) {int left = 0;int right = array.length - 1;while (left < right) {int tmp = array[left];array[left] = array[right];array[right] = tmp;left++;right--;}}public static void main(String[] args) {int[] array = new int[]{1,2,3,4,5};nix(array);System.out.println(Arrays.toString(array));}

十、二维数组

二维数组的每一个元素都是一个一维数组。

语法格式：

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

体现到代码上有三种写法：

int[][] array1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};
int[][] array2 = {{1,2,3},{4,5,6}};
int[][] array3 = new int[2][3]; //数组中元素为0

当我们想要逐个访问数组中的元素时，可以使用双层for循环来完成：

    public static void main(String[] args) {int[][] array1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};for (int i = 0; i < 2; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {System.out.print(array1[i][j] + " ");}System.out.println();}}

二维数组是一个特殊的一维数组：

二维数组元素中存放的为一维数组的地址，当访问二维数组中的元素时，会根据元素中存放的地址找到一维数组。

当数据较多时，我们依旧可以使用length来获取数组长度；但需要注意在第二层循环时，数组的长度应为 二维数组元素中 存放的地址 指向的 当前一维数组的长度：

    public static void main(String[] args) {int[][] array1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};for (int i = 0; i < array1.length; i++) {for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {System.out.print(array1[i][j] + " ");}System.out.println();}}

对于二维数组，Java也提供了更便捷的方法可以达到同上的效果：

    public static void main(String[] args) {int[][] array1 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};System.out.println(Arrays.deepToString(array1));//[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]}

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在Java中的二维数组可以是不规则的：

//可以省略列数不写
int[][] array1 = new int[2][];
array1[0] = new int[]{1,2,3};
array1[1] = new int[]{4,5,6,7,8,9};

当省略列数，且没有赋值的时候，二维数组中的元素存储的默认值为null，在操作时要注意可能会出现空指针异常的情况，如：

    public static void main(String[] args) {int[][] array1 = new int[2][];System.out.println(array1[0].length);}

运行结果为：

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Ending。