第五章 数组
5.1 数组定义和访问
5.1.1 容器概述
1.案例分析
现在需要统计某公司员工的工资情况，例如计算平均工资、找到最高工资等。假设该公司有50名员工，用前面所学的知识，程序首先需要声明50个变量来分别记住每位员工的工资，然后在进行操作，这样做会显得很麻烦，而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器进行操作。将所有的数据全部存储到一个容器中，统一操作。
2.容器概念
- 容器： 是将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。
- 生活中的容器： 水杯，衣柜，教室
5.1.2 数组概念
- 数组概念： 数组就是存储数据长度固定的容器，保证多个数据的数据类型要一致。
5.1.3 数组的定义
1.方式一
- 格式：
数组存储的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];
- 数组定义格式详解：
- 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
- [] : 表示数组。
- 数组名字：为定义的数组起个变量名，满足标识符规范，可以使用名字操作数组。
- new：关键字，创建数组使用的关键字。
- 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
- [长度]：数组的长度，表示数组容器中可以存储多少个元素。
- 注意：数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改。
- 和水杯道理相同，买了一个2升的水杯，总容量就是2升，不能多也不能少。
- 举例：
定义可以存储3个整数的数组容器，代码如下：
int[] arr = new int[3];
2.方式二
- 格式：
数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3...};
- 举例：
定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器。
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
3.方式三
- 格式：
数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};
- 举例：
定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器
int[] arr = {1,2,3,4,5};
5.1.4 数组的访问
- 索引： 每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从0开始，这个自动编号称为数组索引(index)，可以通过数组的索引访问到数组中的元素。
- 格式：
数组名[索引]
- 数组的长度属性： 每个数组都具有长度，而且是固定的，Java中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的长度，语句为： 数组名.length ，属性length的执行结果是数组的长度，
int类型结果。由次可以推断出，数组的最大索引值为 数组名.length-1 。
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
//打印数组的属性，输出结果是5
System.out.println(arr.length);
}
-
索引访问数组中的元素：
- 数组名[索引]=数值，为数组中的元素赋值
- 变量=数组名[索引]，获取出数组中的元素
public static void main(String[] args) {
//定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5
int[] arr = {1,2,3,4,5};
//为0索引元素赋值为6
arr[0] = 6;
//获取数组0索引上的元素
int i = arr[0];
System.out.println(i);
//直接输出数组0索引元素
System.out.println(arr[0]);
}
5.2 数组原理内存图
5.2.1 内存概述
内存是计算机中的重要原件，临时存储区域，作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。
Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。
5.2.2 Java虚拟机的内存划分
为了提高运算效率，就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。
- JVM的内存划分：
| 区域名称 | 作用 |
|---|---|
| 寄存器 | 给CPU使用，和我们开发无关。 |
| 本地方法栈 | JVM在使用操作系统功能的时候使用，和我们开发无关。 |
| 方法区 | 存储可以运行的class文件。 |
| 堆内存 | 存储对象或者数组，new来创建的，都存储在堆内存。 |
| 方法栈 | 方法运行时使用的内存，比如main方法运行，进入方法栈中执行。 |
5.2.3 数组在内存中的存储
1.一个数组内存图
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[3];
System.out.println(arr);//[I@5f150435
}
以上方法执行，输出的结果是[I@5f150435，这个是什么呢？是数组在内存中的地址。new出来的内容，都是在堆内存中存储的，而方法中的变量arr保存的是数组的地址。
输出arr[0]，就会输出arr保存的内存地址中数组中0索引上的元素
在这里插入图片描述
2.两个数组内存图
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[3];
int[] arr2 = new int[2];
System.out.println(arr);
System.out.println(arr2);
}
在这里插入图片描述
3.两个变量指向一个数组
public static void main(String[] args) {
// 定义数组，存储3个元素
int[] arr = new int[3];
//数组索引进行赋值
arr[0] = 5;
arr[1] = 6;
arr[2] = 7;
//输出3个索引上的元素值
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
//定义数组变量arr2，将arr的地址赋值给arr2
int[] arr2 = arr;
arr2[1] = 9;
System.out.println(arr[1]);
}
在这里插入图片描述
5.3 数组的常见操作
5.3.1 数组越界异常
观察一下代码，运行后会出现什么结果。
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3};
System.out.println(arr[3]);
}
创建数组，赋值3个元素，数组的索引就是0，1，2，没有3索引，因此我们不能访问数组中不存在的索引，程序运行后，将会抛出 <kbd>ArrayIndexOutOfBoundsException </kbd>数组越界异常。在开发中，数组的越界异常是不能出现的，一旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。
在这里插入图片描述
5.3.2 数组空指针异常
观察一下代码，运行后会出现什么结果。
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3};
arr = null;
System.out.println(arr[0]);
｝
arr = null 这行代码，意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址，也就不允许再操作数组了，因此运行的时候会抛出NullPointerException空指针异常。在开发中，数组的越界异常是不能出现的，一旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。
在这里插入图片描述
空指针异常在内存图中的表现
在这里插入图片描述
5.3.3 数组遍历【重点】
- 数组遍历： 就是将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。遍历也是数组操作中的基石。
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
System.out.println(arr[3]);
System.out.println(arr[4]);
}
以上代码是可以将数组中每个元素全部遍历出来，但是如果数组元素非常多，这种写法肯定不行，因此我们需要改造成循环的写法。数组的索引是 0 到 lenght-1 ，可以作为循环的条件出现。
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
}
5.3.4 数组获取最大值元素
- 最大值获取： 从数组的所有元素中找出最大值。
-
实现思路：
- 定义变量，保存数组0索引上的元素
- 遍历数组，获取出数组中的每个元素
- 将遍历到的元素和保存数组0索引上值的变量进行比较
- 如果数组元素的值大于了变量的值，变量记录住新的值
-
数组循环遍历结束，变量保存的就是数组中的最大值
在这里插入图片描述
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 5, 15, 2000, 10000, 100, 4000 };
//定义变量，保存数组中0索引的元素
int max = arr[0];
//遍历数组，取出每个元素
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
//遍历到的元素和变量max比较
//如果数组元素大于max
if (arr[i] > max) {
//max记录住大值
max = arr[i];
}
}
System.out.println("数组最大值是： " + max);
}
5.3.5 数组反转
- 数组的反转： 数组中的元素颠倒顺序，例如原始数组为1,2,3,4,5，反转后的数组为5,4,3,2,1
-
实现思想： 数组最远端的元素互换位置。
- 实现反转，就需要将数组最远端元素位置交换
- 定义两个变量，保存数组的最小索引和最大索引
- 两个索引上的元素交换位置
- 最小索引++，最大索引--，再次交换位置
-
最小索引超过了最大索引，数组反转操作结束
在这里插入图片描述
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
/*
循环中定义变量min=0最小索引
max=arr.length‐1最大索引
min++,max‐‐
*/
for (int min = 0, max = arr.length ‐ 1; min <= max; min++, max‐‐) {
//利用第三方变量完成数组中的元素交换
int temp = arr[min];
arr[min] = arr[max];
arr[max] = temp;
}
// 反转后，遍历数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
}
5.4 数组作为方法参数和返回值
5.4.1 数组作为方法参数
以前的方法中我们学习了方法的参数和返回值，但是使用的都是基本数据类型。那么作为引用类型的数组能否作为方法的参数进行传递呢，当然是可以的。
- 数组作为方法参数传递，传递的参数是数组内存的地址。
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };
//调用方法，传递数组
printArray(arr);
}
/*
创建方法，方法接收数组类型的参数
进行数组的遍历
*/
public static void printArray(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
}
在这里插入图片描述
5.4.2 数组作为方法返回值
- 数组作为方法的返回值，返回的是数组的内存地址
public static void main(String[] args) {
//调用方法，接收数组的返回值
//接收到的是数组的内存地址
int[] arr = getArray();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
}
/*
创建方法，返回值是数组类型
return返回数组的地址
*/
public static int[] getArray() {
int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };
//返回数组的地址，返回到调用者
return arr;
}
在这里插入图片描述
5.4.3 方法的参数类型区别
1.代码分析
- 分析下列程序代码，计算输出结果。
public static void main(String[] args) {
int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a);
System.out.println(b);
change(a, b);
System.out.println(a);
System.out.println(b);
}
public static void change(int a, int b) {
a = a + b;
b = b + a;
}
- 分析下列程序代码，计算输出结果。
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,3,5};
System.out.println(arr[0]);
change(arr);
System.out.println(arr[0]);
}
public static void change(int[] arr) {
arr[0] = 200;
}
总结:
方法的参数为基本类型时,传递的是数据值. 方法的参数为引用类型时,传递的是地址值.
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