一 数组的概述

1.1 为什么需要数组

需求分析1：

需要统计某公司50个员工的工资情况，例如计算平均工资、找到最高工资等。用之前知识，首先需要声明50个变量来分别记录每位员工的工资，这样会很麻烦。因此我们可以将所有的数据全部存储到一个容器中统一管理，并使用容器进行计算。

需求分析2：

容器的概念：

• 生活中的容器：水杯（装水等液体），衣柜（装衣服等物品），集装箱（装货物等）。
• 程序中的容器：将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。

1.2 数组的概念

• 数组(Array)，是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

• 数组中的概念

  • 数组名
  • 下标（或索引）
  • 元素
  • 数组的长度
    
    数组的特点：

• 数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型。

• 创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间。占据的空间的大小，取决于数组的长度和数组中元素的类型。

• 数组中的元素在内存中是依次紧密排列的，有序的。

• 数组，一旦初始化完成，其长度就是确定的。数组的长度一旦确定，就不能修改。

• 我们可以直接通过下标(或索引)的方式调用指定位置的元素，速度很快。

• 数组名中引用的是这块连续空间的首地址。

1.3 数组的分类

1、按照元素类型分：

• 基本数据类型元素的数组：每个元素位置存储基本数据类型的值
• 引用数据类型元素的数组：每个元素位置存储对象（本质是存储对象的首地址）（在面向对象部分讲解）
  2、按照维度分：
• 一维数组：存储一组数据
• 二维数组：存储多组数据，相当于二维表，一行代表一组数据，只是这里的二维表每一行长度不要求一样。
  

二 一维数组的使用

2.1 一维数组的声明

格式：

//推荐
元素的数据类型[] 一维数组的名称;
//不推荐
元素的数据类型  一维数组名[];

举例：

int[] arr;
int arr1[];
double[] arr2;
String[] arr3;  //引用类型变量数组

数组的声明，需要明确：

（1）数组的维度：在Java中数组的符号是[]，[]表示一维，[][]表示二维。

（2）数组的元素类型：即创建的数组容器可以存储什么数据类型的数据。元素的类型可以是任意的Java的数据类型。例如：int、String、Student等。

（3）数组名：就是代表某个数组的标识符，数组名其实也是变量名，按照变量的命名规范来命名。数组名是个引用数据类型的变量，因为它代表一组数据。

举例：

public class ArrayTest1 {public static void main(String[] args) {//比如，要存储一个小组的成绩int[] scores;int grades[];
//      System.out.println(scores);//未初始化不能使用//比如，要存储一组字母char[] letters;//比如，要存储一组姓名String[] names;//比如，要存储一组价格double[] prices;}
}

注意：Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的个数)。 例如： int a[5]; //非法

2.2 一维数组的初始化

2.2.1 静态初始化

• 如果数组变量的初始化和数组元素的赋值操作同时进行，那就称为静态初始化。

• 静态初始化，本质是用静态数据（编译时已知）为数组初始化。此时数组的长度由静态数据的个数决定。

• 一维数组声明和静态初始化格式1：

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,...};
或    
数据类型[] 数组名;
数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,...};

• new：关键字，创建数组使用的关键字。因为数组本身是引用数据类型，所以要用new创建数组实体。
  例如，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};//正确
//或
int[] arr;
arr = new int[]{1,2,3,4,5};//正确

• 一维数组声明和静态初始化格式2：

数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};//必须在一个语句中完成，不能分成两个语句写

例如，定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器

int[] arr = {1,2,3,4,5};//正确int[] arr;
arr = {1,2,3,4,5};//错误

举例：

public class ArrayTest2 {public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3,4,5};//右边不需要写new int[]int[] nums;nums = new int[]{10,20,30,40}; //声明和初始化在两个语句完成，就不能使用new int[]char[] word = {'h','e','l','l','o'};String[] heros = {"袁隆平","邓稼先","钱学森"};System.out.println("arr数组：" + arr);//arr数组：[I@1b6d3586System.out.println("nums数组：" + nums);//nums数组：[I@4554617cSystem.out.println("word数组：" + word);//word数组：[C@74a14482System.out.println("heros数组：" + heros);//heros数组：[Ljava.lang.String;@1540e19d}
}

2.2.2 动态初始化

数组变量的初始化和数组元素的赋值操作分开进行，即为动态初始化。

动态初始化中，只确定了元素的个数（即数组的长度），而元素值此时只是默认值，还并未真正赋自己期望的值。真正期望的数据需要后续单独一个一个赋值。

格式：

数组存储的元素的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的元素的数据类型[长度];
或
数组存储的数据类型[] 数组名字;
数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];

• [长度]：数组的长度，表示数组容器中可以最多存储多少个元素。

• 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升是固定的。

举例1：正确写法

int[] arr = new int[5];
int[] arr;
arr = new int[5];

举例2：错误写法

int[] arr = new int[5]{1,2,3,4,5};//错误的，后面有{}指定元素列表，就不需要在[]中指定元素个数了。

2.3 一维数组的使用

2.3.1 数组的长度

• 数组的元素总个数，即数组的长度
• 每个数组都有一个属性length指明它的长度，例如：arr.length 指明数组arr的长度(即元素个数)
• 每个数组都具有长度，而且一旦初始化，其长度就是确定，且是不可变的。

2.3.2 数组元素的引用

如何表示数组中的一个元素？
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)或下标，可以通过数组的索引/下标访问到数组中的元素。

数组名[索引/下标]

数组的下标范围？

Java中数组的下标从[0]开始，下标范围是[0, 数组的长度-1]，即[0, 数组名.length-1]

数组元素下标可以是整型常量或整型表达式。如a[3] , b[i] , c[6*i];

举例

public class ArrayTest3 {public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,2,3,4,5};System.out.println("arr数组的长度：" + arr.length);System.out.println("arr数组的第1个元素：" + arr[0]);//下标从0开始System.out.println("arr数组的第2个元素：" + arr[1]);System.out.println("arr数组的第3个元素：" + arr[2]);System.out.println("arr数组的第4个元素：" + arr[3]);System.out.println("arr数组的第5个元素：" + arr[4]);//修改第1个元素的值//此处arr[0]相当于一个int类型的变量arr[0] = 100;System.out.println("arr数组的第1个元素：" + arr[0]);}
}

2.4 一维数组的遍历

将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。for循环与数组的遍历是绝配。
举例1

public class ArrayTest4 {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5System.out.println("数组的长度：" + arr.length);//遍历输出数组中的元素System.out.println("数组的元素有：");for(int i=0; i<arr.length; i++){System.out.println(arr[i]);}}
}

举例2

public class ArrayTest5 {public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[5];System.out.println("arr数组的长度：" + arr.length);System.out.print("存储数据到arr数组之前：[");for (int i = 0; i < arr.length; i++) {if(i==0){System.out.print(arr[i]);}else{System.out.print("," + arr[i]);}}System.out.println("]");//初始化/* arr[0] = 2;arr[1] = 4;arr[2] = 6;arr[3] = 8;arr[4] = 10;*/for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i] = (i+1) * 2;}System.out.print("存储数据到arr数组之后：[");for (int i = 0; i < arr.length; i++) {if(i==0){System.out.print(arr[i]);}else{System.out.print("," + arr[i]);}}System.out.println("]");}
}

2.5 数组元素的默认值

数组是引用类型，当我们使用动态初始化方式创建数组时，元素值只是默认值。例如：

public class ArrayTest6 {public static void main(String argv[]){int a[]= new int[5]; System.out.println(a[3]); //a[3]的默认值为0}
} 

对于基本数据类型而言，默认初始化值各有不同。
对于引用数据类型而言，默认初始化值为null（注意与0不同！)

public class ArrayTest7 {public static void main(String[] args) {//存储26个字母char[] letters = new char[26];System.out.println("letters数组的长度：" + letters.length);System.out.print("存储字母到letters数组之前：[");for (int i = 0; i < letters.length; i++) {if(i==0){System.out.print(letters[i]);}else{System.out.print("," + letters[i]);}}System.out.println("]");//存储5个姓名String[] names = new String[5];System.out.println("names数组的长度：" + names.length);System.out.print("存储姓名到names数组之前：[");for (int i = 0; i < names.length; i++) {if(i==0){System.out.print(names[i]);}else{System.out.print("," + names[i]);}}System.out.println("]");}
}

三 一维数组内存分析

3.1 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。

区域名称	作用
虚拟机栈	用于存储正在执行的每个Java方法的局部变量表等。局部变量表存放了编译期可知长度 的各种基本数据类型、对象引用，方法执行完，自动释放。
堆内存	存储对象（包括数组对象），new来创建的，都存储在堆内存。
方法区	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。
本地方法栈	当程序中调用了native的本地方法时，本地方法执行期间的内存区域
程序计数器	程序计数器是CPU中的寄存器，它包含每一个线程下一条要执行的指令的地址

3.2 一维数组在内存中的存储

3.2.1 一个一维数组内存图

public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[3];System.out.println(arr);//[I@5f150435
}

3.2.2 数组下标为什么是0开始

因为第一个元素距离数组首地址间隔0个单元格。

3.2.3 两个一维数组内存图

两个数组独立

public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[3];int[] arr2 = new int[2];System.out.println(arr);System.out.println(arr2);
}

2.2.4 两个变量指向一个一维数组

两个数组变量本质上代表同一个数组。

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arr2int[] arr2 = arr;arr2[1] = 9;System.out.println(arr[1]);
}

四 一维数组的应用

案例1：升景坊单间短期出租4个月，550元/月（水电煤公摊，网费35元/月），空调、卫生间、厨房齐全。屋内均是IT行业人士，喜欢安静。所以要求来租者最好是同行或者刚毕业的年轻人，爱干净、安静。

public class ArrayTest {public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[]{8,2,1,0,3};int[] index = new int[]{2,0,3,2,4,0,1,3,2,3,3};String tel = "";for(int i = 0;i < index.length;i++){tel += arr[index[i]];}System.out.println("联系方式：" + tel);}
}

案例2：输出英文星期几
用一个数组，保存星期一到星期天的7个英语单词，从键盘输入1-7，显示对应的单词
{“Monday”,“Tuesday”,“Wednesday”,“Thursday”,“Friday”,“Saturday”,“Sunday”}

public class WeekArrayTest {public static void main(String[] args) {//1. 声明并初始化星期的数组String[] weeks = {"Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday","Sunday"};//2. 使用Scanner从键盘获取1-7范围的整数Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入[1-7]范围的整数：");int number = scanner.nextInt();if(number < 1 || number > 7){System.out.println("你输入的输入非法");}else{//3. 根据输入的整数，到数组中相应的索引位置获取指定的元素（即：星期几）System.out.println("对应的星期为：" + weeks[number - 1]);}scanner.close();}
}

案例3：从键盘读入学生成绩，找出最高分，并输出学生成绩等级。

• 成绩>=最高分-10 等级为’A’

• 成绩>=最高分-20 等级为’B’

• 成绩>=最高分-30 等级为’C’

• 其余 等级为’D’

提示：先读入学生人数，根据人数创建int数组，存放学生成绩。

public class ScoreTest1 {public static void main(String[] args) {//1. 根据提示，获取学生人数System.out.print("请输入学生人数：");Scanner scanner = new Scanner(System.in);int count = scanner.nextInt();//2. 根据学生人数，创建指定长度的数组 (使用动态初始化)int[] scores = new int[count];//3. 使用循环，依次给数组的元素赋值int maxScore = 0; //记录最高分System.out.println("请输入" + count + "个成绩");for (int i = 0; i < scores.length; i++) {scores[i] = scanner.nextInt();//4. 获取数组中元素的最大值，即为最高分if(maxScore < scores[i]){maxScore = scores[i];}}System.out.println("最高分是：" + maxScore);//5. 遍历数组元素，输出各自的分数，并根据其分数与最高分的差值，获取各自的等级char grade;for (int i = 0; i < scores.length; i++) {if(scores[i] >= maxScore - 10){grade = 'A';}else if(scores[i] >= maxScore - 20){grade = 'B';}else if(scores[i] >= maxScore - 30){grade = 'C';}else{grade = 'D';}System.out.println("student " + i + " socre is " + scores[i] + ", grade is " + grade);}//关闭资源scanner.close();}
}