编程自学指南:java程序设计开发,数组与集合
学习目标:
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掌握数组的声明、初始化和遍历
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理解集合框架(List、Set、Map)的核心区别与应用场景
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能够使用集合解决实际数据存储与操作问题
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避免数组越界和集合操作中的常见错误
一、课程引入
1.1 为什么需要数组和集合?
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生活类比:
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数组:固定长度的储物柜(一次性分配空间)
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集合:可伸缩的背包(动态增减容量)
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核心作用:批量存储和管理同一类型的数据
1.2 数组与集合的区别
特性 | 数组 | 集合(如ArrayList) |
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长度 | 固定 | 动态可变 |
功能 | 基础操作 | 提供增删改查等丰富方法 |
数据类型 | 支持基本类型和引用类型 | 只能存储引用类型(需装箱) |
二、数组
2.1 数组的声明与初始化
语法
java">// 方式1:声明后赋值
int[] arr1 = new int[3];
arr1[0] = 10; // 方式2:直接初始化
int[] arr2 = {1, 2, 3}; // 方式3:动态初始化
String[] names = new String[]{"Tom", "Jerry"};
案例1:学生成绩统计
java">double[] scores = {85.5, 90.0, 78.5};
double sum = 0;
for (int i = 0; i < scores.length; i++) { sum += scores[i];
}
System.out.println("平均分:" + sum / scores.length);
2.2 数组遍历与常见操作
案例2:查找数组最大值
java">int[] nums = {5, 3, 9, 2};
int max = nums[0];
for (int num : nums) { if (num > max) { max = num; }
}
System.out.println("最大值:" + max); // 9
2.3 多维数组
案例3:二维数组表示矩阵
java">int[][] matrix = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}
};
// 遍历二维数组
for (int i = 0; i < matrix.length; i++) { for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) { System.out.print(matrix[i][j] + " "); } System.out.println();
}
三、集合框架
3.1 集合框架体系
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单列集合:
List
(有序可重复)、Set
(无序唯一) -
双列集合:
Map
(键值对存储)
3.2 List接口(ArrayList为例)
常用方法
java">List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple"); // 添加元素
list.add(0, "Banana"); // 指定位置插入
list.remove("Apple"); // 删除元素
String fruit = list.get(0); // 获取元素
案例4:商品库存管理
java">List<String> products = new ArrayList<>();
products.add("手机");
products.add("耳机");
products.remove("耳机");
System.out.println("库存商品:" + products); // [手机]
3.3 Set接口(HashSet为例)
案例5:过滤重复单词
java">Set<String> words = new HashSet<>();
words.add("hello");
words.add("world");
words.add("hello"); // 重复元素自动去重
System.out.println(words); // [hello, world]
3.4 Map接口(HashMap为例)
案例6:学生成绩查询
java">Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("Tom", 85);
scores.put("Jerry", 90);
System.out.println("Tom的成绩:" + scores.get("Tom")); // 85
四、综合应用与错误分析
4.1 综合案例
案例7:统计单词出现次数
java">String text = "apple banana apple orange banana";
String[] words = text.split(" ");
Map<String, Integer> countMap = new HashMap<>();
for (String word : words) { countMap.put(word, countMap.getOrDefault(word, 0) + 1);
}
System.out.println(countMap); // {apple=2, banana=2, orange=1}
4.2 常见错误
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错误1:数组越界
java">int[] arr = new int[3]; System.out.println(arr[3]); // 报错:ArrayIndexOutOfBoundsException
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错误2:未使用泛型
java">List list = new ArrayList(); list.add("abc"); int num = (int) list.get(0); // 运行时错误:ClassCastException
五、总结与练习
5.1 总结
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数组:固定长度,适合已知数量的数据存储
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集合:动态扩展,提供丰富API(优先使用
ArrayList
和HashMap
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核心注意点:
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集合遍历时避免修改结构(使用迭代器或副本)
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合理选择集合类型(是否需要排序、去重)
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5.2 课后任务
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编写程序找出数组中第二大的数
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使用
HashMap
实现电话簿功能(添加、查询联系人) -
预习下一节课:异常处理
5.3 扩展挑战
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用二维数组实现井字棋游戏棋盘,并检测胜负