我的JAVA筆記004----JAVA陣列
我的JAVA筆記
----------------------------------第一章JAVA陣列
----------------------------------2018.12.23
1.什麼是陣列？
- 程式=演算法+資料結構
流程控制解決的問題即為演算法問題。資料結構，就是把資料按照特定的某種結構來儲存，陣列就是一種基本的資料結構。 - 陣列：相同資料型別的元素組成的集合。元素按照線性順序排列，即除了第一個和最後一個元素外，每個元素都有前驅和後繼。
- Java語言是典型的靜態語言，因此Java陣列是靜態的，即當陣列被初始化之後，該陣列所佔的記憶體空間和陣列長度都是不可改變的。
2.定義陣列（宣告陣列變數）
根據陣列元素的資料型別，可以將其分為基本型別陣列和引用型別陣列。
Java語言支援兩種語法格式來定義陣列：
type[ ] arrayName;
type arrayName[ ]; （不建議使用，為了和C語法相容的寫法）
- 基本型別陣列
- 引用型別陣列
public class TEST02 { public static void main(String[] args) { Person[] students; System.out.println("動態初始化"); students = new Person[2]; Person zhang = new Person(); zhang.age = 19; zhang.height = 180; zhang.info(); Person lee = new Person(); lee.age = 20; lee.height = 165; lee.info(); System.out.println("陣列變數指向Person物件"); students[0] = zhang; students[1] = lee; students[0].info(); students[1].info(); System.out.println("陣列變數修改Person物件的屬性"); students[0].age = 20; students[0].info(); } } class Person{ public int age; public double height; public void info() { System.out.println("我的年齡是："+age+",我的身高是："+height); } }
此時，完成陣列定義，但暫時還沒初始化。
陣列是一種引用型別的變數，因此使用它定義一個變數時，僅僅表示定義了一個引用變數（也就是定義了一個指標），這個引用變數還未指向任何有效的記憶體，因此定義陣列時不能指定陣列的長度（初始化的工作任務）。
3.陣列初始化
包括兩種方式：靜態初始化和動態初始化。
靜態初始化
- 完整寫法：
宣告陣列變數與陣列初始化分開寫
type[] arrayName;
arrayName= new type[]{data1，data2，data3};
宣告陣列變數時初始化
type[] arrayName = new type[]{data1，data2，data3};
其中，arrayName為陣列變數；{data1，data2，data3}為陣列物件；data1，data2，data3為陣列元素。
- 簡化形式：
type[] arrayName = {data1，data2，data3};（這種寫法只能在宣告陣列變數時同時初始化）
動態初始化
type[] arrayName = new type[ length];
對於靜態初始化方式，無須指定陣列長度，指定了陣列的陣列元素，由系統來決定該陣列的長度即可。
對於動態初始化，僅需要指定陣列的長度（new關鍵字分配空間時需指定分配的間大小），即為每個陣列元素指定所需的記憶體空間，系統將為這些元素分配初始值。
基本型別：
- 整數型別（byte、short、int、long）則陣列元素的初始值為0；
- 浮點型別（float、double）則陣列元素的初始值為0.0；
- 布林型別（boolean）則陣列元素的初始值為false；
- 字元型別（char）則陣列元素的初始值為’\u0000’；
引用型別：
- 引用型別（類、介面、陣列）則陣列元素的初始值為null。
4.使用陣列
4.1陣列元素的訪問、遍歷
- 訪問
陣列物件的大小是固定的，長度為n，下標範圍為0~n-1。
通常使用arrayName[下標]訪問陣列元素，當下標範圍不在0~n-1時出現數組索引越界異常（執行時異常）
編譯時異常和執行時異常，簡單來說就是編譯時異常就是在寫程式碼時就會提示異常，執行時異常是在執行之後異常。
- 遍歷，輸出陣列
（1）普通for迴圈
.length屬性，獲取陣列物件長度。
for(int i=0;i<arrayName.length;i++) {
System.out.println(arrayName[i]);
}
（2）foreach迴圈（Java5）
無須獲取陣列長度，無須迴圈迭代條件，無須根據索引來訪問陣列元素，由系統完成。
for(type variableName :arrayName) {
System.out.println(variableName);
}
variableName為一個臨時變數，系統依次把陣列元素賦給這個臨時變數，這個臨時變數不是陣列元素（僅儲存），所以不能對其進行賦值修改陣列。
（3）.toString()
System.out.println(Arrays.toString(arrayName));
4.2複製
首先為什麼要複製呢？
因為單純的陣列賦值無法使陣列物件隔離，這樣子容易使陣列物件不小心被修改。
4.2.1賦值
public static void main(String[] args) {
int[] arr1 = new int[]{1,2,3,4};
int[] arr2 = arr1;
System.out.println("arr1:"+Arrays.toString(arr1));
System.out.println("arr2:"+Arrays.toString(arr2));
arr2[0]=0;
System.out.println("arr1:"+Arrays.toString(arr1));
System.out.println("arr2:"+Arrays.toString(arr2));
}
執行結果為：
arr1:[1, 2, 3, 4]
arr2:[1, 2, 3, 4]
arr1:[0, 2, 3, 4]
arr2:[0, 2, 3, 4]
以上為陣列賦值，兩個引用變數指向同一個陣列物件，兩個引用變數均可以修改陣列元素的值。
修改arr2的陣列元素，會使該陣列物件的元素值被修改，所以會發現arr1的列印結果和arr2一樣。
如此，陣列物件沒有隔離性，不小心就會被修改。
4.2.2拷貝
拷貝：實現陣列物件隔離性
public static void main(String[] args) {
int[] arr1 = new int[]{1,2,3,4};
int[] arr3 = new int[arr1.length];
System.out.println("初始化：：");
System.out.println("arr1:"+Arrays.toString(arr1));
System.out.println("arr3:"+Arrays.toString(arr3));
for(int i=0;i<arr1.length;i++) {
arr3[i] = arr1[i];
}
System.out.println("拷貝後：");
System.out.println("arr1:"+Arrays.toString(arr1));
System.out.println("arr3:"+Arrays.toString(arr3));
arr3[0]=0;
System.out.println("修改arr3陣列元素值：");
System.out.println("arr1:"+Arrays.toString(arr1));
System.out.println("arr3:"+Arrays.toString(arr3));
}
結果為：
初始化：：
arr1:[1, 2, 3, 4]
arr3:[0, 0, 0, 0]
拷貝後：
arr1:[1, 2, 3, 4]
arr3:[1, 2, 3, 4]
修改arr3陣列元素值：
arr1:[1, 2, 3, 4]
arr3:[0, 2, 3, 4]
可以看到arr3的修改並不會影響到arr1，這就是實現了陣列物件的隔離。
兩個陣列變數實際指向不同的陣列物件。
4.2.3陣列拷貝的其他方法
public static void main(String[] args) {
int[] src = new int[]{1,2,3,4};
int[] dest1 = new int[src.length];
System.arraycopy(src,0,dest1,0,src.length);
System.out.println("src:"+Arrays.toString(src));
System.out.println("dest1:"+Arrays.toString(dest1));
int[] dest2 = Arrays.copyOf(src, src.length);
System.out.println("dest2:"+Arrays.toString(dest2));
}
結果為：
src:[1, 2, 3, 4]
dest1:[1, 2, 3, 4]
dest2:[1, 2, 3, 4]
需要import java.util.Arrays;
System.arraycopy()； Java API提供，底層使用C++寫的，速度快，比for迴圈實現陣列拷貝效率更高，推薦使用。
Arrays.copyOf()； JDK1.6版本提供，底層是arraycopy()方法，但需要注意JDK版本。
4.2.4利用拷貝進行陣列擴容
陣列的長度在初始化後是不可改變的，可以建立一個更大的新陣列並將小陣列複製到其中，實現“陣列擴容”。
public static void main(String[] args) {
int[] a = new int[] {1,2,3,4,5,6};
System.out.println("原始a:"+Arrays.toString(a));
System.out.println(a);
a = Arrays.copyOf(a, a.length+5);
System.out.println("擴容後a:"+Arrays.toString(a));
System.out.println(a);
}
結果為：
原始a:[1, 2, 3, 4, 5, 6]
[[email protected]
擴容後a:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 0, 0, 0, 0, 0]
[[email protected]
實際上，只是將陣列變數指向另一個新的陣列物件，原始的陣列長度並沒有發生變化。
4.3陣列的記憶體管理
4.3.1基本型別陣列的初始化
程式先為陣列分配記憶體空間，再將陣列元素的值存入對應記憶體中。
int[] a;
在main方法棧區定義了一個數組變數，還未指向陣列物件。
a= new int[] {1,2,3,4,5,6};
靜態初始化之後，確定了陣列長度，將陣列元素填入堆區陣列物件的記憶體中（若是動態初始化，預設值）。
注意：
指定型別的變數只能儲存指定型別的值。
所有區域性變數都存放在棧記憶體中，不管是基本型別的變數還是引用型別的變數，都是儲存在各自的方法棧記憶體中的；但引用型別的變數所引用的物件（包括陣列、普通的Java物件）則是儲存在堆記憶體中。
4.3.2引用型別陣列的初始化
引用型別陣列的陣列元素依然是引用型別的，因此陣列元素裡儲存的還是引用，它指向另一塊記憶體，這塊記憶體裡儲存了該引用變數所引用的物件。
4.4易混淆的點
4.4.1陣列物件和陣列變數
陣列變數只是一個引用變數，陣列物件就是儲存在堆記憶體中的連續記憶體空間。所以陣列初始化並不是對陣列變數執行初始化，而是在堆記憶體中建立陣列物件（為該陣列物件分配一塊連續的記憶體空間）。
就像是一個數組物件可以看做一間房間，我們可以給它取不同的名字，但是我要是把這個名字掛到另一個房間去，那這個名字對應的就是另一間房間了，也就是指向了另一個數組物件（陣列賦值）。當然，我一個房間可以取很多名字，但是它們中哪怕一個一旦修改了這個房間的屬性，那麼別的名字看到的房間屬性也就變了，這就是陣列物件的不隔離性。
從記憶體來看，陣列變數儲存在棧記憶體區，陣列物件儲存在堆記憶體區，兩者是不一樣的。
4.4.2陣列長度
只要型別相互相容，可以讓一個數組變數指向另一個實際的陣列，這種操作會產生陣列的長度可變的錯覺（陣列物件改變了）。
由於陣列變數整體賦值（上面講的陣列擴容）導致的陣列的長度可以改變，只是一個假相（因為陣列物件不是同一個物件）。
4.4.3多維陣列
Java實際上沒有多維陣列，所謂多維陣列其實就是陣列元素依然是陣列的一維陣列，N維陣列是陣列元素為（N-1）維陣列的陣列。