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【JavaSE系列】批量處理資料神器——Java陣列與參考

2021-10-31 08:16:52 後端開發

??前面的話??

本篇文章帶大家認識Java陣列使用以及參考，我們都知道陣列中的元素型別都是相同的，這使它具有強大的相同資料型別處理能力，由此可知它有多么的重要，Java使用陣列與C語言還是存在差別的，從陣列定義方式就能看出來，讓我們來一探究竟吧，

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🎨🎳 ??🍁

📌導航小助手📌

  • 🎨1.Java陣列的基本用法
    • 🎳1.1陣列的定義方式
    • 🎳1.2陣列的創建與使用
  • 🎨2.Java型別之參考
    • 🎳2.1參考型別
    • 🎳2.2陣列傳參
    • 🎳2.3認識JVM區域劃分
  • 🎨3.Java陣列應用
    • 🎳3.1利用陣列求平均值與交換兩個數
    • 🎳3.2拷貝陣列
    • 🎳3.3陣列轉換字串
    • 🎳3.4陣列查找
      • ??3.4.1順序查找
      • ??3.4.2二分查找
    • 🎳3.5陣列的排列
      • ??3.5.1判斷陣列是否有序
      • ??3.5.2陣列逆序
      • ??3.5.3冒泡排序（升序）
  • 🎨4.二維陣列

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🎨1.Java陣列的基本用法

🎳1.1陣列的定義方式

🍁方式1：
數 據 類 型 [ ] 變 量 名 = { 元 素 1 , 元 素 2 , 元 素 3 , . . . , 元 素 n } ; 資料型別[]\ 變數名\ =\ \{元素1,元素2,元素3,...,元素n\}; 數據類型[] 變量名 = {元素1,元素2,元素3,...,元素n};
i n t [ ] a r r = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 0 } ; int[]\ arr\ =\ \{1,2,3,4,5,6,7,8,9,0\}; int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};

🍁方式2：
數 據 類 型 [ ] 變 量 名 = n e w i n t [ ] { 元 素 1 , 元 素 2 , 元 素 3 , . . . , 元 素 n } ; 資料型別[]\ 變數名\ =\ new\ int[]\{元素1,元素2,元素3,...,元素n\}; 數據類型[] 變量名 = new int[]{元素1,元素2,元素3,...,元素n};
i n t [ ] a r r = n e w i n t [ ] { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 0 } ; int[]\ arr\ =\ new\ int[]\{1,2,3,4,5,6,7,8,9,0\}; int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
??new后面那個中括號里面不能指定元素個數，必須是空的！

🍁方式3：
數 據 類 型 [ ] 變 量 名 = n e w i n t [ 元 素 個 數 ] ; ( 數 組 全 部 元 素 會 初 始 化 為 0 ) 資料型別[]\ 變數名\ =\ new\ int[元素個數];\ (陣列全部元素會初始化為0) 數據類型[] 變量名 = new int[元素個數]; (數組全部元素會初始化為0)

🎳1.2陣列的創建與使用

🍁陣列的創建：

int[] data1 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
int[] data2 = new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
int[] data3 = new int[10];

🍁陣列的使用：

import java.util.Arrays;

public class TestBlog {
    public static void main(String[] args) {
        //創建陣列
        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
        //訪問陣列長度
        System.out.println(arr.length);
        //訪問陣列元素
        System.out.println(arr[0]);
        System.out.println(arr[1]);
        System.out.println(arr[2]);
        //遍歷陣列 1.for回圈   2.foreach回圈   3.toString函式

        //方式1：for回圈
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + "  ");
        }
        System.out.println();
        //方式2：foreach回圈
        for (int a: arr) {
            System.out.print(a + "  ");
        }
        System.out.println();
        //方式3：toString函式
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

對于陣列遍歷方式2：

for (接受變數: 陣列) {
	//陳述句塊;
	//此方法不能獲取下標
}

對于遍歷方式3：
toString是JavaArrays類中的一個方法，能夠將陣列轉換成字串，有,隔開元素，中括號[]包裹陣列所有元素！
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🎨2.Java型別之參考

🎳2.1參考型別

在Java當中陣列其實是一個物件，我們知道在陣列定義時有兩種方式都用到了關鍵字new,這個關鍵字就是實作類的實體化，實體出一個物件，使用一個能接收“實體化物件的值”的型別就是參考型別，這個“實體化物件的值”其實是一個地址，該地址指向該陣列（物件），比如下面定義的x變數定義一個陣列，這個x就是參考變數，這個與C語言中的指標有一點相似，但是它并不是指標，參考變數是一個值，在這里，該值是這個陣列的地址，我們知道我們所定義的x變數是區域變數所以它在堆疊上生成，而這個陣列（物件）是在堆上開辟記憶體的，
null表示空參考，與C語言中的NULL很相似，表示一個無效的記憶體位置，既然這個記憶體是無效的，那肯定就不能對這個記憶體指向的空間進行讀寫，注意: Java 中并沒有約定 null和 0 號地址的記憶體有任何關聯.

資料型別[] 變數名 = new int[元素個數]; (陣列全部元素會初始化為0)
int[] x = new int[3];
x[0] = 10;
x[1] = 20;
x[2] = 30;

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所謂的 “參考” 本質上只是存了一個地址. Java 將陣列設定成參考型別, 這樣的話后續進行陣列引數傳參, 其實只是將陣列的地址傳入到函式形參中. 這樣可以避免對整個陣列的拷貝(陣列可能比較長, 那么拷貝開銷就會很大)
下面用一個陣列傳參的例子來進一步理解參考，

🎳2.2陣列傳參

public class TestBolg {
    public static void arrFunc(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = 10 * (i+1);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] x = new int[3];
        arrFunc(x);
        System.out.println(Arrays.toString(x));
    }
}

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對于陣列的傳參就是將一參考變數的值傳遞給方法的形參，由于參考變數存的是物件的地址，所以方法會根據傳入的引數對陣列（實體化的物件）進行修改或讀寫操作，從而使陣列內元素的值發生改變，這就是參考傳遞，

🎳2.3認識JVM區域劃分

4

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🎨3.Java陣列應用

🎳3.1利用陣列求平均值與交換兩個數

public class AvgSwap {
    public static void swap(int[] data) {
        int tmp = data[0];
        data[0] = data[1];
        data[1] = tmp;
    }
    public static double avg(int[] data) {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            sum += data[i];
        }
        return 1.0 * sum / data.length;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] swap = {22, 33};
        int[] avg = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
        System.out.println("資料交換前：a = " + swap[0] + ", b = " + swap[1]);
        swap(swap);
        System.out.println("資料交換后：a = " + swap[0] + ", b = " + swap[1]);
        System.out.println("陣列平均值為：" + avg(avg));
    }
}

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🎳3.2拷貝陣列

import java.util.Arrays;

public class Copy {
    public static int[] copy(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return null;
        }
        int[] copy = new int[arr.length];//新建一個陣列
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            copy[i] = arr[i];//遍歷拷貝
        }
        return copy;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        System.out.println("陣列1：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));
        int[] arr2 = copy(arr1);
        System.out.println("陣列2：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr2));
    }
}

2

當然Java中的Arrays類有內置的拷貝方法：
s t a t i c 數 據 類 型 [ ] c o p y O f ( 數 據 類 型 [ ] o r i g i n a l , i n t n e w L e n g t h ) static\ 資料型別[]\ copyOf(資料型別[]\ original,\ int\ newLength) static 數據類型[] copyOf(數據類型[] original, int newLength)
復制指定的陣列，用零截取或填充（如有必要），以便復制具有指定的長度，

s t a t i c 數 據 類 型 [ ] c o p y O f R a n g e ( 數 據 類 型 [ ] o r i g i n a l , i n t f r o m , i n t t o ) static\ 資料型別[]\ copyOfRange(資料型別[]\ original,\ int\ from,\ int\ to) static 數據類型[] copyOfRange(數據類型[] original, int from, int to)
將指定陣列的指定范圍[from, to)復制到新陣列中，
s t a t i c v o i d a r r a y c o p y ( O b j e c t s r c , i n t s r c P o s , O b j e c t d e s t , i n t d e s t P o s , i n t l e n g t h ) static\ void\ arraycopy(Object\ src,\ int\ srcPos,\ Object\ dest,\ int\ destPos,\ int\ length) static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)
Object src表示源陣列，srcPos表示從源陣列開始拷貝的下標位置，Object dest表示目標陣列，destPos表示表示從目標陣列開始拷貝的下標位置，length表示拷貝陣列元素個數，
如果細心去查看該方法源代碼，會發現該方法被native修飾，這個表示這個方法是使用C/C++實作的，
將指定源陣列中的陣列從指定位置復制到目標陣列的指定位置，
數 組 名 . c l o n e ( ) 陣列名.clone() 數組名.clone()

最后一種就是利用陣列名.clone創建并回傳此物件的副本， “復制”的精確含義可能取決于物件的類，因為陣列實體化后就是一個物件，該方法會回傳值為對應型別的陣列，所以使用該方法進行拷貝，

import java.util.Arrays;

public class Copy {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        System.out.println("arr1:" + Arrays.toString(arr1));
        int[] arr2 = Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
        System.out.println("arr2:" + Arrays.toString(arr2));
        int[] arr3 = Arrays.copyOf(arr1, arr1.length * 2);
        System.out.println("arr3:" + Arrays.toString(arr3));
        int[] arr4 = Arrays.copyOfRange(arr1, 1, 5);
        System.out.println("arr4:" + Arrays.toString(arr4));
        int[] arr5 = new int[arr1.length];
        System.arraycopy(arr1, 0, arr5, 0, arr1.length);
        System.out.println("arr5:" + Arrays.toString(arr5));
        int[] arr6 = arr1.clone();
        System.out.println("arr6:" + Arrays.toString(arr6));
    }
}

5
另外，一般來說陣列的拷貝是淺拷貝，因為Java中萬物皆物件，對物件的拷貝就是淺拷貝，而陣列也是一種物件，除非人為因素使實作深拷貝，如果陣列中的為簡單的資料型別一般都是深拷貝，如果陣列中為參考型別一般都是淺拷貝，

🎳3.3陣列轉換字串

再上述代碼展示中我相信大家已經看到了Arrays.toString方法的使用，它能將一個陣列轉換成帶中括號字串！現在我們來模擬一下這個方法：

public class StringArray {
    public static String myToString(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return "[]";//空參考回傳[]
        }
        String str = "[";//初始化字串為[
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            str += arr[i] + ",";//注意最后一個陣列元素后無逗號
        }
        str += arr[arr.length - 1] + "]";//查漏補缺，補上最后一個元素和]
        return str;
    }
    public static void main(String[] args) {
    int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        System.out.println(myToString(arr));
    }
}

6

🎳3.4陣列查找

??3.4.1順序查找

順序查找是最簡單的查找方法，直接遍歷一遍陣列就可以了，

public class Search {
    public static void main(String[] args) {
        //順序查找元素，找到其下標，未找到則輸出未找到
        int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        int k = 7;
        int flag = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] == k) {
                System.out.println("找到了！下標為：" + i);
                flag = 1;
                break;
            }
        }
        if (flag == 0) {
            System.out.println("未找到！");
        }
    }
}

6

??3.4.2二分查找

然后就是我們已經非常熟悉的二分查找：

public class BinSearch {
    public static int binSearch(int[] arr, int k) {
        if (arr == null) {
            return -1;
        }
        int left = 0;
        int right = arr.length - 1;
        int mid = left + (right - left) / 2;
        while (left <= right) {
            mid = left + (right - left) / 2;
            if (k > arr[mid]) {
                left = mid + 1;
            }
            else if (k < arr[mid]) {
                right = mid - 1;
            }
            else {
                return mid;
            }
        }
        return -1;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        int k = 7;
        System.out.println(binSearch(arr, k));
    }
}

7

🎳3.5陣列的排列

??3.5.1判斷陣列是否有序

使用兩個計數棋進行計數（從1開始計數），遍歷陣列分別對陣列前一項不小于后一項，陣列后一項不小于前一項獨立計數，如果計數結果有剛好等于陣列長度的結果則陣列有序，

public class ArraryOrder {
    public static boolean arrOrder(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return false;
        }
        int cnt1 = 1;
        int cnt2 = 1;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            if (arr[i] <= arr[i+1]) {
                cnt1++;
            }
            if (arr[i] >= arr[i+1]) {
                cnt2++;
            }
        }
        if (cnt1 == arr.length || cnt2 == arr.length) {
            return true;
        }
        else {
            return false;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        int[] arr2 = {9,8,7,6,5,4,3,2,1};
        int[] arr3 = {2,1,4,7,5,9,8,3,6};
        System.out.println(arrOrder(arr1));
        System.out.println(arrOrder(arr2));
        System.out.println(arrOrder(arr3));
    }
}

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??3.5.2陣列逆序

雙指標，依次將左邊元素與右邊元素互換，

import java.util.Arrays;

public class ReverseArr {
    public static void rever(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        int l = 0;
        int r = arr.length - 1;
        while (l < r) {
            int tmp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = tmp;
            l++;
            r--;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        System.out.println("逆序前：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        System.out.println("逆序后：");
        rever(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

8

??3.5.3冒泡排序（升序）

從陣列首位元素開始將陣列的相鄰兩個元素進行比較，如果前面的元素比后面大，則進行交換否則不交換，每進行一趟排序就能將一個最大的數放在最后，如果需要把所有元素都排好序，需要進行陣列元素個數減一趟排序，因為每一趟排序都會排出一個最大的數放在后面，也就是說每排序一趟就有一個數排序完成，所以每完成一趟排序，排序比較次數就減一，假設陣列元素個數為size，則一共要進行size-1趟排序，第1趟排序比較次數為size-1，隨著趟數比較次數逐次遞減，如果此時為第i趟排序，則需要比較的次數為size - 1 - i，比如10個元素進行冒泡排序，一共要進行9趟排序，第一趟需排序比較9次，第二趟8次，第三趟7次，以此類推，

import java.util.Arrays;

public class BubbleSort {
    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            int flag = 0;
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                if (arr[j] > arr[j+1]) {
                    int tmp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = tmp;
                    flag  = 1;
                }
            }
            if (flag == 0) {
                break;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {2,1,8,5,9,4,6,7,3};
        System.out.println("排序前：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        bubbleSort(arr);
        System.out.println("排序后：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

9

🎨4.二維陣列

二維陣列本質上也就是一維陣列, 只不過每個元素又是一個一維陣列.
22

前面我們知道了，我們是使用參考來指向一個陣列的，那么二維陣列其實一個型別為參考的陣列，陣列中的每個元素都是一個參考變數，參考變數中指向另一個一維陣列，
33

二維陣列定義：

數 據 類 型 [ ] [ ] 數 組 名 稱 = n e w 數 據 類 型 [ 行 數 ] [ 列 數 ] { 初 始 化 數 據 } 資料型別[][]\ 陣列名稱\ =\ new\ 資料型別\ [行數][列數]\ \{ 初始化資料 \} 數據類型[][] 數組名稱 = new 數據類型 [行數][列數] {初始化數據}

陣列名稱.length;//表示行數
陣列名稱[行數].length;//表示某一行的列數

public class TestBolg {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr = new int[3][3];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                arr[i][j] = 8 + i +j;
            }
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(Arrays.toString(arr[i]));
        }
    }
}

222

同理, 還存在 “三維陣列”, “四維陣列” 等更復雜的陣列，

覺得文章寫得不錯的老鐵們，點贊評論關注走一波！謝謝啦！

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