Java学习笔记2.6.1 数组 - 一维数组

Posted 2022-03-08 howard2005

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java学习笔记2.6.1 数组 - 一维数组相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

零、本讲学习目标
一、引入数组
二、了解数组
- （一）数组概念
- （二）数组分类
三、初探一维数组
三、数组常见操作
四、课后作业

零、本讲学习目标

理解为何要引入数组
了解数组的分类
掌握一维数组遍历
掌握求一维数组最值
掌握一维数组排序

一、引入数组

（一）假设场景

现在需要统计某公司100名员工的工资情况，例如计算平均工资、最高工资等。

（二）笨拙的办法

利用前面所学的知识，程序就需要声明100个变量（salary1, salary2, …, salary100），来分别记住每位员工的工资，这样做的话，显得非常麻烦。
$average=\\displaystyle\\fracsalary1+salary2+...+salary100100$

（三）优化的办法

可以使用一个数组来记住这100名员工的工资（salary[0], salary[1], …, salary[99]），然后对数组的元素进行操作。

double sum = 0;
double average;
double[] salary[100];
....
for (int i = 0; i < 100; i++) 
    sum = sum + salary[i];
 
average = sum / 100;

问：程序里为什么要使用数组？
答：为了更方便地处理批量数据。

二、了解数组

（一）数组概念

数组是指一组数据的集合，数组中的每个数据被称作元素。在数组中可以存放任意类型的元素，但同一个数组里存放的元素类型必须一致，因为Java是静态类型语言。Python是动态类型语言，列表里存放的元素类型可以不同。
定义Java数组，必须指定数组元素类型以及长度（包含多少个数组元素）

（二）数组分类

数组可以分为一维数组和多维数组（最常见的是二维数组）。
一维数组只有一个下标，表示数组元素在数组里的位置
二维数组有两个下标，一个下标表示数组元素在数组的行位置，一般叫做行标；一个下标表示数组元素在数组的列位置，一般叫做列标。

三、初探一维数组

（一）一维数组定义

1、语法格式

数组类型[] 数组名 = new 数组类型[数组长度];   
数组类型[] 数组名 = new 数组类型[]数组元素0, 数组元素1, ...;  
数组类型[] 数组名 = 数组元素0, 数组元素1, ...;

2、数组定义示例

int[] ids = new int[100];
String[] names = new String[] "洪艳林", "陈燕文", "郑晓琳", "唐竹龙";
Object[] student = 1, "张三丰", "男", 20, "15892924560", "maths007@163.com";

3、数组定义的内存变化图

声明数组变量，此时数组变量还是null，赋值实例化数组之后，才会给它分配内存空间

（二）演示三种数组定义方式

package net.hw.lesson08;

/**
 * 功能：三种方式定义数组
 * 作者：华卫
 * 日期：2020年4月19日
 */
public class Example801 
    public static void main(String[] args) 
        // 1. 第一种方式定义数组
        int[] ids = new int[100];
        // 输出整个数组
        System.out.println("ids = " + ids);
        // 输出数组第一个元素
        System.out.println("ids[0] = " + ids[0]);
        // 输出数组最后一个元素
        System.out.println("ids[99] = " + ids[99]);

        // 2. 第二种方式定义数组
        String[] names = new String[] "洪艳林", "陈燕文", "郑晓琳", "唐竹龙";
        // 输出整个数组
        System.out.println("names = " + names);
        // 输出数组第一个元素
        System.out.println("names[0] = " + names[0]);
        // 输出数组最后一个元素
        System.out.println("names[3] = " + names[3]);
        
        // 3. 第三种方式定义数组
        Object[] objects = 1, "张三丰", "男", 20, "15892924560", "maths007@163.com";
        // 输出整个数组
        System.out.println("objects = " + objects);
        // 输出数组的长度
        System.out.println("数组长度 = " + objects.length);
        // 输出数组第一个元素
        System.out.println("objects[0] = " + objects[0]);
        // 输出数组最后一个元素
        System.out.println("objects[" + (objects.length - 1) +"] = " + objects[objects.length - 1]);

运行程序，查看结果
直接打印数组变量，并不能输出数组里的数据，输出的是变量类型@哈希码。
数组是一组相同类型的数据，有一个共同的名字，可以通过下标取访问每一个元素。
注意，数组下标是从0开始的，对于上述定义的数组ids，长度是100，因此第一个元素时ids[0]，最后一个元素是ids[99]，访问ids[100]是要出错的，下标越界了。数组ids的长度，可以通过其length属性获取。
第二种数组定义方式，可以再次对数组变量赋值，增删元素

names = new String[] "洪艳林", "陈燕文", "郑晓琳", "唐竹龙", "张三丰";

但是第三种数组定义方式，就不能再次对数组变量赋值，程序编译是要报错

objects = 1, "张三丰", "男", 20, "15892924560", "maths007@163.com", "泸州职业技术学院";

关于第三种方式定义数组，可以对照一下Python的列表操作
第一种定义数组方式，定义的整型数组，并没有给元素赋初值，默认值是0，当然不同类型数组元素的初始值并不相同。

（三）数组元素默认初始值

1、不同类型数组元素默认初始值

数据类型	默认初始值
byte, short, int, long	0
float, double	0.0
char	一个空字符，即’\\u0000’
boolean	false
引用数据类型	null，表示变量不引用任何对象

2、案例演示不同类型数组元素默认值

package net.hw.lesson08;

/**
 * 功能：演示不同类型数组元素的默认值
 * 作者：华卫
 * 日期：2020年4月19日
 */
public class Example802 
    public static void main(String[] args) 
        byte[] bytes = new byte[10];
        System.out.println("byte类型数组元素的默认值：" + bytes[0]);

        short[] shorts = new short[10];
        System.out.println("short类型数组元素的默认值：" + shorts[0]);

        int[] ints = new int[10];
        System.out.println("int类型数组元素的默认值：" + ints[0]);

        long[] longs = new long[10];
        System.out.println("long类型数组元素的默认值：" + longs[0]);

        float[] floats = new float[10];
        System.out.println("float类型数组元素的默认值：" + floats[0]);

        double[] doubles = new double[10];
        System.out.println("double类型数组元素的默认值：" + doubles[0]);

        char[] chars = new char[10];
        System.out.println("char类型数组元素的默认值：" + chars[0]);

        boolean[] booleans = new boolean[10];
        System.out.println("boolean类型数组元素的默认值：" + booleans[0]);

        String[] strings = new String[10];
        System.out.println("String类型数组元素的默认值：" + strings[0]);

运行程序，查看结果
在使用数组时，如果不想使用这些默认初始值，可以显式地为这些元素赋值，当然也可以对定义数组时的指定初始值进行修改。

（四）给数组元素赋值

给数组元素赋初值或修改数组元素已有值

package net.hw.lesson08;

/**
 * 功能：演示给数组元素赋值
 * 作者：华卫
 * 日期：2020年4月24日
 */
public class Example803 
    public static void main(String[] args) 
        // 1. 第一种方式定义数组
        int[] ids = new int[100];
        // 输出数组第一个元素
        System.out.println("ids[0] = " + ids[0]);
        // 给数组第一个元素赋值进行初始化
        ids[0] = 1000;
        // 再次输出数组第一个元素
        System.out.println("ids[0] = " + ids[0]);

        // 2. 第二种方式定义数组
        String[] names = new String[] "洪艳林", "陈燕文", "郑晓琳", "唐竹龙";
        // 输出数组第一个元素
        System.out.println("names[0] = " + names[0]);
        // 修改数组第一个元素的值
        names[0] = "张三丰";
        // 再次输出数组第一个元素
        System.out.println("names[0] = " + names[0]);

        // 3. 第三种方式定义数组
        Object[] objects = 1, "张三丰", "男", 20, "15892924560", "maths007@163.com";
        // 输出数组第一个元素
        System.out.println("objects[0] = " + objects[0]);
        // 修改数组第一个元素的值
        objects[0] = 903213;
        // 再次输出数组第一个元素
        System.out.println("objects[0] = " + objects[0]);

运行程序，查看结果
无论是给数组元素赋初值，还是修改数组元素的值，格式都一样：数组名[下标] = 元素值
对照一下Python类修改列表的元素值

（五）数组使用注意事项

1、避免数组下标越界异常

每个数组的索引（下标）都有一个范围，即0~length-1。在访问数组的元素时，索引不能超出这个范围，否则程序会报错（ArrayIndexOutOfBoundsException，即数组角标越界异常）。

2、避免数组空指针异常

在使用变量引用一个数组时，变量必须指向一个有效的数组对象，如果该变量的值为null，则意味着没有指向任何数组，此时通过该变量访问数组的元素会出现错误（NullPointerException，即空指针异常）。

三、数组常见操作

在程序开发中，数组的应用非常广泛，灵活地使用数组对实际开发很重要。下面详细讲解数组的常见操作：数组的遍历、最值的获取、数组的排序……

（一）数组遍历

1、数组遍历概念

在操作数组时，经常需要依次访问数组中的每个元素，这种操作成为数组的遍历。利用while循环和for循环都可以实现数组的遍历，其中for循环，除了我们以前学习的for循环，还有一种增强for循环，或者叫foreach循环，是JDK1.5开始引入的一种循环方式。

2、案例演示

任务：统计10个学生的平均分

方法一、不采用数组完成任务

package net.hw.lesson08;

import java.util.Scanner;
/**
 * 功能：输入10个学生成绩，求平均分
 * 作者：华卫
 * 日期：2020年4月24日
 */
public class Example806 
    public static void main(String[] args) 
        // 声明部分       
        double score; // 学生成绩
        double sum = 0; // 总分
        double average; // 平均分
        final int N = 10; // 符号常量：学生人数
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        // 处理部分
       for (int i = 1; i <= N; i++)  
            System.out.print("输入第" + i + "个学生成绩：");
            score = sc.nextDouble();
            sum += score; // 累加语句         
        
        average = sum / N; // 计算平均分

        // 输出部分
        System.out.println(N + "个学生的平均分：" + average);

运行程序，查看结果
本例故意定义了一个符号常量N，用来保存学生人数，你觉得这样做有什么好处呢？
不采用数组固然可以计算出10个学生的平均分，但是这个程序有很大的缺点，由于没有保存10个学生的成绩信息，以后要求10个学生的最高分或最低分，或者要给学生成绩排序，就没有办法完成。因为只有一个score简单变量，保存的是最后一个学生的成绩。

方法二、采用数组完成任务

package net.hw.lesson08;

import java.util.Scanner;
/**
 * 功能：输入10个学生成绩，求平均分
 * 作者：华卫
 * 日期：2020年4月24日
 */
public class Example806 
    public static void main(String[] args) 
        // 声明部分
        double[] scores = new double[10];
        double sum = 0, average;
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        // 输入部分
        for (int i = 0; i < scores.length; i++) 
            System.out.print("scores[" + i + "] = ");
            scores[i] = sc.nextDouble();
        

        // 处理部分
        for (int i = 0; i < scores.length; i++) 
            sum += scores[i];
        
        average = sum / scores.length; // 计算平均分

        // 输出部分
        System.out.println(scores.length + "个学生的平均分：" + average);

运行程序，查看结果
本例通过一个for循环实现了数组的遍历，累加求和，然后求均值。想一想，如何让平均分只保留两位小数。
完成相同的任务，采用Python的代码

课堂练习：采用while循环求10个学生成绩平均分

（二）数组最值

1、数组最值概念

在操作数组时，经常需要获取数组的最值：最小值和最大值，于是数组的范围：[最小值，最大值]。

2、案例演示

任务：求10个学生成绩最高分，并确定谁得了最高分

package net.hw.lesson08;

import java.util.Scanner;

/**
 * 功能：求10个学生成绩的最高分，
 *      并且确定是谁得了最高分。
 * 作者：华卫
 * 日期：2020年4月24日
 */
public class Example807 
    public static void main(String[] args) 
        // 声明部分
        int[] scores = new int[10]; // 成绩数组
        int maxScore; //最高分
        Scanner sc = new Scanner(System.in); // 扫描器

        // 输入部分
        for (int i = 0; i < scores.length; i++) 
            System.out.print("scores[" + i + "] = ")C语言学习笔记数组
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