Java初阶Array详解（上）

Posted 2023-03-31 署前街的少年

活动地址：CSDN21天学习挑战赛

 🎈🎈 作者 whispar
🎈🎈专栏 ：Java由浅入深

✨矢志不渝✨ 

 

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目录

JavaSE Array详解

一、数组的基本概念

1 . 数组的创建

2 . 数组的初始化

3 . 数组的使用

4. 数组遍历

5. 数组是引用类型

二、数组的基本使用

1. 数组转字符串

2. 数组的拷贝

3.数组的排序

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一、数组的基本概念

1 . 数组的创建

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个容纳3个字符串元素的数组

2 . 数组的初始化

✅数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。

☁动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数

int[] array = new int[10];

☁静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定

int[] array1 = new int[]0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;
double[] array2 = new double[]1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0;
String[] array3 = new String[]"hello", "Java", "!!!";

【注意事项】

• 静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据中元素个数来确定数组的长度。

• 静态初始化时, 中数据类型必须与[]前数据类型一致。

• 静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。

比如：

int[] array1 = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10;

静态初始化和动态初始化也可以分为两步

//静态初始化
int[] array1;
array1 = new int[10];
//动态初始化
int[] array2;
array2 = new int[](10,20,30);
//此处不可省略new int[];

未初始化的数组中含有其默认值

3 . 数组的使用

数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。比如：

int[]array = new int[]10, 20, 30, 40, 50;
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);
// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);

【注意事项】

• 数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素

• 下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。

//数组越界
Exception in thread"main"java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100

4. 数组遍历

• 使用for循环和 数组.length获取数组的元素并遍历

int[]  array1 = new int[]10, 20, 30, 40, 50;
for(int i = 0; i < array1.length; i++)
      System.out.println(array[i]);

• for-each 遍历数组

int[] array = 1, 2, 3;
//定义数组的类型：数组名
 for (int x : array) 
       System.out.println(x);

for-each遍历的缺点：无法获取数组的下标

• toString 打印数组

  public class Test
       int[] array =1,2,3,4,5,6;
       System.out.println(array.toString(array));
  

• 数组越界

5. 数组是引用类型

5.1 简单了解JVM的内存分布

• 虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含 有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。

• 堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]1, 2, 3 )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销 毁 。

  5.2 引用数据类型

• 基本类型变量与引用类型变量

public static void test()
     int a = 10;
     int b = 20;
     int[] arr = new int[]1,2,3;

public class TestArray 
    public static void main(String[] args) 
        int[] array =2,3,5,6;
        System.out.println(array);
    

// 可以认为array这个引用存放的是数组s
// 一个引用不能指向多个对象
//输出的是地址通过哈希得到的，可以简单理解为地址

• 引用传递

 public static void main(String[] args) 
        int[] array2 = 2, 3, 4, 3, 5;
        System.out.println(Arrays.toString(array2));
        int[] array3 = array2;
        System.out.println(Arrays.toString(array3));
    
 // array3这个引用指向了array2这个引用所指向的对象，通过array3修改数值也会影响原来的值

public static void main(String[] args) 
        int array[] = 1,2,3,4;
        int array2[] =4,5,6,7;
        array = array2;
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println(Arrays.toString(array2));
    
//array这个引用被改为指向array2所指向的对象，array原本在堆区所指向的对象被自动释放

• 引用中的实参与形参

   public static void main(String[] args) 
        int[] array1 = 1,2,3,4,5;
        fun2(array1);
        System.out.println(Arrays.toString(array1));
        int[] array2 =6,7,8,9;
        fun1(array2);
        System.out.println(Arrays.toString(array2));
    
    public static void fun2(int[] array)
        array[2] = 100;
    
    public static void fun1(int[] array)
         array = new int[10];
    
//fun1  修改了形参自己的指向
//fun2  修改了实参所指向对象的值
//array 打印时输出的时实参指向的对象

 

• 空指针异常

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);

null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用 ，类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 会NullPointerException.

• 数组作为返回值

   public static void main(String[] args) 
        int[] ret = fun3();
        System.out.println(Arrays.toString(ret));
    
    public static int[] fun3()
        int[] tmp = 1,2,3,4,5;
        return tmp;
    

//返回数组并打印

二、数组的基本使用

1. 数组转字符串

    /**
     * 数组转字符串
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) 
        int[] array = 2,5,6,7,8;
        String ret = Arrays.toString(array);
        System.out.println(ret);
    

简单模拟实现

 public static String myTostring(int[] tmp)
        String ret ="[";
        int i;
        if(tmp == null)
            return null;
        
        for (i =0;i<tmp.length;i++) 
            ret += tmp[i];
​
            if (i != tmp.length - 1) 
                ret += ",";
            
        
        ret+="]";
        return ret;
    

2. 数组的拷贝

• Arrays.copyof()

public static void main(String[] args) 
// newArr和arr引用的是同一个数组
// 因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果
        int[] arr = 1,2,3,4,5,6;
        int[] newArr = arr;
        newArr[0] = 10;
        System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr));
// 使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝： copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组
// arr和newArr引用的不是同一个数组
        arr[0] = 1;
        newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);
        System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
// 因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响
        arr[0] = 10;
        System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));
        System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
// 拷贝某个范围.
        int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);
        System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));
//利用copyof特性，对数组实现扩容
        int[] newArr3 = Arrays.copyOf(arr,2*arr.length);
        System.out.println(Arrays.toString(newArr3));

• Arrays.copyof()源码

• arraycopy（）

int[] arr = 1,2,3,4,5,6;
int copy[] = new int[arr.length];
System.arraycopy(arr,0,copy,0,arr.length-3);
(被拷贝的数组1，拷贝数组1的起始位置，目的数组2，数组2的起始位置，拷贝长度)
//支持局部的拷贝
System.out.println("copy: " + Arrays.toString(copy));

Arrays.copyofRange（）

int[] arr = 1,2,3,4,5,6;     
int copy2[] = Arrays.copyOfRange(arr,3,5);
//拷贝的下标范围为[3,5)；
System.out.println(Arrays.toString(copy2));

array.clone()

int[] arr = 1,2,3,4,5,6;   
int copy3[] = arr.clone();
System.out.println("arr: "+Arrays.toString(arr));
System.out.println("copy3: "+Arrays.toString(copy3));

3.数组的排序

int array[] = 1,4,5,3,6,2;
System.out.println("排序前");
System.out.println(Arrays.toString(array));
Arrays.sort(array);
System.out.println("排序后");
System.out.println(Arrays.toString(array));

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下期预告：Array的综合使用

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数据结构初阶链表详解无哨兵位单向非循环链表

链表概念及结构

概念：链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的 。

• 链式结构在逻辑上是连续的，但是在物理上不一定连续
• 现实中的结点一般都是从堆上申请出来的
• 从堆上申请的空间，是按照一定的策略来分配的，两次申请的空间可能连续，也可能不连续

实际上链表的结构非常多样，组合起来有8种链表结构。

1.单向或双向

2.带头或者不带头

3. 循环与非循环

本文介绍的是 无头单向非循环链表。

无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。

SListNode结点结构体

链表是由一个一个结点链接起来的，所以在创建一条链表前，首先要创建一个结点。结点由两部分组成：数据域和指针域。

typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode {
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;

函数接口

// 动态申请一个结点
SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x);
// 单链表打印
void SListPrint(SLTNode* phead);
// 单链表尾插
void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
// 单链表头插
void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
// 单链表尾删
void SListPopBack(SLTNode** pphead);
// 单链表头删
void SListPopFront(SLTNode** pphead);
// 单链表查找
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SLTNode* pos);
// 单链表的销毁
void SListDestroy(SLTNode** pphead);

下面对以上功能进行实现。

打印单链表

打印单链表，需要从头指针指向的位置开始，依次向后打印，直到指针指向NULL，结束打印。

void SListPrint(SLTNode* phead) {
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur != NULL) {
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\\n");
}

单链表尾插

void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x) {
	assert(pphead);

	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);

	if (*pphead == NULL) {
		*pphead = newnode;
	}
	else {
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL) {
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}

}

注意：

1. 此处的 assert(pphead);是为了防止传入的不是二级指针。
2. 对单链表增加一个结点时，都要用到申请一个新的结点，所以我们不妨把该功能封装成一个函数。

SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x) {
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL) {
		printf("malloc fail\\n");
		exit(-1);
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

单链表头插

void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x) {
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

单链表尾删

注意点：

1. 需要二级指针
2. 对空链表，一个结点，两个及两个以上的结点分情况讨论

void SListPopBack(SLTNode** pphead) {
	assert(*pphead != NULL);

	// 一个结点
	if ((*pphead)->next == NULL) {
		free (*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else {
		// 两个及两个以上结点
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next->next != NULL) {
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

单链表头删

注意：

1. 需要判断是否为空链表。
2. 更新头指针

void SListPopFront(SLTNode** pphead) {
	assert(*pphead != NULL);

	SLTNode* next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

查找结点

遍历一遍链表，找到则返回当前结点，否则返回 NULL。

SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x) {
	for (SLTNode* cur = phead; cur != NULL; cur = cur->next) {
		if (cur->data == x) {
			return cur;
		}
	}
	return NULL;
}

单链表在pos位置之后插入x

这里首先引出一个问题，为什么需要选择在pos之后插入，而不是在pos之前插入呢？
其实是有原因的。如果只是在pos之后插入，无需遍历链表就可以操作；如果要在pos之前进行插入，需要遍历一遍链表，然而时间开销大（相比），O(N)。

注意点

1. 判断是否属于尾插
2. 插入结点的顺序 ！！！ 不可颠倒
   newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;

void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x) {
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	if (pos->next == NULL) {
		// 尾插
		pos->next = newnode;
	}
	else {
		newnode->next = pos->next;
		pos->next = newnode;
	}
}

单链表删除pos位置之后的值

void SListEraseAfter(SLTNode* pos) {
	assert(pos && pos->next);

	SLTNode* next = pos->next->next;
	free(pos->next);
	pos->next = NULL;
	pos->next = next;
}

单链表销毁

注意
单链表的销毁需要对结点进行逐个销毁。
为什么？？？
就凭他是一个一个在堆上开辟出来的，不像动态开辟的顺序表，在内存里是一段连续的内存空间。如果只对链表进行 free(*pphead)操作，是会造成内存泄漏的！！！

void SListDestroy(SLTNode** pphead) {
	SLTNode* cur = *pphead;
	while (cur) {
		SLTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}

最后…

其实单链表没有那么可怕，可怕的是老师上课讲的稀里糊涂（狗头保命hhh），大家只要想象成火车的一节节车厢就好啦~~~

小汽车，嘟嘟嘟！！！

最后，如果喜欢博主的话，不妨点个关注哦！ 码文不易，感恩ღ( ´･ᴗ･` )比心