《Java程序设计教程》课件第四章：数组.pptx

1、本章学习目标：掌握数组的声明和创建 掌握数组的初始化 了解二维数组的定义和访问 掌握foreach遍历数组 了解Arrays类的基本应用第四章第四章 数组数组 数组是编程语言中常见的一种数据结构，是多个数据类型相同元素的有序集合。数组可用于存储多个数据，每个数组元素存放一个数据，通常可通过数组元素的索引来访问数组元素，包括为数组元素赋值和取出数组元素的值。根据数组中组织结构的不同，数组可以分为一维数组，二维数组和多维数组。第第1 1节节part创建数组 Java数组要求所有的元素具有相同的数据类型。因此，在一个数组中，数组元素的类型是唯一的，即一个数组里只能存储一种数据类型的数据，而不能存储多

2、个数据类型的数据。Java数组既可以存储基本类型的数据，也可以存储引用类型的数据，只要所有的数组元素具有相同的类型即可。值得注意的是，数组也是一种数据类型，它本身是一种引用类型。创建数组本节概述 在Java编程语言中，定义数组时并不为数组元素分配内存。只有在初始化后才会为数组中的每一个元素分配空间，并且值得注意的是数组必须经过初始化后才可以引用。Java语言支持两种语法格式来定义数组：dataType arrayName;dataType arrayName ;对这两种语法格式而言，通常推荐使用第一种格式。因为第一种格式不仅具有更好的语意，而且具有更好的可读性。其中，dataType是数据元素

3、的数据类型，arrayName是用户自定义的数组名称，数组名的命名要符合标识符的命名规则。4.1.1数组的声明数组的声明 下面代码示例了一维数组的声明。int number;/声明一个整型数组float f;/声明一个单精度浮点型数组double d;/声明一个双精度浮点型数组boolean b;/声明一个布尔型数组char c;/声明一个字符型数组String str;/声明一个字符串型数组 上述代码只是声明了数组变量，在内存中并没有给数组分配空间，因此还不能访问数组中的数据。要访问数组，需在内存中给数组分配存储空间，并指定数组的长度。4.1.1数组的声明 数组是一种引用类型的变量，因此使用

4、它定义一个变量时，仅仅表示定义了一个引用变量，这个引用变量还未指向任何有效的内存，因此定义数组时不能指定数组的长度。而且由于定义数组只是定义了一个引用变量，并未指向任何有效的内存空间，所以还没有内存空间存储数组元素，因此这个数组也不能使用，只有对数组进行初始化后才可以使用。所谓初始化，就是用关键字new为数组分配内存空间，并为每个数组元素赋初始值。一旦数组的初始化完成，数组在内存中所占的空间将被固定下来，因此数组的长度将不可改变。即使把某个数组元素的数据清空，但它所占的空间依然被保留，依然属于该数组，数组的长度依然不变。数组的初始化有静态初始化和动态初始化两种方式。静态初始化时由程序员显示指定

5、每个数组元素的初始值，由系统决定数组长度；动态初始化时程序员只指定数组长度，由系统为数组元素分配初始值。4.1.2数组的初始化数组的初始化1.1.静态初始化静态初始化静态初始化的语法格式如下：arrayName=new dataType num1,num2,num3.;在上面的语法格式中，dataType就是数组元素的数据类型，此处的dataType必须与定义数组变量时所使用的dataType相同，也可以是定义数组时所指定的dataType的子类，并使用花括号把所有的数组元素括起来，多个元素之间用逗号隔开。下面代码示例了数组的静态初始化。4.1.2数组的初始化【代码4.1】ArrayInit.

6、javapackage com;public class ArrayInit public static void main(String args)/定义一个int数组类型的变量 int arrayA;/使用静态初始化方式初始化数组 arrayA=new int1,2,3,4;/上述定义数组和初始化可以简化为：int arrayA=1,2,3,4;/定义一个Object类型数组 Object arrayObject;/定义数组时数组元素类型的子类 arrayObject=new StringJava,MySql,单片机技术;2.2.动态初始化动态初始化动态初始化的语法格式如下：arrayNa

7、me=new dataType length;在上面的语法中，需要指定一个数组长度的length参数，也就是可以容纳数组元素的个数。与静态初始化相似的是，此处的dataType必须与定义数组变量时所使用的dataType相同，或者是定义数组时所指定的dataType的子类。下面代码示例了数组的动态初始化。4.1.2数组的初始化【代码4.2】ArrayInitTwo.javapackage com;public class ArrayInit public static void main(String args)/定义一个int数组类型的变量int arrayA;/使用动态初始化方式初始化数组

8、arrayA=new int4;/定义一个Object类型数组Object arrayObject;/初始化数组arrayObject=new String5;需要注意注意的是，不要同时使用静态初始化和动态初始化，也就是说，不要在进行数组初始化时，既指定数组的长度，又为数组元素分配初始值。在执行动态初始化时，系统按如下规则为数组元素分配初始值：1、基本类型中的整数类型（byte、short、int和long），则数组元素默认值为0。2、基本类型中的浮点类型（float和double），则数组元素默认值为0.0。3、基本类型中的字符类型（char），则数组元素默认值为u0000。4、基本类型中的

9、布尔类型（boolean），则数组元素默认值为false。5、引用类型（类、接口和数组），则数组元素的值为null。4.1.2数组的初始化第第2 2节节part访问数组访问数组 数组最常用的用法就是访问数组元素，包括对数组元素进行赋值和取出数组元素的值。访问数组元素中某个元素的语法格式如下：arrayName index 在上面的语法中，index表示数组的下标索引，其取值范围从0开始，最大值为数组的长度-1。例如，array0表示数组array的第1个元素，array10表示数组array的第11个元素。数组的长度可以通过“数组名.length”进行获取。如果访问数组元素时指定的下标索引值小

10、于0，或者大于等于数组的长度，编译程序不会出现任何错误，但运行时会出现异常：java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:N（数组索引越界异常），异常信息后的N就是程序员试图访问的数组下标索引。下面案例示例了数组的使用。访问数组访问数组【代码4.3】ArrayDemo.javapackage com;public class ArrayDemo public static void main(String args)/声明一个整型数组并动态初始化int array=new int10;/输出数组array的长度System.out.println(数组arr

11、ay的长度为：+array.length);/为数组赋值for(int i=0;iarray.length;i+)arrayi=(int)(Math.random()*100);/遍历数组array的元素System.out.println(数组array的元素为：);for(int i=0;iarray.length;i+)System.out.print(arrayi+);运行结果如下：数组array的长度为：10数组array的元素为：40 28 46 87 85 84 10 94 17 95第第3 3节节part冒泡排序算法冒泡排序算法 冒泡排序是一种简单的排序算法。这个算法的名字由来

12、是因为越大的元素会经数据交换慢慢“浮”到数列的顶端而得名，它重复访问要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。冒泡排序算法的原理如下：1.比较相邻的元素，如果第一个比第二个大，就交换他们两个。2.对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。3.针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。4.持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。下面代码示例了冒泡排序的算法。冒泡排序算法冒泡排序算法【代码4.4】Bubbling.javapackage com;public class Bubblin

13、g public static void main(String args)/声明一个数组并静态初始化int array=32,12,45,67,89,54,64,74,80,79;int temp=0;/定义一个交换元素的中间变量for(int i=1;iarray.length;i+)for(int j=0;jarray.length-i;j+)/判断相邻两个数的大小，并按大小交换位置if(arrayj+1arrayj)temp=arrayj+1;arrayj+1=arrayj;arrayj=temp;/输出排序后的结果System.out.println(数组排序后的结果为：);for(

14、int i=0;iarray.length;i+)System.out.print(arrayi+);运行结果如下：数组排序后的结果为：12 32 45 54 64 67 74 79 80 89第第4 4节节partforeach遍历数组 Java从JDK1.5版本之后，提供了一种更简单的循环：foreach循环。这种循环用于遍历数组或集合更为简洁，使用foreach循环遍历数组或集合元素时，无须获得数组或集合长度，也无须根据索引来访问数组元素或集合元素，foreach循环能自动遍历数组或集合的每个元素。foreach语句的语法结构如下所示：for(数据类型 变量名:数组名)注意，foreac

15、h语句中的数据类型必须与数组的数据类型一致。foreach遍历数组Foreach遍历数组下述案例示例了foreach语句的应用，代码如下所示。【代码4.5】ForeachExample.javapackage com;public class ForeachExample public static void main(String args)/定义并初始化数组char ch=a,b,c,d;/使用foreach语句遍历数组的元素System.out.println(“数组中的元素有：”);for(char e:ch)System.out.print(e+);foreach遍历数组运行结果如下

16、所示：数组中的元素有：a b c d 上述代码中foreach语句代码的功能等价于下面一段代码：for(int i=0;ich.length;i+)System.out.print(chi+);第第5 5节节part二维数组 如果一维数组中的每个元素还是一维数组，则这种数组就被称为二维数组。二维数组经常用于解决矩阵方面的问题。定义二维数组的基本语法格式如下：dataType arrayName;二维数组的创建和初始化与一维数组类似，也可以使用静态初始化和动态初始化两种方式，示例代码如下。二 维 数 组二维数组【代码4.6】Array2DExample.javapackage com;publi

17、c class Array2DExample public static void main(String args)/创建二维数组并初始化int arrayA=1,2,3,4,5,6 ;int arrayB=new int55;for(int i=0;i arrayB.length;i+)for(int j=0;j arrayBi.length;j+)arrayBij=(int)(Math.random()*100);/遍历数组System.out.println(arrayB数组元素如下：);/外循环控制行，内循环控制列每行结束时就换行 for(int i=0;i arrayB.lengt

18、h;i+)for(int j=0;j arrayBi.length;j+)System.out.print(arrayBij+);System.out.println();二 维 数 组运行结果如下：arrayB数组元素如下：55 84 77 27 5 75 23 13 24 18 47 88 82 37 49 39 50 89 35 33 34 48 77 37 81下述案例实现了用二维数组实现杨辉三角，代码如下。【代码4.7】YangHui.javapackage com;public class YangHui public static void main(String args)in

19、t n=6;/定义一个二维数组int mat=new intn;int i,j;for(i=0;i n;i+)/为二维数组分配空间mati=new inti+1;/为二维数组元素赋值matii=1;for(j=1;j i;j+)matij=mati-1j-1+mati-1j;二 维 数 组运行结果如下所示：1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 for(i=1;i mat.length;i+)/打印空格for(j=1;j n-i;j+)System.out.print();/输出二维数组的元素for(j=1;j mati.length;j+)System.out.print

20、(+matij);System.out.println();第第6 6节节partArrays类 Arrays类是java.util包中的核心类，为了使用在程序中使用该类，必须在程序前导入java.util.Arrays类。该类提供了一系列操作数组的方法，使用这些方法可以完成一些对数组的常见操作，例如排序、检索、复制、比较等，但这些方法都是静态方法，在调用时无须产生Arrays的实例，直接通过类名Arrays来使用这些方法即可。下面仅对Arrays类中几个常用方法进行解释，其他方法的使用可以查考Java API帮助文档。二 维 数 组本节概述 在前面介绍一维数组时，曾经使用一维数组对一系列整型

21、数据进行冒泡排序，其排序的过程是通过我们自己编写代码实现的，而在Arrays类中提供了一个名为sort的方法，利用它可以直接对数组进行排序，而不需要再编写代码。sort()方法在Arrays类中是重载方法，它不仅提供了对基本数据类型的支持，而且也支持对对象进行排序。下面通过示例演示sort()方法的应用，代码如下。4.6.1数组排序数组排序【代码4.8】SortExample.javapackage com;import java.util.Arrays;public class SortExample public static void main(String args)/创建两个数组in

22、t scoreArr=34,56,12,76,54,98,25,58,86,19;String strArr=java,Applet,PhP,Basic,Math,Chinese;/对数组进行排序Arrays.sort(scoreArr);Arrays.sort(strArr);System.out.println(遍历排序后的结果为：);for(int e:scoreArr)System.out.print(e+);System.out.println();for(String e:strArr)System.out.print(e+);4.6.1数组排序运行结果如下所示：遍历排序后的结果为

23、：12 19 25 34 54 56 58 76 86 98 Applet Basic Chinese Math PhP java 从数组中检索指定值是否存在是一个常见操作，类Arrays提供了一系列重载的binarySearch()方法可以用二分查找法对指定数组进行检索。所谓二分查找法，是指在对一个有序序列进行检索时，首先将要检索的值与该序列的中间元素进行比较，如果比较结果不相同，则知道被检索值应当在该比较值之前或之后，这样检索区间就缩小了一半，重复这个过程，最终就可以找到要查找的元素，或者在最后只剩下一个元素并且这个元素与要查找的值不相等时，知道要查找的元素并不存在于这个有序序列中。bin

24、arySearch()方法用于在已经排好序的数组中查找元素。如果找到了要查找的元素，则返回一个等于或大于0的值，否则将返回一个负值，表示在该数组目前的排序状态下此目标元素应该插入的位置。负值的计算公式是“-n-1”，n表示第一个大于查找对象的元素在数组中的位置，如果数组中所有元素都小于要查找的对象，则n为数组的长度，如果数组中包含重复元素，则无法保证找到的是哪一个元素。因此，在调用binarySearch()方法对数组进行检索之前，一定要确保被检索的数组是有序的。下面通过示例演示binarySearch()方法的应用，代码如下。4.6.2数组检索数组检索【代码4.9】BinarySearchE

25、xample.javapackage com;import java.util.Arrays;public class BinarySearchExample public static void main(String args)/创建两个数组int scoreArr=34,56,12,76,54,98,25,58,86,19;/对数组进行排序Arrays.sort(scoreArr);int a=Arrays.binarySearch(scoreArr,25);int b=Arrays.binarySearch(scoreArr,155);System.out.println(检索结果为：

26、+a+和+b);4.6.2数组检索运行结果如下所示：检索结果为：2 和-11 Arrays类提供了copyOf()方法和copyOfRange()方法实现数组的复制功能。copyOf()方法的第一个参数为源数组，第二个参数为生成的目标数组的元素个数。如果指定的目标数组元素个数小于源数组元素个数，源数组前面的元素将被复制到目标数组中；如果指定的目标数组元素个数大于源数组元素个数，则将源数组所有元素复制到目标数组，目标数组中多出的元素以0或null进行填充。使用copyOfRange()方法可以指定将源数组中的一段元素复制到目标数组。下面示例演示数组复制的应用，代码如下。4.6.3数组复制数组复制

27、【代码4.10】CopyArrayExample.javapackage com;import java.util.Arrays;public class CopyArrayExample public static void main(String args)/声明数组int scoreArr=34,56,12,76,54,98,25;int arrCopy1=new int5;int arrCopy2=new int10;int arrCopy3=new int5;/复制数组arrCopy1=Arrays.copyOf(scoreArr,arrCopy1.length);arrCopy2=

28、Arrays.copyOf(scoreArr,arrCopy2.length);arrCopy3=Arrays.copyOfRange(scoreArr,1,6);/遍历数组System.out.print(arrCopy1数组的元素为：);for(int i=0;i arrCopy1.length;i+)System.out.print(arrCopy1i+);System.out.println();System.out.print(arrCopy2数组的元素为：);4.6.3数组复制4.6.3数组复制 for(int i=0;i 10;i+)System.out.print(arrCop

29、y2i+);System.out.println();System.out.print(arrCopy3数组的元素为：);for(int i=0;i arrCopy3.length;i+)System.out.print(arrCopy3i+);运行结果如下所示：arrCopy1数组的元素为：34 56 12 76 54 arrCopy2数组的元素为：34 56 12 76 54 98 25 0 0 0 arrCopy3数组的元素为：56 12 76 54 98 除了上面介绍的方法之外，Arrays类还包含了用于判断两个数组是否相等的方法equals()方法，以及用于填充数组全部或部分元素的方

30、法fill()等，下面通过示例演示数组比较和填充方法的应用，代码如下。4.6.3数组复制【代码4.11】EqualsArrayExample.javapackage com;import java.util.Arrays;public class EqualsArrayExample public static void main(String args)/创建数组int arrayA=1,2,3,4,5;int arrayB=new int5;int arrayC=new int1,2,3,4,5;/判断数组是否相等System.out.println(arrayA和arrayB是否相等：+

31、Arrays.equals(arrayA,arrayB);System.out.println(arrayA和arrayC是否相等：+Arrays.equals(arrayA,arrayC);Arrays.fill(arrayB,3);/为数组arrayB填充数据/遍历数组arrayB的元素System.out.println(数组arrayB的元素为：);for(int i=0;iarrayB.length;i+)System.out.print(arrayBi+);运行结果如下所示：arrayA和arrayB是否相等：falsearrayA和arrayC是否相等：true数组arrayB的元素为：3 3 3 3 3 本章课后作业见教材