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1 数组的定义

1. 数组是相同类型数据的有序集合。

2. 数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后秩序排列组合而成。

3. 其中每一个数据称作数组元素，每个数组元素可以通过一个下标来访问他们。

示例：pandas 是基于NumPy 的一种工具，该工具是为了解决数据分析任务而创建的。

2 数组声明创建

• 首先必须声明数组变量，才能在程序中使用数组。下面是声明数组变量的语法：

dataType[] arrayRefVar; //首选的方法
或
dataType arrayRefVar[]; //效果相同，但不是首选方法

• Java语言使用new操作符来创建数组：

int numbers[] = new int[5];

• 数组元素是通过索引访问的，数组索引从0开始。
• 获取数组长度：arrays.length

3 数组的初始化

• 静态初始化

//静态初始化:创建+赋值
int[] a={1,2,3,4,5,6,7};

• 动态初始化

//动态初始化：包含默认初始化
int[] b=new int[10];
b[0]=10;
b[1]=2;

• 数组的默认初始化
  数组是引用类型，它的元素相当于类的实列变量，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照实列变量的方式被隐式初始化。

4 数组的四个基本特点

• 其长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的。
• 其元素必须是相同的类型，不允许出现混合类型。
• 数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型。
• 数组变量属引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量。
• 数组本身就是对象，Java中对象是在堆中的，因此数组无论保存原始类型还是其他对象类型，数组对象本身是在堆中的。

5 数组边界

• 下标的合法区间：[0,length-1]，如果越界就会报错；
• ArrayIndexOutOfBoundsException：数组小标越界异常！
• 小结：
  数组是相同数据类型（数据类型可以为任意类型）的有序集合
  数组也是对象。数组元素相当于对象的成员变量
  数组长度是确定的，不可变的。如果越界，则报：ArrayIndexOutOfBounds

6 数组的使用

• 普通的for循环
• for-each循环
• 数组作方法入参
• 数组作返回值

package array;public class ArrayDemo03 {public static void main(String[] args) {int[] arrays={1,2,3,4,5};//打印全部的数组元素for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {System.out.println(arrays[i]);}System.out.println("======================");//计算所有元素的和int sum=0;for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {sum+=arrays[i];}System.out.println("sum="+sum);System.out.println("=================");//查找最大元素int max=arrays[0];for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {if(arrays[i]>max){max=arrays[i];}}System.out.println("max="+max);}
}

7 多维数组

1. 多维数组可以看成是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每一个元素都是一个一维数组。
2. 二维数组

int a[][]=new[2][5]

解析：以上二维数组a可以看成一个两行五列的数组。

package array;public class ArrayDemo05 {public static void main(String[] args) {//[4][2]/** 1,2  array[0]* 2,3  array[1]* 3,4  array[2]* 4,5  array[3]* */int[][] array={{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};for (int i = 0; i < array.length; i++) {for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {System.out.println(array[i][j]);}}System.out.println(array[0][0]);}
}

8 Arrays类

• 数组的工具类java.util.arrays
• 由于数组对象本身并没有什么方法可以供我们调用，单API中提供了一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作，
• 查看JDK帮助文档
• Arrays类中的方法都是static修饰的静态方法，在使用的时候可以直接使用类名进行调用，而“不用”使用对象来调用（注意：是“不用”而不是“不能”）。
• 具有以下常用功能：
  给数组赋值：通过fill方法。
  对数组排序：通过sort方法，按升序。
  比较数组：通过equals方法比较数组中元素值是否相等。
  查找数组元素：通过bianrySearch方法能对排序号的数组进行二分查找操作。

package array;import java.lang.reflect.Array;
import java.util.Arrays;public class ArrayDemo06 {public static void main(String[] args) {int[] a={1,2,34,56,78,90,23,11,78};System.out.println(a);//打印数组元素
//        System.out.println(Arrays.toString(a));printArray(a);Arrays.sort(a);//数组进行排序System.out.println(Arrays.toString(a));Arrays.fill(a,2,4,0);System.out.println(Arrays.toString(a));}public static void printArray(int[] a){for (int i = 0; i < a.length; i++) {System.out.print(a[i]+" ");}}
}

9 冒泡排序

9.1 原理

第一步，从第一个元素开始，将相邻的两个元素进行比较，直到最后两个元素完成比较。如果前面的元素比后面的元素大，则交换它们的位置。整个过程完成后，数组中最后一个元素自然就是最大值，这样也就完成了第一趟的比较。

第二步，除了最后一个元素，将剩余的元素按照第一步的方法进行两两比较，这样就可以将数组中第二大的元素放到倒数第二个位置上。

第三步，以此类推，持续对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对元素需要比较为止。

总体而言，在冒泡排序中，程序的时间复杂度和空间复杂度随着程序的执行，均呈现递减趋势。

9.2 代码实现

package array;import java.util.Arrays;public class ArrayDemo07 {public static void main(String[] args) {int[] b={1,35,67,55,22,11,45};int[] sort=sort(b);System.out.println(Arrays.toString(sort));}//冒泡排序//1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他们的位置//2.每一次比较，都会产出一个最大，或最小的数字；//3.下一轮则可以少一次排序！//4.依次循环，直到结束！public static int[] sort(int[] array){//临时变量int temp=0;//外层循环，判断我们这个要走多少次；for (int i = 0; i < array.length; i++) {//内层循环，比较判断两个数，如果第一个数，比第二个数大，则交换位置for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {if(array[j+1]<array[j]){temp=array[j];array[j]=array[j+1];array[j+1]=temp;}}}return array;}
}

10 数组插入算法

10.1 问题

有一组学员的成绩{99，85，82，63， 60}，将它们按升序排列。要增加一个学员的成绩，将它插入成绩序列，并保持升序

10.2 分析

将成绩序列保存在长度为6的数组中，通过比较找到插入位置；将该位置后的元素后移一个位置，将增加的学员成绩插入到该位置 。

10.3 代码

/*** 数组插入算法*/public static void arrayInsertIndex() {Scanner input = new Scanner(System.in);int scores[] = new int[6];scores[0] = 99;scores[1] = 85;scores[2] = 82;scores[3] = 63;scores[4] = 60;System.out.print("请输入新增的成绩：");int addScore = input.nextInt();int index = 0;  //插入的位置for (int i = 0; i < scores.length; i++) {// 如果新增成绩大于当前成绩if(addScore > scores[i]) {index = i;      //新元素插入的位置break;}}//将插入位置后的分数依次往后移一位// scores.length - 1 因为数组下标是从0开始的for(int j = scores.length - 1;j > index;j--) {scores[j] = scores[j-1];    //元素后移}//新元素插入进去scores[index] = addScore;System.out.println("插入成绩的下标位置是：" + index);System.out.print("插入后的成绩信息是：");for (int i = 0; i < scores.length; i++) {System.out.print(scores[i] + "\t");}}

11 稀疏矩阵

11.1 稀疏数组介绍

• 当一个数组中大部分元素为0，或者为同一值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组。

• 稀疏数组的处理方式是：
  记录数组一共有几行几列，有多少个不同值
  把具有不同值的元素和行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模

• 如下图，左边是原始数组，右边是稀疏数组
  

[0]里面的6，7，8表示这是一个6行7列的数组，除0以外有8个不同的数字；
[1]里面的数字表示第0行第3列的数字是22.

• 根据这个棋盘写一个稀疏数组
  

package array;public class ArrayDemo08 {public static void main(String[] args) {//1.创建一个二维数组 11*11 0：没有棋子，1：黑棋 2：白棋int[][] array1=new int[11][11];array1[1][2]=1;array1[2][3]=2;//输出原始数组System.out.println("输出原始数组");for (int[] ints : array1) {for (int anInt : ints) {System.out.print(anInt+"\t");}System.out.println();}//转换为稀疏数组保存//获取有效值的个数int sum=0;for (int i = 0; i < 11; i++) {for (int j = 0; j < 11; j++) {if(array1[i][j]!=0){sum++;}}}System.out.println("有效值的个数："+sum);//2.创建一个稀疏数组的数组int[][] array2=new int[sum+1][3];array2[0][0]=11;array2[0][1]=11;array2[0][2]=sum;//遍历二维数组，将非零的值，存放在稀疏数组中int count=0;for (int i = 0; i < array1.length; i++) {for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {if(array1[i][j]!=0){count++;array2[count][0]=i;array2[count][1]=j;array2[count][2]=array1[i][j];}}}//输出稀疏数组System.out.println("稀疏数组");for (int i = 0; i < array2.length; i++) {System.out.println(array2[i][0]+"\t"+array2[i][1]+"\t"+array2[i][2]);}System.out.println("==================");System.out.println("还原");//1.读取稀疏数组的值int[][] array3=new int[array2[0][0]][array2[0][1]];//2.给其中的元素还原它的值for (int i = 1; i < array2.length; i++) {array3[array2[i][0]][array2[i][1]]=array2[i][2];}//3.打印System.out.println("输出还原的数组");for (int[] ints : array3) {for (int anInt : ints) {System.out.print(anInt+"\t");}System.out.println();}}
}

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