Java数组的基本操作有哪些

一、为什么要使用数组以及数组的定义

1.1 为什么使用数组

问题1:

声明变量时，每一个单独的变量都要对应一个变量名，但现在要处理一组相同类型的数据时，如要表示班上100个人的年龄，绝对不希望定义100个变量来表示每个人的年龄，那怎么办呢？再看下列例子。

int age = 17;//表示一个年龄

问题2:

求两个数之和，需要一个方法，求5个数之和，需要重载一个方法，求100个数之和、1000个数之和、10000个数之和，方法的参数列表会很长很长，而且方法得有很多个，而且还得去记住哪个方法是两个参数的，哪个方法是三个参数的。这样总感觉很不爽，仔细分析这个功能，其实就是求一组数值的和而已，这个方法并不在乎具体是多少个加数，它只在乎需要把哪些数加起来。

大师的建议：定义方法的形参时,最好不好超过5个。

1.2 什么是数组

简单来讲就是一组数据，一堆数据。所谓数组是在程序设计中为了处理方便，把具有相同类型的若干变量按有序的形式组织起来的一种数据形式。这些按一定顺序排列的同类型数据的集合称为数组。而数组中的每一个数据称之为数组元素，数组中的元素以索引来表示其存放的位置，索引从0开始，步长是1，有点像Excel表格的行号逐行递增。

1.3 数组的定义

  方式1（推荐使用）: 数组元素的类型[]  数组名;          eg：int[] ages;

可以把int[]看成是一种数据类型，int类型的数组类型。

  方式2：数组元素的类型  数组名[];           eg： int ages[];

注意：数组必须先初始化才能使用。因为初始化表示在内存中分配空间。

二、数组的初始化

Java中数组必先初始化后才能使用，所谓初始化就是给数组元素分配内存，并为每个元素赋初始值。

初始化数组的两种方式分为静态初始化、动态初始化；无论以哪种方式初始化数组一旦初始化完成，数组的长度就固定了,除非重新初始化。也就是说数组是定长的。

数组是定长的：数组一旦初始化成功，数组中的元素个数就已经固定了，不能更改。如果需要更改，只能重新做初始化。

2.1 数组的静态初始化

由我们自己来为每一个数组元素设置初始化值，而数组的长度由系统(JVM)决定。

语法：

数组元素类型[]  数组名 = new 数组元素类型[]{元素1,元素2,元素3,.......};

举例：

int[] nums = new  int[]{1,3,5,7,9};

简单写法，必须声明之后立刻初始化，不能先声明后初始化； int[] nums = {1,3,5,7,9};

图解数组静态初始化操作及重新赋值操作

2.2 数组的动态初始化

由我们来设置数组的元素个数(数组长度)，而每一个数组元素的初始值由系统决定。

语法：

数组元素类型[]  数组名 = new  数组元素类型[ length ];

举例：

    int[] ages = new  int[
100
];

注意：int[] nums = new  int[5]{1,3,5,7,9};//写法是错误的。不能同时使用静态初始化和动态初始化。

2.3 什么时候使用静态初始化，什么时候使用动态初始化呢？

当我们事先知道需要存储哪一些数据的时候，选用静态初始化；

当我们事先不知道,需要存储哪些数据的时候，只能使用动态初始化；

Java中给数据类型设定了初始值，如下图：

三、数组基本操作（一维数组）

3.1 数组基本操作:

• 获取元素: 元素类型 变量 =  数组名[index];

• 设置元素: 数组名[index] = 值;

• 遍历数组元素: 建议使用for循环，因为for循环事先知道循环的次数。

• 数组长度:  int len = 数组名.length;  length是属性,不是方法.

• 索引范围:  从0开始,逐一递增。 [0，数组名.length-1]

3.2 操作数组常见异常:

NullPointerException：空指针异常(空引用)。

出现该异常的原因：当数组还未初始化,就直接操作数组

如以下代码：

String[] bs = null;

System.out.println(bs.length)

ArrayIndexOutOfBoundsException：数组的索引越界异常。

出现该异常的原因：根据索引取出数据元素时，输入了超出数组索引范围之外的值。

如下代码：

int[] nums = {1,3,5,7,9};

int a = nums[4];

3.3 获取数组最大最小元素

/**
 * 求数组最大值
 *
 * @param nums
 * @return
 */
public static int getMax(int[] nums) {
    int result = 0;
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        int num = nums[i];
        if (result < num) {
            result = num;
        }
    }
    return result;
}

/**
 * 求数据最小值
 *
 * @param nums
 * @return
 */
public static int getMin(int[] nums) {
    int result = 0;
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        int num = nums[i];
        if (i == 0) {
            result = num;
        }
        if (result > num) {
            result = num;
        }
    }
    return result;
}

3.4 打印数组元素

当我们直接使用System.out.println(）打印数组的时候,打印出来是hashCode值,如

int[] nums = new int[]{1, 3, 5, 7, 9};

System.out.println(nums);

我们不喜欢,我们想打印数组的时候，把该数组的元素打印出来，这时需要循环遍历打印

int[] nums = new int[]{1, 3, 5, 7, 9};
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
    System.out.print(nums[i] + " ");
}

但是呢，每次想打印数据中的元素都还要循环遍历一遍，好麻烦啊！ 有没有更好的方式呢？其实不用着急，Java前辈们已经帮我们想到了这一点了，我们只需要调用Arrays.toString()方法就能够对数组进行打印。

3.5 逆序排列数组元素

例子：原数组[A, B, C, D, E]，要求对该数组进行逆序操作得到新数组:[E, D, C, B, A]。

public static String[] reversedOrder(String[] nums) {
    String[] result = new String[nums.length];
    int index = 0;
    for (int i = nums.length - 1; i >= 0; i--) {
        result[index] = nums[i];
        index++;
    }
    return result;
}

3.6 线性搜索：元素出现索引(第一次/最后一次)

数组的线性搜索指得就是挨个遍历，查找数组中与key相同的元素，若查找不到则可以返回-1（惯例，自定义），其效率为O(n)。

例子：int[] arr = {10,20,30,10,50,-30,10};获取元素10在arr数组中第一次出现的索引和最后一次出现的索引

/**
 * 获取数组中指定元素第一次出现的索引
 *
 * @param nums
 * @param element
 * @return
 */
public static int indexOf(int[] nums, int element) {
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        if (element == nums[i]) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

/**
 * 获取数组中指定元素最后一次出现的索引
 *
 * @param nums
 * @param element
 * @return
 */
public static int lastIndexOf(int[] nums, int element) {
    for (int i = nums.length - 1; i >= 0; i--) {
        if (element == nums[i]) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

四、多维数组

在前面的文章中我们有提到数组其实就是是多个数据的集合。如果现在有多个数组，我想把多个数组保存在一个集合中，此时我又应该如何完成呢？此时就需要引入多维数组的概念。多维数组其实就是把整个数组看成一个元素，存放到另一个数组当中去。

多维数组的语法：

数组元素类型[] 数组名;

例如如下定义二维数组的格式：

int[][]  arr = new int[][]   {

  arr1 ,arr2,arr3

};

int[][]  arr = new int[][]   {

  {1,2,3} ,

  {4,5},

  {6}

};

4.1 多维数组和一维数组的区别

• 一维数组：数组中的每一个元素都是一个值(基本类型和引用类型的值)；

• 二维数组：数组中的每一个元素又是一个一位数组；

• 三维数组：数组中的每一个元素又是一个二维数组；

注意：严格上说在Java中不存在多维数组的概念。为了和C语言做区分一般称之为数组中的数组。

4.2 二维数组的初始化操作

静态初始化：

int[][]  arr = new int[][]   {

{1,2,3} ,

{4,5},

{6}

};

动态初始化：

int[][]  arr = new int[3][5] ;//创建一个长度为3的二维数组,每一个元素(一维数组)的长度为5。

针对于N维数组,需要N个循环嵌套。

五、Java5对数组的新语法支持

Java5对数组的新语法支持主要是增强for循环（foreach）和方法的可变参数。

5.1 增强for循环-foreach

在之前我们使用for循环的打印元素操作如下

int[] nums = new int[]{1, 3, 5, 7, 9};
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
    System.out.println(nums[i]);
}

其实我们在使用循环迭代数组的时候，往往是不关心迭代变量(数组的索引)。那在Java中有没有更好的方式，在迭代数组元素的时候就只操作数组元素，不去操作数组的索引呢？其实是有的。

从Java5开始(JDK1.5)开始，Java提供了一种新的语法：增强for循环(foreach)。

语法：

for(数组元素类型 变量  :   数组名)

{

      循环体

}

我们通过反编译工具查看字节码，会发现foreach其实在底层依然是使用for循环+索引来操作数组的。我们把增强for循环称之为编译器的新特性---->语法糖。

注意：语法糖的最大甜头就是让开发者写更少、更简单的代码，完成相同的功能。当我们在迭代数组元素的时候不关心数组的索引的时，首选使用foreach。当然咯，foreach远远没有本篇博客讲解的这么简单，星仔到时候带着大家在集合框架篇的时候再深入讲解foreach。

5.2 方法的可变参数

Java5的时候为什么要增加可变参数呢？我们来看一下以下的需求

需求：编写一个方法,统计使用数组传递过来的总和。

虽然说也是可以实现，但是我们心里肯定是不爽的，主要在于以下几点：

• 为了求多个数之和，我们还得先创建一个数组来存储数据。

• 如果多个数是变化的，比如求3个数之和变成求5个数之和.......，还得去修改定义数组，但是数组是定长的。

那如果要解决该问题该怎么办呢？这个时候就需要引入Java5的另一个新特性：方法的可变参数（说的是参数的个数可变)

注意：

• 方法的可变参数其实也是一个语法糖，是编译器级别的新特性。主要是为了让开发者写代码更简单。

• 方法的可变参数其底层是就是一个数组类型。

• 可变参数必须作为方法的最后一个参数，避免参数的歧义性。

• 一个方法最多只有一个可变参数。

六、数组元素拷贝

数组拷贝：从指定源数组中复制一个数组，复制从指定的位置开始，到目标数组的指定位置结束。

• 从 src 引用的源数组到 dest 引用的目标数组，数组组件的一个子序列被复制下来。

• 被复制的组件的编号等于 length 参数。

• 源数组中位置在 srcPos 到 srcPos+length-1 之间的组件被分别复制到目标数组中的 destPos 到 destPos+length-1 位置。

数组拷贝操作是经常使用到的，SUN就直接把数组的拷贝操作存放在JDK中的System类中。

Object：Java语言中的根类。是所有类的老祖宗。Object可以表示任意数据类型。

该方法没有方法体，该方法使用了native修饰符(本地方法)。该方法底层使用了C/C++语言实现了，Java直接调用其他语言编写好的功能。

arraycopy 方法使用方式：

System.arraycopy(src, 2, dest, 5, 4);

查阅API文档了(Java的帮助文档/好比字典)，在什么类中有什么功能的方法即可。文档在手，天下我有!