3 数组

3.1 数组基础

3.1.1 定义

• DATATYPE [] ARRAYNAME
• DATATYPE ARRAYNAME []

3.1.2 初始化

// 静态
DATATYPE [] ARRAYNAME = new DATATYPE [] {Elem1, Elem2, ...}
// 静态简化
DATATYPE [] ARRAYNAME = {Elem1, Elem2, ...}
/** 动态
  * 整数默认初始化为0
  * 浮点数默认初始化0.0、
  * 字符默认初始化为空格
  * 布尔值默认初始化为false
  * 引用型默认初始化为null
  */
DATATYPE [] ARRAYNAME = new DATATYPE [ARRAYLen]

3.1.3 访问

ARRAYNAME [Index] = DATAVALUE

3.2 内存管理

• 栈：方法运行时使用的内存，比如 main 方法运行，进入方法栈中执行

• 堆：存储对象或数组，用 new 来创建，都存储在堆内存

• 方法区：存储可以运行的 class 文件

• 本地方法栈：JVM 在使用操作系统功能时使用，与开发无关

• 寄存器：给 CPU 使用，与开发无关

提示

当多个数组指向同一片空间时，其中一个数组对空间中值的进行修改，其他数组访问该空间时就是修改后的值了。

3.3 数组操作

1. 遍历

• for 循环遍历

  int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
  for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      System.out.println(arr[i]);
  }

• 增强 for 循环（for-each）

  int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
  for (int element : arr) {
      System.out.println(element);
  }

• Arrays 工具类遍历

  int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
  System.out.println(Arrays.toString(arr));

2. 复制

• System.arraycopy()

• Arrays.copyOf()

• Arrays.copyOfRange()

3. 排序

• Arrays.sort()

• Collections.sort()（用于 List 集合）

4. 查找

• 线性查找

• 二分查找（数组必须已排序）

3.4 多维数组

1. 二维数组定义

// 动态初始化
int[][] matrix = new int[3][4]; // 3行4列

// 静态初始化
int[][] matrix = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};

// 不规则数组
int[][] irregular = new int[3][];
irregular[0] = new int[2];
irregular[1] = new int[3];
irregular[2] = new int[4];

2. 二维数组遍历

• 嵌套 for 循环

• 增强 for 循环

3.5 数组工具类

1. Arrays 类常用方法

• Arrays.toString()

• Arrays.sort()

• Arrays.copyOf()

• Arrays.copyOfRange()

• Arrays.equals()

• Arrays.binarySearch()

• Arrays.fill()

• Arrays.asList()

2. 使用示例

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {5, 2, 8, 3, 1};
        
        // 排序
        Arrays.sort(arr);
        System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(arr));
        
        // 填充
        int[] filledArray = new int[5];
        Arrays.fill(filledArray, 10);
        System.out.println("填充后：" + Arrays.toString(filledArray));
    }
}

3.6 数组特性

1. 优点

• 快速访问：通过索引直接访问，时间复杂度 O(1)

• 内存连续：占用空间小

• 简单易用：语法简单

• 适合随机访问

2. 缺点

• 固定长度：长度不可改变

• 插入删除效率低：需要移动元素

• 类型单一：只能存储同一种类型

• 空间浪费：可能浪费内存

3.7 数组与集合对比

特性	数组	集合
长度	固定	可变
类型	单一类型	可存储任意类型（泛型）
功能	基本操作	丰富的方法
性能	访问快，插入删除慢	插入删除快，访问相对较慢
适用场景	固定大小、频繁访问	动态大小、频繁修改

3.8 应用场景

1. 存储基本数据类型集合

2. 矩阵运算

3. 排序和搜索算法

4. 缓冲区

5. 参数传递

6. 数据结构基础

3.9 常见错误

1. 数组索引越界：访问超出长度的索引

2. 空指针异常：访问未初始化的数组

3. 类型不匹配：赋值类型错误

4. 内存溢出：创建过大的数组