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【JAVA】数组的使用

news 来源：原创 2025/6/26 10:27:48

文章目录

前言
一、数组的基本概念
- 1.1 数组的创建和初始化
- 1.2 数组的基本使用
二、数组是引用类型
- 2.1 初始JVM的内存分布
- - JVM内存划分（按功能分区）
- 2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别
- 2.3 再谈引用变量
- 2.4 认识null
三、数组作为函数的参数和返回值
四、数组的应用场景
- 4.1 数组转字符串
- 4.2 数组的拷贝
- 4.3 深拷贝和浅拷贝问题
- 4.3 冒泡排序的小优化
- 4.4 数组逆序
- 4.5 数组逆序
- 4.6 数组练习
五、二维数组
- 5.1 普通二维数组
- 5.2 不规则的二维数组
总结

前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

在Java编程的征途中，数组作为基础却至关重要的数据结构，是每个开发者必须掌握的核心技能。它不仅是存储同类型元素的高效容器，更是算法实现、数据处理的底层基石。从简单的成绩管理系统到复杂的矩阵运算，数组以其简洁的内存模型和快速的随机访问能力，奠定了程序逻辑的基本骨架。本篇博客将深入剖析Java数组的特性、应用场景及性能要点，帮助您从语法本质到实战技巧全面驾驭这一编程利器。

注意：和c语言内容大致相同的部分会简单带过或者不讲解

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、数组的基本概念

1.1 数组的创建和初始化

数组的创建：

 T[] 数组名 = new T[N];

T：表⽰数组中存放元素的类型
T[]：表⽰数组的类型
N：表⽰数组的⻓度

public class array {public static void main(String[] args) {int[] array1=new int[10];double[] array2=new double[10];String[] array3=new String[10];}
}

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，只开辟空间但是不赋初值
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
示例代码：

public class array {public static void main(String[] args) {int[] array1=new int[]{0,1,2,3,4,5,6};double[] array2=new double[]{1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0};String[] array3=new String[]{"hello"};int[] array4={1,2,3,4};}
}

【注意事项】：

静态初始化虽然没有指定数组的⻓度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的⻓度。
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[]。

**
静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以。
示例代码如下：**

public class array {public static void main(String[] args) {int[] array1;array1=new int[4];int[] array2;array2=new int[]{1,2,3};//下面方式不可行int[] array3;array3={1,2,3};}
}

在这里插入图片描述
如果没有对数组进⾏初始化，数组中元素有其默认值：

如果数组中存储元素类型为引⽤类型，默认值为null

1.2 数组的基本使用

通过代码来演示数组的使用：

public class array {public static void main(String[] args) {String[] array1=new String[]{"hhh","aaa","zzz"};array1[2]="dzj";for (String str: array1) {System.out.println(str);}}
}

遍历数组：

public class array {public static void main(String[] args) {String[] array1=new String[]{"hhh","aaa","zzz"};array1[2]="dzj";//遍历方式一for (String str: array1) {System.out.println(str);}//遍历方式二for (int i = 0; i < array1.length; i++) {System.out.println(array1[i]);}}
}

二、数组是引用类型

2.1 初始JVM的内存分布

JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分
在这里插入图片描述

JVM内存划分（按功能分区）

程序计数器(PC Register)
- 占用极小的内存空间
- 核心功能：保存下一条要执行的指令地址
- 线程私有，每个线程独立存储
虚拟机栈(JVM Stack)
- 存储方法调用相关的运行时数据
- 方法执行机制：
  • 每个方法执行时创建对应的栈帧
  • 栈帧包含五部分：
  - 局部变量表（方法参数和局部变量）
  - 操作数栈（执行引擎的工作区）
  - 动态链接（指向运行时常量池的方法引用）
  - 返回地址（方法结束后的返回位置）
  - 附加信息（如调试数据）
- 生命周期：
  • 方法开始执行 → 栈帧入栈
  • 方法执行结束 → 栈帧出栈销毁
本地方法栈(Native Method Stack)
- 为Native方法（本地方法） 提供服务
- 功能与虚拟机栈类似
- 特殊说明：在HotSpot等JVM实现中与虚拟机栈合并
堆(Heap)
- JVM管理的最主要内存区域（占比最大）
- 存储特性：
  • 所有new创建的对象都在堆上分配（包括数组对象）
```
new int[]{1, 2, 3} // 堆内存分配
```
  • 对象存储要求：
  - 被引用对象不会被销毁
  - 未被引用对象由GC回收
- 生命周期管理：
  • JVM启动时创建
  • 程序运行期间动态调整大小
  • JVM退出时销毁
方法区(Method Area)
- 核心存储内容：
  • 已被加载的类元数据（类名/字段/方法/父类/接口等）
  • 运行时常量池（字符串常量等）
  • 静态变量（static修饰的类变量）
  • 即时编译器编译后的代码（JIT优化产物）
- 特殊说明：字节码指令（编译后的方法代码）存储在此区域

2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；
⽽引⽤数据类型创建的变量，⼀般称为对象的引⽤，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

在这里插入图片描述

注意：java中是不能获取到变量的地址的，也就是说java中并没有指针的概念

2.3 再谈引用变量

public class array {public static void main(String[] args) {int[] array2 = new int[]{1,2,3,4};int[] array1=array2;array1[0]=100;array1[1]=200;array1[2]=300;array1[3]=400;for (int i = 0; i < array2.length; i++) {System.out.println(array2[i]);}}
}

注意：这里的array1=array2是地址赋值，所以改变array1中的数组值所以array2中的内容也会发生改变，两个引用变量此时指向了同一块内存空间

2.4 认识null

null 在Java中表⽰"空引⽤",也就是⼀个不指向对象的引用

int[] arr = null;System.out.println(arr[0]);// 执⾏结果Exception in thread "main" java.lang.NullPointerExceptionat Test.main(Test.java:6)

在这里插入图片描述
null 的作⽤类似于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,就会抛出NullPointerException.

JAVA中并没有规定null是零地址

三、数组作为函数的参数和返回值

参数传数组类型(引用数据类型)

public class array {public static void main(String[] args) {int[] arr={1,2,3,4,5,6};fix(arr);for (int x:arr) {System.out.println(x);}}public static void fix(int[] arr){for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i]=i*100;}}
}

总结:所谓的"引用"本质上只是存了⼀个地址.Java将数组设定成引用类型,这样的话后续进行数组参数传参,其实只是将数组的地址传入到函数形参中.这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能⽐较长,那么拷贝开销就会很大).

数组作为函数的返回值
比如：获取斐波那契数列的前N项

public class array {public static void main(String[] args) {int[] array=fib(20);assert array != null;for (int x:array) {System.out.println(x);}}public static int[] fib(int n){if(n<=0){return null;}int[] array=new int[n];array[0]=array[1]=1;for (int i = 2; i <array.length ; i++) {array[i]=array[i-1]+array[i-2];}return array;}
}

在这里插入图片描述

四、数组的应用场景

4.1 数组转字符串

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;public class array {public static void main(String[] args) {int[] array={1,2,3,4,5,6};String ret=Arrays.toString(array);System.out.println(ret);}public static void main1(String[] args) {Scanner scanner=new Scanner(System.in);int[] array = {2,6,4,1};System.out.println(sequence(array));}public static boolean sequence(int[] array) {boolean flag = true;int count=0;for (int i = 0; i <array.length-3 ; i++) {if(array[i]%2!=0){count++;if(count==3){return true;}}else{count=0;}}return false;}
}

在这里插入图片描述

4.2 数组的拷贝

    public static void main(String[] args) {int[] array={1,2,3,4,5,6};int[] array1=Arrays.copyOf(array,array.length);//扩容操作int[] array2=Arrays.copyOf(array,array.length*2);int[] array3=Arrays.copyOfRange(array,2,5);String ret1=Arrays.toString(array1);System.out.println(ret1);String ret2=Arrays.toString(array2);System.out.println(ret2);String ret3=Arrays.toString(array3);System.out.println(ret3);}

在这里插入图片描述

注意：数组当中存储的是基本类型数据时，不论怎么拷⻉基本都不会出现什么问题，但如果存储的是引⽤数据类型，拷⻉时需要考虑深浅拷⻉的问题，

源码部分展示：
在这里插入图片描述

4.3 深拷贝和浅拷贝问题

深拷贝和浅拷贝通常只出现在引用数据类型的范畴之上，基本数据类型不存在深拷贝和浅拷贝问题！！

当拷贝内容为引用数据类型的时候，浅拷贝指的是拷贝数组的内容仅仅是拷贝变量的值，而没有存储对象本身所存储的内容，而深拷贝恰恰相反。

图片左边是浅拷贝，右边是深拷贝

4.3 冒泡排序的小优化

    public static void main(String[] args) {int[] array={4,6,3,2,1,7,8,11,23,22,42,21};bubbleSort(array);for (int x: array) {System.out.print(x+" ");}}public static void bubbleSort(int[] array){for(int i=0;i<array.length-1;i++){boolean flg=false;for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {if(array[j]>array[j+1]){int tmp=array[j];array[j]=array[j+1];array[j+1]=tmp;flg=true;}}if(!flg){return;}}}

在这里插入图片描述

冒泡排序本身时间复杂度比较高，使用java内置的sort函数即可：

public static void main(String[] args) {int[] array={4,6,3,2,1,7,8,11,23,22,42,21};Arrays.sort(array);for (int x: array) {System.out.print(x+" ");}}

在这里插入图片描述

4.4 数组逆序

    public static void main(String[] args) {int[] array={1,2,3,4,5,6};reverse(array);for (int x: array) {System.out.print(x+" ");}}public static void reverse(int[] array){int left=0;int right=array.length-1;while(left<right){int tmp=array[left];array[left]=array[right];array[right]=tmp;left++;right--;}}

在这里插入图片描述

4.5 数组逆序

调整数组顺序使得奇数位于偶数之前。调整之后，不关心大小顺序。
如数组：[1,2,3,4,5,6]
调整后可能是：[1, 5, 3, 4, 2, 6]

public static void main(String[] args) {int[] array={1,2,3,4,5,6};change(array);for (int x: array) {System.out.print(x+" ");}}public static void change(int[] array){int left=0;int right=array.length-1;while(left<right){while(left<right&&array[left]%2!=0){left++;}while(left<right&&array[right]%2==0){right--;}int tmp=array[left];array[left]=array[right];array[right]=tmp;}}

4.6 数组练习

在这里插入图片描述
异或的特点是：

1、n ^ n = 0；即两个相同的数字异或是0

2、0 ^ n = n；即0和任何数字进行异或，结果就是那个任何数字。

public static void main(String[] args) {int[] array={4,1,2,1,2};int num=getNum(array);System.out.println(num);}public static int getNum(int[] array){int ret=0;for (int i = 0; i < array.length; i++) {ret^=array[i];}return ret;}public static void main6(String[] args) {int[] array={1,2,3,4,5,6};change(array);for (int x: array) {System.out.print(x+" ");}}

在这里插入图片描述

五、二维数组

5.1 普通二维数组

基本语法：

数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [⾏数][列数]{ 初始化数据 };

注意：二维数组行不可以省略，但是列可以省略

public static void main(String[] args) {int[][] array = new int[3][];}

代码示例：

public static void main(String[] args) {int[][] array = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};for (int i = 0; i < array.length; i++) {for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {System.out.print(array[i][j]+" ");}System.out.println();}}

在这里插入图片描述

5.2 不规则的二维数组

不规则的⼆维数组指的是，⼆维数组的列在定义的时候，没有确定。

int[][] array = new int[3][];

public static void main(String[] args) {int[][] array = new int[2][];array[0]=new int[3];array[1]=new int[5];for (int i = 0; i < array.length; i++) {for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {System.out.print(array[i][j]+" ");}System.out.println();}}

在这里插入图片描述

总结

作为Java编程的基础支柱，数组的价值远超出其简单的语法形式。它不仅提供了数据的高效组织方式，更通过多维数组支持复杂数据建模，借助Arrays工具类实现强大操作能力。尽管集合框架在现代开发中日益普及，但在性能敏感的底层系统、算法实现以及内存优化场景中，数组仍展现着不可替代的优势。真正掌握数组的内存机制、遍历技巧与异常处理，将使您的代码在严谨性和效率上实现质的飞跃——这正是构建健壮程序的关键一步。

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前言

一、数组的基本概念

1.1 数组的创建和初始化

1.2 数组的基本使用

二、数组是引用类型

2.1 初始JVM的内存分布

JVM内存划分（按功能分区）

2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别

2.3 再谈引用变量

2.4 认识null

三、数组作为函数的参数和返回值

四、数组的应用场景

4.1 数组转字符串

4.2 数组的拷贝

4.3 深拷贝和浅拷贝问题

4.3 冒泡排序的小优化

4.4 数组逆序

4.5 数组逆序

4.6 数组练习

五、二维数组

5.1 普通二维数组

5.2 不规则的二维数组

总结

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