Java 数组

数组在编程语言中是非常重要的数据结构。本小节我们来一起学习 Java 数组，通过本小节的学习，你将了解到数组的基本概念，如何声明数组以及数组的声明有哪些方式，如何初始化数组以及数组初始化有哪些方式，数组的常用操作有哪些，多维数组的声明、创建、初始化以及迭代等等。多维数组部分将以二维数组进行为例讲解，理解了二维数组，再去理解多维数组就相对容易了。

1. 什么是数组

数组是相同类型的数据按照顺序组成的一种引用数据类型。

Java 中有基本数据类型和引用数据类型两种数据类型。数组就是引用数据类型。

2. 数组声明

在 Java 语言中，数组声明有两种语法：

• 中括号跟在数据类型后：DataType[] arrayName;

• 中括号跟在数组名称后：DataType arrayName[];

其中DataType是数组中要存放元素的数据类型，例如int、String等，arrayName是数组名称，遵守变量的命名规范。

在实际的编码中，我们更常用的是第一种语法。实例如下：

// 声明一个int类型的数组，名称为 firstIntArray:
int[] firstIntArray;  // 推荐写法
int firstIntArray[];

也可以修改数据类型，以生成其他类型的数组。实例如下：

// 声明一个float类型的数组：
float[] firstFloatArray;
// 声明一个字符串类型的数组：
String[] firstStringArray;

3. 数组创建

3.1 先声明再创建

先声明再创建，需要编写两条语句：

DataType[] arrayName;
arrayName = new DataType[数组长度];

数组的创建使用new关键字，后面跟上一个空格+数据类型+中括号[]，中括号中间是数组的长度，这里是必须指定的，它是一个整型的数字。实例如下：

// 声明一个整型的数组：
int[] intArray;
// 创建数组，长度为10
intArray = new int[10];

3.2 声明时同时创建

声明时同时创建，需要编写一条语句：

DataType[] arrayName = new DataType[数组长度];

实例如下：

// 声明时同时创建
int[] intArray = new int[10];

数组声明用到的中括号，也可以放到数组名称的后面，实例如下：

int intArray[] = new int[10];

所创建的数组数据类型必须与其声明的数据类型相同。对于其他类型数组的创建，实例如下：

// 创建一个数据类型为字符串、长度为5的数组：
String[] stringArray = new String[5];

// 创建一个数据类型为双精度浮点型、长度为10的数组：
double[] floatArray = new double[10];

// 创建一个数据类型为字符型、长度为10的数组：
char[] charArray;
charArray = new char[10];

4. 数组初始化

数组创建后，所有元素都初始化为默认值，整型数组的元素都为 0，浮点型都为 0. 0 ，布尔型都为 false。例如 int[] arr = new int[5];语句创建了一个数组，它在结构可参考下图：

除了数组的默认初始化，还有另外两种常见形式：

1. 静态初始化
2. 动态初始化

下面我们将分别介绍两种数组的初始化形式。

4.1 静态初始化

静态初始化数组，就是声明的同时，给数组赋值。其语法为：

DataType[] arrayName = {元素1, 元素2, 元素3, 元素n};

赋值符号右边为用中括号所包围的 n 个元素，实例如下：

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};

上面数组arr存放的元素为从 1 到 5 这几个整型。其的长度为 5 。 数组的长度就是初始化时所给数组元素的个数。

4.2 动态初始化

动态初始化数组，即数组的声明以及创建是与数组的赋值操作分开进行的。实例如下：

// 声明并创建数组，长度为3
int[] arr = new int[3];
// 给下标位置0赋值为1
arr[0] = 1;
// 给下标位置1赋值为2
arr[1] = 2;
// 给下标位置2赋值为3
arr[2] = 3;

数组是有下标的，下标从 0 开始，因此长度为 3 的数组，最大下标为 2 。下图展示了上述代码的执行流程：

5. 数组的操作

5.1 数组元素的引用

语法：数组名【下标】，下标从0开始。有一个整型数组，引用其第一个元素，实例如下：

public class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化整型数组arr：
        int[] arr = {1, 2, 3};
        // 引用arr的第一个元素：
        int element1 = arr[0];
        System.out.println("数组arr中，第一个元素为：" + element1);
    }
}

运行结果：

数组arr中，第一个元素为：1

注意，上面的数组下标最大为 2，也就是说，引用元素时，不能超过其下标最大值。下面是一个反例：

public class OutOfIndexDemo {
  	public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3};
        // 引用arr的第四个元素：
        int element4 = arr[3];
    }
}

由于数组中只有三个元素，但引用了索引为 3 的第四个元素，编译执行代码，会抛出如下异常：

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 3 out of bounds for length 3
	at OutOfIndexDemo.main(OutOfIndexDemo.java:5)

5.2 数组元素的修改

既然可以引用数组元素，就可以修改元素，实例如下：

public class ArrayDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化整型数组arr：
        int [] arr = {1, 2, 3};
        // 修改下标为1的元素为4
        arr[1] = 4;
        System.out.println("数组arr中，第二个元素为：" + arr[1]);
    }
}

运行结果：

数组arr中，第二个元素为：4

5.3 获取数组长度

我们可以使用数组的内置属性length来获取数组的长度，使用点操作符调用其内置属性：arrayName.length。实例如下：

public class ArrayDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化整型数组arr：
        int[] arr = {1, 2, 3};
        // 打印数组arr的长度：
        System.out.println("数组arr的长度为：" + arr.length);
    }
}

数组arr的长度为：3

有时我们想引用数组中最后一个元素，由于数组下标从 0 开始，所以最后一个元素的下标为数组的长度减去 1，这时可以结合length属性来进行引用。实例如下：

public class ArrayDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化一个char类型的数组：
        char[] charArr = {'I', 'm', 'o', 'o', 'c'};
        // 引用最后一个元素：
        char lastElement = charArr[charArr.length-1];
        System.out.println("charArr数组的最后一个元素为：" + lastElement);
    }
}

charArr数组的最后一个元素为：c

5.4 数组的迭代

5.4.1 循环赋值

我们知道了数组如何赋值，在实际的编码中，对整型数组循环赋值是很常用的。

实例：

运行结果：

public class ArrayDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明一个整型数组
        int[] arr = new int[10];
        // 使用for循环对数组arr进行遍历，将数字1到10赋值给数组arr
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = i + 1;
        }
        // 循环赋值完成，此时 arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
        // 遍历数组，打印数组中每一个元素
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + "t");
        }
    }
}

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

5.4.2 循环引用

我们可以使用循环引用依次打印数组中的每个元素。

实例如下：

public class ArrayDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化一个整型数组
        int[] arr = {1,2,3,4,5};
        // 使用for循环遍历数组arr
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            // 打印位置i的元素
            System.out.println("索引位置" + i + "的元素为：" + arr[i]);
        }
    }
}

运行结果：

索引位置0的元素为：1
索引位置1的元素为：2
索引位置2的元素为：3
索引位置3的元素为：4
索引位置4的元素为：5

5.4.3 增强 for 循环

上一小节我们提到for each循环可以更简单地对数组进行迭代。以下是for each循环的语法结构：

for(变量声明: 数组或列表) {
    // 循环体
}

我们来看一个实例：

public class ForEachLoop {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化字符串数组 words
        String[] words = {"Welcome ", "to ", "imooc"};
        for(String word: words) {
            System.out.print(word);
        }
    }
}

运行结果：

Welcome to imooc

实例中遍历了一个单词数组，并且将它们打印成了一个句子。for each循环对words数组进行了遍历，并依次将每个索引的值赋值给了word变量，然后再执行循环体中的语句。显然 for each循环的代码看起来更加清晰。但增强for循环无法指定遍历顺序，也无法获取数组的索引。

5.4.4 更多实例

对于数组的循环还有很多案例，下面我们一起来学习几个。

实例 1，求整型数组中，偶数元素的累加和：

public class ArraySumDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化变量sum，用于存放累加和
        int sum = 0;
        // 创建一个包含100个元素的整型数组
        int[] arr = new int[100];
        // 对arr进行循环赋值，将整数1~100赋值到数组中
        for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = i + 1;
        }
        // 遍历赋值好的数组
        for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] % 2 == 0) {
                // 如果当前元素对二取余等于0，则为偶数，执行累加计算
                sum += arr[i];
            }
        }
        // 数组循环计算结束，输出最终结果
        System.out.println("数组arr中偶数元素的累加和为：" + sum);
    }
}

运行结果：

数组arr中偶数元素的累加和为：2550

实例 2，求数组中最大值：

public class ArrayGetMaxDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {20, 30, 15, 70, 92, 11};
        int max = arr[0];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        System.out.println("最大值为：" + max);
    }
}

运行结果：

最大值为：92

实例 3，使用for each循环遍历整型数组，获取数组中的最小值：

public class ArrayGetMinDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {20, 30, 15, 70, 92, 11};
        int min = arr[0];
        for(int n: arr) {
            if(n < min) {
                min = n;
            }
        }
        System.out.println("最小值为：" + min);
    }
}

运行结果：

最小值为：11

6. 多维数组

在 Java 中，多维数组也是非常常用的数据结构，下面以二维数组为例，介绍二维数组的声明、创建、初始化和引用。

6.1 声明

二维数组有 3 种声明方式：

• 中括号跟在数据类型后：DataType[][] arrayName;（最推荐写法）
• 中括号跟在数组名后：DataType arrayName[][];
• 中括号一个在前，一个在后：DataType[] arranName[];

实例：

// 声明一个整型的二维数组
int[][] intArray;
// 声明一个单精度浮点型的二维数组
float floatArray[][];
// 声明一个char类型的二维数组
char[] charArray[];

6.2 创建

二维数组可以想象成一个存放数据的表格，二维数组的创建和一维数组相似。可以声明数组的同时创建：

javaDataType[][] arrayName = new int[行数][列数];

也可以先声明再创建：

DataType[][] arrayName;
arrayName = new DataType[行数][列数];

实例：

// 声明并创建一个2行3列的数组
int[][] intArray = new int[2][3];
// 声明一个单精度浮点型的二维数组
float floatArray[][];
// 创建一个3行3列的二维数组
floatArray = new float[3][3];

在创建数组的时候，我们也可以先不指定列的数量，再在后面进行逐行创建。

实例：

// 创建一个3行的二维数组
int intArray[][] = new int[3][];
// 第一行3列
intArray[0] = new int[3];
// 第二行2列
intArray[1] = new int[2];
// 第三行1列
intArray[2] = new int[1];

6.3 初始化

多维数组也有静态初始化和动态初始化之分，对于静态初始化，一维数组使用一对大括号{}包含其元素，而二维数组的初始化可以使用两对大括号包含行数和列数。实例如下：

// 创建一个3行2列的二维数组
int[][] intArray = {{1,2}, {3,4}, {5,6}};

动态初始化实例如下：

// 声明并创建一个数组
int intArray[][] = new int[2][3];
// 为第1行第1列的元素赋值：
intArray[0][0] = 10;

Tips：为数组赋值时，要注意数组的下标索引是从 0 开始的。

一维数组可以通过length属性获取元素个数，同样二维数组的行数和列数也可以使用length属性获取。实例如下：

public class ArrayDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化一个3行2列的二维数组
        int[][] intArray = {{1,2,7}, {3,4}, {5,6}};
        // 获取intArray的行数
        System.out.println("intArray的行数为：" + intArray.length);
        // 获取intArray第1行的列数
        System.out.println("intArray第一行的列数为：" + intArray[0].length);
    }
}

运行结果：

intArray的行数为：3
intArray第一行的列数为：3

6.4 二维数组的迭代

一维数组使用单层for循环就可以遍历，二维数组的遍历需要使用双层嵌套for循环。

实例：

public class ArrayDemo7 {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化一个3行2列的二维数组
        int[][] intArray = {{1,2,7}, {3,4}, {5,6}};
        // 遍历intArray
        for(int i = 0; i < intArray.length; i++) {
            for(int j = 0; j <intArray[i].length; j++) {
                // 打印索引位置[i][j]的元素:
                System.out.println((i+1) + "行" + (j+1) + "列的元素为：" + intArray[i][j]);
            }
            // 打印一个空行
            System.out.println();
        }
    }
}

运行结果：

1行1列的元素为：1
1行2列的元素为：2
1行3列的元素为：7

2行1列的元素为：3
2行2列的元素为：4

3行1列的元素为：5
3行2列的元素为：6

7. 小结

本小节我们学习了 Java 数组，知道了数组是引用数据类型。它在创建时，会在内存中开辟一个连续的空间；数组是同一数据类型的集合。可以使用数组下标来引用数组元素，数组元素的下标都是从 0 开始，使用下标不要超出范围，否则会抛出异常。可以使用length属性获取数组的长度。对于多维数组，实际开发中建议不要使用超过三维的数组，否则会让你的程序难以理解和维护。

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