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# Java数组的介绍和使用方法
## 一、数组的基本概念
### 1.1 什么是数组
数组(Array)是Java中最基本的数据结构之一，它是**相同数据类型元素的集合**，这些元素在内存中**连续存储**并通过**索引(index)**进行访问。数组属于引用数据类型，其长度在创建时确定且不可改变。
### 1.2 数组的特点
- **固定长度**：一旦创建，长度不可变
- **类型一致**：所有元素必须是相同数据类型
- **内存连续**：元素在内存中是连续存储的
- **索引访问**：通过从0开始的整数索引访问元素
- **效率高**：随机访问时间复杂度为O(1)
### 1.3 数组的应用场景
- 存储大量同类型数据
- 需要快速随机访问元素的场景
- 实现其他数据结构的基础（如堆、栈、队列等）
- 数学计算（矩阵运算、向量计算等）
## 二、数组的声明和初始化
### 2.1 数组的声明
Java中数组的声明有两种语法格式：
```java
// 方式1：数据类型[] 数组名（推荐）
int[] numbers;
// 方式2：数据类型 数组名[]
String names[];
最佳实践：推荐使用第一种方式，因为类型和数组标记更清晰。
数组初始化分为静态初始化和动态初始化两种方式。
直接指定数组元素的值，由编译器确定长度：
// 完整格式
int[] arr1 = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
// 简化格式（只能用于声明时）
int[] arr2 = {1, 2, 3, 4, 5};
指定数组长度，系统分配默认值：
// 创建长度为5的int数组（默认值0）
int[] arr3 = new int[5];
// 创建长度为3的String数组（默认值null）
String[] arr4 = new String[3];
不同数据类型的数组元素有不同默认值：
| 数据类型 | 默认值 |
|---|---|
| byte/short/int | 0 |
| long | 0L |
| float | 0.0f |
| double | 0.0d |
| char | ’\u0000’ |
| boolean | false |
| 引用类型 | null |
通过索引访问和修改数组元素：
int[] scores = {85, 90, 78, 92, 88};
// 访问第三个元素（索引2）
int thirdScore = scores[2]; // 78
// 修改第一个元素
scores[0] = 88;
注意：访问越界会抛出
ArrayIndexOutOfBoundsException
使用length属性获取数组长度：
String[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};
System.out.println(names.length); // 输出3
常见的数组遍历方式：
for (int i = 0; i < names.length; i++) {
System.out.println(names[i]);
}
for (String name : names) {
System.out.println(name);
}
System.out.println(Arrays.toString(names));
// 输出：[Alice, Bob, Charlie]
二维数组是数组的数组，可以看作表格或矩阵。
// 静态初始化
int[][] matrix1 = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};
// 动态初始化
int[][] matrix2 = new int[3][4]; // 3行4列
Java支持每行长度不同的不规则数组：
int[][] irregular = new int[3][];
irregular[0] = new int[2];
irregular[1] = new int[3];
irregular[2] = new int[1];
嵌套循环遍历多维数组：
for (int i = 0; i < matrix1.length; i++) {
for (int j = 0; j < matrix1[i].length; j++) {
System.out.print(matrix1[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
java.util.Arrays类提供了丰富的数组操作方法：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
sort() |
数组排序 |
binarySearch() |
二分查找 |
equals() |
比较数组 |
fill() |
填充数组 |
copyOf() |
数组复制 |
toString() |
数组转字符串 |
int[] numbers = {5, 3, 9, 1, 7};
// 排序
Arrays.sort(numbers); // [1, 3, 5, 7, 9]
// 二分查找（必须先排序）
int index = Arrays.binarySearch(numbers, 5); // 2
// 数组复制
int[] copy = Arrays.copyOf(numbers, 3); // [1, 3, 5]
// 填充数组
Arrays.fill(copy, 0); // [0, 0, 0]
public static int linearSearch(int[] arr, int key) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] == key) {
return i;
}
}
return -1;
}
public static int binarySearch(int[] arr, int key) {
int left = 0, right = arr.length - 1;
while (left <= right) {
int mid = (left + right) / 2;
if (arr[mid] == key) return mid;
else if (arr[mid] < key) left = mid + 1;
else right = mid - 1;
}
return -1;
}
public static void bubbleSort(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
public static void selectionSort(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if (arr[j] < arr[minIndex]) {
minIndex = j;
}
}
if (minIndex != i) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[minIndex];
arr[minIndex] = temp;
}
}
}
| 特性 | 数组 | 集合(ArrayList) |
|---|---|---|
| 长度 | 固定 | 动态可变 |
| 类型 | 单一 | 可通过泛型指定 |
| 性能 | 更高 | 稍低 |
| 功能方法 | 较少 | 丰富 |
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
// 求平均值
double avg = Arrays.stream(numbers).average().orElse(0);
// 过滤和转换
int[] evens = Arrays.stream(numbers)
.filter(n -> n % 2 == 0)
.toArray();
int[] largeArray = /* 大数据量数组 */;
Arrays.parallelSort(largeArray); // 并行排序提高性能
Java数组是编程中最基础也是最重要的数据结构之一。掌握数组的声明、初始化、遍历和常用操作是每个Java开发者的必备技能。虽然数组功能相对简单，但它在性能关键场景中仍然不可替代。对于更复杂的需求，可以考虑使用Java集合框架中的各种实现类，但在底层实现上，它们很多都是基于数组构建的。
随着Java版本的演进，数组与Stream API的结合为数据处理提供了更强大的能力。建议开发者在实际项目中根据具体需求选择合适的数据结构，在简单性、性能和功能之间取得平衡。
最佳实践建议： 1. 优先考虑类型安全，使用泛型集合替代Object数组 2. 对于固定大小的数据集，数组仍然是最高效的选择 3. 使用Arrays类提供的工具方法简化代码 4. 大型数组操作考虑并行处理方法 5. 注意数组边界检查，避免运行时异常 “`
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