07-一维数组

07-一维数组

  • 7.1 引言

    • 单个的数组变量可以引用一个大的数据集合。

  • 7.2 数组的基础知识

    一旦数组被创建，他的大小是固定的。使用一个数组引用变量和下标来访问数组中的元素。

    • 7.2.1 声明数组变量
      • 为了在程序中使用数组，必须声明一个引用数组的变量，并指明数组的元素类型。下卖弄是声明数组变量的语法： 
        elementType[] arrayRefVar;
//或者
elementType arrayRefVar[];//是允许这样的，但是不是最好的方式
      • elementType可以是任意数据类型，但是数组中所有的元素都必须具有相同的数据类型。
      • 也可以用elementType arrayRefVar[]声明数组变量。这种来自c/c++语言的风格被Java采纳以适用于c/c++程序员。推荐使用elementType[] arrayRefVar。
    • 7.2.2 创建数组
      • 不同于声明基本数据类型变量，声明一个数组变量时并不给数组分配任何内存空间。它只是创建一个对数组的引用的存储位置。如果变量不包含对数组的引用，那么这个变量的值为null。除非数组已经被创建，否则不能给他分配任何元素。声明数组变量之后，可以使用下面的语法用new操作符创建数组，并且将它的引用赋给一个变量： 
        arrayRefVar = new elementType[arraySize];
      • 这条语句做了两件事：
        • 1、使用new elementType[arraySize]创建了一个数组；
        • 2、把这个新创建的数组的引用赋值给变量arraySize。
      • 声明一个数组变量、创建数组、将数组引用赋值给变量这三个步骤可以合并在一条语句里。 
        elementType[] arrayRefVar = new elementType[arraySize];
//或者
elementType arrayRefVar[] = new elementType[arraySize];
      • 一个数组变量看起来似乎是存储了一个数组，但实际上他存储的是指向数组的引用。严格的讲，一个数组变量和一个数组是不同的，但多数情况下他们的差别是可以忽略的。因此，为了简化，通常常可以说myList是一个数组，而不用更长的陈述：myList是一个含有double型元素数组的引用变量。
    • 7.2.3 数组大小和默认值
      • 当给数组分配空间时，必须指定该数组能够存储的元素个数，从而确定数组大小。创建数组之后就不能再修改它的大小了。可以使用arrayRefVar.length得到数组的大小。
      • 当创建数组后，他的元素呗赋予默认值，数值型基本数据类型的默认值为0，char型的默认值为‘\u0000’，boolean型的默认值为false。
    • 7.2.4 访问数组元素
      • 数组元素可以通过下标访问。数组下标是基于0的，也就是说，其范围从0开始到arrayRefVar.length-1结束。数组中的每个元素都可以使用下面的语法表示，称为下标变量： 
        arrayRefVar[index];
    • 7.2.5 数组初始化简写方式
      • Java有一个简捷的标记，称作数组初始化简写方式，他使用下面的语法将声明数组、创建数组和初始化数组结合到一条语句中： 
        elementType[] arrayRefVar = {value0,value1,...,valuek};
      • 数组初始化简写方式中不使用操作符new。使用数组初始化简写方式时，必须将声明、创建和初始化数组都放在一条语句中。
    • 7.2.6 处理数组
      • 处理数组元素时，经常会用到for循环，理由如下：
        • 数组中所有元素都是同一类型的。可以使用循环以同样的方式反复处理这些元素。
        • 由于数组的大小是已知的，所以很自然的就使用for循环。
      • 1、使用输入值初始化数组 
        double[] myList = new double[4];
        java.util.Scanner input = new java.util.Scanner(System.in);
        System.out.print("Enter " + myList.length + " values: ");
        for (int i = 0;i < myList.length;i++)
            myList[i] = input.nextDouble();
      • 2、使用随机数初始化数组 
        for (int i = 0;i < myList.length;i++){
            myList[i] = Math.random() * 100;
        }
      • 3、显示数组 
        char[] city = {'D','a','l','l','a','s'};
        System.out.println(city);
      • 4、对所有元素求和 
        double total = 0;
        for (int i = 0;i < myList.length;i++){
            total += myList[i];
        }
      • 5、找出最大元素 
        double max = myList[0];
        for (int i = 0;i < myList.length;i++){
            if (myList[i] > max)max = myList[i];
        }
      • 6、找出最大元素的最小下标值 
        double max = myList[0];
        int indexOfMax = 0;
        for (int i = 1;i < myList.length;i++){
            max = myList[i];
            indexOfMax = 1;
        }
      • 7、随机打乱 
        for (int i = 0;i < myList.length - 1;i++){
            int j = (int)(Math.random() * myList.length);
            double temp = myList[i];
            myList[i] = myList[j];
            myList[j] = temp;
        }
      • 8、移动元素 
        double temp = myList[0];
        for (int i = 1;i < myList.length;i++){
            myList[i - 1] = myList[i];
        }
        myList[myList.length - 1] = temp;
      • 9、简化编码 
        String[] months = {"January","Februry",....,"December"};
        System.out.print("Enter a month number (1 to 12): ");
        int monthNumber = input.nextInt();
        System.out.println("The month is " + months[monthNumber - 1]);
    • 7.2.7 foreach循环
      • Java支持一个简便的for循环，称为foreach循环，即不使用下标变量就可以顺序的遍历整个数组。下面的代码就可以显示数组myList的所有元素： 
        for(double e : myList){
    Syetem.out.println(e)
}
      • foreachde的语法是: 
        for(elementType element: arrayRefVar){
//Process the element
}

  • 7.3 示例学习：分析数字

    • 编写一个程序，找到大于平均值的项的数目。 
      package chapter06;

public class AnalyzeNumbers {
    public static void main(String[] args){
        java.util.Scanner input = new java.util.Scanner(System.in);
        System.out.print("Enter the number of items: ");
        int n = input.nextInt();
        double[] numbers = new double[n];
        double sum = 0;
        
        System.out.print("Enter the numbers : ");
        for (int i = 0;i < n;i++){
            numbers[i] = input.nextDouble();
            sum += numbers[i];
        }
        
        double average = sum / n;
        
        int count = 0;
        for (int i = 0;i < n;i++)
            if (numbers[i] > average)
                count++;
            
        System.out.println("Average is " + average);
        System.out.println("Number of elements above the average is " + count);
    }
}

  • 7.4 示例学习：一副牌

    package chapter06;

public class DeckOfCards {
    public static void main(String[] args){
        int[] deck = new int[52];
        String[] suits = {"Spads","Hearts","Diamonds","clubs"};
        String[] ranks = {"Ace","2","3","4","5","6","7","8","9","10","Jack","Queen","King"};
        
        for (int i = 0;i < deck.length;i++)
            deck[i] = i;
        
        for (int i = 0;i < deck.length;i++){
            int index = (int)(Math.random() * deck.length);
            int temp = deck[i];
            deck[i] = deck[index];
            deck[index] = temp;
        }
        
        for (int i = 0;i < 4;i++){
            String suit = suits[deck[i] / 13];
            String rank = ranks[deck[i] % 13];
            System.out.println("Card number " + deck[i] + ": " + rank + " of " + suit);
        }
    }
}

  • 7.5 复制数组

    • 要将一个数组中的内容复制到另外一个数组中，需要将数组的每个元素复制到另外一个数组中。 
      list2 = list1
    • 上面的语句并不能将list1引用的数组内容复制到list2，而只是将list1的引用值复制给了list2.在这条语句之后，list1和list2都指向同一个数组。list2原先所引用的数组不能再引用，它就变成了垃圾，会被Java虚拟机自动收回（这个过程称为垃圾回收）。
    • 复制数组有三种方法：
      • 1、使用循环语句逐个的赋值数组的元素；
      • 2、使用System类中的静态方法arraycopy；
        • arraycopy的语法是： 
          arraycopy（sourceArray,srcPos,targeArray,tarPos,length）;
        • 参数srcPos和tarPos分别表示在源数组sourceArray和目标数组targetArray中的起始位置。从sourceArray复制到targetArray中的元素个数由参数length指定。
        • arraycopy方法没有给目标数组分配内存空间。复制前必须创建目标数组以及分配给他的内存空间。复制完成后，sourceArray和targetArray具有相同的内容，但占有独立的内存空间。
      • 3、使用clone方法赋值数组。

  • 7.6 将数组传递给方法

    • 当一个数组传递给方法时，数组的引用被传给方法。
    • 和方法传递基本数据类型一样，也可以给方法传递数组。 
      public static void printArray(int[] array){
    for(int i = 0;i < array.length;i++){
        System.out.print(array[i] + " ");
    }
}
    • 使用下述语法创建数组： 
      new elementType[]{value0,value1,...,valuek};
    • 该数组没有显式的引用变量，这样的数组称为匿名函数。
    • Java使用按值传递的方式将实参传递给方法。传递剧本数据类型变量的值与传递数组值有很大的不同：
      • 对于基本数据类型参数，传递的是实参的值；
      • 对于数组类型参数，参数值是数组的引用，给方法传递的是这个引用。从语义上来讲，最好的描述为传递共享信息，即方法中的数组和传递的数组是一样的。因此，如果改变方法中的数组，将会看到方法外的数组也改变了。 
        package chapter06;

public class TestPassArray {
    public static void main(String[]  args){
        int[] a = {1,2};
        
        System.out.println("Before invoking swap");
        System.out.println("array is {" + a[0] + ", " + a[1] + "}");
        swap(a[0],a[1]);
        System.out.println("After invoking swap");
        System.out.println("array is {" + a[0] + ", " + a[1] + "}");
    }
    public static void swap(int n1,int n2){
        int temp = n1;
        n1 = n2;
        n2 = temp;
    }
    public static void swapFirstTwoInArray(int[] array){
        int temp = array[0];
        array[0] = array[1];
        array[1] = temp;
    }
}

  • 7.7 方法返回数组

    • 当方法返回一个数组时，数组的引用被返回。

  • 7.8 示例学习：统计每个字母出现的次数

    package chapter06;

public class CountLettersInArray {
    public static void main(String[] args){
        char[] chars = createArray();
        
        System.out.println("The lowercase letters are: ");
        displayArray(chars);
        
        int[] counts = countLetters(chars);
        
        System.out.println();
        System.out.println("The occurrences of each letter are: ");
        displayCounts(counts);
    }
    public static char[] createArray(){
        char[] chars = new char[100];
        for (int i = 0;i < chars.length;i++)
            chars[i] = RandomCharacter.getRandomLowerCaseLetter();
        return chars;
    }
    public static void displayArray(char[] chars){
        for (int i = 0;i < chars.length;i++){
            if ((i + 1) % 20 == 0)
                System.out.println(chars[i]);
            else 
                System.out.println(chars[i] + " ");
        }
    }
    public static int[] countLetters(char[] chars){
        int[] counts = new int[26];
        for (int i = 0;i < chars.length;i++)
            counts[chars[i] - 'a']++;
        return counts;
    }
    public static void displayCounts(int[] counts){
        for (int i = 0;i < counts.length;i++){
            if ((i + 1) % 10 == 0)
                System.out.println(counts[i] + " " + (char)(i + 'a'));
            else 
                System.out.println(counts[i] + " " + (char)(i + 'a') + " ");
        }
    }
}

  • 7.9 可变长参数列表

    • 具有同样类型的数目可变的参数可以传递给方法，并将作为数组对待。方法中的参数声明如下： 
      typeName...patameterName(类型名...参数名)
    • 在方法声明中，指定类型后紧跟着省略号（...）。只能个方法中指定一个可变长参数，同时该参数必须是最后一个参数。任何常规参数必须在他之前。
    • Java将可变长参数当成数组对待。 
      package chapter06;

public class VarArgsDemo {
    public static void main(String[] args){
        
    }
    public static void printMax(double...numbers){
        if (numbers.length == 0){
            System.out.println("No argument passed");
            return;
        }
        
        double result = numbers[0];
        
        for (int i = 1;i < numbers.length;i++)
            if (numbers[i] > result)
                result = numbers[i];
            
         System.out.println("The max value is " + result);
    }
}

  • 7.10 数组的查找

    • 7.10.1 线性查找法 
      package chapter06;

public class LineearSearch {
    public static int linearSearch(int[] list,int key){
        for (int i = 0;i < list.length;i++){
            if (key == list[i])
                return i;
        }
        return -1;
    }
}
    • 7.10.2 二分查找法 
      package chapter06;

public class BinarySearch {
    public static int binarySearch(int[] list,int key){
        int low = 0;
        int high = list.length - 1;
        
        while (high >= low){
            int mid = (low + high) / 2;
            if (key < list[mid])
                high = mid - 1;
            else if (key == list[mid])
                return mid;
            else 
                low = mid + 1;
        }
        return -low + 1;
    }
}
    • 二分查找法的前提是列表必须以升序排好序了。

  • 7.11 数组的排序

    package chapter06;

public class SelectionSort {
    public static void selectiongSort(double[] list){
        for (int i = 0;i < list.length;i++){
            double currentMin = list[i];
            int currentMinIndex = 1;
            
            for (int j = i + 1;j < list.length;j++){
                if (currentMin > list[j]){
                    currentMin = list[j];
                    currentMinIndex = j;
                }
            }
            if (currentMin != 1){
                list[currentMinIndex] =list[i];
                list[i] = currentMin;
            }
        }
    }
}

  • 7.12 Arrays类

    • java.util.Arrays类包含一些使用的方法用于常见的数组操作，比如排序和查找。
    • 可以使用sort或者parrallelSort方法对整个数组或部分数组进行排序。
    • 可以调用sort（number）对整个数组numbers排序。可以调用sort（chars，1,3）对从chars[1]到chars[3-1]的部分数组进行排序。如果你的计算机有多个处理器，那么parallelSort将更加高效。 
              double[] numbers = {6.0,4.4,1.9,2.9,3.4,3.5};
        java.util.Arrays.sort(numbers);
        java.util.Arrays.parallelSort(numbers);
        
        char[] chars = {'a','A','4','F','D','P'};
        java.util.Arrays.sort(chars,1,3);
        java.util.Arrays.parallelSort(chars,1,3);
    • 可以采用二分查找法（binarySearch方法）在数组中查找关键字。如果数组中不存在关键字，方法返回-（insertIndex+1）。 
              int[] list = {2,4,7,10,11,45,50,59,60,66,69,70,79};
        System.out.println("1. Index is " + java.util.Arrays.binarySearch(list,11));
        System.out.println("2. Index is " + java.util.Arrays.binarySearch(list,12));
        
        char[] chars1 = {'a','c','g','x','y','z'};
        System.out.println("3.Index is " + java.util.Arrays.binarySearch(chars,'a'));
        System.out.println("4.Index is " + java.util.Arrays.binarySearch(chars,'t'));
    • 可以采用equals方法检测两个数组是否严格相等。 
              int[] list1 = {2,4,7,10};
        int[] list2 = {2,4,7,10};
        int[] list3 = {4,2,7,10};
        System.out.println(java.util.Arrays.equals(list1,list2));//true
        System.out.println(java.util.Arrays.equals(list2,list3));//false
    • 可以使用fill方法填充整个数组或部分数组。 
      int[] list1 = {2,4,7,10};
        int[] list2 = {2,4,7,7,7,10};
        java.util.Arrays.fill(list1,5);
        java.util.Arrays.fill(list2,1,5,8);
    • 可以使用toString方法来返回一个字符串，该字符串代表了数组中的所有元素。 
      int[] list3 = {2,4,7,10};
        System.out.println(java.util.Arrays.toString(list));

  • 7.13 命令行参数

    main方法的生命有点特殊，他具有String[]类型参数args。很明显，参数args是一个字符串数组。main方法就像一个带参数的普通方法。可以通过传递实参来调用一个普通方法。当然也是可以给main传递参数的。

    • 7.13.1 向main方法传递字符串
      • 运行程序时，可以从命令行给main方法传递字符串参数。例如，爱你的命令行用三个字符串arg0、arg1、arg2启动程序TestMain： 
        java TestMain arg0 arg1 arg2
      • 其中，参数arg0、arg1、arg2都是字符串，但是在命令行中出现时，不需要放在双引号中。这些字符串用空格分隔。如果字符串包含空格，那就必须使用双引号括住。
      • 当调用main方法时，Java解释器会创建一个数组存储命令行参数，然后将该数组的引用传递给args。例如，乳沟调用具有n个参数的程序，Java解释器创建一个如下所示的数组： 
        args = new String[n];
      • 如果运行程序时没有传递字符串，那么使用new String[0]创建数组。在这种情况下，哎数组是长度为0的空数组。args是对这个空数组的引用。因此，args不是null，args.length为0。
    • 7.13.2 示例学习：计算器 
      package chapter06;

public class Calculator {
    public static void main(String[] args){
        if (args.length != 3){
            System.out.println("Usage:java Calculator operand1 operator operand2");
            System.exit(1);
        }
        
        int result = 0;
        
        switch (args[1].charAt(0)){
            case '+':result = Integer.parseInt(args[0]) + Integer.parseInt(args[2]);break;
            case '-':result = Integer.parseInt(args[0]) - Integer.parseInt(args[2]);break;
            case '.':result = Integer.parseInt(args[0]) * Integer.parseInt(args[2]);break;
            case '/':result = Integer.parseInt(args[0]) / Integer.parseInt(args[2]);break;
        }
        System.out.println(args[0] + ' ' + args[1] + ' ' + args[2] + " = " + result);
    }
}
      • 我们使用.符号用于乘法，而不是通常的符号。原因是当符号用于命令行时表示当前目录下的所有文件。
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    我被黑心中介骗来泰国打工， 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。 一个月前我还...
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