java基础知识（六）——数组

1.数组简介
数组（array）是一种最简单的复合数据类型，它是有序数据的集合，数组中的每个元素具有相同的数据类型，可以用一个统一的数组名和不同的下标来确定数组中唯一的元素。根据数组的维度，可以将其分为一维数组、二维数组和多维数组等。
数组具有如下三个基本特性：

1. 一致性：数组只能保存相同数据类型元素，元素的数据类型可以是任何相同的数据类型。
2. 有序性：数组中的元素是有序的，通过下标访问。
3. 不可变性：数组一旦初始化，则长度（数组中元素的个数）不可变。
   数组的特点：
   数组可以是一维数组、二维数组或多维数组。
   数值数组元素的默认值为 0，而引用元素的默认值为null。
   数组的索引从 0 开始，如果数组有 n 个元素，那么数组的索引是从 0 到（n-1）。
   数组元素可以是任何类型，包括数组类型。
   数组类型是从抽象基类 Array 派生的引用类型。

2.一维数组的定义、赋值和初始化
当数组中每个元素都只带有一个下标时，这种数组就是“一维数组”。一维数组（one-dimensional array）实质上是一组相同类型数据的线性集合，是数组中最简单的一种数组。

数组是引用数据类型，引用数据类型在使用之前一定要做两件事情：声明和初始化。所以本文将重点介绍一维数组的创建、初始化和使用。
声明一维数组的语法格式为：

type[] arrayName;    // 数据类型[] 数组名;
type arrayName[];    // 数据类型 数组名[];

声明了数组，只是得到了一个存放数组的变量，并没有为数组元素分配内存空间，不能使用。因此要为数组分配内存空间，这样数组的每一个元素才有一个空间进行存储。
在 Java 中可以使用 new 关键字来给数组分配空间。
语法格式如下：

arrayName = new type[size];    // 数组名 = new 数据类型[数组长度];
type[] arrayName = new type[size];    // 数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度];

注意：一旦声明了数组的大小，就不能再修改。这里的数组长度也是必需的，不能少。
尽管数组可以存储一组基本数据类型的元素，但是数组整体属于引用数据类型。当声明一个数组变量时，其实是创建了一个类型为“数据类型[]”（如 int[]、double[]、String[]）的数组对象，既然是对象那么，就有所属的方法和属性如下：

数组在初始化数组的同时，可以指定数组的大小，也可以分别初始化数组中的每一个元素。在 Java 语言中，初始化数组有以下 3 种方式。
1）使用 new 指定数组大小后进行初始化

//type[] arrayName = new int[size];
int[] number = new int[5];
number[0] = 1;
number[1] = 2;
number[2] = 3;
number[3] = 5;
number[4] = 8;

2）使用 new 指定数组元素的值

type[] arrayName = new type[]{值 1,值 2,值 3,值 4,• • •,值 n};

3）直接指定数组元素的值

type[] arrayName = {值 1,值 2,值 3,...,值 n};

获取元素
获取单个元素的方法非常简单，指定元素所在数组的下标即可。

arrayName[index];

其中，arrayName 表示数组变量，index 表示下标，下标为 0 表示获取第一个元素，下标为 array.length-1 表示获取最后一个元素。
当指定的下标值超出数组的总长度时，会拋出 ArraylndexOutOfBoundsException 异常。
当数组中的元素数量不多时，要获取数组中的全部元素，可以使用下标逐个获取元素。但是，如果数组中的元素过多，再使用单个下标则显得烦琐，此时使用一种简单的方法可以获取全部元素——使用循环语句。
代码如下：

int[] number = {1,2,3,5,8};
for (int i=0;i<number.length;i++) {
    System.out.println("第"+(i+1)+"个元素的值是："+number[i]);
}
//除了使用 for 语句，还可以使用 foreach 遍历数组中的元素，并将元素的值输出。
for(int val:number) {
    System.out.print("元素的值依次是："+val+"\t");
}

2.二维数组详解
在 Java 中二维数组被看作数组的数组，即二维数组为一个特殊的一维数组，其每个元素又是一个一维数组。Java 并不直接支持二维数组，但是允许定义数组元素是一维数组的一维数组，以达到同样的效果。
声明二维数组的语法如下：

type arrayName[][];    // 数据类型 数组名[][];
//或
type[][] arrayName;    // 数据类型[][] 数组名;

其中，type 表示二维数组的类型，arrayName 表示数组名称，第一个中括号表示行，第二个中括号表示列。
二维数组可以初始化，和一维数组一样，可以通过 3 种方式来指定元素的初始值。这 3 种方式的语法如下：

type[][] arrayName = new type[][]{值 1,值 2,值 3,…,值 n};    // 在定义时初始化
type[][] arrayName = new type[size1][size2];    // 给定空间，在赋值
type[][] arrayName = new type[size][];    // 数组第二维长度为空，可变化

获取元素
当需要获取二维数组中元素的值时，也可以使用下标来表示。语法如下：

arrayName[i-1][j-1];

arrayName 表示数组名称，i 表示数组的行数，j 表示数组的列数。例如，要获取第二行第二列元素的值，应该使用 temp[1][1]来表示。这是由于数组的下标起始值为 0，因此行和列的下标需要减 1。
在二维数组中，直接使用 length 属性获取的是数组的行数，在指定的索引后加上 length（如 array[0].length）表示的是该行拥有多少个元素，即列数。
使用 for 循环语句遍历数组的元素，并输出每一行每一列元素的值。代码如下：

public static void main(String[] args) {
    double[][] class_score = { { 100, 99, 99 }, { 100, 98, 97 }, { 100, 100, 99.5 }, { 99.5, 99, 98.5 } };
    for (int i = 0; i < class_score.length; i++) { // 遍历行
        for (int j = 0; j < class_score[i].length; j++) {
            System.out.println("class_score[" + i + "][" + j + "]=" + class_score[i][j]);
        }
    }
}

获取指定行的元素时，需要将行数固定，然后只遍历该行中的全部列即可。
获取指定列的元素与获取指定行的元素相似，保持列不变，遍历每一行的该列即可。
3.多维数组
除了一维数组和二维数组外，Java 中还支持更多维的数组，如三维数组、四维数组和五维数组等，它们都属于多维数组。经过前面一维，二维的练习后不难发现，想要提高数组的维数，只要在声明数组时将索引与中括号再加一组即可，所以三维数组的声明为 int score[][][]，而四维数组为 int score[][][][]，以此类推。

通常也将二维数组看作是多维数组。本文以三维数组为例来介绍多维数组。

三维数组有三个层次，可以将三维数组理解为一个一维数组，其内容的每个元素都是二维数组。依此类推，可以获取任意维数的数组。

数组也是一种数据类型，它本身是一种引用类型。例如 int 是一个基本类型，但 int[]（这是定义数组的一种方式）就是一种引用类型了。

4.Arrays工具类
Arrays 类是一个工具类，其中包含了数组操作的很多方法。这个 Arrays 类里均为 static 修饰的方法（static 修饰的方法可以直接通过类名调用），可以直接通过 Arrays.xxx(xxx) 的形式调用方法。
1）int binarySearch(type[] a, type key)
使用二分法查询 key 元素值在 a 数组中出现的索引，如果 a 数组不包含 key 元素值，则返回负数。调用该方法时要求数组中元素己经按升序排列，这样才能得到正确结果。
2）int binarySearch(type[] a, int fromIndex, int toIndex, type key)
这个方法与前一个方法类似，但它只搜索 a 数组中 fromIndex 到 toIndex 索引的元素。调用该方法时要求数组中元素己经按升序排列，这样才能得到正确结果。
3）type[] copyOf(type[] original, int length)
这个方法将会把 original 数组复制成一个新数组，其中 length 是新数组的长度。如果 length 小于 original 数组的长度，则新数组就是原数组的前面 length 个元素，如果 length 大于 original 数组的长度，则新数组的前面元索就是原数组的所有元素，后面补充 0（数值类型）、false（布尔类型）或者 null（引用类型）。
4）type[] copyOfRange(type[] original, int from, int to)
这个方法与前面方法相似，但这个方法只复制 original 数组的 from 索引到 to 索引的元素。
5）boolean equals(type[] a, type[] a2)
如果 a 数组和 a2 数组的长度相等，而且 a 数组和 a2 数组的数组元素也一一相同，该方法将返回 true。
6）void fill(type[] a, type val)
该方法将会把 a 数组的所有元素都赋值为 val。
7）void fill(type[] a, int fromIndex, int toIndex, type val)
该方法与前一个方法的作用相同，区别只是该方法仅仅将 a 数组的 fromIndex 到 toIndex 索引的数组元素赋值为 val。
8）void sort(type[] a)
该方法对 a 数组的数组元素进行排序。
9）void sort(type[] a, int fromIndex, int toIndex)
该方法与前一个方法相似，区别是该方法仅仅对 fromIndex 到 toIndex 索引的元素进行排序。
10）String toString(type[] a)
该方法将一个数组转换成一个字符串。该方法按顺序把多个数组元素连缀在一起，多个数组元素使用英文逗号,和空格隔开。
5.数组与字符串之间的转换
与字符数组之间的转换
String --> char[]:调用String的toCharArray()
char[] --> String:调用String的构造器。
与字节数组之间的转换
编码：String --> byte[]:调用String的getBytes()
解码：byte[] --> String:调用String的构造器

与StringBuffer、StringBuilder之间的转换
String -->StringBuffer、StringBuilder:调用StringBuffer、StringBuilder构造器
StringBuffer、StringBuilder -->String:①调用String构造器；②StringBuffer、StringBuilder的toString()

6.比较两个数组是否相等
数组相等的条件不仅要求数组元素的个数必须相等，而且要求对应位置的元素也相等。Arrays 类提供了 equals() 方法比较整个数组。语法如下：

Arrays.equals(arrayA, arrayB);