day04——Java数组
day04——Java数组
各位同学,今天我们学习一个Java中非常重要的技术——数组。
一、认识数组
先来认识一下什么数组
1. 什么数组
数组就是一个容器,用来存一批同种类型的数据的。
比如:想要存储 20,10,80,60,90 这些数据。 我们可以把代码写成这样
1 | int[] array = {20,10,80,60,90}; |
比如:想要存储 “牛二“,“西门“,“全蛋“ 这些数据。我们可以把代码写成这样
1 | String[] names = {"牛二", "西门", "全蛋"}; |
2. 数组的应用场景
有变量,为什么还要有数组呢? 比如,我们要做一个点名器
如果用变量来做的话,代码是这样子的
如果用数组来做的话,代码是这样子的
一对比我们发现数组的写法比变量的写法更加简洁,所以我们可以得出一个结论
结论:遇到批量数据的存储和操作时,数组比变量更适合
二、数组的定义和访问
各位同学,我们已经知道数组是用来干什么的。那么如何使用Java语言写一个数组呢?这里就需要学习一下数组的初始化格式。
数组有两种初始化的方式,一种是静态初始化、一种是动态初始化。我们先用静态初始化来学习数组的操作。
2.1 数组的静态初始化
所谓静态初始化指的是:在定义数组时直接给数组中的数据赋值。
1. 静态初始化标准格式:
1 | 数据类型[] 变量名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3}; |
按照格式定义int类型、double类型数组
1 | //定义数组,用来存储多个年龄 |
2. 静态初始化简化格式
Java语言的设计者为了简化定义数组的写法,还为静态初始化提供了一种简化写法
1 | 数据类型[] 变量名 = {元素1,元素2,元素3}; |
使用简化格式定义int类型、double类型数组
1 | //定义数组,用来存储多个年龄 |
3. 注意哟!!
- 定义数组时,
数据类型[] 数组名
也可写成数据类型 数组名[]
1 | //以下两种写法是等价的。但是建议大家用第一种,因为这种写法更加普遍 |
4. 数组在计算机中的基本原理
我们知道数组是怎么定义的之后,那么接下来看一下数组在计算机中的基本原理。
我们以int[] ages = {12,24,36};
这句话为例,看一下这句话到底在计算机中做了那些事情。
- 首先,左边
int[] ages
表示定义了一个数组类型的变量,变量名叫ages - 其次,右边
{12,24,36}
表示创建一个数组对象,你完全可以把它理解成一个能装数据的东西。这个对象在内存中会有一个地址值[I@4c873330
,每次创建一个数组对象都会有不用的地址值。 - 然后,把右边的地址值
[I@4c873330
赋值给左边的ages变量 - 所以,ages变量就可以通过地址值,找到数组这个东西。
2.2 数组的元素访问
各位同学,通过刚才的学习,我们知道数组是用来存储数据的。那么数组中存储的数据又如何访问呢?这里所说的访问,意思就是获取中数组中数据的值、或者给数组中的数据赋值。
这里先给大家统一几个概念,数组中存储的数据我们叫做元素;而且数组中的每一个元素都有一个编号与之对应,我们把这个编号叫做索引,这个索引是从0依次递增的整数。如下图所示
要想访问数组中的元素,格式如下
1 | //数组名可以找到数组对象的地址,再通过索引就可以定位到具体的元素了 |
接下来用代码来演示一下
1 | //索引: 0 1 2 |
除了访问数组中的元素,我们可以获取数组中元素的个数,后面我们统称为数组的长度。
1 | // 3、访问数组的元素个数:数组名.length |
2.3 数组的遍历
各位同学,接下来我们学习一个对数组最最最常见的操作——数组遍历。所谓遍历意思就是将数组中的元素一个一个的取出来。
我们刚才学习了数组中元素的访问,访问元素必须用到索引,如下列代码。
1 | int[] ages = {12, 24, 36}; |
但是,如果数组中有很多很多元素,索引靠自己一个一个数肯定是不行的!我们可以使用for循环从0开始一直遍历到长度-1的位置,就可以获取所有的索引了。
当你获取到每一个索引,那么每一个元素不就获取到了吗?上代码吧
1 | int[] ages = {12, 24, 36}; |
2.4 数组静态初始化案例
学习完数组的静态初始化之后,接下来我们做一个练习题来巩固一下。
1 | 需求:某部门5名员工的销售额分别是:16、26、36、6、100,请计算出他们部门的总销售额。 |
按照分析的思路来写代码
1 | // 1、定义一个数组存储5名员工的销售额 |
2.5 数组的动态初始化
各位同学,刚才我们初始化数组时,都是直接将元素写出来。但是还有另一个初始化数组的方式叫 动态初始化。
动态初始化不需要我们写出具体的元素,而是指定元素类型和长度就行。格式如下
1 | //数据类型[] 数组名 = new 数据类型[长度]; |
下面是动态初始化数组的原理图。我们发现int[] arr
其实就是一个变量,它记录了数组对象的地址值,而且数组中的元素默认值是0。
注意:
使用动态初始化定义数组时,根据元素类型不同,默认值也有所不同。
关于数组动态初始化的格式和原理,咱们就先学习到这里。
2.6 数组动态初始化案例
各位同学,接下来我们做一个数组动态初始化的案例。
1 | 案例需求: |
代码如下
1 | // 1、定义一个动态初始化的数组,负责后期存储6个评委的打分。 |
三、数组在计算机中的执行原理
好的各位同学,在前面我们已经学习了数组的基本使用,也理解了数组的基本原理。由于数组是一个容器,变量也是一个容器,在理解他们执行原理的时候,有些同学就容易搞混,现在我把他们放在一起带着大家回顾一下他们的会执行原理,顺便带着大家详细理解一下Java程序的执行的内存原理。
3.1 数组的执行原理,Java程序的执行原理
我们以下面的代码,来讲解变量、数组的执原理。
1 | public class ArrayDemo1 { |
前面我们给大家讲过,程序是在内存中执行的。实际上Java程序是把编译后的字节码加载到Java虚拟机中执行的。
Java为了便于虚拟机执行Java程序,将虚拟机的内存划分为 方法区、栈、堆、本地方法栈、寄存器 这5块区域。同学们需要重点关注的是 方法区、栈、堆。
下面把每一个块内存区域作用介绍一下,我们大致只需要知道每一部分存储什么内容就行。
- 方法区:字节码文件先加载到这里
- 栈:方法运行时所进入的内存区域,由于变量在方法中,所以变量也在这一块区域中
- 堆:存储new出来的东西,并分配地址。由于数组是new 出来的,所以数组也在这块区域。
下面是上面案例执行的内存原理如下图所示,按照① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 的标记的顺序来看
总结一下int a = 10
与
int[] arr = new int[]{11,22,33}的区别
- a是一个变量,在栈内存中,a变量中存储的数据就是10这个值。
- arr也是一个变量,在栈中,存储的是数组对象在堆内存中的地址值
1 | // 这里的int a是一个基本类型变量,存储的是一个数值 |
3.2 多个变量指向同一个数组的问题
各位同学,我们了解了数组在内存中的执行原理。我们知道数组类型的变量,指向的是堆内存中数组对象的地址。但是在实际开发中可能存在一种特殊情况,就是多个变量指向同一个数组对象的形式。
讲解这个知识点的目的,是让同学们注意多个变量指向同一个数组对象存在什么问题?
我们先看一段代码
1 | public class ArrayDemo2 { |
我们重点关注这一段代码
刚执行完int[] arr1 = {11,22,33};
时,内存原理如下
当执行完int[] arr2 = arr1;
后,内存原理如下
当执行到arr2[1]=99;时
,内存原理如下
总结一下:
两个变量指向同一个数组时,两个变量记录的是同一个地址值。
当一个变量修改数组中的元素时,另一个变量去访问数组中的元素,元素已经被修改过了。
到这里有关数组的基本操作,和内存原理我们就全部学习完了。
四、数组专项练习
接下来我们做一些专项练习题,把数组的常见操作练习一下。在学习这个案例时,重点掌握数组求最值的思路,代码只是用来表达你的思路的。
4.1 数组求最值
1 | 需求:定义一个int类型数组,求数组中元素的最大值,并打印最大值 |
我们先看一下选美比赛,是怎么选出颜值最高的人的。然后再以此思路,来写代码找出数组中元素的最大值。
1 | 数组求最大值思路: |
1 | public class Test1 { |
总结一下:
通过这个案例,我们主要掌握求最值的思路,以后不管遇到求最大值还是最小值,编程思路都是一样的,不同的可能是数据不同。
4.2 数组元素反转
1 | 需求:某个数组有5个数据:10,20,30,40,50,请将这个数组中的数据进行反转。 |
数组元素反转的核心,其实是数组中两个数据的交换。我们可以认为两个数据分别存储在两个水杯中。想要交换两个水杯中的东西,我们得借助第三个水杯,如下图所示
数组中元素交换,就是用的借用第三方变量的思想。 我们把数组中的每一个元素当做一个水杯,然后索引控制哪两个元素互换位置。
怎么样,才能达到元素反转的效果呢?我们只需将第一个和最后一个元素互换、第二个和倒数第二个互换、依次内推.... 如下图所示
怎么样写代码,才能达到上面的效果呢?我们继续分析
1 | 1.每次交换,需要有左右两边的两个索引,我们可以用i和j表示 |
具体代码如下
1 | public class Test2 { |
总结一下:
通过上面的案例,需要我们掌握元素互换位置的编程思路;以后遇到数据互换问题,都这样做。
4.3 随机排名
各位同学,通过数组元素反转的案例,我们学会了如何对两个数据进行交换。接下来,我们再学习随机排名案例,将数据交换的思路再巩固一下。
先来看一下需求
1 | 需求:某公司开发部5名开发人员,要进行项目进展汇报演讲,现在采取随机排名后进行汇报。请先依次录入5名员工的工号,然后展示出一组随机的排名顺序。 |
分析一下随机排名的思路
1 | 1.在程序中录入5名员工的工号存储起来 ---> 使用动态初始化数组的方式。 |
如下图所示,每次遍历到一个元素,随机将当前位置元素和随机索引元素换位置。
代码如下
1 | public class Test3 { |
到这有关数组的常见练习题我们就讲完了,待会我们在给同学们讲一个开发中用得比较多的工具叫做Debug调试。
五、Debug调试工具
各位同学,为了让大家更好的理解代码的执行流程,这里给大家讲一个在开发中非常重要的工具——叫做Debug调试。
通过Debug调试,我们可以查看代码的执行流程。当你代码中有Bug但是又发现不了的时候,你就可以用Debug调试工具,查看执行流程,逐步分析是哪一行出现了问题。
Debug调试工具的使用步骤如下:
1 | 第一步:打断点,如下图的红色小圆点 |