Java数组的定义与访问、数组原理的内存图、数组遍历、数组反转、数组作为方法的参数和返回值-day05

目录

  • 第一节 数组的定义和访问
    • 1.1 容器概述
      • 案例分析
      • 容器的概念
    • 1.2 数组的概念
    • 1.3 数组的定义方式
      • 方式一
      • 方式二
      • 方式三
    • 1.4 数组的访问
  • 第二节 数组原理内存图
    • 2.1 内存概述
    • 2.2 Java虚拟机的内存划分
    • 2.3 数组在内存中的存储
      • 一个数组内存图
      • 两个数组内存图
      • 两个变量指向一个数组
  • 第三节 数组的常见操作
    • 3.1 数组越界异常
    • 3.2 数组空指针异常
      • 空指针异常在内存图中的表现
    • 3.3 数组遍历【重点】
    • 3.4 获取数组元素中的最大值
    • 3.5 数组反转
  • 第四节 数组作为方法参数和返回值
    • 4.1 数组作为方法参数
    • 4.2 数组作为方法返回值
    • 4.3 方法的参数类型区别

第一节 数组的定义和访问

1.1 容器概述

案例分析

现在需要统计某公司员工的工资情况,例如计算平均工资、找到最高工资等。假设该公司有500名员工,用前面所学的知识,程序首先需要声明500个变量来分别记住每位员工的工资,然后在进行操作,这样做会显得很麻烦,而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器进行操作。将所有的数据全部存储到一个容器中,统一操作。

容器的概念

  • 容器:是将多个数据存储到一起,每个数据称为该容器的元素。
  • 生活中的容器:水杯,衣柜,教室

1.2 数组的概念

  • 数组概念: 数组就是存储数据长度固定的容器,保证多个数据的数据类型要一致

1.3 数组的定义方式

方式一

  • 格式数组存储的数据类型[ ] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];

  • 数组定义格式详解

    • 数组存储的数据类型: 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
    • [ ] : 表示数组。
    • 数组名字:为定义的数组起个变量名,满足标识符规范,可以使用名字操作数组。
    • new:关键字,创建数组使用的关键字。 数组存储的数据类型: 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
    • [长度]:数组的长度,表示数组容器中可以存储多少个元素。
      • 注意:数组有定长特性,长度一旦指定,不可更改。
      • 和水杯道理相同,买了一个2升的水杯,总容量就是2升,不能多也不能少。
  • 举例:定义可以存储3个整数的数组容器,代码如下:

int[] arr = new int[3];

方式二

  • 格式数据类型[ ] 数组名 = new 数据类型[ ]{元素1,元素2,元素3…};

  • 举例:定义存储1,2,3,4,5整数的数组容器。

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

方式三

  • 格式数据类型[ ] 数组名 = {元素1,元素2,元素3…};
  • 举例:定义存储1,2,3,4,5整数的数组容器。
int[] arr = {1,2,3,4,5};

1.4 数组的访问

  • 数组的索引: 每一个存储到数组的元素,都会自动的拥有一个编号,从0开始,这个自动编号称为数组索引 (index),可以通过数组的索引访问到数组中的元素。
  • 格式:数组名[索引]
  • 数组的长度属性: 每个数组都具有长度,而且是固定的,Java中赋予了数组的一个属性,可以获取到数组的长度,语句为: 数组名.length ,属性length的执行结果是数组的长度,int类型结果。由次可以推断出,数组的最大索引值数组名.length-1
public static void main(String[] args) {    
	int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};       
	//打印数组的属性,输出结果是5       
	System.out.println(arr.length);    
}
  • 索引访问数组中的元素
    • 数组名[索引]=数值,为数组中的元素赋值
    • 变量=数组名[索引],获出数组中的元素
public static void main(String[] args) {     
	//定义存储int类型数组,赋值元素1,2,3,4,5     
	int[] arr = {1,2,3,4,5};     
	//为0索引元素赋值为6     
	arr[0] = 6;     
	//获取数组0索引上的元素     
	int i = arr[0];     
	System.out.println(i);//6    
	//直接输出数组0索引元素     
	System.out.println(arr[0]);//6
}

第二节 数组原理内存图

2.1 内存概述

  • 内存是计算机中的重要原件,临时存储区域,作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的,在硬盘中的程序是不会运行的,必须放进内存中才能运行,运行完毕后会清空内存。
  • Java虚拟机要运行程序,必须要对内存进行空间的分配和管理

2.2 Java虚拟机的内存划分

为了提高运算效率,就对空间进行了不同区域的划分,因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

  • JVM的内存划分:
区域名称 作用
寄存器 给CPU使用,与我们开发无关
本地方法栈 JVM在使用操作系统功能的时候使用,和我们开发无关
方法区 存储可以运行的.class文件
堆内存 存储对象或数组,只要是new出来创建的,都存储的堆内存中
方法栈 方法运行时使用的内存,比如main方法运行,进入方法栈中执行

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2.3 数组在内存中的存储

一个数组内存图

public static void main(String[] args) {    
	int[] arr = new int[3];       
	System.out.println(arr);//打印出来的是数组在内存中的地址   
} 
  • new出来的内容,都是在堆内存中存储的,而方法中的变量arr保存的是数组的地址。
  • 输出arr[0],就会输出arr保存的内存地址中数组中0索引上的元素。
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两个数组内存图

 public static void main(String[] args) {     
 	int[] arr = new int[3];     
 	int[] arr2 = new int[2];     
 	System.out.println(arr);     
 	System.out.println(arr2); 
 } 

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两个变量指向一个数组

public static void main(String[] args) {     
	// 定义数组,存储3个元素     
	int[] arr = new int[3];     
	//数组索引进行赋值     
	arr[0] = 5;     
	arr[1] = 6;     
	arr[2] = 7;     
	//输出3个索引上的元素值     
	System.out.println(arr[0]);     
	System.out.println(arr[1]);     
	System.out.println(arr[2]);     
	//定义数组变量arr2,将arr的地址赋值给arr2     
	int[] arr2 = arr;     
	arr2[1] = 9;     
	System.out.println(arr[1]); 
} 

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第三节 数组的常见操作

3.1 数组越界异常

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = {1,2,3};
	//数组索引从0开始到length-1结束,3显然越界了    
	System.out.println(arr[3]); 
}
  • 创建数组,赋值3个元素,数组的索引就是0,1,2,没有3索引,因此我们不能访问数组中不存在的索引,程序运行后,将会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException 数组越界异常。在开发中,数组的越界异常是不能出现的,一 旦出现了,就必须要修改我们编写的代码。

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3.2 数组空指针异常

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = {1,2,3};     
	arr = null;     
	System.out.println(arr[0]); 
}
  • arr = null 这行代码,意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址,也就不允许再操作数组了,因此运行的时候 会抛出 NullPointerException 空指针异常。在开发中,数组的越界异常是不能出现的,一旦出现了,就必须要修改我们编写的代码。
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空指针异常在内存图中的表现

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3.3 数组遍历【重点】

  • 数组遍历: 就是将数组中的每个元素分别获取出来,就是遍历。遍历也是数组操作中的基础。
public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };     
	System.out.println(arr[0]);     
	System.out.println(arr[1]);     
	System.out.println(arr[2]);     
	System.out.println(arr[3]);     
	System.out.println(arr[4]); 
}
  • 以上代码是可以将数组中每个元素全部遍历出来,但是如果数组元素非常多,这种写法肯定不行,因此我们需要改造成循环的写法。数组的索引是 0 到 lenght-1 ,可以作为循环的条件出现。
public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };     
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {       
		System.out.println(arr[i]);     
	} 
}

3.4 获取数组元素中的最大值

  • 最大值获取:从数组的所有元素中找出最大值。
  • 实现思路
    • 定义变量,保存数组0索引上的元素 遍历数组,获取出数组中的每个元素
    • 将遍历到的元素和保存数组0索引上值的变量进行比较
    • 如果数组元素的值大于了变量的值,变量记录住新的值
    • 数组循环遍历结束,变量保存的就是数组中的最大值
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就是先拿数组里的一个值然后遍历数组,用这个值与数组中的值比较,谁大就用一个max保存,遍历完,max就是所需要的最大值。

public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = { 5, 15, 2000, 10000, 100, 4000 };     
	//定义变量,保存数组中0索引的元素     
	int max = arr[0];     
	//遍历数组,取出每个元素     
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {       
		//遍历到的元素和变量max比较       
		//如果数组元素大于max       
		if (arr[i] > max) {         
			//max记录住大值         
			max = arr[i];       
		}     
	}     
	System.out.println("数组最大值是: " + max); 
}

3.5 数组反转

  • 数组的反转: 数组中的元素颠倒顺序,例如原始数组为1,2,3,4,5,反转后的数组为5,4,3,2,1
  • 实现思想数组最远端的元素互换位置。
    • 实现反转,就需要将数组最远端元素位置交换
    • 定义两个变量,保存数组的最小索引和最大索引
    • 两个索引上的元素交换位置
    • 最小索引++,最大索引–,
    • 再次交换位置最小索引超过了最大索引,数组反转操作结束

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public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	    /*
	    循环中定义变量min=0最小索引
	    max=arr.length‐1最大索引
	    min++,max‐-
	    */
        for (int min = 0, max = arr.length-1; min < max; min++,max--) {
            //利用第三方变量完成数组中的元素交换
            int temp = arr[min];
            arr[min] = arr[max];
            arr[max] = temp;
        }
        // 反转后,遍历数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }

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第四节 数组作为方法参数和返回值

4.1 数组作为方法参数

  • 之前的方法中我们学习了方法的参数和返回值,但是使用的都是基本数据类型。作为引用类型的数组能否作为方法的参数进行传递呢,当然是可以的。
  • 数组作为方法参数传递,传递的参数是数组内存的地址。
public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };     
	//调用方法,传递数组     
	printArray(arr); 
} 
/* 
	创建方法,方法接收数组类型的参数      
	进行数组的遍历      
*/ 
public static void printArray(int[] arr) {     
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {       
		System.out.println(arr[i]);     
	} 
}

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4.2 数组作为方法返回值

  • 数组作为方法的返回值,返回的是数组的内存地址
public static void main(String[] args) {     
	//调用方法,接收数组的返回值     
	//接收到的是数组的内存地址     
	int[] arr = getArray();    
	for (int i = 0; i < arr.length; i++) {       
		System.out.println(arr[i]);     
	} 
} 
/* 
	创建方法,返回值是数组类型
	创建方法,返回值是数组类型      
	return返回数组的地址      
*/ 
public static int[] getArray() {     
	int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };     
	//返回数组的地址,返回到调用者     
	return arr; 
}

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4.3 方法的参数类型区别

  1. 分析下列程序代码,计算输出结果。
public static void main(String[] args) {     
	int a = 1;     
	int b = 2;     
	System.out.println(a);     
	System.out.println(b);     
	change(a, b);     
	System.out.println(a);     
	System.out.println(b); 
}
public static void change(int a, int b) {     
	a = a + b;     
	b = b + a; 
}

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  • change里的代码执行后a=3,b=5,值虽然改变了,但是change里没有输出或者说change没有返回值,也只是改变了它里面的值,没有影响到main中的a、b。
  1. 分析下列程序代码,计算输出结果。
public static void main(String[] args) {     
	int[] arr = {1,3,5};     
	System.out.println(arr[0]);     
	change(arr);     
	System.out.println(arr[0]); 
}   
public static void change(int[] arr) {    
	arr[0] = 200;    
}

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  • 此时change传递的是数组的地址值,与单纯的数据值不同,有了地址值就能访问到数组中的数据,并修改

总结:
方法的参数为基本类型时,传递的是数据值。
方法的参数为引用类型时,传递的是地址值。

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