Java数组补充v2

一、数组基本概念

1. 什么是数组

数组是Java中用来存储同类型数据的固定大小的连续内存空间的数据结构。

2. 数组特点

固定长度：一旦创建，长度不可改变

相同类型：所有元素必须是同一数据类型

索引访问：通过下标（从0开始）访问元素

内存连续：元素在内存中是连续存储的

二、数组声明与初始化

1. 数组声明

// 方式1：数据类型[] 数组名;
int[] arr1;

// 方式2：数据类型 数组名[];
int arr2[];

推荐使用第一种方式，更符合Java规范

2. 数组初始化

(1) 静态初始化

java

• int arrB[] = {1,2,3,4,5}

  • 这是 静态初始化的简化形式，只能在 声明数组变量时 直接使用。

  • 编译器会自动推导数组类型和长度。

  • 示例：

    java

    int arrB[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 正确

• arrA = new int[]{1,2,3,4}

  • 这是 静态初始化的完整形式，可以在 声明时或后续赋值时 使用。

  • 需要显式指定数组类型 new int[]，但长度由元素个数决定。

  • 示例：

    java

    int[] arrA;
    arrA = new int[]{1, 2, 3, 4}; // 正确（先声明后赋值）

使用场景不同

示例对比：

java

// 1. 声明时初始化（两种方式均可）
int[] arr1 = {1, 2, 3};          // 简化形式
int[] arr2 = new int[]{1, 2, 3}; // 完整形式

// 2. 先声明后赋值（只能用完整形式）
int[] arr3;
arr3 = new int[]{1, 2, 3}; // 正确
// arr3 = {1, 2, 3};       // 错误！简化形式不能用于后续赋值

// 3. 作为方法返回值（只能用完整形式）
public int[] getArray() {
    return new int[]{1, 2, 3}; // 正确
    // return {1, 2, 3};       // 错误！
}

// 4. 匿名数组传参（只能用完整形式）
someMethod(new int[]{1, 2, 3}); // 正确
// someMethod({1, 2, 3});       // 错误！

3. 底层实现相同

• 两种方式最终生成的字节码完全一致，性能无差别。

• 内存分配方式相同：都在堆内存中创建连续存储的数组对象。

4. 风格建议

1. 推荐使用 int[] arr 声明风格（而非 int arr[]），更符合 Java 规范。

2. 如果只是 声明时初始化，优先使用简化形式 {1,2,3}，代码更简洁。

3. 如果需要 重新赋值或匿名使用，必须用完整形式 new int[]{1,2,3}。

(2) 动态初始化

java

// 指定长度但不指定元素值
int[] arr = new int[5]; // 默认值为0
String[] strs = new String[3]; // 默认值为null

赋值即逐个元素 循环 arraycopy scanner输入赋值都可以

三、数组基本操作

1. 访问数组元素

int[] arr = {10, 20, 30, 40, 50};

// 获取元素
int num = arr[2]; // 获取第3个元素（30）

// 修改元素
arr[3] = 100; // 将第4个元素改为100

2. 获取数组长度

int length = arr.length; // 注意不是length()

3. 遍历数组 

这里补充循环一定要放在方法中，不能直接在类体内

(1) 普通for循环

for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}

(2) 增强for循环

for(int num : arr) {
    System.out.println(num);
}

小练习：

//for each 增强for循环
//只是改变了item，没有改变数组也不可以改变,只能做到使用里面的数
//int a=arrB[0]; a=12;
arrB=new int[]{1,2,3,4};
for(int item:arrB){
    item=(int)(Math.random()*100);
}
System.out.println(Arrays.toString(arrB));

//数组随机赋值，然后找出数组最大值
arrB=new int[7];
for(int i=0;i<arrB.length;i++){
    arrB[i]=(int)(Math.random()*100);
}
System.out.println(Arrays.toString(arrB));
int max=arrB[0];
for(int item:arrB){
    if(item>max){
        max=item;
    }
}
System.out.println("数组最大值是："+max);

// 数组求和
arrB=new int[7];
for(int i=0;i<arrB.length;i++){
    arrB[i]=(int)(Math.random()*100);
}
System.out.println(Arrays.toString(arrB));
int sum=0;
for(int item:arrB){
    sum+=item;
}
System.out.println(sum);

//有10个裁判评分，满分为10分，使用随机数模拟，存入数组中
//从中去掉最大分数和最小分数，剩下分数的平均数就是选手得分
//打印出选手得分
//Math.random();//[0,1) *10 0-0.9.9999.. (int)一刀切只能取到9 应该*11
arrB=new int[10];
for(int i=0;i<arrB.length;i++){
    arrB[i]=(int)(Math.random()*11);
}
System.out.println(Arrays.toString(arrB));
max=arrB[0];
int min=arrB[0];
sum=0;
for(int item:arrB){
    if(item>max){
        max=item;
    }
    if(item<min){
        min=item;
    }
    sum+=item;
}

int score=(sum-max-min)/8;
System.out.println(score);

(3) 使用Arrays.toString()

System.out.println(Arrays.toString(arr));

四、多维数组

1. 二维数组声明与初始化

// 静态初始化
int[][] arr1 = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};

// 动态初始化
int[][] arr2 = new int[3][2]; // 3行2列

2. 二维数组遍历

for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
    for(int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
        System.out.print(arr[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}

五、数组常用工具类Arrays

1. 排序

int[] arr = {3, 1, 4, 2, 5};
Arrays.sort(arr); // 升序排序

补充：

1.1 冒泡排序

2. 二分查找

int index = Arrays.binarySearch(arr, 4); // 必须是先排序好的才能用二分

3. 数组比较

boolean isEqual = Arrays.equals(arr1, arr2);

4. 数组填充

Arrays.fill(arr, 0); // 全部填充为0

5. 数组复制

int[] newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);

6.数组扩容

拷贝数组arraycopy   五个参数
源数组  源数组的起始位置(开始复制的位置)   目标数组   目标数组的起始位置(从哪个位置开始粘贴)   拷贝的长度

//数组扩容 声明一个更大的数组代替旧的数组
int[] arrA=new int[10];
arrA[0]=99;arrA[9]=999;
int[] arrTemp=new int[arrA.length<<1];
System.arraycopy(arrA,0,arrTemp,0,arrA.length);
//原数组 原数组起始位置(从哪个位置开始粘贴) 目标数组 目标数组起始位置 拷贝的长度
arrA=arrTemp;
System.out.println(Arrays.toString(arrA));

六、数组常见问题

1. 数组越界异常

java

int[] arr = new int[3];
System.out.println(arr[3]); // ArrayIndexOutOfBoundsException

2. 空指针异常

java

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]); // NullPointerException

3. 数组长度不可变

java

int[] arr = new int[5];
// arr.length = 10; // 错误！数组长度不可变

七、数组与内存

1. 内存分配

• 数组变量存储在栈内存

• 数组元素存储在堆内存

2. 内存示意图

text

栈内存        堆内存
arr   ---->  [0][0][0][0][0]

八、数组应用场景

1. 存储大量同类型数据

2. 实现数据结构（如栈、队列）

3. 矩阵运算

4. 排序和搜索算法实现

九、数组与集合的区别

十、Java 8+ 数组新特性

1. 并行排序

Arrays.parallelSort(arr);

2. Stream操作

Arrays.stream(arr)
      .filter(n -> n > 2)
      .forEach(System.out::println);

3. 集合转数组

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
String[] arr = list.toArray(new String[0]);

十一、补：无限循环与死循环的区别：

//死循环 无限循环
//while(true){} 没有结束条件 死循环
i=-1;
for(;i<0;i--){}//有结束条件，逻辑上条件永远达不到，无限循环

 

1. 无限循环（Infinite Loop）

定义：

• 有意创建的、设计上需要永不停止的循环结构

• 通常有特定的业务用途，是程序逻辑的一部分

特点：

✅ 是有意设计的循环结构
✅ 通常包含循环控制机制（如 break 条件）
✅ 服务于特定业务逻辑（如服务器监听、游戏主循环）

典型应用场景：

java

// 服务器主线程循环
while(true) {
    Socket client = serverSocket.accept(); // 等待客户端连接
    new Thread(new ClientHandler(client)).start();
}

// 游戏主循环
while(running) {  // running是可控的布尔变量
    updateGame();
    renderFrame();
}

2. 死循环（Dead Loop）

定义：

• 意外产生的、本应终止却无法停止的循环

• 属于程序缺陷（bug），会导致程序卡死或资源耗尽

特点：

❌ 是无意产生的程序错误
❌ 缺少正确的终止条件
❌ 会导致程序异常或系统资源耗尽

常见错误示例：

java

// 错误1：忘记更新循环变量
int i = 0;
while(i < 10) {  // i永远不会改变
    System.out.println("Stuck...");
}

// 错误2：错误的终止条件
for(int j=1; j!=10; j+=2) { 
    // 当j=9时，j+2=11，永远不等于10
    System.out.println(j);
}

关键对比表