第3章
数组与字符串
Chapter 3
实习学徒学习目标
(1) 掌握数组在内存中的分配状态。
(2) 掌握一维及二维数组的基本用法。
(3) 熟练使用String类型的常用方法。
数组是Java中一种重要的数据结构。数组是同类型数据的有序集合，同一数组里的每一个元素都具有一个相同的类型，先后顺序也是固定的。它的数据类型既可以是简单类型，也可以是类。对象数组和原始数据类型数组在使用方法上几乎接近一致。专享的差别在于对象数组存储的是引用，而原始数据类型数组存储的是具体的数值。
声明一个数组是通过数组名进行的，而使用数组中存储的值时只能以数组元素为单位进行。一个数组中所拥有的元素数目称为该数组的长度。数组是一种高效的存储和随机访问对象引用序列的方式，使用数组可以快速访问数组中的元素。对于Java来说，为保存和访问一系列对象，有效的方式就是数组。数组实际代表一个简单的线性序列，它使得元素的访问速度非常快，但我们也要为这种速度付出存储空间的代价。创建一个数组对象时，它的大小是固定的，而且不能在那个数组对象的“存储时间”内发生改变。
3.1一 维 数 组
数组是一个独立的对象，数组在定义、分配内存和赋值后才可以使用。
3.1.1数组的说明与构造
同其他类型变量一样，在使用数组前，必须先声明它。数组声明的格式为
类型 数组名［］;
其中类型指出了数组中各元素的数据类型，它可以是基本类型和构造类型(类)； 数组名为Java标识符； ［］部分指明该变量是一个数组类型变量。
例如：
int arry［ ］;
说明是一个整数数组，数组中的每个元素为int整型数据。
数组声明时，也可以将［ ］放在类型之后；
例如：
int［ ］ arry;
它的效果和上面的例子一样。
在说明数组时，不直接指出数组中元素的个数(即数组长度)。数组说明之后不能立即被访问，因为还没有为数组元素分配内存空间。需要使用new操作来构造数组，即在数组说明之后为数组元素分配内存空间，同时对数组元素进行初始化。其格式如下：
数组名=new类型［数组长度］;
例如：
arry=new int［5］; 它为整型数组arry分配5个整数元素的内存空间，并使每个元素初值为0。为简化起见，还可以把数组的说明和构造合并在一起，其格式如下：
类型 数组名［ ］=new 类型［数组长度］;
例如：
int arry［ ］=new int［5］;
这个语句等同于下面两个语句
int arry［ ］;
arry=new int［5］;
用new关键字为一个数组分配内存空间后，系统将为每个数组元素都赋予一个初值，这个初值取决于数组的类型。所有数值型数组元素的初值为0，字符型数组元素的初值为一个不可见的ISO时控制符，布尔型数组元素的初值为false，字符串数组和所有其他对象数组在构造该元素时的初始值为null。在实际应用中，用户应根据具体情况对数组元素重新进行赋值。数组一旦创建之后，就不能再改变其长度。
3.1.2数组的初始化
数组初始化就是为数组元素指定初始值。通常在构造数组时，Java会使每个数组元素初始化为一个默认值。但在许多情况下，并不希望数组的初始值为默认值，此时，就需要用赋值语句来对数组进行初始化。
数组的初始化有两种方式： 一种方式是像初始化简单类型一样自动初始化数组，即在说明数组的同时进行初始化； 另一种方式是在声明之后再构造数组，然后为每个元素赋值。
例如：
int a［ ］={1,2,3,4,5};
上述语句声明并创建了数组a，并且为数组的每个元素赋值，即初始化，使a［0］=1，a［1］=2，a［2］=3，a［3］=4，a［4］=5。
由上可见，数组初始化可由花括号{ }括起来的一串由逗号分隔的表达式组成，逗号分隔数组元素中的值。在语句中不必明确指明数组的长度，因为已经体现在所给出的数组元素个数中了，系统会自动根据所给的元素个数为数组分配一定的内存空间，如上例中数组a的长度自动设置为5。
3.1.3数组元素的使用
声明了一个数组，并用new语句为它分配了内存空间后，就可以在程序中像使用任何变量一样来使用数组元素，即可以在任何允许使用变量的地方使用数组元素。数组元素的表示方式为
数组名［下标］
其中下标为非负的整数或表达式，其数据类型只能为byte、short和int，而不能为long。下标的取值范围从0开始，一直到数组的长度减1。
Java在对数组元素操作时会对数组下标进行越界检查，以保证安全性。若在Java程序中超出了对数组下标的使用范围，程序会有出错提示。在Java中，数组也是一种对象。数组经初始化后就确定了它的长度，对于每一个已分配了存储空间的数组，常用属性和方法表现在以下几个方面。
(1) 数组的复制： System.arraycopy( )。
(2) 数组的排序： Arrays.sort( )。
(3) 在已排序的数组中查找某个元素： Arrays.binarySearch( )。
(4) 数组中特定元素的寻找： binarySearch( )。
(5) 比较两个数组是否相等(在相同位置上的元素是否相等)： equals( )。
(6) 数组填充： fill( )。
(7) 数组排序： sort( )。
在Java中，所有的数组都有一个默认的属性length，用于获取数组中元素的个数。例如intArray.length指明intArray的长度。
例3.1数组长度测定。
public class ArrayDemo1
{
public static void main(String［］ args)
{
// TODO Auto-generated method stub
int i;
double a1［］;
char ［］ a2;
a1=new double［8］;
a2=new char［8］;
int a3［］=new int［8］;
byte［］ a4=new byte［8］;
char a5［］={'A','B','C','D','E','F','H','I'};
System.out.println("a1.length="+a1.length);
System.out.println("a2.length="+a2.length);
System.out.println("a3.length="+a3.length);
System.out.println("a4.length="+a4.length);
for(i=0;i<8;i++)
{
a1［i］=100.0+i;
a2［i］=(char)(i+97);
a3［i］=i;
}
System.out.println("a1＼ta2＼ta3＼ta4＼ta5");
System.out.println("double＼tchar＼tint＼tbtye＼tchar");
for(i=0;i<8;i++)
System.out.println(a1［i］+"＼t"+a2［i］+"＼t"+a3［i］+"＼t"+a4［i］+"＼t"+a5［i］);
}
}
程序执行结果如图3.1所示。
图3.1例3.1的运行结果
例3.2数组的循环遍历，求数组的优选值和最小值。
public class ArrayForDemo
{
public static void main(String［］ args)
{
// TODO Auto-generated method stub
int ［］ score={88,78,87,96,60,93};
int max;
int sum;
max=score［0］;
for(int i=1;i
{
if(score［i］>max)
{
max=score［i］;
}
}
System.out.println("优选成绩是:"+max);
sum=0;
for(int i=0;i
{
sum+=score［i］;
}
System.out.println("平均成绩是:"+sum/score.length);
}
}
程序执行的结果为
优选成绩是:96
平均成绩是:83
3.2多 维 数 组
Java语言提供了支持多维数组的语法，但Java中只有一维数组，没有“多维数组”的明确的结构。然而对于一个一维数组而言，其数组元素可以是数组，这就是概念上的多维数组，也就是说，在Java语言中，把二维数组实际上看成每个数组元素是一个一维数组。这样的根本原因是计算机存储器的编址是一维的，即存储单元的编号是从0开始一直连续编到最后一个编号。在Java中，多维数组实际是数组的数组。定义多维数组变量要将每个维数放在它们各自的方括号中。
3.2.1二维数组的声明
声明二维数组的方法有以下3种。这3种方法是等价的，一般使用第3种方法。
数据类型 数组名［ ］［ ］; 数据类型［ ］ 数组名［ ］;
数据类型［ ］［ ］ 数组名;
例如：
int ［ ］［ ］ arry;
与一维数组一样，此时还没有为数组元素分配内存空间，还需要用new关键字来创建数组，然后才可以使用该数组的每个元素。
对二维数组来说，分配内存空间有下面两种方式。
(1) 直接为每一维数组分配空间，如：
int arry ［ ］［ ］=new int［2］［3］;
该语句创建了一个二维数组arry，其较高一维数组含有两个元素，每个元素都是由三个整型数构成的整型数组。如图3.2所示。
arry［0］［0］arry［0］［1］arry［0］［2］
arry［1］［0］arry［1］［1］arry［1］［2］
图3.2二维数组arry
(2) 从优选维开始，分别为每一维数组分配空间，如：
int score［ ］［ ］=new int［ ］［ ］; //优选维数组含2个元素，每个元素为一个整型数组
score［0］=new int［3］; //优选维数组第一个元素是一个长度为3的整型数组
score［1］=new int［5］; //优选维数组第二个元素是一个长度为5的整型数组
如图3.3所示。
score［0］［0］score［0］［1］score［0］［2］
score［1］［0］score［1］［1］score［1］［2］
score［1］［3］score［1］［4］
图3.3为数组分配空间
注意： 在使用运算符new来分配内存时，对于多维数组至少要给出优选维数组的大小。如果程序中出现如下语句：
int score［ ］［ ］=new int ［ ］［ ］;
则编译出现问题。
3.2.2二维数组的初始化
二维数组元素的初始化有以下两种。
(1) 直接对每个元素进行赋值。
(2) 在说明数组的同时进行初始化。
例如，如下语句：
int arry［ ］［ ］={{1,4},{2,3},{6,7}};
声明了一个2×3的数组，并对每个元素赋值。即
arry［0］［0］=1
arry［0］［1］=4
arry［1］［0］=2
arry［1］［1］=3
arry［2］［0］=6
arry［2］［1］=7
3.2.3二维数组的使用 对二维数组中的每个元素，其引用格式为
数组名［下标1］［下标2］;
其中，下标1、下标2分别是第一维数组和第二维数组的下标。
例3.3使用二维数组，存放乘法表的结果。
public class ArrayDemo2
{
public static void main(String［］ args)
{
// TODO Auto-generated method stub
int ［］［］ triangleArray=new int［9］［］;
for(int i=0;i
{
triangleArray［i］=new int［i+1］;
}
for(int i=0;i
{
for(int j=0;j
{
triangleArray［i］［j］=(i+1)*(j+1);
}
}
for(int i=0;i
{
for(int j=0;j
{
System.out.print("＼t"+triangleArray［i］［j］);
}
System.out.println();
}
}
}
程序执行结果如图3.4所示。
图3.4例3.3的运行结果
3.2.4数组复制
在Java中，经常会用到数组的复制操作。一般来说，数组的复制是指将源数组的元素做副本，赋值到目标数组的对应位置。常用的数组复制方法有以下3种。
？ 使用循环语句复制；
？ 使用clone()方法；
？ 使用 System.arraycopy()方法。
1. 使用循环语句复制
使用循环语句访问数组，对其中每个元素进行访问操作，这是最容易理解、也是最常用的数组复制方式。例3.4中使用for循环实现数组复制功能。
例3.4使用for循环实现数组复制功能。 public class ArrayCopyFor
{
public static void main(String［］ args)
{
// TODO Auto-generated method stub
int ［］ array1={1,2,3,4,5};
int ［］ array2=new int［array1.length］;
for(int i=0;i
{
array2［i］=array1［i］;
}
System.out.println("复制结果:");
for(int i=0;i
{
System.out.print(array2［i］+",");
}
}
}
执行结果为
复制结果:
1,2,3,4,5,
2. 使用clone()方法
在Java中，Object类是所有类的父类，其中clone()方法一般用于创建并返回此对象的一个副本，Java中认为一切都是对象，所以使用该方法也可以实现数组的复制。
例3.5使用clone()方法实现数组复制。
public class ArrayCopyClone
{
public static void main(String［］ args)
{
// TODO Auto-generated method stub
int ［］ array1={1,2,3,4,5};
int ［］ array2=array1.clone();
System.out.println("复制结果:");
for(int i=0;i
{
System.out.print(array2［i］+",");
}
}
}
执行结果为
复制结果:
1,2,3,4,5,
3. 使用System.arraycopy()方法
System.arraycopy()方法是System类的一个静态方法，可以方便地实现数组复制功能，System.arraycopy()方法的格式如下：
System.arraycopy(from,fromIndex,to,toIndex,count) 该方法共有5个参数： from、fromIndex、to、toIndex、count，其含义是将数组from中的索引为fromIndex开始的元素，复制到数组to中索引为toIndex的位置，总共复制的元素个数为count个。
例3.6使用System.arraycopy()方法实现数组复制。
public class ArrayCopySystem
{
public static void main(String［］ args)
{
int ［］ array1={1,2,3,4,5};
int ［］ array2=new int［array1.length］;
System.arraycopy(array1, 0, array2, 0, array1.length);
System.out.println("复制结果:");
for(int i=0;i
{
System.out.print(array2［i］+",");
}
}
}
执行结果为
复制结果:
1,2,3,4,5,
3.2.5数组应用实例
例3.7冒泡排序。
排序是把一组数据按照值的递增(由小到大)或递减(由大到小)的次序重新排列的过程。冒泡排序的关键点是从后向前对相邻的两个数组元素进行比较，若后面元素的值小于前面元素的值，则将这两个元素交换位置； 否则不进行交换。依次进行下去，第一趟排序可将数组中值最小的元素移至下标为0的位置。对于有n个元素的数组，循环执行n-1趟扫描便可完成排序。也可从前向后对相邻的两个数组元素进行比较，但此时应注意将大数向后移，与小数前移的冒泡法相对应。
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
class SortClass
{
void sort(int arr［］)
{
int i,j,temp;
int len=arr.length;
for(i=0;i
for(j=len-1;j>i;j--)
if(arr［j］
{
temp=arr［j-1］;
arr［j-1］=arr［j］; arr［j］=temp;
}
}
}
public class Demo
{
public static void main(String［］ args) throws IOException
{
// TODO Auto-generated method stub
BufferedReader keyin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
int i,j,temp;
String c1;
int arr［］=new int［5］;
int len=arr.length;
System.out.println("请从键盘输入5个数据");
for(i=0;i
{
c1=keyin.readLine();
arr［i］=Integer.parseInt(c1);
}
System.out.print("原始数据为");
for(i=0;i
System.out.print(" "+arr［i］);
图3.5例3.7的运行结果
System.out.println("＼n");
SortClass p1=new SortClass();
p1.sort(arr);
System.out.println("冒泡法排序的结果");
for(i=0;i
System.out.print(" "+arr［i］);
System.out.println("＼n");
}
}
程序执行的结果如图3.5所示。
例3.8杨辉三角形。
杨辉三角形是宋朝数学家杨辉在公元1261年所著《详解九章算法》里面的一张图。
public class Demo
{
public static void main(String［］ args)
{
int triangle［］［］=new int［10］［］;
for (int i = 0; i < triangle.length; i++)
{
triangle［i］=new int［i+1］;
for(int j=0;j<=i;j++)
{
if(i==0||j==0||j==i) {
triangle［i］［j］=1;
}else
{
triangle［i］［j］=triangle［i-1］［j］+triangle［i-1］［j-1］;
}
System.out.print(triangle［i］［j］+"＼t");
}
System.out.println();
}
}
}
执行结果如图3.6所示。
图3.6例3.8的运行结果
