第 5 章 数组

1. 第5章 数组 软 件 学 院 朱士明副教授

2. 数组的声明与创建 • 数组的赋值与引用 • 数组的应用 • 字符数组 • 多维数组 • ArraryList类 • 对象数组

3. 5.1 数组概述 • 数组是一种最简单的复合数据类型： • 数组是一组同类型有序数据的集合； • 数组中的一个数据成员称为数组元素，数组元素可以用一个统一的数组名和下标（序号）来唯一确定； • 每个数组元素的数据类型都是相同的，在声明时定义； • 根据数组下标是一个还是多个，数组分为一维数组和多维数组。

4. 5.2 数组的声明与创建 • 5.2.1 数组的声明 • 数组的定义包括数组声明和为数组分配空间、初始化(创建数组)等内容，必要时，还要为数组元素分配空间或初始化。 • 数组声明一般形式为： • 类型 数组名[ ]; • 或 • 类型[ ] 数组名;

5. 数据类型可以是Java中任意的基本数据类型或引用类型，数组名是一个合法的标识符，[ ]指明该变量是一个数组变量。例如： • int intArray[ ]; (或 int[ ] intArray;) • double decArray[ ];(或 double[ ] decArray;) • String strArray[ ]; (或 String[ ] strArray;) • Button btn[ ]; (或 Button[ ] btn;)

6. 5.2.1 数组的创建 • Java在数组声明时并不为数组分配存储空间，因此，在声明的[]中不能指出数组中元素的个数（数组长度），而且对于如上声明的数组是不能访问它的任何元素的，必须经过初始化、分配存储空间创建数组后，才能访问数组的元素。当仅有数组声明，而未分配存储空间时，数组变量中只是一个值为null的空引用（指针）。 • 创建格式（两种方法）： • 1、用new运算符：类型 数组名[ ]=new 类型[长度] • 2、数组名.length • 默认值：0、0.0f/0.0D、’\0’、null

7. 5.3 数组的赋值与引用 • 1 . 声明时初始化 • 数组初始化是指在声明数组的同时指定数组元素的初始值。形式如下： • 类型 数组名[] = {元素1[,元素2…]} • 其中元素为指定类型的初始值。基本类型和字符串类型等可以用这种方式创建数组空间。例如： int intArray[] = {1,2,3,4,5}; double decArray[] = {1.1,2.2,3.3}; String strArray[] = {"Java","BASIC","FORTRAN"};

8. 2 . 先声明并创建再赋值 • 一般形式如下： 数组名[下标]=初值; 或 数组名[] = new 类型[数组大小]; • 引用格式： 数组名[下标] 其中：下标是int类型的，也可以是byte、short、char等类型，但不允许为long类型。下标的取值从0开始，直到数组的长度减1。 [例] for(int i; i<a.lenght;i++) a[i]=i; for(int i; i<a.lenght;i++) System.out.println(a[i]);

9. Java对数组元素要进行越界检查以保证安全性。若数组元素下标小于0、大于或等于数组长度将产生下面的异常：Java对数组元素要进行越界检查以保证安全性。若数组元素下标小于0、大于或等于数组长度将产生下面的异常： • ArrayIndexOutOfBoundsException。 • Java语言对于每个数组都有一个指明数组长度的属性length，它与数组的类型无关。例如 intArray.length等。

10. 5.4 数组应用 • 【例】设数组a中存有10个学生某门课程的成绩，输出这10个学生的成绩与平均成绩的差（低于平均成绩用负数表示）。 • public class Score{ • public static void main(String args[]){ • int a[] = {90,87,67,83,88,94,76,98,95,72},i,sum = 0; • double ave; • for(i = 0;i < a.length;i ++) sum += a[i]; • ave = sum/10.0; • System.out.println("Average = " + ave); • for(int s:a)System.out.printf("%4d",s); • System.out.println(); • for(int s:a)System.out.printf(("%4d",(s-(int)ave)); • } • }

11. 程序运行结果如下： • Average = 85.0 • 90 87 67 83 88 94 76 98 95 72 • 5 2 -18 -2 3 9 -9 13 10 -13 • 在上述程序中，对数组的元素逐个访问使用了for-each格式的循环语句。注意语句中的变量s应与数组的类型相同，它代表数组元素，而不是数组的下标。 • 【例】输入10个整数，按相反的顺序输出它们。 • import java.util.Scanner; • public class NumberInput { • public static void main(String args[]) {

12. Scanner sc = new Scanner(System.in); • int i,a[] = new int [10]; • for(i = 0;i < a.length;i ++){ • System.out.print("请输入第"+(i+1)+"个数:"); • a[i] = sc.nextInt(); • } • for(i = a.length - 1;i >= 0;i --) • System.out.println("反序 "+(a.length-i) + ":" + a[i]); • } • }

13. 有时候需要将不同基本类型的数据组织到一个数组中，在Java语言中，所有的类都是类Object的子类，因此可以定义类Object的数组，也就可以将不同基本类型的数据存入到一个数组。有时候需要将不同基本类型的数据组织到一个数组中，在Java语言中，所有的类都是类Object的子类，因此可以定义类Object的数组，也就可以将不同基本类型的数据存入到一个数组。 • 【例】类Object的数组。 • class ObjectArray { • public static void main(String args[]) { • Object a[] = new Object[5];

14. a[0] = new Integer(3); • a[1] = new String("张三"); • a[2] = new Boolean("true"); • a[3] = new Character('F'); • a[4] = new Double(1345.68); • System.out.println("编号 姓名 已婚 性别 工资"); • for(Object s:a)System.out.print(" " + s + " "); • System.out.println(); • } • } • 程序运行结果如下： • 编号 姓名 已婚 性别 工资 • 3 张三 true F 1345.68

15. 当数组创建后，数组名中就存储为数组存储区的首地址（即一种引用），可以将此地址赋值给另一同类的数组，即数组的引用。当数组创建后，数组名中就存储为数组存储区的首地址（即一种引用），可以将此地址赋值给另一同类的数组，即数组的引用。 • 【例】数组的赋值和引用。 • public class RefDemo { • public static void main(String[] args){ • int[] a = { 1,2,3 },b; • b = a; • for (int s:b)System.out.print(s + " "); • System.out.println(); • } • }

16. 5.5 字符数组 • 1.字符数组的声明与创建 • char 数组名=new 数组名[长度]; • 数组名[下标]=‘字符’; • 或： char 数组名={‘ ’,’ ’,’ ’…..}; • 2.字符串与字符数组 • (1)串->字符数组toCharArray() • 例:char[] charArray=“word”.toCharArray(); • (2)字符数组->串String.valueOf() 例:String str=String.valueOf(new char[]{‘w’,’o’,r’’,’d’}); [例5.6] P98

17. 5.6 多维数组 • 5.6.1 二维数组的定义 • 二维数组的定义与一维数组类似，包括数组声明、为数组和数组元素分配空间、初始化等内容。 • 1.二维数组的声明 • 声明二维数组的一般形式为： • 　 类型 数组名[ ][ ]; • 或 类型[ ][ ] 数组名; • 或 类型[ ] 数组名[ ]; • 数组声明中的类型，可以是简单类型，也可以是复合类型。 • Java也支持多维数组。在Java语言中，多维数组被看作数组的数组。例如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。下面的讨论主要针对二维数组，更高维数的数组情况类似于二维数组。 • 使用二维数组可方便地处理表格形式的数据。

18. 2.二维数组的空间分配 • (1)二维数组的初始化 • 二维数组的初始化也是在声明数组的同时就为数组元素指定初值。例如： • int intArray[][] = {{1,2},{3,4},{5,6,7}}; • Java系统将根据初始化时给出的初始值的个数自动计算出数组每一维的大小。在这个例子中,二维数组intArray由三个一维数组组成，这三个一维数组的元素个数分别为2、2、3。在Java语言中，由于把二维数组看作是数组的数组。

19. 5.6.2 不规则数组 • 1.数组空间不一定连续分配，所以二维数组每行长度可以不同，这时称为不规则数组。 • 2.二维数组引用方式为： • 数组名[下标1][下标2] • 其中，下标1和下标2可用类型同一维数组，如c[2][3]等。同样，每一维的下标都从0开始。 • 对二维数组元素的逐个处理，一般用嵌套循环结构的程序。 【例5.7】P100 • 【例】矩阵转置。矩阵是排列成若干行若干列的数据表，转置是将数据表的行列互换。即第一行变成第一列、第二行变成第二列等等。 • public class Matrixt{ • public static void main(String args[]){ • int a[][] = {{1,2,3,4},{2,3,4,5},{3,4,5,6}}; • int b[][] = new int [4][3];

20. int i,j; • for(i = 0;i < 3;i ++) • for(j = 0;j < 4;j ++)b[j][i] = a[i][j]; • for(i = 0;i < 4;i ++){ • for(int s:b[i]) System.out.print(s + " "); • System.out.println(); • } • } • } • 程序运行结果如下： • 1 2 3 • 2 3 4 • 3 4 5 • 4 5 6 • 输出为4行3列的矩阵，即已经进行了行和列的互换。

21. 5.7 ArrayList类 • 1. java.util包中的ArrayList类 • 2.自动改变大小 • 3.方法：add()、get()、size()。 • [例5.8] P101

22. 5.8 对象数组 • 复合类型数组元素的动态空间分配和初始化 • 设已声明一个复合类型的数组： • 类型 数组名[]; • 为数组动态空间分配步骤如下： • (1)为数组分配每个元素的引用空间： • 数组名 = new 类型 [数组大小]; • (2)为每个数组元素分配空间： • 数组名[0] = new 类型(参数表); • … • 数组名[数组大小-1] = new 类型(参数表); • 其中paramList参数表用于数组元素初值的指定。

23. 例如，下面是一个图形界面应用程序中所用按钮数组的定义：例如，下面是一个图形界面应用程序中所用按钮数组的定义： • Button btn[]; • btn = new Button[2]; • btn[0] = new Button("确定"); • btn[1] = new Button("退出"); • 当然，在比较简单的情况下，上述操作可简化为： • Button btn[] = • {new Button(“确定”),new Button(“退出”)}; [例5.9] P102

24. 数组作为方法参数和返回值 • 在Java语言中，数组可用为方法参数和方法的返回值。因为数组是复合类型，数组变量存储的是数组存储区的引用，所以，传送数组或返回数组实际上在传送引用。在这个意义上来说，即使实际参数和形式参数数组变量名不同，但因为它们是相同的引用，若在被调方法中，改变了形参数组，则该形参对应的实参数组也将发生变化。

25. 【例】数组作为方法参数。 • class ArrayArgument { • public static void main(String args[]) { • int x[] = { 11, 12, 13, 14, 15 }; • display(x); • change(x); • display(x); • } • public static void change(int x[]) { • for(int i= 0 ; i < x.length ; i++) x[i] = x[i] + 10; • }

26. public static void display(int x[]) { • for(int s:x)System.out.print(s + " "); • System.out.println(""); • } • } • 程序运行结果如下： • 11 12 13 14 15 • 21 22 23 24 25

27. 若在程序中，需要将调用方法中一组个数不定的数据单向传送给被调方法，可采用Java语言提供的可变参数个数的方法调用格式定义方法，并用更直观自然的方式在调用方法中进行数据传送。可变参数个数的方法参数定义格式可见下面的例子。若在程序中，需要将调用方法中一组个数不定的数据单向传送给被调方法，可采用Java语言提供的可变参数个数的方法调用格式定义方法，并用更直观自然的方式在调用方法中进行数据传送。可变参数个数的方法参数定义格式可见下面的例子。 • 【例】对一组数据进行求和计算。 • class VarPara{ • public static void main(String args[]){ • add(10,20,30,40,50,60,70,80,90);// 参数个数可变 • } • static void add(int... s){ // 参数个数可变的方法 • int sum=0; • for(int i : s)sum += i; • System.out.print(sum + " "); • } • }

28. 程序将调用方法的所有数据求和，程序的运行结果为：程序将调用方法的所有数据求和，程序的运行结果为： • 450 • 若用add(10,20,30,40,50);语句调用add方法，程序的运行结果则为150。需注意的是：若方法的参数既有固定部分和又有参数个数可变部分，则参数个数的可变部分应置于参数表的最后。 • 【例4.11】编写一个方法，求一组数的最大值、最小值和平均值。 • 该方法要将求出的最大值、最小值和平均值多个值作为结果返回，可将它们存储到一个数组中，再用return返回。

29. class ReturnArray{ • public static void main(String args[]) { • double a[] = {1.1, 3.4, -9.8, 10}; • double b[] = max_min_ave(a); • for(int i = 0;i < b.length;i ++) • System.out.println("b[" + i +"]= " + b[i]); • } • static double [] max_min_ave(double a[]){ • double res[] = new double[3]; • double max = a[0],min = a[0],sum = a[0]; • for(int i = 1;i < a.length;i ++){ • if(max < a[i])max = a[i]; • if(min > a[i])min = a[i]; • sum += a[i]; • }

30. res[0] = max; • res[1] = min; • res[2] = sum/a.length; • return res; • } • } • 程序运行结果如下： • b[0]= 10.0 • b[1]= -9.8 • b[2]= 1.1749999999999998

31. 数组操作的常用方法 • 在Java语言中，提供了一些对数组进行操作的类和方法，掌握它们的用法，可方便数组程序的设计。 • 1.类System的静态方法arraycopy() • 系统类System的静态方法arraycopy()可用来进行数组复制。其格式和功能如下： • public static void arraycopy(Object src, • int src_position,Object dst,int dst_position,int length) • 从源数组src的src_position处，复制到目标数组dst的dst_position处，复制长度为length。

32. 【例】用方法arraycopy()复制数组。 • class ArrayCopy { • public static void main(String args[]) { • int array1[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; • int array2[] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }; • System.arraycopy(array1, 0, array2, 0, 5); • System.out.print("array2: "); • for(int s:array2)System.out.print(s + " "); • System.out.println(); • } • } • 程序运行结果如下： • array2: 0 1 2 3 4 0 0 0 0 0

33. 2.类 Arrays中的方法 • java.util.Arrays类中提供了对数组排序sort()、二分查找binarySearch()等静态方法。 • (1)void sort(Object[] a) • sort()方法有重载，以适应对不同类型数组a的递增排序。 • 【例4.13】使用sort()方法对一整型数组递增排序。 • import java.util.*; • public class ArraySort{ • public static void main(String args[]){ • int a[]={8,6,7,3,5,4},i; • Arrays.sort(a); • for(int s:a)System.out.print(" " + s); • System.out.println(); • } • } //程序运行结果为：3 4 5 6 7 8

34. (2)int binarySearch(Object[] a,Object key) • binarySearch()方法有重载，以适应对不同类型已排序数组a的二分key查找。若找到，则返回找到元素的位置。 • 【例】binarySearch()方法的使用。 • import java.util.*; • public class BinarySearch{ • public static void main(String args[]){ • int a[]={3,4,5,6,7,8},i; • i=Arrays.binarySearch(a,6); • System.out.println(i); • } • } • 程序的运行结果为：3

35. 应用举例 • 【例】数据排序。将一组数按从小到大的顺序输出(sort)。数据排序有很多种方法，如冒泡排序、选择排序、快速排序等等。在Java语言中提供了数据排序的方法sort，为了熟悉数组的使用，这里不用Java的sort方法，而自己编写排序程序。冒泡排序方法的思想是这样的：

36. n个数据排序要进行n–1轮相邻元素的比较。若是从小到大排序（递增），则前面的元素大于后面的元素时，两者进行交换；若是从大到小排序（递减），则前面的元素小于后面的元素时，两者进行交换，比较n–1次后比较完第一轮，可以保证最大数或最小数已经排到最后，接着对剩下的n–1个数进行第二轮的比较，需要交换时进行交换，比较n–2次后比较完第二轮，此时，本次比较数据的最大或最小数已经排到本次比较范围的最后，如此继续下去，经过n–1轮比较，就完成了n个数据的排序。冒泡排序的程序如下： n个数据排序要进行n–1轮相邻元素的比较。若是从小到大排序（递增），则前面的元素大于后面的元素时，两者进行交换；若是从大到小排序（递减），则前面的元素小于后面的元素时，两者进行交换，比较n–1次后比较完第一轮，可以保证最大数或最小数已经排到最后，接着对剩下的n–1个数进行第二轮的比较，需要交换时进行交换，比较n–2次后比较完第二轮，此时，本次比较数据的最大或最小数已经排到本次比较范围的最后，如此继续下去，经过n–1轮比较，就完成了n个数据的排序。冒泡排序的程序如下：

37. public class Sort { • public static void main(String[] args){ • int[] a = { 32,87,3,589,12,1076,2000,8,622,127 }; • for (int i = 1;i<a.length;++i ){ // 进行n – 1轮比较 • for (int j = 1; j <= a.length - i; j++){ • if (a[ j – 1 ] > a[j]){ // 比较 • int t = a[ j - 1]; // 交换 • a[ j – 1 ] = a[ j ]; • a[ j ] = t; • } • } • }

38. for (int s : a) // 输出 • System.out.print(s + " "); • System.out.println(); • } • } • 程序执行结果如下： • 3 8 12 32 87 127 589 622 1076 2000

39. 【例】编写一个程序，输出奇数阶幻方(设阶数为n)。幻方是一个行列数相等的方阵，它由1至n×n的数据组成，要求其每行、每列和对角线上的数据之和相等。一种算法如下：【例】编写一个程序，输出奇数阶幻方(设阶数为n)。幻方是一个行列数相等的方阵，它由1至n×n的数据组成，要求其每行、每列和对角线上的数据之和相等。一种算法如下： • (1)第一个数1放在方阵的最后一行的中央； • (2)下一个数放在本数的右下方。有几个特殊的情况： • 若当前这个数是n的倍数，则下一个数放在本数的上方；若右下方出了方阵的行，则下一个数放在同列的第一行；若右下方出了方阵的列，则下一个数放在同行的第一列。 • 程序如下： • import javax.swing.JOptionPane; • class HuanFang{ • public static void main(String args[]){ • String s=JOptionPane.showInputDialog( • " 本程序按照一种算法生成N（奇数）阶幻方， • 请输入阶数：");

40. int n=Integer.parseInt(s); • int a[][]=new int [n][n]; • int i=n-1,j=n/2; • for(int k=1;k<=n*n;k++){ • a[i++][j++]=k; • if(k%n==0){i-=2;j--;}else {i=i%n;j=j%n;} • } • for(i=0;i<n;i++){ • for(int y:a[i])System.out.printf("%4d",y); • System.out.println(); • } • } • } • 程序执行输入5时的运行结果为： 11 18 25 2 9 10 12 19 21 3 4 6 13 20 22 23 5 7 14 16 17 24 1 8 15

41. 再见！