Java 数组 · ZetCode 中文系列教程

{% raw %} # Java 数组原文：http://zetcode.com/lang/java/arrays/ 在 Java 教程的这一部分中，我们将介绍数组。数组是一个包含固定数量的单一类型值的容器对象。创建数组时将确定数组的长度。创建后，其长度是固定的。标量变量一次只能容纳一项。数组可以容纳多个项目。这些项目称为数组的元素。数组存储相同数据类型的数据。每个元素都可以由索引引用。数组从零开始。第一个元素的索引为零。 ## Java 数组定义数组用于存储我们应用的数据。我们声明数组为某种数据类型。我们指定它们的长度。我们用数据初始化数组。我们有几种使用数组的方法。我们可以修改元素，对其进行排序，复制或搜索。 ```java int[] ages; String[] names; float[] weights; ``` 我们有三个数组声明。该声明包括两部分：数组的类型和数组的名称。数组的类型具有确定数组中元素的类型（在我们的情况下为`int`，`String`和`float`）的数据类型，并带有一对方括号`[]`。方括号表示我们有一个数组。集合具有类似数组的作用。它们比数组更强大。稍后将在单独的章节中进行介绍。 ## Java 初始化数组有几种方法可以用 Java 初始化数组。在第一个示例中，分两个步骤创建和初始化一个数组。 `com/zetcode/InitArray.java` ```java package com.zetcode; import java.util.Arrays; public class InitArray { public static void main(String[] args) { int[] a = new int[5]; a[0] = 1; a[1] = 2; a[2] = 3; a[3] = 4; a[4] = 5; System.out.println(Arrays.toString(a)); } } ``` 我们创建并初始化一个数值数组。数组的内容将打印到控制台。 ```java int[] a = new int[5]; ``` 在这里，我们创建一个可以包含五个元素的数组。该语句为五个整数分配内存。方括号用于声明数组，类型（在我们的示例中为`int`）告诉我们数组将保存哪种类型的值。数组是一个对象，因此使用`new`关键字创建它。 ```java a[0] = 1; a[1] = 2; a[2] = 3; a[3] = 4; a[4] = 5; ``` 我们用一些数据初始化数组。这是分配初始化。索引在方括号中。 1 号将是数组的第一个元素，2 号是第二个，依此类推。 ```java System.out.println(Arrays.toString(a)); ``` `Arrays`类是一个帮助器类，其中包含用于操纵数组的各种方法。 `toString()`方法返回指定数组内容的字符串表示形式。此方法有助于调试。 ```java $ java InitArray.java [1, 2, 3, 4, 5] ``` 这是`com.zetcode.InitArray`示例的输出。我们可以在一个语句中声明并初始化一个数组。 `com/zetcode/InitArray2.java` ```java package com.zetcode; import java.util.Arrays; public class InitArray2 { public static void main(String[] args) { int[] a = new int[] { 2, 4, 5, 6, 7, 3, 2 }; System.out.println(Arrays.toString(a)); } } ``` 这是先前程序的修改版本。 ```java int[] array = new int[] { 2, 4, 5, 6, 7, 3, 2 }; ``` 一步创建并初始化一个数组。元素在大括号中指定。我们没有指定数组的长度。编译器将为我们完成此任务。通过仅指定大括号之间的数字，可以进一步简化一步创建和初始化。 `com/zetcode/InitArray3.java` ```java package com.zetcode; import java.util.Arrays; public class InitArray3 { public static void main(String[] args) { int[] a = { 2, 4, 5, 6, 7, 3, 2 }; System.out.println(Arrays.toString(a)); } } ``` 整数数组是使用最简单的数组创建方法创建的。 ```java int[] a = { 2, 4, 5, 6, 7, 3, 2 }; ``` `new int[]`构造可以省略。该语句的右侧是数组字面值表示法。它类似于数组初始化的 C/C++ 样式。即使我们删除`new`关键字，该数组的创建方式也与前两个示例相同。这只是一个方便的速记符号。 ## Java 数组访问元素创建数组后，可以通过其索引访问其元素。索引是放在数组名称后面方括号内的数字。 `com/zetcode/AccessingElements.java` ```java package com.zetcode; public class AccessingElements { public static void main(String[] args) { String[] names = {"Jane", "Thomas", "Lucy", "David"}; System.out.println(names[0]); System.out.println(names[1]); System.out.println(names[2]); System.out.println(names[3]); } } ``` 在示例中，我们创建一个字符串名称数组。我们通过其索引访问每个元素，并将它们打印到终端。 ```java String[] names = {"Jane", "Thomas", "Lucy", "David"}; ``` 将创建一个字符串数组。 ```java System.out.println(names[0]); System.out.println(names[1]); System.out.println(names[2]); System.out.println(names[3]); ``` 数组的每个元素都打印到控制台。在`names[0]`构造中，我们引用了名称数组的第一个元素。 ```java $ java AccessingElements.java Jane Thomas Lucy David ``` 运行示例，我们得到上面的输出。可以更改数组的元素。元素不是一成不变的。 `com/zetcode/AccessingElements2.java` ```java package com.zetcode; import java.util.Arrays; public class AccessingElements2 { public static void main(String[] args) { int[] vals = { 1, 2, 3 }; vals[0] *= 2; vals[1] *= 2; vals[2] *= 2; System.out.println(Arrays.toString(vals)); } } ``` 我们有一个由三个整数组成的数组。每个值都将乘以 2。 ```java int[] vals = { 1, 2, 3 }; ``` 创建一个由三个整数组成的数组。 ```java vals[0] *= 2; vals[1] *= 2; vals[2] *= 2; ``` 使用元素访问，我们将数组中的每个值乘以 2。 ```java $ java AccessingElements2.java [2, 4, 6] ``` 所有三个整数均已乘以数字 2。 ## Java 遍历数组我们经常需要遍历数组的所有元素。我们展示了两种遍历数组的常用方法。 `com/zetcode/TraversingArrays.java` ```java package com.zetcode; public class TraversingArrays { public static void main(String[] args) { String[] planets = { "Mercury", "Venus", "Mars", "Earth", "Jupiter", "Saturn", "Uranus", "Neptune", "Pluto" }; for (int i=0; i < planets.length; i++) { System.out.println(planets[i]); } for (String planet : planets) { System.out.println(planet); } } } ``` 将创建一个行星名称数组。我们使用`for`循环来打印所有值。 ```java for (int i=0; i < planets.length; i++) { System.out.println(planets[i]); } ``` 在此循环中，我们利用了可以从数组对象中获取元素数量的事实。元素数存储在`length`常量中。 ```java for (String planet : planets) { System.out.println(planet); } ``` 遍历数组或其他集合时，可以使用增强的`for`关键字使代码更紧凑。在每个循环中，将行星变量传递给行星数组中的下一个值。 ## Java 将数组传递给方法在下一个示例中，我们将数组传递给方法。 `com/zetcode/PassingArrays.java` ```java package com.zetcode; import java.util.Arrays; public class PassingArray { public static void main(String[] args) { int[] a = { 3, 4, 5, 6, 7 }; int[] r = reverseArray(a); System.out.println(Arrays.toString(a)); System.out.println(Arrays.toString(r)); } private static int[] reverseArray(int[] b) { int[] c = new int[b.length]; for (int i=b.length-1, j=0; i>=0; i--, j++) { c[j] = b[i]; } return c; } } ``` 该示例重新排列数组的元素。为此，创建了`reverseArray()`方法。 ```java private static int[] reverseArray(int[] b) { ``` `reverseArray()`方法将数组作为参数并返回一个数组。该方法获取传递的数组的副本。 ```java int[] c = new int[b.length]; ``` 在方法的主体内部，创建了一个新的数组；它将包含新排序的元素。 ```java for (int i=b.length-1, j=0; i>=0; i--, j++) { c[j] = b[i]; } ``` 在此`for`循环中，我们用复制的数组的元素填充新数组。元素是相反的。 ```java return c; ``` 新形成的数组将返回给调用方。 ```java System.out.println(Arrays.toString(a)); System.out.println(Arrays.toString(r)); ``` 我们打印原始数组和反转数组的元素。 ```java $ java PassingArray.java [3, 4, 5, 6, 7] [7, 6, 5, 4, 3] ``` 这是示例的输出。 ## Java 多维数组到目前为止，我们一直在处理一维数组。在 Java 中，我们可以创建多维数组。多维数组是数组的数组。在这样的数组中，元素本身就是数组。在多维数组中，我们使用两组或更多组括号。 `com/zetcode/TwoDimensions.java` ```java package com.zetcode; public class TwoDimensions { public static void main(String[] args) { int[][] twodim = new int[][] { {1, 2, 3}, {1, 2, 3} }; int d1 = twodim.length; int d2 = twodim[1].length; for (int i = 0; i < d1; i++) { for (int j = 0; j < d2; j++) { System.out.println(twodim[i][j]); } } } } ``` 在此示例中，我们创建一个二维整数数组。 ```java int[][] twodim = new int[][] { {1, 2, 3}, {1, 2, 3} }; ``` 两对方括号用于声明二维数组。在花括号内，我们还有另外两对花括号。它们代表两个内部数组。 ```java int d1 = twodim.length; int d2 = twodim[1].length; ``` 我们确定容纳其他两个数组的外部数组和第二个内部数组的长度。 ```java for (int i = 0; i < d1; i++) { for (int j = 0; j < d2; j++) { System.out.println(twodim[i][j]); } } ``` 两个`for`循环用于打印二维数组中的所有六个值。 `twodim[i][j]`数组的第一个索引引用内部数组之一。第二个索引引用所选内部数组的元素。 ```java $ java TwoDimensions.java 1 2 3 1 2 3 ``` 这是程序的输出。以类似的方式，我们创建了一个三维整数数组。 `com/zetcode/ThreeDimensions.java` ```java package com.zetcode; public class ThreeDimensions { public static void main(String[] args) { int[][][] n3 = { {{12, 2, 8}, {0, 2, 1}}, {{14, 5, 2}, {0, 5, 4}}, {{3, 26, 9}, {8, 7, 1}}, {{4, 11, 2}, {0, 9, 6}} }; int d1 = n3.length; int d2 = n3[0].length; int d3 = n3[0][0].length; for (int i = 0; i < d1; i++) { for (int j = 0; j < d2; j++) { for (int k = 0; k < d3; k++) { System.out.print(n3[i][j][k] + " "); } } } System.out.print('\n'); } } ``` 拥有三维数组的变量用三对方括号声明。这些值放在三对大括号内。 ```java int[][][] n3 = { {{12, 2, 8}, {0, 2, 1}}, {{14, 5, 2}, {0, 5, 4}}, {{3, 26, 9}, {8, 7, 1}}, {{4, 11, 2}, {0, 9, 6}} }; ``` 创建三维数组`n3`。它是一个具有元素的数组，这些元素本身就是数组的数组。 ```java int d1 = n3.length; int d2 = n3[0].length; int d3 = n3[0][0].length; ``` 我们得到所有三个维度的长度。 ```java for (int i = 0; i < d1; i++) { for (int j = 0; j < d2; j++) { for (int k = 0; k < d3; k++) { System.out.print(n3[i][j][k] + " "); } } } ``` 我们需要三个`for`循环来遍历三维数组。 ```java $ java ThreeDimensions.java 12 2 8 0 2 1 14 5 2 0 5 4 3 26 9 8 7 1 4 11 2 0 9 6 ``` 我们将三维数组的内容打印到控制台。 ## Java 不规则数组元素大小相同的数组称为矩形数组。可以创建数组大小不同的不规则数组。在 C# 中，此类数组称为锯齿状数组。 `com/zetcode/IrregularArrays.java` ```java package com.zetcode; public class IrregularArrays { public static void main(String[] args) { int[][] ir = new int[][] { {1, 2}, {1, 2, 3}, {1, 2, 3, 4} }; for (int[] a : ir) { for (int e : a) { System.out.print(e + " "); } } System.out.print('\n'); } } ``` 这是不规则数组的示例。 ```java int[][] ir = new int[][] { {1, 2}, {1, 2, 3}, {1, 2, 3, 4} }; ``` 这是不规则数组的声明和初始化。三个内部数组具有 2、3 和 4 个元素。 ```java for (int[] a : ir) { for (int e : a) { System.out.print(e + " "); } } ``` 增强的`for`循环用于遍历数组的所有元素。 ```java $ java IrregularArrays.java 1 2 1 2 3 1 2 3 4 ``` This is the output of the example. ## Java 数组方法 `java.util`包中提供的`Arrays`类是一个帮助器类，其中包含使用数组的方法。这些方法可用于修改，排序，复制或搜索数据。我们使用的这些方法是`Array`类的静态方法。（静态方法是可以在不创建类实例的情况下调用的方法。） `com/zetcode/ArrayMethods.java` ```java package com.zetcode; import java.util.Arrays; public class ArrayMethods { public static void main(String[] args) { int[] a = {5, 2, 4, 3, 1}; Arrays.sort(a); System.out.println(Arrays.toString(a)); Arrays.fill(a, 8); System.out.println(Arrays.toString(a)); int[] b = Arrays.copyOf(a, 5); if (Arrays.equals(a, b)) { System.out.println("Arrays a, b are equal"); } else { System.out.println("Arrays a, b are not equal"); } } } ``` 在代码示例中，我们将介绍`Arrays`类的五个方法。 ```java import java.util.Arrays; ``` 我们将对`Arrays`类使用简写形式。 ```java int[] a = {5, 2, 4, 3, 1}; ``` 我们有五个整数的数组。 ```java Arrays.sort(a); ``` `sort()`方法按升序对整数进行排序。 ```java System.out.println(Arrays.toString(a)); ``` `toString()`方法返回指定数组内容的字符串表示形式。 ```java Arrays.fill(a, 8); ``` `fill()`方法将指定的整数值分配给数组的每个元素。 ```java int[] b = Arrays.copyOf(a, 5); ``` `copyOf()`方法将指定数量的元素复制到新数组。 ```java if (Arrays.equals(a, b)) { System.out.println("Arrays a, b are equal"); } else { System.out.println("Arrays a, b are not equal"); } ``` `equals()`方法比较两个数组。如果两个数组包含相同顺序的相同元素，则它们相等。 ```java $ java ArrayMethods.java [1, 2, 3, 4, 5] [8, 8, 8, 8, 8] Arrays a, b are equal ``` 这是输出。 ## Java 比较数组比较数组有两种方法。 `equals()`方法和`deepEquals()`方法。 `deepEquals()`方法也将引用与数组内部的数组进行比较。 `com/zetcode/ComparingArrays.java` ```java package com.zetcode; import java.util.Arrays; public class ComparingArrays { public static void main(String[] args) { int[] a = {1, 1, 2, 1, 1}; int[] b = {0, 0, 3, 0, 0}; int[][] c = { {1, 1, 2, 1, 1}, {0, 0, 3, 0, 0} }; int[][] d = { a, b }; System.out.print("equals() method: "); if (Arrays.equals(c, d)) { System.out.println("Arrays c, d are equal"); } else { System.out.println("Arrays c, d are not equal"); } System.out.print("deepEquals() method: "); if (Arrays.deepEquals(c, d)) { System.out.println("Arrays c, d are equal"); } else { System.out.println("Arrays c, d are not equal"); } } } ``` 该示例说明了两种方法之间的区别。 ```java int[] a = {1, 1, 2, 1, 1}; int[] b = {0, 0, 3, 0, 0}; ``` 我们有两个整数数组。 ```java int[][] c = { {1, 1, 2, 1, 1}, {0, 0, 3, 0, 0} }; ``` `c`数组有两个内部数组。内部数组的元素等于`a`和`b`数组。 ```java int[][] d = { a, b }; ``` `d`数组包含对`a`和`b`数组的引用。 ```java System.out.print("equals() method: "); if (Arrays.equals(c, d)) { System.out.println("Arrays c, d are equal"); } else { System.out.println("Arrays c, d are not equal"); } System.out.print("deepEquals() method: "); if (Arrays.deepEquals(c, d)) { System.out.println("Arrays c, d are equal"); } else { System.out.println("Arrays c, d are not equal"); } ``` 现在，使用这两种方法比较`c`和`d`数组。对于`equals()`方法，数组不相等。 `deepEquals()`方法在引用数组中更深入，并检索它们的元素以进行比较。对于此方法，`c`和`d`数组相等。 ```java $ java ComparingArrays.java equals() method: Arrays c, d are not equal deepEquals() method: Arrays c, d are equal ``` 这是示例输出。 ## Java 搜索数组 `Arrays`类具有一种用于搜索数组中元素的简单方法。它称为`binarySearch()`。该方法使用二进制搜索算法搜索元素。 `binarySearch()`方法仅适用于排序数组。 `com/zetcode/Searching.java` ```java package com.zetcode; import java.util.Arrays; public class Searching { public static void main(String[] args) { String[] planets = { "Mercury", "Venus", "Mars", "Earth", "Jupiter", "Saturn", "Uranus", "Neptune", "Pluto" }; Arrays.sort(planets); String p = "Earth"; int r = Arrays.binarySearch(planets, p); String msg; if (r >= 0) { msg = String.format("%s was found at position %d of the " + "sorted array", p, r); } else { msg = p + " was not found"; } System.out.println(msg); } } ``` 在该示例中，我们在一系列行星中搜索`"Earth"`字符串。 ```java Arrays.sort(planets); ``` 由于该算法仅适用于排序后的数组，因此我们必须首先对数组进行排序。 ```java String p = "Earth"; ``` 我们将搜索`"Earth"`元素。 ```java int r = Arrays.binarySearch(planets, p); ``` 调用`binarySearch()`方法。第一个参数是数组名称，第二个参数是我们要查找的元素。如果找到该元素，则返回值大于或等于零。在这种情况下，它是排序数组中元素的索引。 ```java if (r >= 0) { msg = String.format("%s was found at position %d of the " + "sorted array", p, r); } else { msg = p + " was not found"; } ``` 根据返回的值，我们创建一条消息。 ```java $ java Searching.java Earth was found at position 0 of the sorted array ``` This is the example output. ## 下载图片在下一个示例中，我们显示如何下载图像。 `com/zetcode/DownloadImage.java` ```java package com.zetcode; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.net.URL; public class DownloadImage { public static void main(String[] args) throws IOException { var imageUrl = "http://webcode.me/favicon.ico"; var destinationFile = "favicon.ico"; var url = new URL(imageUrl); try (var is = url.openStream(); var fos = new FileOutputStream(destinationFile)) { byte[] buf = new byte[1024]; int noOfBytes; while ((noOfBytes = is.read(buf)) != -1) { fos.write(buf, 0, noOfBytes); } } } } ``` 该示例下载一个小的`favicon.ico`图像。 ```java byte[] buf = new byte[1024]; ``` 图像是字节数组。我们创建一个`byte`值的空数组，其大小足以容纳该图标。 ```java while ((noOfBytes = is.read(buf)) != -1) { fos.write(buf, 0, noOfBytes); } ``` 我们读取二进制数据并将其写入文件。在 Java 教程的这一部分中，我们使用了数组。我们已经描述了如何初始化数组，访问数组元素，遍历数组，使用多维数组，比较数组以及搜索数组元素。 {% endraw %}