Knowledge Map

Appearance

4. 数组 ​

4.1 数组概述 ⭐ ​

什么是数组？ ​

  • 在 Java 中，数组是一种用于存储多个相同数据类型元素的容器。
  • 例如一个存储整数的数组：int[] nums = {100, 200, 300};
  • 例如一个存储字符串的数组：String[] names = {“jack”,“lucy”,“lisi”};
  • 数组是一种引用数据类型，隐式继承 Object。因此数组也可以调用 Object 类中的方法。
  • 数组对象存储在堆内存中。

alt text

数组的分类？ ​

  • 根据维数进行分类：一维数组，二维数组，三维数组，多维数组。
  • 根据数组中存储的元素类型分类：基本类型数组，引用类型数组。
  • 根据数组初始化方式不同分类：静态数组，动态数组。

Java 数组存储元素的特点？ ​

  • 数组长度一旦确定不可变。
  • 数组中元素数据类型一致，每个元素占用空间大小相同。
  • 数组中每个元素在空间存储上，内存地址是连续的。
  • 每个元素有索引，首元素索引 0，以 1 递增。
  • 以首元素的内存地址作为数组对象在堆内存中的地址。
  • 所有数组对象都有 length 属性用来获取数组元素个数。末尾元素下标：length-1。

数组的优缺点 ​

  1. 数组优点
  • 根据下标查询某个元素的效率极高。数组中有 100 个元素和有 100 万个元素，查询效率相同。时间复杂度 O(1)。也就是说在数组中根据下标查询某个元素时，不管数组的长短，耗费时间是固定不变的。
  • 原因：知道首元素内存地址，元素在空间存储上内存地址又是连续的，每个元素占用空间大小相同，只要知道下标，就可以通过数学表达式计算出来要查找元素的内存地址。直接通过内存地址定位元素。
  1. 数组缺点
  • 随机增删元素的效率较低。因为随机增删元素时，为了保证数组中元素的内存地址连续，就需要涉及到后续元素的位移问题。时间复杂度 O(n)。O(n)表示的是线性阶，随着问题规模 n 的不断增大，时间复杂度不断增大，算法的执行效率越低。（不过需要注意的是：对数组末尾元素的增删效率是不受影响的。）
  • 无法存储大量数据，因为很难在内存上找到非常大的一块连续的内存。

4.2 一维数组 ✅ ​

  1. 一维数组是线性结构。二维数组，三维数组，多维数组是非线性结构。
  2. 如何静态初始化一维数组？
  • 第一种：int[] arr = {55,67,22}; 或者 int arr[] = {55,67,22};
  • 第二种：int[] arr = new int[]{55,67,22};
  1. 如何访问数组中的元素？
  • 通过下标来访问。
  • 注意 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常的发生。
  1. 如何遍历数组？
  • 普通 for 循环遍历
  • for-each 遍历（优点是代码简洁。缺点是没有下标。）
  1. 如何动态初始化一维数组？
  • int[] arr = new int[4];
  • Object[] objs = new Object[5];
  • 数组动态初始化的时候，确定长度，并且数组中每个元素采用默认值。

TIP

  1. 方法在调用时如何给方法传一个数组对象？
Java
  // 方式一：
  int[] arr = {1,2,3,4};
  display(arr);
  // 方式二：
  display(new int[]{1,2,3,4});
  // 方式三：
  display(new int[10]);
  1. 当一维数组中存储引用时的内存图 alt text
  2. 如何获取数组中的最大值？
  • 假设首元素是最大的，然后遍历数组中所有元素，只要有更大的，就将其作为最大值。
  • 思考：找出最大值的下标怎么做？
  1. 如果知道值，如何通过值找它的下标？
  2. 如何将数组中的所有元素反转？
  • 第一种方式：创建一个新的数组。
  • 第二种方式：首位交换。
  1. 关于 main 方法的形参 args？
  • 接收命令行参数
  • 在 DOS 命令窗口中怎么传？在 IDEA 中怎么传？(Edit Configurations)
  1. 关于方法的可变长度参数？
  • 可变长参数只能出现在形参列表中的最后一个位置。
  • 可变长参数可以当做数组来处理。
Java
public static void sum(int... nums) {
  // ...
}

一维数组的扩容 ​

  1. 数组长度一旦确定不可变。
  2. 那数组应该如何扩容？
  • 只能创建一个更大的数组将原数组中的数据全部拷贝到新数组中;
  • 可以使用 System.arraycopy() 方法完成数组的拷贝。
Java
int[] sourceArr = {1, 3, 5, 6, 7, 24, 66, 78, 99};
int[] newArr = new int[sourceArr.length * 2];
System.arraycopy(sourceArr, 0,newArr,0, sourceArr.length);
for (int i = 0; i < newArr.length; i++) {
    System.out.println(newArr[i]);
}

数组扩容会影响程序的执行效率，因此尽可能预测数据量，创建一个接近数量的数组，减少扩容次数。

4.3 二维数组 ✅ ​

  1. 二维数组是一个特殊的一维数组，特殊在：这个一维数组中每个元素是一个一维数组。

  2. 二维数组的静态初始化

    java
    inJ[][] arr = new int[][]{{},{},{}};
int[][] arr = {{},{},{}};

  3. 二维数组的动态初始化(等长)

Java
   int[][] arr = new int[3][4];
  1. 二维数组的动态初始化（不等长）
Java
int[][] arr = new int[3][];
  1. 二维数组中元素的访问
    • 第一个元素：arr[0][0];
    • 最后一个元素：arr[arr.length-1][arr[arr.length-1].length-1]。
  2. 二维数组中元素的遍历 略

4.4 IDEA 的 Debug 调试 ✅ ​

  • 在可能出现问题的代码附近添加断点，一般是将断点添加在方法体的某一行代码上；
  • 断点可以添加多个。点一次添加一个断点。再点一次断点则消失；
  • 添加断点后，如果想让程序运行到断点处停下来，需要使用 Debug 模式运行程序；
  • Debug 窗口中的按钮；
  • 给断点添加条件；
  • Debug 窗口中的隐藏按钮

4.5 JUnit 单元测试 ✅ ​

  1. 什么是单元测试，为什么要进行单元测试？ 一个项目是巨大的，只有保证你写的每一块都是正确的，最后整个项目才能正常运行。这里所谓的每一块就是一个单元。
  2. 做单元测试需要引入 JUnit 框架，JUnit 框架在 JDK 中没有，需要额外引入，也就是引入 JUnit 框架的 class 文件（jar 包）
  3. 单元测试类（测试用例）怎么写？ 单元测试类名：XxxTest
  4. 单元测试方法怎么写？
  • 单元测试方法需要使用@Test 注解标注。
  • 单元测试方法返回值类型必须是 void
  • 单元测试方法形参个数为 0
  • 建议单元测试方法名：testXxx
  1. 什么是期望值，什么是实际值？
  • 期望值就是在程序执行之前，你觉得正确的输出结果应该是多少
  • 实际值就是程序在实际运行之后得到的结果
  1. 常见注解：
  • @BeforeAll @AfterAll 主要用于在测试开始之前/之后执行必要的代码。被标注的方法需要是静态的。
  • @BeforeEach @AfterEach 主要用于在每个测试方法执行前/后执行必要的代码。
  1. 单元测试中使用 Scanner 失效怎么办？ 选中导航栏的 Help，然后选中 Edit Custom VM Options...，接着在 IDEA64.exe.vmoptions 文件中添加内容 -Deditable.java.test.console=true，最后在重启 IDEA 即可解决。

4.6 数据结构与算法 ❌ ​

略

4.7 数组的排序算法 ❌ ​

略

4.8 数组的查找算法 ❌ ​

略

4.9 Arrays 工具类 ⭐ ​

  • Arrays.toString() 方法：将数组转换成字符串
  • Arrays.deepToString() 方法：可以将二维数组转换成字符串
  • Arrays.equals(int[] arr1, int[] arr2) 方法：判断两个数组是否相等
  • Arrays.equals(Object[] arr1, Object[] arr2) 方法
  • Arrays.deepEquals(Object[] arr1, Object[] arr2) 方法：判断两个二维数组是否相等
  • Arrays.sort(int[] arr) 方法：基于快速排序算法，适合小型数据量排序
  • Arrays.sort(String[] arr) 方法
  • Arrays.parallelSort(int[] arr) 方法：基于分治的归并排序算法，支持多核 CPU 排序，适合大数据量排序
  • int binarySearch(int[] arr, int elt) 方法：二分法查找
  • Arrays.fill(int[] arr, int data) 方法：填充数组
  • Arrays.fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val) 方法
  • int[] Arrays.copyOf(int[] original, int newLength) 方法：数组拷贝
  • int[] Arrays.copyOfRange(int[] original, int from, int to)
  • Arrays.asList(T... data) 方法：将一组数据转换成 List 集合
All rights reserved.
Copyright © 2024-present HK Group.