### 动力节点老杜Java基础入门学习教程分享——数组
#### 数组概要
数组是一种重要的数据结构，被广泛应用于各种编程语言中，包括Java。数组是一种引用数据类型，用于存储固定数量的同类型元素。在内存中，数组是以连续的方式存储其元素的。
- **数组特点**：
- 数组是一组数据的集合。
- 数组作为一种引用类型，其元素可以是基本类型，也可以是引用类型，但同一数组内的元素必须是同一种类型。
- 数组对象具有一个成员属性 `length`，该属性表示数组的长度。
- 数组的长度一旦确定，在创建之后就无法改变。
- 数组元素可以通过下标来访问，下标从0开始计数。
#### 一维数组的声明和使用
- **声明格式**：
- `数组元素的类型[] 变量名称;`
- `数组元素的类型 变量名称[];`
- 第一种格式更为常见。
- 示例：`int[] numbers;` 或 `Student[] students;`
- **创建方式**：
- 使用 `new` 操作符创建数组：`new 数组元素的数据类型[数组元素的个数];`
- 示例：`int[] nums = new int[5];`
- 直接初始化数组：`数组元素的类型[] 变量名称 = {数组元素1, 数组元素2, ...};`
- 示例：`int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5};`
#### 二维数组的声明和使用
- **声明格式**：
- `数组元素的数据类型[][] 变量名;`
- `数组元素的数据类型 变量名[][];`
- 示例：`int[][] matrix;`
- **创建方式**：
- 直接使用 `new` 关键字创建：`int[][] data = new int[2][3];`
- 从高维开始逐维创建：`int[][] data = new int[2][]; data[0] = new int[3]; data[1] = new int[4];`
- 使用初始化语句块创建：`int[][] data = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}};`
#### 数组的排序
- **冒泡排序**：通过重复地遍历数组并比较相邻的元素来工作。如果一对相邻元素的顺序错误（即，第一个元素大于第二个元素），则交换它们。每次遍历都会把当前未排序的最大元素“冒泡”到最后。
- 示例代码：
```java
void bubbleSort(int[] arr) {
boolean swapped;
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
swapped = false;
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
// 交换 arr[j] 和 arr[j + 1]
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
swapped = true;
}
}
// 如果这一轮没有发生交换，则数组已经有序
if (!swapped)
break;
}
}
```
- **选择排序**：选择排序的工作原理是遍历数组，找出最小（或最大）元素并将其放置在正确的位置上。每一轮遍历都会找到剩余元素中的最小值，并将其放置在未排序部分的起始位置。
- 示例代码：
```java
void selectionSort(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if (arr[j] < arr[minIndex])
minIndex = j;
}
// 交换 arr[i] 和 arr[minIndex]
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[minIndex];
arr[minIndex] = temp;
}
}
```
#### 数组的查找
- **二分查找**：适用于已排序的数组。该算法通过将查找区间不断减半来寻找目标值。
- 示例代码：
```java
int binarySearch(int[] arr, int target) {
int left = 0;
int right = arr.length - 1;
while (left <= right) {
int mid = left + (right - left) / 2;
if (arr[mid] == target)
return mid;
else if (arr[mid] < target)
left = mid + 1;
else
right = mid - 1;
}
return -1; // 未找到目标值
}
```
#### Arrays工具类
- **Arrays.sort()**：用于排序数组。
- 示例代码：
```java
int[] nums = {5, 3, 2, 4, 1};
Arrays.sort(nums);
```
- **Arrays.fill()**：用于填充数组。
- 示例代码：
```java
int[] nums = new int[5];
Arrays.fill(nums, 10); // 将所有元素设置为10
```
- **Arrays.binarySearch()**：实现二分查找算法。
- 示例代码：
```java
int[] sortedNums = {1, 3, 5, 7, 9};
int index = Arrays.binarySearch(sortedNums, 5); // 查找值5的索引
```
通过以上的学习，我们不仅了解了数组的基本概念，还掌握了如何在Java中声明、创建和使用数组，以及如何对其进行排序和查找等高级操作。这些技能对于进一步学习Java编程是非常有帮助的。
