Java 数组语法详解

Java 数组详解

一、数组概述

定义：数组是 Java 中一种用于存储固定数量、相同类型数据的有序集合。
特点：
数组在内存中是连续存储的。
数组的长度在创建时确定，不可动态改变。
数组是对象，存储在堆内存中（基本类型数组的值直接存储在数组中，引用类型数组存储的是对象的引用）。

二、数组的声明与初始化

声明数组：

格式：数据类型[] 数组名; 或 数据类型数组名[];（两种写法等价）。
示例：
java int[] numbers; // 推荐写法 String names[]; // 另一种写法

初始化数组：

静态初始化：在声明时直接初始化数组元素。
java int[] arr1 = {1, 2, 3, 4, 5}; String[] arr2 = {"Java", "Python", "C++"};
动态初始化：先声明数组长度，再赋值。
java int[] arr3 = new int[5]; // 长度为 5，默认初始化为 0 String[] arr4 = new String[3]; // 长度为 3，默认初始化为 null

匿名数组：

直接创建并使用数组，不声明变量名。
示例：
java System.out.println(new int[]{10, 20, 30}[1]); // 输出 20

三、数组的基本操作

访问数组元素：

通过索引访问，索引从 0 开始。
示例：
java int[] arr = {10, 20, 30}; System.out.println(arr[0]); // 输出 10 arr[1] = 50; // 修改第二个元素

数组长度：

使用 length 属性获取数组长度。
示例：
java int[] arr = {1, 2, 3}; System.out.println(arr.length); // 输出 3

遍历数组：

for 循环：
java int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5}; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.print(arr[i] + " "); // 输出 1 2 3 4 5 }
增强 for 循环（for-each）：
java for (int num : arr) { System.out.print(num + " "); // 输出 1 2 3 4 5 }

数组复制：

System.arraycopy：
java int[] src = {1, 2, 3, 4, 5}; int[] dest = new int[5]; System.arraycopy(src, 0, dest, 0, src.length); // 从 src 复制到 dest
Arrays.copyOf：
java int[] newArr = Arrays.copyOf(src, src.length); // 复制整个数组 int[] extendedArr = Arrays.copyOf(src, 10); // 扩展数组，多出的位置用默认值填充
clone 方法：
java int[] clonedArr = src.clone(); // 浅拷贝

四、多维数组

二维数组：

声明和初始化： int[][] matrix = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9} }; int[][] matrix2 = new int[3][3]; // 3 行 3 列，默认初始化为 0
访问元素：
java System.out.println(matrix[1][2]); // 输出 6（第二行第三列）
不规则二维数组（锯齿数组）：
java int[][] jaggedArray = new int[3][]; jaggedArray[0] = new int[2]; // 第一行 2 列 jaggedArray[1] = new int[3]; // 第二行 3 列 jaggedArray[2] = new int[1]; // 第三行 1 列

多维数组：

Java 支持更高维度的数组，但实际开发中很少使用。
示例（三维数组）：
java int[][][] cube = new int[2][2][2]; // 2x2x2 的三维数组

五、数组的常用方法（`java.util.Arrays`）

Arrays 类提供了许多静态方法用于操作数组：

排序：

   int[] arr = {5, 2, 8, 1, 9};
   Arrays.sort(arr); // 升序排序
   System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 2, 5, 8, 9]

查找：

二分查找（数组必须已排序）：
java int index = Arrays.binarySearch(arr, 5); // 返回 2（5 的索引）

填充：

   Arrays.fill(arr, 0); // 将所有元素填充为 0

比较：

   int[] arr1 = {1, 2, 3};
   int[] arr2 = {1, 2, 3};
   System.out.println(Arrays.equals(arr1, arr2)); // true

转换为字符串：

   System.out.println(Arrays.toString(arr)); // 输出数组内容

六、数组与集合的对比

特性	数组	集合（如 `ArrayList`）
长度	固定，创建时确定	动态，可自动扩容
存储类型	必须相同类型	可以存储不同类型（通过泛型限制）
性能	访问速度快（索引直接计算）	访问稍慢（需遍历）
功能	功能较少	功能丰富（如排序、过滤等）
适用场景	已知数据量且固定	数据量不确定或需要频繁操作

七、数组的注意事项

数组越界：

访问不存在的索引会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException。
示例：
java int[] arr = {1, 2, 3}; System.out.println(arr[3]); // 抛出异常

空指针异常：

访问未初始化的数组或数组中的 null 元素会抛出 NullPointerException。
示例： String[] arr = null; System.out.println(arr[0]); // 抛出 NullPointerException String[] arr2 = new String[2]; System.out.println(arr2[0].length()); // 抛出 NullPointerException

浅拷贝问题：

数组复制时，如果是引用类型数组，复制的是引用而非对象本身。
示例： String[] original = {"A", "B"}; String[] copy = original.clone(); copy[0] = "C"; // 不会影响 original // 引用类型数组的浅拷贝问题 Person[] people1 = {new Person("Alice"), new Person("Bob")}; Person[] people2 = people1.clone(); people2[0].setName("Charlie"); // 会影响 people1 中的对象

八、数组的实际应用

作为方法参数：

数组可以作为方法的参数传递。
示例： public static void printArray(int[] arr) { for (int num : arr) { System.out.print(num + " "); } } public static void main(String[] args) { int[] numbers = {1, 2, 3}; printArray(numbers); // 输出 1 2 3 }

作为方法返回值：

方法可以返回数组。
示例： public static int[] createArray() { return new int[]{10, 20, 30}; } public static void main(String[] args) { int[] arr = createArray(); System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [10, 20, 30] }

命令行参数：

main 方法的参数 String[] args 用于接收命令行参数。
示例：
java public class Main { public static void main(String[] args) { for (String arg : args) { System.out.println(arg); } } }
运行命令：
java Main Hello World
输出：
Hello World

九、总结

数组是 Java 中存储固定数量、相同类型数据的基础数据结构。
数组的长度在创建时确定，不可动态改变。
数组支持索引访问，索引从 0 开始。
多维数组可以表示矩阵或表格数据。
Arrays 类提供了丰富的工具方法用于操作数组。
在需要动态扩容或复杂操作时，建议使用集合类（如 ArrayList）。

十、示例代码

import java.util.Arrays;

public class ArrayExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 一维数组
        int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
        System.out.println("数组长度: " + numbers.length); // 5
        System.out.println("遍历数组:");
        for (int num : numbers) {
            System.out.print(num + " "); // 10 20 30 40 50
        }
        System.out.println();

        // 二维数组
        int[][] matrix = {
            {1, 2, 3},
            {4, 5, 6},
            {7, 8, 9}
        };
        System.out.println("二维数组:");
        for (int[] row : matrix) {
            System.out.println(Arrays.toString(row));
        }

        // Arrays 类方法
        Arrays.sort(numbers); // 排序
        System.out.println("排序后: " + Arrays.toString(numbers)); // [10, 20, 30, 40, 50]
        System.out.println("查找 30 的索引: " + Arrays.binarySearch(numbers, 30)); // 2

        // 数组复制
        int[] copy = Arrays.copyOf(numbers, numbers.length);
        System.out.println("复制后的数组: " + Arrays.toString(copy)); // [10, 20, 30, 40, 50]
    }
}

输出：

数组长度: 5
遍历数组:
10 20 30 40 50 
二维数组:
[1, 2, 3]
[4, 5, 6]
[7, 8, 9]
排序后: [10, 20, 30, 40, 50]
查找 30 的索引: 2
复制后的数组: [10, 20, 30, 40, 50]

通过以上内容，可以全面了解 Java 数组的声明、初始化、操作、多维数组、常用方法以及实际应用场景。

Java 数组详解

一、数组概述

二、数组的声明与初始化

三、数组的基本操作

四、多维数组

五、数组的常用方法（java.util.Arrays）

六、数组与集合的对比

七、数组的注意事项

八、数组的实际应用

九、总结

十、示例代码

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五、数组的常用方法（`java.util.Arrays`）

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