Java 中数组参考指南
1. 介绍
本文,我们深入探讨 Java 中一核心概念 - 数组。首先了解什么是数组,然后了解如何使用它们。总的来说,我们将介绍如何:
数组入门
读写数组元素
遍历数组
将数组转化为其对象,如 List 或 Streams
数组的排序、搜索和合并
2. 什么是数组
首先,我们需要定义什么是数组?根据 Java 文档,数组是包含固定数量相同类型的对象。数组中的每个元素都是有序号的,这意味着我们可以使用索引来访问它们。我们可以将数组看作是编号的单元格,每个单元格可以看作是保存一个值的亦是。在 Java 中,编号是从 0 开始的。变量的类型可以是基础类型数组和对象类型数组。这意味着我们可以使用 int, float, boolean, ......同样也可以使用 String, Object 和自定义类型来定义数组。
3. 设置数组
现在我们已经知道数组的定义了,我们深入了解它们的用法。我们将涵盖很多关于如何使用数组的主题。我们将学习一些基础知识,如如何声明和初始化数组,还有更高级的主题如排序和搜索数组。先让我们学习声明和初始化数组。
3.1. 声明
我们从声明开始,在 Java 中有两种声明数组的方法
前者比后者应用更广泛。
3.2. 初始化
现在让我们看一下如何初始化数组。同样有多种方法可以初始化一个数组。让我们从一个简单的方法开始:
通过上面的语句,我们初始化了一个包含 10 个 int 元素的数组。注意我们必须指定数组的大小。使用此方法时,我们将每个元素的初始化的默认值为 0,如果元素为 Object,则默认值为 null。另一种方法,我们可以在创建数组时直接为数组设置值:
在这里我们初始化了一个包含数字 1 到 5 的五元素数组。使用此方法时,我们不需要指定数组的长度,需要在大括号之间指定数组元素。
4. 访问数组
如何访问数组元素呢?我们可以通过元素的位置来实现。如下面这段代码将在控制台上打印数字 10
注意我们是用索引来访问数组元素的,括号内的数字是我们要访问的数组的具体位置。访问单元格时,如果索引为负数或超出最后一个单元格 Java 将抛出 ArrayIndexOutOfBoundException。我们应该注意不要使用负数为索引,或大于或小于数组长度的值为索引。
5. 遍历数组
虽然逐个访问数组很有用,我们也需要经常遍历数组。第一种方法是使用 for 循环:
上面这段代码将数字 1-5 打印到控制台上,我们利用了数组长度这一属性。我们还可以使用 while 和 do while,以及 for each 来遍历数组。下面使用 foreach 循环:
这个例子和上一个例子是等价的,但是没有用到索引。在以下情况可以使用 foreach 循环:
不需要修改数组
不需要索引来做其他事情
6. 可变参数
我们已经介绍了创建和操作数组的的基础知识。现在我们将探讨更高级的主题,先从可变参数开始。可变参数用于将任意数量的参数传递给方法:
这个方法可以传入 0 到任意数量的 String 参数。我们知道在方法内部,会将可变参数转化为一个数组。同样我们也可以将一个数组直接作为可变参数:
7. 将数组转化成 List
有时处理 List 会更方便,这里介绍如何将数组转换为列表。一个简单的笨方法来实现:
另外一种更简洁的方式:
静态方法 Arrays.asList 接受一个可变参数并使用值传递方式创建一个列表,这个方法有一些缺点:
不能使用基础类型数组
我们不能从创建的列表中添加或删除元素,因为它会抛出 UnsupportedOperationException
8. 将数组转化成 Stream
我们现在可以将数组转换为列表,从 Java8 开始提供了 Stream API,我们也有可能需要将数组转换为 Stream。Java 为我们提供了 Arrays.stream 方法:
将一个 Object 数组作为参数传递给该方法,它返回匹配类型的 Stream。当传递一个基础类型数组时它将返回基础数据流。也可以在数组的子集上创建流:
这将创建一个只有"Tomato"和"Chips"字符吕的 Stream<String>。
9. 数组排序
现在我们来对数组进行排序,即按特定顺序重新排列其元素。Arrays 类为我们提供了 sort 方法。有点像流的方法,该方法有很多重载。方法说明:
基础类型数组:按升序排列
对象数组(对象必须实现 Comparable 接口):按照自然顺序排序(依赖于 Comparable 的 compareTo 方法)
泛型数组:根据给定的比较器排序,可以对数组的特定部分进行排序(需要将开始和结束索引传递给方法)
sort 方法背后的算法分别是原始数组和其他数组的快速排序和合并排序。让我们通过一些例子来看看 sort 是如何使用的:
10. 搜索数组
搜索数组很简单,可以遍历数组并在数组元素中搜索我们的元素:
上面的代码,我们搜索了数字 4,并在索引 3 处找到了它。如果我们有一个排序数组,我们可以使用另一种解决这群:二分查找。Java 为我们提供了 Arrays.binarySearch 方法。我们必须给它一个数组和一个要搜索的元素。在泛型数组的情况下,我们还必须首先为其提供用于对数组进行排序的比较器, 我们也可以在数组的子集上调用该方法。下面是用二分搜索方法的一个例子:
注意:前提是一个已经排序的数组。
11. 合并数组
最后让我们看一下如何连接两个数组。一个思路就是创建一个数组,长度为两个数组的和。之后我们再分别添加两个数组的元素。
上面的代码,当索引小于第一个数组长度时添加第一个数组元素添加,然后中再添加第二个数组元素。我们也可以使用 Arrays.setAll 方法来避免写循环:
此方法将根据给定函数设置所有数组元素。此函数将索引与结果相关联。合并数组的第三个方法,System.arraycopy。
调用两次方法,分别将两个数组元素值 copy 到结果数组中。
12. 总结
本文中,我们介绍了 Java 中数组的基本和一些高级用法。我们看到 Java 提供了很多通过 Arrays 来处理数组的方法。Apache Commons 和 Guava 库还有一些实用的方法可以操作数组。
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【okokabcd】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/69b996eb3d0abf10e873db954】。文章转载请联系作者。
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