Java 数组
数组在编程语言中是非常重要的数据结构。本小节我们来一起学习 Java 数组，通过本小节的学习，你将了解到数组的基本概念，如何声明数组以及数组的声明有哪些方式，如何初始化数组以及数组初始化有哪些方式，数组的常用操作有哪些，多维数组的声明、创建、初始化以及迭代等等。多维数组部分将以二维数组进行为例讲解，理解了二维数组，再去理解多维数组就相对容易了。
1. 什么是数组
数组是相同类型的数据按照顺序组成的一种引用数据类型。
Java 中有基本数据类型和引用数据类型两种数据类型。数组就是引用数据类型。
2. 数组声明
在 Java 语言中，数组声明有两种语法：
中括号跟在数据类型后：
DataType[] arrayName;中括号跟在数组名称后：
DataType arrayName[];
其中 DataType 是数组中要存放元素的数据类型，例如 int、String 等，arrayName 是数组名称，遵守变量的命名规范。
在实际的编码中，我们更常用的是第一种语法。实例如下：
// 声明一个int类型的数组，名称为 firstIntArray:
int[] firstIntArray; // 推荐写法
int firstIntArray[];
也可以修改数据类型，以生成其他类型的数组。实例如下：
// 声明一个float类型的数组：
float[] firstFloatArray;
// 声明一个字符串类型的数组：
String[] firstStringArray;
3. 数组创建
3.1 先声明再创建
先声明再创建，需要编写两条语句：
DataType[] arrayName;
arrayName = new DataType[数组长度];
数组的创建使用 new 关键字，后面跟上一个空格 + 数据类型 + 中括号 []，中括号中间是数组的长度，这里是必须指定的，它是一个整型的数字。实例如下：
// 声明一个整型的数组：
int[] intArray;
// 创建数组，长度为10
intArray = new int[10];
3.2 声明时同时创建
声明时同时创建，需要编写一条语句：
DataType[] arrayName = new DataType[数组长度];
实例如下：
// 声明时同时创建
int[] intArray = new int[10];
数组声明用到的中括号，也可以放到数组名称的后面，实例如下：
int intArray[] = new int[10];
所创建的数组数据类型必须与其声明的数据类型相同。对于其他类型数组的创建，实例如下：
// 创建一个数据类型为字符串、长度为5的数组：
String[] stringArray = new String[5];
// 创建一个数据类型为双精度浮点型、长度为10的数组：
double[] floatArray = new double[10];
// 创建一个数据类型为字符型、长度为10的数组：
char[] charArray;
charArray = new char[10];
4. 数组初始化
数组创建后，所有元素都初始化为默认值，整型数组的元素都为 0，浮点型都为 0. 0 ，布尔型都为 false。例如 int[] arr = new int[5]; 语句创建了一个数组，它在结构可参考下图：
除了数组的默认初始化，还有另外两种常见形式：
- 静态初始化
- 动态初始化
下面我们将分别介绍两种数组的初始化形式。
4.1 静态初始化
静态初始化数组，就是声明的同时，给数组赋值。其语法为：
DataType[] arrayName = {元素1, 元素2, 元素3, 元素n};
赋值符号右边为用中括号所包围的 n 个元素，实例如下：
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
上面数组 arr 存放的元素为从 1 到 5 这几个整型。其的长度为 5 。 数组的长度就是初始化时所给数组元素的个数。
4.2 动态初始化
动态初始化数组，即数组的声明以及创建是与数组的赋值操作分开进行的。实例如下：
// 声明并创建数组，长度为3
int[] arr = new int[3];
// 给下标位置0赋值为1
arr[0] = 1;
// 给下标位置1赋值为2
arr[1] = 2;
// 给下标位置2赋值为3
arr[2] = 3;
数组是有下标的，下标从 0 开始，因此长度为 3 的数组，最大下标为 2 。下图展示了上述代码的执行流程：
5. 数组的操作
5.1 数组元素的引用
语法：数组名 [下标]，下标从 0 开始。有一个整型数组，引用其第一个元素，实例如下：
public class ArrayDemo {
public static void main(String[] args) {
// 初始化整型数组arr：
int[] arr = {1, 2, 3};
// 引用arr的第一个元素：
int element1 = arr[0];
System.out.println("数组arr中，第一个元素为：" + element1);
}
}
运行结果：
数组arr中，第一个元素为：1
注意，上面的数组下标最大为 2，也就是说，引用元素时，不能超过其下标最大值。下面是一个反例：
public class OutOfIndexDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 2, 3};
// 引用arr的第四个元素：
int element4 = arr[3];
}
}
由于数组中只有三个元素，但引用了索引为 3 的第四个元素，编译执行代码，会抛出如下异常：
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 3 out of bounds for length 3
at OutOfIndexDemo.main(OutOfIndexDemo.java:5)
5.2 数组元素的修改
既然可以引用数组元素，就可以修改元素，实例如下：
案例演示 预览 复制 复制成功！public class ArrayDemo1 {
public static void main(String[] args) {
// 初始化整型数组arr：
int [] arr = {1, 2, 3};
// 修改下标为1的元素为4
arr[1] = 4;
System.out.println("数组arr中，第二个元素为：" + arr[1]);
}
}
运行结果：
数组arr中，第二个元素为：4
5.3 获取数组长度
我们可以使用数组的内置属性 length 来获取数组的长度，使用点操作符调用其内置属性：arrayName.length。实例如下：
public class ArrayDemo2 {
public static void main(String[] args) {
// 初始化整型数组arr：
int[] arr = {1, 2, 3};
// 打印数组arr的长度：
System.out.println("数组arr的长度为：" + arr.length);
}
}
数组arr的长度为：3
有时我们想引用数组中最后一个元素，由于数组下标从 0 开始，所以最后一个元素的下标为数组的长度减去 1，这时可以结合 length 属性来进行引用。实例如下：
public class ArrayDemo3 {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一个char类型的数组：
char[] charArr = {'I', 'm', 'o', 'o', 'c'};
// 引用最后一个元素：
char lastElement = charArr[charArr.length-1];
System.out.println("charArr数组的最后一个元素为：" + lastElement);
}
}
charArr数组的最后一个元素为：c
5.4 数组的迭代
5.4.1 循环赋值
我们知道了数组如何赋值，在实际的编码中，对整型数组循环赋值是很常用的。
实例：
运行结果：
案例演示 预览 复制 复制成功！public class ArrayDemo4 {
public static void main(String[] args) {
// 声明一个整型数组
int[] arr = new int[10];
// 使用for循环对数组arr进行遍历，将数字1到10赋值给数组arr
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = i + 1;
}
// 循环赋值完成，此时 arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
// 遍历数组，打印数组中每一个元素
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + "t");
}
}
}
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
5.4.2 循环引用
我们可以使用循环引用依次打印数组中的每个元素。
实例如下：
案例演示 预览 复制 复制成功！public class ArrayDemo5 {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一个整型数组
int[] arr = {1,2,3,4,5};
// 使用for循环遍历数组arr
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
// 打印位置i的元素
System.out.println("索引位置" + i + "的元素为：" + arr[i]);
}
}
}
运行结果：
索引位置0的元素为：1
索引位置1的元素为：2
索引位置2的元素为：3
索引位置3的元素为：4
索引位置4的元素为：5
5.4.3 增强 for 循环
上一小节我们提到 for each 循环可以更简单地对数组进行迭代。以下是 for each 循环的语法结构：
for(变量声明: 数组或列表) {
// 循环体
}
我们来看一个实例：
案例演示 预览 复制 复制成功！public class ForEachLoop {
public static void main(String[] args) {
// 初始化字符串数组 words
String[] words = {"Welcome ", "to ", "imooc"};
for(String word: words) {
System.out.print(word);
}
}
}
运行结果：
Welcome to imooc
实例中遍历了一个单词数组，并且将它们打印成了一个句子。for each 循环对 words 数组进行了遍历，并依次将每个索引的值赋值给了 word 变量，然后再执行循环体中的语句。显然 for each 循环的代码看起来更加清晰。但增强 for 循环无法指定遍历顺序，也无法获取数组的索引。
5.4.4 更多实例
对于数组的循环还有很多案例，下面我们一起来学习几个。
实例 1，求整型数组中，偶数元素的累加和：
案例演示 预览 复制 复制成功！public class ArraySumDemo {
public static void main(String[] args) {
// 初始化变量sum，用于存放累加和
int sum = 0;
// 创建一个包含100个元素的整型数组
int[] arr = new int[100];
// 对arr进行循环赋值，将整数1~100赋值到数组中
for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = i + 1;
}
// 遍历赋值好的数组
for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
if(arr[i] % 2 == 0) {
// 如果当前元素对二取余等于0，则为偶数，执行累加计算
sum += arr[i];
}
}
// 数组循环计算结束，输出最终结果
System.out.println("数组arr中偶数元素的累加和为：" + sum);
}
}
运行结果：
数组arr中偶数元素的累加和为：2550
实例 2，求数组中最大值：
案例演示 预览 复制 复制成功！public class ArrayGetMaxDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {20, 30, 15, 70, 92, 11};
int max = arr[0];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] > max) {
max = arr[i];
}
}
System.out.println("最大值为：" + max);
}
}
运行结果：
最大值为：92
实例 3，使用 for each 循环遍历整型数组，获取数组中的最小值：
public class ArrayGetMinDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {20, 30, 15, 70, 92, 11};
int min = arr[0];
for(int n: arr) {
if(n < min) {
min = n;
}
}
System.out.println("最小值为：" + min);
}
}
运行结果：
最小值为：11
6. 多维数组
在 Java 中，多维数组也是非常常用的数据结构，下面以二维数组为例，介绍二维数组的声明、创建、初始化和引用。
6.1 声明
二维数组有 3 种声明方式：
- 中括号跟在数据类型后：
DataType[][] arrayName;（最推荐写法） - 中括号跟在数组名后：
DataType arrayName[][]; - 中括号一个在前，一个在后：
DataType[] arranName[];
实例：
// 声明一个整型的二维数组
int[][] intArray;
// 声明一个单精度浮点型的二维数组
float floatArray[][];
// 声明一个char类型的二维数组
char[] charArray[];
6.2 创建
二维数组可以想象成一个存放数据的表格，二维数组的创建和一维数组相似。可以声明数组的同时创建：
javaDataType[][] arrayName = new int[行数][列数];
也可以先声明再创建：
DataType[][] arrayName;
arrayName = new DataType[行数][列数];
实例：
// 声明并创建一个2行3列的数组
int[][] intArray = new int[2][3];
// 声明一个单精度浮点型的二维数组
float floatArray[][];
// 创建一个3行3列的二维数组
floatArray = new float[3][3];
在创建数组的时候，我们也可以先不指定列的数量，再在后面进行逐行创建。
实例：
// 创建一个3行的二维数组
int intArray[][] = new int[3][];
// 第一行3列
intArray[0] = new int[3];
// 第二行2列
intArray[1] = new int[2];
// 第三行1列
intArray[0] = new int[1];
6.3 初始化
多维数组也有静态初始化和动态初始化之分，静态初始化实例如下：
// 声明并创建一个数组
int intArray[][] = new int[2][3];
// 为第1行第1列的元素赋值：
intArray[0][0] = 10;
Tips：为数组赋值时，要注意数组的下标索引是从 0 开始的。
对于动态初始化，一维数组使用一对大括号 {} 包含其元素，而二维数组的初始化可以使用两对大括号包含行数和列数。实例如下：
// 创建一个3行2列的二维数组
int[][] intArray = {{1,2}, {3,4}, {5,6}};
一维数组可以通过 length 属性获取元素个数，同样二维数组的行数和列数也可以使用 length 属性获取。实例如下：
public class ArrayDemo6 {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一个3行2列的二维数组
int[][] intArray = {{1,2,7}, {3,4}, {5,6}};
// 获取intArray的行数
System.out.println("intArray的行数为：" + intArray.length);
// 获取intArray第1行的列数
System.out.println("intArray第一行的列数为：" + intArray[0].length);
}
}
运行结果：
intArray的行数为：3
intArray第一行的列数为：3
6.4 二维数组的迭代
一维数组使用单层 for 循环就可以遍历，二维数组的遍历需要使用双层嵌套 for 循环。
实例：
案例演示 预览 复制 复制成功！public class ArrayDemo7 {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一个3行2列的二维数组
int[][] intArray = {{1,2,7}, {3,4}, {5,6}};
// 遍历intArray
for(int i = 0; i < intArray.length; i++) {
for(int j = 0; j <intArray[i].length; j++) {
// 打印索引位置[i][j]的元素:
System.out.println((i+1) + "行" + (j+1) + "列的元素为：" + intArray[i][j]);
}
// 打印一个空行
System.out.println();
}
}
}
运行结果：
1行1列的元素为：1
1行2列的元素为：2
1行3列的元素为：7
2行1列的元素为：3
2行2列的元素为：4
3行1列的元素为：5
3行2列的元素为：6
7. 小结
本小节我们学习了 Java 数组，知道了数组是引用数据类型。它在创建时，会在内存中开辟一个连续的空间；数组是同一数据类型的集合。可以使用数组下标来引用数组元素，数组元素的下标都是从 0 开始，使用下标不要超出范围，否则会抛出异常。可以使用 length 属性获取数组的长度。对于多维数组，实际开发中建议不要使用超过三维的数组，否则会让你的程序难以理解和维护。