13、java 数组常见算法(经典案例)、Arrays类的使用(操作数组工具类)、数组常见异常(角标越界或空指针)

狮子座的男孩2024-08-21 16:38

java 数组

Ⅰ、数组常见算法：

1、二维数组的案例1：求和

其一、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.exer;

public class ArrayExer1 {
	
	public static void main(String[] args) {
		int[][] arr = new int[][]{{3,5,8},{12,9},{7,0,6,4}};
		
		int sum = 0;//记录总和
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			for(int j = 0;j < arr[i].length;j++){
				sum += arr[i][j];
			}
		}
		
		System.out.println("总和为：" + sum);//总和为：54
	}
	
}

其二、截图为：

2、二维数组的案例2：杨辉三角

其一、描述：

java 复制代码 
 * 使用二维数组打印一个 10 行杨辉三角。


【提示】
 1. 第一行有 1 个元素, 第 n 行有 n 个元素
 2. 每一行的第一个元素和最后一个元素都是 1
 3. 从第三行开始, 对于非第一个元素和最后一个元素的元素。
    即： yanghui[i][j] = yanghui[i-1][j-1] + yanghui[i-1][j];

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.exer;

public class YangHuiTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		//1.声明并初始化二维数组
		int[][] yangHui = new int[10][];
		
		//2.给数组的元素赋值
		for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
			yangHui[i] = new int[i + 1];
			
			//2.1 给首末元素赋值
			yangHui[i][0] = yangHui[i][i] = 1;
			
			//2.2 给每行的非首末元素赋值
			//if(i > 1){
			//能去掉的原因：当 i 为 0/1 时，yangHui[0].length - 1 值为 0，因此该内层循环也进不去;
			for(int j = 1;j < yangHui[i].length - 1;j++){
				yangHui[i][j] = yangHui[i-1][j-1] + yangHui[i-1][j];
			}
			//}
		}
		
		
		//3.遍历二维数组
		for(int i = 0;i < yangHui.length;i++){
			for(int j = 0;j < yangHui[i].length;j++){
				System.out.print(yangHui[i][j] + "  ");
			}
			System.out.println();
		}

	}

其三、截图为：

3、二维数组的案例3：算法考察(求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等)

其一、描述：

java 复制代码 
 * 算法的考查：求数值型数组中元素的最大值、最小值、平均数、总和等
 * 
 * 
 * 定义一个int型的一维数组，包含10个元素，分别赋一些随机整数，
 * 然后求出所有元素的最大值，最小值，和值，平均值，并输出出来。	
 * 要求：所有随机数都是两位数。
 * 
 * 
 * [10,99]  Math.random() * (b - a + 1) + a
 * 公式：(int)(Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10)

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.java;

public class ArrayTest1 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[10];
		
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			arr[i] = (int)(Math.random() * (99 - 10 + 1) + 10);
		}
		
		
		
		//遍历(即：输出随机值数组)
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
		System.out.println();
		
		
		
		//求数组元素的最大值
		//此时设置  int maxValue = 0 是不合适的，因为可能随机生成的值是负数，此时最大的值就是初始值0，因此正确的操作为：int maxValue = arr[0];
		int maxValue = arr[0];
		for(int i = 1;i < arr.length;i++){
			if(maxValue < arr[i]){
				maxValue = arr[i];
			}
		}
		System.out.println("最大值为：" + maxValue);
		
		
		
		//求数组元素的最小值
		int minValue = arr[0];
		for(int i = 1;i < arr.length;i++){
			if(minValue > arr[i]){
				minValue = arr[i];
			}
		}
		System.out.println("最小值为：" + minValue);
		
		
		
		//求数组元素的总和
		//因为要求总和，因此此时可以设置 sum 的值为 0，int sum = 0;
		int sum = 0;
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			sum += arr[i];
		}
		System.out.println("总和为：" + sum);
		
		
		
		//求数组元素的平均数
		int avgValue = sum / arr.length;
		System.out.println("平均数为：" + avgValue);
	}
}

其三、截图为：

4、二维数组的案例4：数组间的赋值

其一、描述：

java 复制代码 
 * 使用简单数组
(1)创建一个名为ArrayExer2的类，在main()方法中声明array1和array2两个变量，他们是int[]类型的数组。
(2)使用大括号{}，把array1初始化为8个素数：2,3,5,7,11,13,17,19。
(3)显示array1的内容。
(4)赋值array2变量等于array1，修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)。打印出array1。
 * 
 * 
 * 思考：array1和array2是什么关系？  答：array1和array2地址值相同，都指向了堆空间的唯一的一个数组实体。
 * 拓展：修改题目，实现array2对array1数组的复制(即：想要新的数组，新的堆空间)

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.exer;

public class ArrayExer2 {
	public static void main(String[] args) {  //alt + /
		int[] array1,array2;
		
		array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
		
		
		//显示array1的内容
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");//2,3,5,7,11,13,17,19;
		}
		
		
		//赋值array2变量等于array1
		//不能称作数组的复制(因为在堆空间中的数组依旧只是一个，只是将指向 array1 数组的地址赋值给了 array2 而已)
		//而只是相当于创建一个快捷方式;
		array2 = array1;
		
		
		//修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			if(i % 2 == 0){
				array2[i] = i;
			}
			
		}
		System.out.println();
		
		
		//打印出array1
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");//0,3,2,7,4,13,6,19;
		}
		
		
//		int[]x,y[];
//		x=y;
//		x=y 不成立的原因(因为按道理说，x 表示的也是地址值，而 y 表示的也是地址值，因此将 y 值赋值给 x 值应该是成立的)：
//		答：虽然 x 与 y 都是表示地址值，但其中除了存储地址值以外，其还保存了变量的类型(如：二维的 [[,一维的[)，因为其二维和一维的类型都不能满足，因此也不可以赋值;

//		声明：int[] x,y[]; 在给x,y变量赋值以后，以下选项允许通过编译的是：
//		a ) x[0] = y; no
//		b) y[0] = x; yes
//		c) y[0][0] = x; no
//		d) x[0][0] = y; no
//		e) y[0][0] = x[0]; yes
//		f) x = y; no
//		
//		提示：
//		一维数组：int[] x 或者int x[] 
//		二维数组：int[][] y 或者 int[] y[] 或者 int y[][]
	}
}

其三、截图为：

其四、内存解析：

5、二维数组的案例5：数组间的复制

其一、描述：

java 复制代码 
 * 使用简单数组
 * 拓展：修改题目，实现array2对array1数组的复制(即：想要新的数组，新的堆空间)

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.exer;

public class ArrayExer3 {
	public static void main(String[] args) {  //alt + /
		int[] array1,array2;
		
		array1 = new int[]{2,3,5,7,11,13,17,19};
		
		
		
		//显示array1的内容
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");//2,3,5,7,11,13,17,19;
		}
		
		
		
		//数组的复制(栈中的地址及堆中的数组空间都是新建的，而不是只把数组地址赋值过去):
		array2 = new int[array1.length];
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			array2[i] = array1[i];
		}

		
		
		//修改array2中的偶索引元素，使其等于索引值(如array[0]=0,array[2]=2)
		for(int i = 0;i < array2.length;i++){
			if(i % 2 == 0){
				array2[i] = i;
			}
			
		}
		System.out.println();
		
		
		
		//打印出array1
		for(int i = 0;i < array1.length;i++){
			System.out.print(array1[i] + "\t");//2,3,5,7,11,13,17,19;
		}
	}
}

其三、截图为：

其四、内存解析：

6、二维数组的案例6：数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)

其一、描述：

java 复制代码 
* 算法的考查：数组的复制、反转、查找(线性查找、二分法查找)

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.java;

public class ArrayTest2 {
	
	public static void main(String[] args) {
		
		String[] arr = new String[]{"JJ","DD","MM","BB","GG","AA"};
		
		
		//数组的复制(区别于数组变量的赋值：arr1 = arr)
		String[] arr1 = new String[arr.length];
		for(int i = 0;i < arr1.length;i++){
			arr1[i] = arr[i];
		}
		
		
		//遍历
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
		
		System.out.println();//JJ	DD	MM	BB	GG	AA
		
		
		
		//数组的反转操作
		//方法一：一个变量i;
//		for(int i = 0;i < arr.length / 2;i++){
//			String temp = arr[i];
//			arr[i] = arr[arr.length - i -1];
//			arr[arr.length - i -1] = temp;
//		}
		
		
		//方法二：两个变量 i 与 j;
		for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--){
			String temp = arr[i];
			arr[i] = arr[j];
			arr[j] = temp;
		}
		
		
		
		//遍历
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
		
		System.out.println();
		
		
		
		//查找(或搜索)
		//线性查找(即：从前往后一个一个查找)
		String dest = "BB";
//		dest = "CC";
		
		boolean isFlag = true;
		
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			
			//此时的 equals 方法比的是：内容是否相同(即：dest.equals(arr[i]), dest 与 arr[i] 的内容是否相同);
			if(dest.equals(arr[i])){
				System.out.println("找到了指定的元素，位置为：" + i);
				isFlag = false;
				break;
			}
			
		}
		if(isFlag){
			System.out.println("很遗憾，没有找到的啦！");
			
		}
		
		
		
		//二分法查找：(熟悉)
		//前提：所要查找的数组必须有序。
		int[] arr2 = new int[]{-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};
		
		int dest1 = -34;
		dest1 = 35;
		int head = 0;//初始的首索引
		int end = arr2.length - 1;//初始的末索引
		boolean isFlag1 = true;
		while(head <= end){
			
			int middle = (head + end)/2;
			
			if(dest1 == arr2[middle]){
				System.out.println("找到了指定的元素，位置为：" + middle);
				isFlag1 = false;
				break;
			}else if(arr2[middle] > dest1){
				end = middle - 1;
			}else{//arr2[middle] < dest1
				head = middle + 1;
			}

			
		}
		
		if(isFlag1){
			System.out.println("很遗憾，没有找到的啦！");
		}
		
		
	}
}

其三、截图为：

7、二维数组的案例7：冒泡排序

其一、描述：

java 复制代码 
数组的冒泡排序的实现

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.java;

public class BubbleSortTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		int[] arr = new int[]{43,32,76,-98,0,64,33,-21,32,99};
		
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
		
		System.out.println();
		
		//冒泡排序
		for(int i = 0;i < arr.length - 1;i++){
			
			for(int j = 0;j < arr.length - 1 - i;j++){
				
				if(arr[j] > arr[j + 1]){
					int temp = arr[j];
					arr[j] = arr[j + 1];
					arr[j + 1] = temp;
				}
				
			}
			
		}
		
		for(int i = 0;i < arr.length;i++){
			System.out.print(arr[i] + "\t");
		}
		
	}
}

其三、截图为：

8、二维数组的案例8：快速排序(了解)

其一、描述：

java 复制代码 
 * 快速排序
 * 
 * 通过一趟排序将待排序记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分关键字小，
 * 则分别对这两部分继续进行排序，直到整个序列有序。
 * @author shkstart

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.java;

public class QuickSort {
	private static void swap(int[] data, int i, int j) {
		int temp = data[i];
		data[i] = data[j];
		data[j] = temp;
	}

	private static void subSort(int[] data, int start, int end) {
		if (start < end) {
			int base = data[start];
			int low = start;
			int high = end + 1;
			while (true) {
				while (low < end && data[++low] - base <= 0)
					;
				while (high > start && data[--high] - base >= 0)
					;
				if (low < high) {
					swap(data, low, high);
				} else {
					break;
				}
			}
			swap(data, start, high);
			
			subSort(data, start, high - 1);//递归调用
			subSort(data, high + 1, end);
		}
	}
	public static void quickSort(int[] data){
		subSort(data,0,data.length-1);
	}
	
	
	public static void main(String[] args) {
		int[] data = { 9, -16, 30, 23, -30, -49, 25, 21, 30 };
		System.out.println("排序之前：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
		quickSort(data);
		System.out.println("排序之后：\n" + java.util.Arrays.toString(data));
	}
}

其三、截图为：

Ⅱ、Arrays类的使用：

1、Arrays类：操作数组的工具类

其一、描述：

java 复制代码 
* java.util.Arrays:操作数组的工具类，里面定义了很多操作数组的方法

import java.util.Arrays;

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.java;
import java.util.Arrays;

public class ArraysTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		
		
		//1.boolean equals(int[] a,int[] b):判断两个数组是否相等。
		int[] arr1 = new int[]{1,2,3,4};
		int[] arr2 = new int[]{1,3,2,4};
		boolean isEquals = Arrays.equals(arr1, arr2);
		System.out.println(isEquals);//false
		
		
		
		//2.String toString(int[] a):输出数组信息。
		System.out.println(Arrays.toString(arr1));//[1, 2, 3, 4]
		
			
		
		//3.void fill(int[] a,int val):将指定值填充到数组之中。
		Arrays.fill(arr1,10);
		System.out.println(Arrays.toString(arr1));//[10, 10, 10, 10]
		

		
		//4.void sort(int[] a):对数组进行排序。
		Arrays.sort(arr2);
		System.out.println(Arrays.toString(arr2));//[1, 2, 3, 4]
		
		
		
		//5.int binarySearch(int[] a,int key):二分查找;
		int[] arr3 = new int[]{-98,-34,2,34,54,66,79,105,210,333};
		int index = Arrays.binarySearch(arr3, 210);//一般来说只要返回的 index 值为负数，就说明二分查找没找到;
		if(index >= 0){
			System.out.println(index);//8
		}else{
			System.out.println("未找到");
		}
		
		
	}
}

其三、截图为：

Ⅲ、数组常见异常：

1、数组常见异常：角标越界异常 和 空指针异常

其一、描述：

java 复制代码 
 * 数组中的常见异常：
 * 
 * 1. 数组角标越界的异常：ArrayIndexOutOfBoundsException
 * 
 * 2. 空指针异常：NullPointerException

其二、代码为：

java 复制代码 
package com.atguigu.java;

public class ArrayExceptionTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		//1. 数组角标越界的异常：ArrayIndexOutOfBoundsExcetion(即：数组角标不在指定的范围内，就称为数组角标越界的异常)
		int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
		
//		for(int i = 0;i <= arr.length;i++){
//			System.out.println(arr[i]);//ArrayIndexOutOfBoundsExcetion，原因：i <= arr.length 出错，角标 5 越界;
//		}
		
//		System.out.println(arr[-2]);//ArrayIndexOutOfBoundsExcetion，原因：角标 -2 越界;
		
//		System.out.println("hello");//前面出现异常，程序运行就终止，因此此时的 'hello' 是不能打印出来的;
		
		
		
		
		//2. 空指针异常：NullPointerException
		//情况一：
//		int[] arr1 = new int[]{1,2,3};
//		arr1 = null;
//		System.out.println(arr1[0]);//NullPointerException, 原因：arr1 数组值为 null, 因此输出 arr1[0] 值就报错: 空指针异常;
		//因为：arr1 = null; 操作就将 arr1 的地址值换成了 null, 此时的地址指针就没有了，因此想要找到 arr1[0] 就报空指针异常;
		
		
		//情况二：
//		int[][] arr2 = new int[4][];
//		System.out.println(arr2[0]);//null
//		System.out.println(arr2[0][0]);//NullPointerException, 原因：arr2[0] 值为 null, 因此输出 arr2[0][0] 值就报错: 空指针异常;
		//因为：arr2[0] 为 null; 此时的 arr2[0] 地址指针就没有了，因此想要找到 arr2[0][0] 就报空指针异常;
		
		
		//情况三：(严格上讲不算是我们讲的数组的情况)
		String[] arr3 = new String[]{"AA","BB","CC"};
		System.out.println(arr3[0].toString());//AA(即：将 arr3 数组的第一个元素输出)
		arr3[0] = null;
		System.out.println(arr3[0].toString());
		//NullPointerException, 原因：arr3[0].toString() 中调用 toString() 方法的 arr3[0] 是一个对象，而该对象是 null 而不是地址指针, 
		//因此想要调用 toString() 方法, 就报空指针异常;
	}
}

其三、截图为：

Ⅳ、小结：

其一、哪里有不对或不合适的地方，还请大佬们多多指点和交流！
其二、若有转发或引用本文章内容，请注明本博客地址(直接点击下面 url 跳转) https://blog.csdn.net/weixin_43405300,创作不易，且行且珍惜！

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