java Arrays 详解

Java Arrays 类详解

Arrays 是 Java 中一个专门用于操作数组的工具类，位于 java.util 包中。它提供了多种用于数组操作的方法，例如排序、搜索、填充、比较、转换等。

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1. 常用方法分类

1.1 排序

方法	描述
Arrays.sort(array)	对数组进行升序排序（适用于基本类型和对象类型）。
Arrays.sort(array, Comparator)	按照指定的比较器对数组进行排序（适用于对象数组）。
Arrays.parallelSort(array)	使用多线程对数组进行排序（适用于基本类型和对象类型）。

示例：

import java.util.Arrays;

public class ArraysSortExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {5, 3, 8, 1, 2};
        Arrays.sort(nums);
        System.out.println(Arrays.toString(nums)); // [1, 2, 3, 5, 8]

        String[] names = {"Tom", "Alice", "Bob"};
        Arrays.sort(names);
        System.out.println(Arrays.toString(names)); // [Alice, Bob, Tom]

        Arrays.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a)); // 按字母倒序
        System.out.println(Arrays.toString(names)); // [Tom, Bob, Alice]
    }
}

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1.2 搜索

方法	描述
Arrays.binarySearch(array, key)	在排序数组中使用二分搜索查找 key，返回索引。

• 数组必须先排序，才能使用 binarySearch。
• 如果找到元素，返回其索引；否则，返回负值（插入点的负索引减 1）。

示例：

import java.util.Arrays;

public class ArraysSearchExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 2, 3, 5, 8};
        System.out.println(Arrays.binarySearch(nums, 3)); // 2
        System.out.println(Arrays.binarySearch(nums, 4)); // -4（插入点为索引 3）
    }
}

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1.3 复制

方法	描述
Arrays.copyOf(array, newLength)	复制数组到一个新数组，指定长度。
Arrays.copyOfRange(array, from, to)	复制数组的指定范围 [from, to)。

示例：

import java.util.Arrays;

public class ArraysCopyExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] copy = Arrays.copyOf(nums, 3); // 复制前 3 个元素
        System.out.println(Arrays.toString(copy)); // [1, 2, 3]

        int[] rangeCopy = Arrays.copyOfRange(nums, 2, 4); // 复制索引 2 到 4 的元素
        System.out.println(Arrays.toString(rangeCopy)); // [3, 4]
    }
}

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1.4 填充

方法	描述
Arrays.fill(array, value)	用 value 填充整个数组。
Arrays.fill(array, from, to, value)	用 value 填充数组的 [from, to) 范围。

示例：

import java.util.Arrays;

public class ArraysFillExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = new int[5];
        Arrays.fill(nums, 10); // 用 10 填充整个数组
        System.out.println(Arrays.toString(nums)); // [10, 10, 10, 10, 10]

        Arrays.fill(nums, 1, 4, 20); // 填充索引 1 到 4
        System.out.println(Arrays.toString(nums)); // [10, 20, 20, 20, 10]
    }
}

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1.5 比较

方法	描述
Arrays.equals(array1, array2)	比较两个数组是否相等（包括顺序和内容）。
Arrays.deepEquals(array1, array2)	比较多维数组是否相等。

示例：

import java.util.Arrays;

public class ArraysEqualsExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums1 = {1, 2, 3};
        int[] nums2 = {1, 2, 3};
        int[] nums3 = {3, 2, 1};

        System.out.println(Arrays.equals(nums1, nums2)); // true
        System.out.println(Arrays.equals(nums1, nums3)); // false

        int[][] multi1 = {{1, 2}, {3, 4}};
        int[][] multi2 = {{1, 2}, {3, 4}};
        System.out.println(Arrays.deepEquals(multi1, multi2)); // true
    }
}

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1.6 转换

方法	描述
Arrays.toString(array)	将一维数组转换为字符串表示。
Arrays.deepToString(array)	将多维数组转换为字符串表示。

示例：

import java.util.Arrays;

public class ArraysToStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 2, 3};
        System.out.println(Arrays.toString(nums)); // [1, 2, 3]

        int[][] multi = {{1, 2}, {3, 4}};
        System.out.println(Arrays.deepToString(multi)); // [[1, 2], [3, 4]]
    }
}

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1.7 流操作

方法	描述
Arrays.stream(array)	将数组转换为流（Stream），适合配合流操作使用。

示例：

import java.util.Arrays;

public class ArraysStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5};

        int sum = Arrays.stream(nums).sum(); // 求和
        System.out.println(sum); // 15

        long count = Arrays.stream(nums).filter(x -> x % 2 == 0).count(); // 统计偶数个数
        System.out.println(count); // 2
    }
}

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2. 注意事项

1. 多维数组比较与操作：

   • Arrays.equals 只能比较一维数组。
   • 对多维数组，需要使用 Arrays.deepEquals 或 Arrays.deepToString。

2. 性能优化：

   • Arrays.parallelSort 适合大数组的排序，能够利用多核 CPU。

3. 数组是固定大小：

   • 数组的大小固定，如果需要动态调整大小，请使用集合类（如 ArrayList）。

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3. 常见使用场景

1. 排序和二分查找：

   • 使用 Arrays.sort 排序后，再用 Arrays.binarySearch 快速查找。

2. 数组初始化：

   • 用 Arrays.fill 快速填充数组，避免手动初始化。

3. 数组转换：

   • 将数组转换为字符串输出，用于调试和日志。

4. 流式操作：

   • 使用 Arrays.stream 对数组进行复杂操作，如过滤、映射和归约。

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总结

Arrays 类提供了丰富的工具方法，极大地简化了对数组的操作。在实际开发中，特别是涉及排序、搜索和初始化等操作时，它是非常常用且高效的工具类。