Java---第四章（数组基础，冒泡排序，二分查找，多维数组）

news2025/11/4 12:02:38

Java---第四章

  • 一 数组
    • 基本知识
    • 数组操作
  • 二 数组实操
    • 数组排序
    • 二分查找
    • 二维数组

在这里插入图片描述

一 数组

基本知识

概念：
数组是编程语言中的一种常见的数据结构，能够存储一组相同类型的数据

作用：
存储一组相同类型的数据，方便进行数理统计（求最大值，最小值，平均值以及总和），也可以进行信息的展示

定义:

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        //1
        byte[] bytes = new byte[]{1,2,3,4,5};
        //2
        int[] numbers = {1,2,3,4,5};
    }
}

第一种：

  • 只能在定义数组同时赋值时使用

第二种：

  • 可以在定义数组时直接使用，也可以先定义数组，然后再赋值使用

数组中的默认值：

  • 双精度浮点数数组中的默认值为0.0
  • 单精度浮点数数组中的默认值为0.0f
  • boolean类型数组默认元素为false
  • char类型数组中的默认元素为’\u0000’
  • 整型数组的默认值为0

基本要素：
在这里插入图片描述

数组操作

数组的遍历：
将数组中的元素全部查看一遍

数组的长度----->数组.length

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1 = {1,2,3,4,5};
        for(int i=0;i<arr1.length;i++){
            System.out.println(arr1[i]);
        }
    }
}

数组修改操作：
案例：
现有数列10,12,17,32,39,50，要求将该数列中所有能够被3整除的元素进行平方，然后再放回该元素所处位置

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1 = {10,12,17,32,39,50};
        for(int i=0;i<arr1.length;i++){
            if(arr1[i]%3==0){
                arr1[i] *= arr1[i];
            }
        }
    }
}

数组添加操作
案例：
在某机票代售点有A,B,C,D,E,4个人正在排队购票，B的好朋友F现在也来排队购票，发现B正在排队，于是插队至B的后面，请使用数组的相关知识完成程序设计

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = {"A","B","C","D","E"};
        //A B C D E
        //A B F C D E
        String[] new_arr = new String[arr.length+1];
        int co = 2;
        for(int i=0;i<co;i++){
            new_arr[i]=arr[i];
        }
        new_arr[co]="F";
        for(int j=co;j<new_arr.length;j++){
            new_arr[j+1]=arr[j];
        }
        arr = new_arr;
        for(int m=0;m<arr.length;m++){
            System.out.println(arr[m]);
        }
    }
}

数组删除操作
案例1：
在前面的案例中，购票人C因为中途有事离开，排队的人员少了一个，请使用数组的相关知识完成程序设计

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = {"A","B","C","D","E"};
        //A B C D E
        //A B D E
        String[] new_arr = new String[arr.length-1];
        for(int i=0;i<2;i++){
            new_arr[i]=arr[i];
        }
        for(int j=3;j<arr.length;j++){
            new_arr[j-1]=arr[j];
        }
        arr = new_arr;
        for(int i=0;i<arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

数组的拷贝
语法：

System.arraycopy(原数组,拷贝的开始位置,目标数组,存放的开始位置,拷贝的元素个数);

这样我们对于上面那一题里的for循环拷贝，就可以换成该语法操作

        String[] arr = {"A","B","C","D","E"};
        //A B C D E
        //A B D E
        String[] new_arr = new String[arr.length-1];
        for(int i=0;i<2;i++){
            new_arr[i]=arr[i];
        }

for循环换成

        System.arraycopy(arr,0,new_arr,0,2);

数组扩容
语法：

数据类型[] 标识符 = Arrays.copyof(原数组,新数组的长度);

举例：

import java.util.Arrays;
public class study {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = {"A","B","C","D","E"};
        //A B C D E
        //A B C D E F
        String[] new_arr = Arrays.copyOf(arr,arr.length+1);
    }
}

二 数组实操

数组排序

数组中的元素从小到大，或者从大到小的顺序依次排列。分为升序排列和降序排列

冒泡排序：

  • 每一次遍历数组，都能从数组的元素中获取一个最值（最大值，最小值）
  • 在每一次遍历数组时，比较数组中相邻两个元素的大小，根据排列需求进行交换位置

案例:
将数列10,70,55,80,25,60进行降序排列

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {10,70,55,80,25,60};
        for(int i=0;i<arr.length;i++){
            for(int j=0;j<arr.length-i-1;j++){
                if(arr[j]<arr[j+1]){
                    int temp = arr[j];
                    arr[j]=arr[j+1];
                    arr[j+1]=temp;
                }
            }
        }
        for(int j=0;j<arr.length;j++){
            System.out.println(arr[j]);
        }
    }
}

工具的排序操作：
语法：

        Arrays.sort(数组名);//将数组中的元素进行升序排列
        Arrays.toString(数组名)//将数组中的元素组装成一个字符串

注：

字符能够排序，排序是按照字典的顺序进行排序（abcdefg…）

import java.util.Arrays;

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = {"zhangsan","zhangsi","lisi","lisan",
        "lisiabc","lisib"};
        Arrays.sort(names);
        System.out.println(Arrays.toString(names));
    }
}

[lisan, lisi, lisiabc, lisib, zhangsan, zhangsi]

二分查找

又称为折半查找，顾名思义，每一次都会从中间分成两个区间，利用中间元素与要查找的元素比较大小，从而确定目标元素所在的区间，依次减少范围，确定该元素

二分查找只适用于已经排好序的数组

案例：
从数列95，93,87，86,79，72，60,53中快速找出元素60所处的位置

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = {95,93,87,86,79,72,60,53};
        int target = 60;
        int start =0;
        int end = numbers.length -1;
        while(start<end){
            int mid = (start+end)/2;
            if(numbers[mid]>target)
            {
                start = mid;
            }else if(numbers[mid]<target){
                end = mid;
            }else{
                System.out.println(mid);
                break;
            }
        }
    }
}

二维数组

数组从本质上来说只有一维，二维数组是指在一维数组中再放入一个一维数组。三维数组，四维数组依次类推。

在这里插入图片描述
二维数组的定义：

数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[数组的长度][数组的长度]

例如：定义一个长度为5的二维数组，每一个空间中只能存放任意长度的double数组
其中 2 也可以不填，不填就意味着可以存放任意长度的…数组

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        double[][] as = new double[5][];
        as[0] = new double[]{12,66};
        as[1] = new double[]{17,91};
        as[2] = new double[]{15,84};
        as[3] = new double[]{14,67};
        as[4] = new double[]{19,86};
    }
}

案例1：
从控制台录入5首音乐信息（包括名称，歌手，出版年月），并将其信息存储在数组中

import java.util.Scanner;

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        String[][] music_a = new String[5][3];
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        for (int i=0;i<music_a.length;i++){
            System.out.println("请输入名称：");
            String name = sc.next();
            System.out.println("请输入歌手：");
            String singer = sc.next();
            System.out.println("请输入出版年月：");
            String date = sc.next();
            music_a[i] = new String[]{name,singer,date};
        }
    }
}

案例2：
某学校一年级一共有3个班，第一个班10个人，第二个班8个人，第三个班7个人，现要求从控制台录入这3个班学生的成绩和年龄，并计算出每个班的平均成绩和平均年龄。

import java.util.Scanner;

public class study {
    public static void main(String[] args) {
        double[][][] stu_cal = new double[3][][];
        stu_cal[0] = new double[10][2];
        stu_cal[1] = new double[8][2];
        stu_cal[2] = new double[7][2];
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        //录入数据
        for(int i=0;i<stu_cal.length;i++){
            double[][] ne_cal = stu_cal[i];
            for(int j=0;j<stu_cal[i].length;j++){
                System.out.println("请输入年龄：");
                int age = sc.nextInt();
                System.out.println("请输入成绩：");
                double score = sc.nextDouble();
                ne_cal[j] = new double[]{age,score};
            }
        }
        //查看数据，并计算平均值
        for(int i=0;i<stu_cal.length;i++){
            double tolage = 0,tolscore = 0;
            double[][] ne_cal = stu_cal[i];
            for(int j=0;j<ne_cal.length;j++){
                tolage += ne_cal[j][0];
                tolscore += ne_cal[j][1];
            }
            System.out.println("第"+(i+1)+"个班的平均年龄为"+(tolage/ne_cal.length));
            System.out.println("第"+(i+1)+"个班的平均成绩为"+(tolscore/ne_cal.length));

        }
    }
}

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