Java語法 | 多維數組

時間  2021-08-14
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前言

C： 上一篇，咱們學習了數組的概念，並掌握了它的定義及基本使用方法。java

下面，咱們再來看一個案例需求。算法

案例需求：已知有3個班級各5名學員，請計算各個班級的總成績。數組

根據需求及經驗來分析，若是咱們只是要計算單個班級的學生總成績，那麼定義一個普通數組，來存儲這些成績信息，再去計算便可。微信

// 存儲一個班成績
double[] scores = new double[5];
// ...
複製代碼

而如今須要計算三個班級的各自總成績，按經驗推導，應該先以下定義存儲結構，而後分別計算。markdown

// 存儲第一個班成績
double[] scores1 = new double[5];
// 存儲第二個班成績
double[] scores2 = new double[5];
// 存儲第三個班成績
double[] scores3 = new double[5];
// ...
複製代碼

天然它也是能夠實現需求的。可是，在本篇，查老師將帶你學習一種更爲高級的方式：多維數組。數據結構

我這有本祕笈

概述

上一篇，咱們學的用來存儲多個數據的數組，它們被稱爲一維數組。數據結構和算法

多維數組，相似於前面學過的嵌套 if、嵌套循環。查老師以爲，你也能夠把多維數組稱之爲 "嵌套數組"。工具

它的常見表現形式有：二維數組、三維數組。oop

二維數組：是以 一維數組 做爲 數組元素 的數組，即 「數組的數組」。[1]學習

三維數組：是以 二維數組 做爲 數組元素 的數組。

有點拗口，定義向繞口令同樣，分明就是 "俄羅斯套娃" 麼。

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不過在使用多維數組前，須要再強化些概念理解：

  • 通常來說，主要使用的是二維數組，三維及以上使用較少（ 本篇查老師也主要介紹二維數組的使用 ）
  • 從語法上來看，Java 支持多維數組的寫法
  • 從內存分配原理的角度上來看，它們都是一維數組而已

定義

方式一

傳統的一維數組的聲明和賦值方式，咱們都是掌握的：

// 聲明語法：數據類型[] 數組名 = new 數據類型[數組容量];
// 例如：存儲5名學生成績：
// 數組存儲的元素：成績
// 數組元素的數據類型：double
// 數組的容量(要存儲的成績數量)：5
double[] scores = new double[5];

// 賦值語法：數組名[下標] = 元素值;
scores[0] = 90;
scores[1] = 80;
scores[2] = 70;
scores[3] = 60;
scores[4] = 50;
複製代碼

image-20210117121736583

二維數組本質上就是一維數組，只不過是以 一維數組 做爲 數組元素 的數組。咱們能夠把二維數組分紅外維數組及內維數組。

// 聲明二維數組
// 語法
數據類型[][] 數組名 = new 數據類型[外維數組容量][內維數組容量];

// 給二維數組賦值
// 語法
數組名[外維數組下標][內維數組下標] = 元素值;
複製代碼

咱們結合着二維數組的語法，來初步實現下前言中的需求。

案例需求：存儲3個班各5名學生成績。

思路分析：

  1. 根據需求，因爲要存儲的兩組數據有包含關係，採用二維數組更爲合適

  2. 肯定數組的各個組成

    1. 外維數組：

      • 數組元素：班級

      • 數組元素類型：double[]

      • 數組容量：5

    2. 內維數組：

      • 數組元素：成績
      • 數組元素類型：double
      • 數組容量：3

  3. 根據數組組成，套用方式一的數組語法實現

// 聲明一個二維數組 
double[][] scores = new double[3][5];

// 給二維數組賦值
// 第1個班
scores[0][0] = 90; // 第1個班的第1個同窗成績爲90
scores[0][1] = 80;
scores[0][2] = 70;
scores[0][3] = 60;
scores[0][4] = 50;
// 第2個班
scores[1][0] = 90;
scores[1][1] = 90;
scores[1][2] = 80;
scores[1][3] = 70;
scores[1][4] = 65;
// 第3個班
scores[2][0] = 85;
scores[2][1] = 70;
scores[2][2] = 75;
scores[2][3] = 80;
scores[2][4] = 60;
複製代碼

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查老師有話說： 雖然數組有些特別，不像以前學的基本數據類型：int、double..。但數組也是一種數據類型，因此 "別拿豆包不當乾糧，別拿數組不當數據類型" 。

方式二

在定義二維數組時，內維數組容量不是必須馬上指定的，還能夠這樣寫。

數據類型[][] 數組名 = new 數據類型[外維數組容量][內維數組容量];
複製代碼

案例需求：存儲三個班學生成績，1班有5個學生，2班有3個學生，3班有2個學生。

// 聲明一個二維數組
double[][] scores = new double[3][];
// 聲明內維數組
scores[0] = new double[5]; // 第一個班
scores[1] = new double[3]; // 第二個班
scores[2] = new double[2]; // 第三個班

// 賦值語法：數組名[外維數組下標][內維數組下標] = 元素值;
// 第1個班
scores[0][0] = 90;
scores[0][1] = 80;
scores[0][2] = 70;
scores[0][3] = 60;
scores[0][4] = 50;
// 第2個班
scores[1][0] = 90;
scores[1][1] = 90;
scores[1][2] = 80;
// 第3個班
scores[2][0] = 85;
scores[2][1] = 70;
複製代碼

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方式三

一維數組能夠在聲明時，實現直接賦值，二維數組天然也是能夠的。

// 存儲3個班各5名同窗成績
// 每一個 {} 就是一個一維數組
double[][] scores = {{90, 80, 70, 60, 50}, {90, 90, 80, 70, 65}, {85, 70, 75, 80, 60}};
複製代碼

另外它也支持下方的寫法：

double[][] scores = new double[][]{{90, 80, 70, 60, 50}, {90, 90, 80, 70, 65}, {85, 70, 75, 80, 60}};
複製代碼

動態賦值及遍歷

一維數組學習的時候，咱們發如今數組賦值時是重複性、有規律性的。當時咱們就用 Scanner 結合循環來優化了一下賦值過程，這樣就擁有了動態賦值的能力。

如今二維數組賦值雖然更爲複雜，可是依然保有重複性、規律性，咱們也能夠用 Scanner 結合循環來優化一下。

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思路分析：

  1. 根據效果圖分析，它分別有兩個規律性操做，採用二重循環
    • 班級的規律
    • 每一個班級的規律
  2. 循環要素
    1. 外層循環
      • 循環條件：< 外維數組的容量
      • 循環操做：內層循環
    2. 內層循環
      • 循環條件：< 內維數組的容量
      • 循環操做： 數組名[外層循環變量][內層循環變量] = 輸入的元素值;
  3. 固定次數循環，採用 for 循環
  4. 檢查循環是否能夠正常退出
double[][] scores = new double[3][5];

Scanner input = new Scanner(System.in);
// 循環班級
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
    // 循環每一個班級
    System.out.println("開始錄入第" + (i+1) + "個班的學生成績：");
    for (int j = 0; j < scores[i].length; j++) {
        System.out.print("請輸入" + (i+1) + "班的第" + (j+1) + "個學生的成績：");
        scores[i][j] = input.nextDouble();
    }
}
複製代碼

上述代碼就是二維數組的動態賦值方式。若是去除輸入賦值環節後，它顯然又是二維數組的遍歷方式。

double[][] scores = {{90, 80, 70, 60, 50}, {90, 90, 80, 70, 65}, {85, 70, 75, 80, 60}};

// 循環班級
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
    // 循環每一個班級
    System.out.println((i+1) + "班的學生成績以下：");
    for (int j = 0; j < scores[i].length; j++) {
        System.out.println("第" + (j+1) + "個學生的成績是：" + scores[i][j]);
    }
}
複製代碼

控制檯輸出：

1班的學生成績以下：
第1個學生的成績是：90.0
第2個學生的成績是：80.0
第3個學生的成績是：70.0
第4個學生的成績是：60.0
第5個學生的成績是：50.0
2班的學生成績以下：
第1個學生的成績是：90.0
第2個學生的成績是：90.0
第3個學生的成績是：80.0
第4個學生的成績是：70.0
第5個學生的成績是：65.0
3班的學生成績以下：
第1個學生的成績是：85.0
第2個學生的成績是：70.0
第3個學生的成績是：75.0
第4個學生的成績是：80.0
第5個學生的成績是：60.0
複製代碼

查老師有話說： 一維數組的時候，咱們有兩種遍歷方式：1.循環下標遍歷 2.加強 for循 環遍歷。而二維數組的話，查老師建議你就採用循環下標方式便可，不要再去 "混合或者自造語法" 了。

使用

好了，介紹完二維數組的概念和定義方式，接下來咱們完整的使用它，來完成前言中的案例需求。

案例需求：已知有3個班級各5名學員，請使用二維數組計算各個班級的總成績。

double[][] scores = {{90, 80, 70, 60, 50}, {90, 90, 80, 70, 65}, {85, 70, 75, 80, 60}};

// 循環班級
// 定義變量，記錄每一個班的總成績
double sum;
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
    // 每次都要初始化總成績
    sum = 0; 
    // 循環每一個班級
    for (int j = 0; j < scores[i].length; j++) {
        // 累加成績
        sum += scores[i][j];
    }
    System.out.println((i+1) + "班的學生總成績爲：" + sum);
}
複製代碼

控制檯輸出：

1班的學生總成績爲：350.0
2班的學生總成績爲：395.0
3班的學生總成績爲：370.0
複製代碼

Arrays工具類

有了數組以後，咱們就能夠實現很是多的算法需求。但不少算法需求中，部分功能都是相似的，咱們重複的實現，重複的寫。

例如：遍歷輸出數組的全部內容。

String[] arr = {"佩奇", "喬治", "蘇西"};
// 循環下標來實現數組遍歷
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}
複製代碼

而這一切，Java 創造團隊們也考慮到了，他們給咱們在 Java 類庫中提供了一個工具類：Arrays。在這個類中，提供的都是操做數組的方法。

方法名稱 說明
toString(array) : String 將一個數組 array 轉換成一個字符串
equals(array1,array2) : boolean 比較 array1 和 array2 兩個數組是否相等
sort(array) : void 對數組 array 的元素進行升序排列
copyOf(array,length) : newArray 把數組 array 複製成一個長度爲 length 的新數組，返回類型與複製的數組一致
... ...

它和咱們曾經使用過的 Scanner 都在 java.util 包下，因此使用的話也須要先導入一下。

查老師有話說： Java 系統類庫 java.util 包下的類都是工具類，使用前須要先 import。

看看下方，有了 Arrays，你只須要一行代碼，就能夠搞定一個數組的遍歷輸出操做。

package demo1;
// 1.導入 Arrays
import java.util.Arrays;

public class Demo1 {

    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = {"佩奇", "喬治", "蘇西"};
        // 2.使用 Arrays(它不須要建立對象，直接能夠用)
        String arrStr = Arrays.toString(arr);
        System.out.println(arrStr); // [佩奇, 喬治, 蘇西]
    }

}
複製代碼

再例如：要比較兩個數組的內容是否相同。

char[] charArr1 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
char[] charArr2 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
// 不使用 equals 方法，原生寫法
boolean flag = true;
for (int i = 0; i < charArr1.length; i++) {
    if (charArr1[i] != charArr2[i]) {
        flag = false;
    }
}
System.out.println("兩個數組內容是否一致？" + flag);
複製代碼

而有了 Arrays，你只須要一行代碼，就能夠搞定兩個數組的內容比較操做。

char[] charArr1 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
char[] charArr2 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
boolean flag = Arrays.equals(charArr1, charArr2);
System.out.println("兩個數組內容是否一致？" + flag);
複製代碼

咱們再來看看另外兩個方法的使用示例。

// sort 方法
int[] arr1 = {10, 9, 11, 7, 8};
Arrays.sort(arr1);
System.out.println(Arrays.toString(arr1)); // [7, 8, 9, 10, 11]

// copyOf 方法
int[] arr2 = {10, 9, 11, 7, 8};
int[] newArr = Arrays.copyOf(arr2, arr2.length + 1);
System.out.println(Arrays.toString(newArr)); // [10, 9, 11, 7, 8, 0]
複製代碼

查老師有話說： Arrays 工具類還有更多的數組操做方法，等之後須要使用時，查老師再告訴你。或者在將來你有需求時，也能夠去查閱 Java 官方的 API 文檔，來挑選適合你的數組操做方法。

參考文獻

[1]百度百科. 二維數組[EB/OL]. baike.baidu.com/item/二維數組/8…. 2021.1.17

後記

好了，多維數組的介紹也就到這了，本篇的做業請微信搜索關注： 查老師的講義 ，而後回覆 多維數組做業 便可。

這一篇，我們還學到了一個 Arrays 工具類，是否是感受一些數組操做也沒那麼難了？的確，有了這類工具類的加入，將會更方便咱們平常的需求實現。

但也別忘了自身內功的提高，若是之後沒有合適的工具類，難道咱們就不能本身寫出來了嗎？

下一篇，咱們將圍繞數組進行一些排序算法學習，畢竟數據結構和算法不分家，算法中又以排序算法最爲經典，期待一下吧。

查老師有話說： 對於技術的學習，查老師一向遵循的步驟是：先用最最簡單的 demo 讓它跑起來，而後學學它的最最經常使用 API 和 配置讓本身能用起來，最後熟練使用的基礎上，在空閒時嘗試閱讀它的源碼讓本身可以洞徹它的運行機制，部分問題出現的緣由，同時借鑑這些技術實現來提高本身的代碼高度。

因此在查老師的文章中，前期基本都是小白文，僅僅穿插不多量的源碼研究。固然等小白文更新多了，大家還依然喜歡，後期會不定時專門對部分技術的源碼進行解析。

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