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数组类型

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如果我们有一组类型相同的变量,例如,5位同学的成绩,可以这么写:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 5位同学的成绩:
        int n1 = 68;
        int n2 = 79;
        int n3 = 91;
        int n4 = 85;
        int n5 = 62;
    }
}

但其实没有必要定义5个int变量。可以使用数组来表示“一组”int类型。代码如下:

// 数组
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 5位同学的成绩:
        int[] ns = new int[5];
        ns[0] = 68;
        ns[1] = 79;
        ns[2] = 91;
        ns[3] = 85;
        ns[4] = 62;
    }
}

定义一个数组类型的变量,使用数组类型“类型[]”,例如,int[]。和单个基本类型变量不同,数组变量初始化必须使用new int[5]表示创建一个可容纳5个int元素的数组。

Java的数组有几个特点:

  • 数组所有元素初始化为默认值,整型都是0,浮点型是0.0,布尔型是false
  • 数组一旦创建后,大小就不可改变。

要访问数组中的某一个元素,需要使用索引。数组索引从0开始,例如,5个元素的数组,索引范围是0~4

可以修改数组中的某一个元素,使用赋值语句,例如,ns[1] = 79;

可以用数组变量.length获取数组大小:

// 数组
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 5位同学的成绩:
        int[] ns = new int[5];
        System.out.println(ns.length); // 5
    }
}

数组是引用类型,在使用索引访问数组元素时,如果索引超出范围,运行时将报错:

// 数组
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 5位同学的成绩:
        int[] ns = new int[5];
        int n = 5;
        System.out.println(ns[n]); // 索引n不能超出范围
    }
}

也可以在定义数组时直接指定初始化的元素,这样就不必写出数组大小,而是由编译器自动推算数组大小。例如:

// 数组
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 5位同学的成绩:
        int[] ns = new int[] { 68, 79, 91, 85, 62 };
        System.out.println(ns.length); // 编译器自动推算数组大小为5
    }
}

还可以进一步简写为:

int[] ns = { 68, 79, 91, 85, 62 };

注意数组是引用类型,并且数组大小不可变。我们观察下面的代码:

// 数组
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 5位同学的成绩:
        int[] ns;
        ns = new int[] { 68, 79, 91, 85, 62 };
        System.out.println(ns.length); // 5
        ns = new int[] { 1, 2, 3 };
        System.out.println(ns.length); // 3
    }
}

数组大小变了吗?看上去好像是变了,但其实根本没变。

对于数组ns来说,执行ns = new int[] { 68, 79, 91, 85, 62 };时,它指向一个5个元素的数组:

     ns
      │
      ▼
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│   │68 │79 │91 │85 │62 │   │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

执行ns = new int[] { 1, 2, 3 };时,它指向一个新的3个元素的数组:

     ns ──────────────────────┐
                              │
                              ▼
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│   │68 │79 │91 │85 │62 │   │ 1 │ 2 │ 3 │   │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

但是,原有的5个元素的数组并没有改变,只是无法通过变量ns引用到它们而已。

字符串数组

如果数组元素不是基本类型,而是一个引用类型,那么,修改数组元素会有哪些不同?

字符串是引用类型,因此我们先定义一个字符串数组:

String[] names = {
    "ABC", "XYZ", "zoo"
};

对于String[]类型的数组变量names,它实际上包含3个元素,但每个元素都指向某个字符串对象:

          ┌─────────────────────────┐
    names │   ┌─────────────────────┼───────────┐
      │   │   │                     │           │
      ▼   │   │                     ▼           ▼
┌───┬───┬─┴─┬─┴─┬───┬───────┬───┬───────┬───┬───────┬───┐
│   │░░░│░░░│░░░│   │ "ABC" │   │ "XYZ" │   │ "zoo" │   │
└───┴─┬─┴───┴───┴───┴───────┴───┴───────┴───┴───────┴───┘
      │                 ▲
      └─────────────────┘

names[1]进行赋值,例如names[1] = "cat";,效果如下:

          ┌─────────────────────────────────────────────────┐
    names │   ┌─────────────────────────────────┐           │
      │   │   │                                 │           │
      ▼   │   │                                 ▼           ▼
┌───┬───┬─┴─┬─┴─┬───┬───────┬───┬───────┬───┬───────┬───┬───────┬───┐
│   │░░░│░░░│░░░│   │ "ABC" │   │ "XYZ" │   │ "zoo" │   │ "cat" │   │
└───┴─┬─┴───┴───┴───┴───────┴───┴───────┴───┴───────┴───┴───────┴───┘
      │                 ▲
      └─────────────────┘

这里注意到原来names[1]指向的字符串"XYZ"并没有改变,仅仅是将names[1]的引用从指向"XYZ"改成了指向"cat",其结果是字符串"XYZ"再也无法通过names[1]访问到了。

对“指向”有了更深入的理解后,试解释如下代码:

// 数组
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = {"ABC", "XYZ", "zoo"};
        String s = names[1];
        names[1] = "cat";
        System.out.println(s); // s是"XYZ"还是"cat"?
    }
}

小结

数组是同一数据类型的集合,数组一旦创建后,大小就不可变;

可以通过索引访问数组元素,但索引超出范围将报错;

数组元素可以是值类型(如int)或引用类型(如String),但数组本身是引用类型;


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