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多维数组

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二维数组

二维数组就是数组的数组。定义一个二维数组如下:

// 二维数组
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] ns = {
            { 1, 2, 3, 4 },
            { 5, 6, 7, 8 },
            { 9, 10, 11, 12 }
        };
        System.out.println(ns.length); // 3
    }
}

因为ns包含3个数组,因此,ns.length3。实际上ns在内存中的结构如下:

                    ┌───┬───┬───┬───┐
         ┌───┐  ┌──>│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────>│░░░│──┘   └───┴───┴───┴───┘
         ├───┤      ┌───┬───┬───┬───┐
         │░░░│─────>│ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │
         ├───┤      └───┴───┴───┴───┘
         │░░░│──┐   ┌───┬───┬───┬───┐
         └───┘  └──>│ 9 │10 │11 │12 │
                    └───┴───┴───┴───┘

如果我们定义一个普通数组arr0,然后把ns[0]赋值给它:

// 二维数组
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] ns = {
            { 1, 2, 3, 4 },
            { 5, 6, 7, 8 },
            { 9, 10, 11, 12 }
        };
        int[] arr0 = ns[0];
        System.out.println(arr0.length); // 4
    }
}

实际上arr0就获取了ns数组的第0个元素。因为ns数组的每个元素也是一个数组,因此,arr0指向的数组就是{ 1, 2, 3, 4 }。在内存中,结构如下:

            arr0 ─────┐
                      ▼
                    ┌───┬───┬───┬───┐
         ┌───┐  ┌──>│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────>│░░░│──┘   └───┴───┴───┴───┘
         ├───┤      ┌───┬───┬───┬───┐
         │░░░│─────>│ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │
         ├───┤      └───┴───┴───┴───┘
         │░░░│──┐   ┌───┬───┬───┬───┐
         └───┘  └──>│ 9 │10 │11 │12 │
                    └───┴───┴───┴───┘

访问二维数组的某个元素需要使用array[row][col],例如:

System.out.println(ns[1][2]); // 7

二维数组的每个数组元素的长度并不要求相同,例如,可以这么定义ns数组:

int[][] ns = {
    { 1, 2, 3, 4 },
    { 5, 6 },
    { 7, 8, 9 }
};

这个二维数组在内存中的结构如下:

                    ┌───┬───┬───┬───┐
         ┌───┐  ┌──>│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────>│░░░│──┘   └───┴───┴───┴───┘
         ├───┤      ┌───┬───┐
         │░░░│─────>│ 5 │ 6 │
         ├───┤      └───┴───┘
         │░░░│──┐   ┌───┬───┬───┐
         └───┘  └──>│ 7 │ 8 │ 9 │
                    └───┴───┴───┘

要打印一个二维数组,可以使用两层嵌套的for循环:

for (int[] arr : ns) {
    for (int n : arr) {
        System.out.print(n);
        System.out.print(', ');
    }
    System.out.println();
}

或者使用Java标准库的Arrays.deepToString()

// 二维数组
----
import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] ns = {
            { 1, 2, 3, 4 },
            { 5, 6, 7, 8 },
            { 9, 10, 11, 12 }
        };
        System.out.println(Arrays.deepToString(ns));
    }
}

三维数组

三维数组就是二维数组的数组。可以这么定义一个三维数组:

int[][][] ns = {
    {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
        {7, 8, 9}
    },
    {
        {10, 11},
        {12, 13}
    },
    {
        {14, 15, 16},
        {17, 18}
    }
};

它在内存中的结构如下:

                              ┌───┬───┬───┐
                   ┌───┐  ┌──>│ 1 │ 2 │ 3 │
               ┌──>│░░░│──┘   └───┴───┴───┘
               │   ├───┤      ┌───┬───┬───┐
               │   │░░░│─────>│ 4 │ 5 │ 6 │
               │   ├───┤      └───┴───┴───┘
               │   │░░░│──┐   ┌───┬───┬───┐
        ┌───┐  │   └───┘  └──>│ 7 │ 8 │ 9 │
ns ────>│░░░│──┘              └───┴───┴───┘
        ├───┤      ┌───┐      ┌───┬───┐
        │░░░│─────>│░░░│─────>│10 │11 │
        ├───┤      ├───┤      └───┴───┘
        │░░░│──┐   │░░░│──┐   ┌───┬───┐
        └───┘  │   └───┘  └──>│12 │13 │
               │              └───┴───┘
               │   ┌───┐      ┌───┬───┬───┐
               └──>│░░░│─────>│14 │15 │16 │
                   ├───┤      └───┴───┴───┘
                   │░░░│──┐   ┌───┬───┐
                   └───┘  └──>│17 │18 │
                              └───┴───┘

如果我们要访问三维数组的某个元素,例如,ns[2][0][1],只需要顺着定位找到对应的最终元素15即可。

理论上,我们可以定义任意的N维数组。但在实际应用中,除了二维数组在某些时候还能用得上,更高维度的数组很少使用。

练习

使用二维数组可以表示一组学生的各科成绩,请计算所有学生的平均分:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
----
        // 用二维数组表示的学生成绩:
        int[][] scores = {
                { 82, 90, 91 },
                { 68, 72, 64 },
                { 95, 91, 89 },
                { 67, 52, 60 },
                { 79, 81, 85 },
        };
        // TODO:
        double average = 0;
        System.out.println(average);
----
        if (Math.abs(average - 77.733333) < 0.000001) {
            System.out.println("测试成功");
        } else {
            System.out.println("测试失败");
        }
    }
}

计算平均分

小结

二维数组就是数组的数组,三维数组就是二维数组的数组;

多维数组的每个数组元素长度都不要求相同;

打印多维数组可以使用Arrays.deepToString()

最常见的多维数组是二维数组,访问二维数组的一个元素使用array[row][col]


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