Java数组详解

一、数组的概念与作用

1. 什么是数组？

数组是相同数据类型元素的有序集合，它在内存中占据一块连续的存储空间，通过索引（下标） 快速访问元素（索引从0开始）。

• 特点：
  • 元素类型必须一致（如int数组只能存整数，String数组只能存字符串）。
  • 长度固定（创建后不可修改，若需动态扩容需手动处理）。

2. 为什么需要数组？

假设需要存储100个学生的成绩，若不用数组，需声明100个变量（score1, score2, ..., score100），操作极其繁琐。
数组的核心作用是批量管理相同类型的数据，通过索引统一访问，大幅简化代码。

二、一维数组（重点）

1. 声明数组

声明数组有两种语法（推荐第一种，更清晰）：

// 语法1：数据类型[] 数组名;
int[] scores;  // 声明int类型数组，用于存储成绩
String[] names;  // 声明String类型数组，用于存储姓名// 语法2：数据类型 数组名[];（不推荐，易混淆）
int ages[];

注意：声明时仅定义数组类型，未分配内存，不能直接使用。

2. 初始化数组（分配内存并赋值）

初始化分为静态初始化（已知元素值）和动态初始化（已知长度，值默认）。

（1）静态初始化

直接指定元素值，长度由元素数量自动确定：

// 完整语法
int[] scores = new int[]{90, 85, 95, 78};  // 长度为4
String[] names = new String[]{"张三", "李四", "王五"};  // 长度为3// 简化语法（仅声明时可用）
int[] scores = {90, 85, 95, 78};
String[] names = {"张三", "李四", "王五"};

（2）动态初始化

先指定长度，元素值为默认值（整数0、浮点数0.0、布尔值false、引用类型null）：

// 语法：数组名 = new 数据类型[长度];
int[] nums = new int[5];  // 长度为5，默认值：[0, 0, 0, 0, 0]
String[] arr = new String[3];  // 默认值：[null, null, null]

注意：静态初始化与动态初始化不能混用（如int[] arr = new int[3]{1,2,3}; 错误）。

3. 访问数组元素

通过索引（0到长度-1）访问，语法：数组名[索引]。

int[] scores = {90, 85, 95, 78};
// 访问元素
System.out.println(scores[0]);  // 输出90（第一个元素）
System.out.println(scores[2]);  // 输出95（第三个元素）// 修改元素
scores[1] = 88;  // 将第二个元素（索引1）改为88
System.out.println(scores[1]);  // 输出88

风险：若索引超出范围（如访问scores[4]，长度为4，最大索引3），会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException（数组索引越界异常），需严格避免。

4. 数组长度

通过数组名.length获取长度（固定值，不可修改）：

int[] scores = {90, 85, 95, 78};
System.out.println(scores.length);  // 输出4（长度为4）

5. 遍历数组（访问所有元素）

遍历是数组最常用操作，有for循环和增强for循环（foreach） 两种方式。

（1）普通for循环（推荐，可操作索引）

int[] scores = {90, 85, 95, 78};
// 循环索引：从0到length-1
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {System.out.println("第" + (i+1) + "个成绩：" + scores[i]);
}

（2）增强for循环（仅遍历元素，无索引）

int[] scores = {90, 85, 95, 78};
// 语法：for(元素类型 变量名 : 数组名)
for (int score : scores) {  // 依次取出数组元素，赋值给scoreSystem.out.println("成绩：" + score);
}

三、二维数组（数组的数组）

二维数组可理解为“表格”（行+列），本质是一维数组的每个元素都是另一个一维数组。

1. 声明与初始化

（1）静态初始化（已知所有元素）

// 完整语法：每行元素用{}包裹，整体再用{}
int[][] matrix = new int[][]{{1, 2, 3},  // 第0行：3个元素{4, 5},     // 第1行：2个元素（二维数组行长度可不同）{6}         // 第2行：1个元素
};// 简化语法
int[][] matrix = {{1, 2, 3},{4, 5},{6}
};

（2）动态初始化（已知行数和列数）

// 语法：new 数据类型[行数][列数]
int[][] students = new int[3][2];  // 3行2列，默认值全为0
// 第0行：[0, 0]，第1行：[0, 0]，第2行：[0, 0]

注意：二维数组支持“不规则数组”（每行长度不同）：

int[][] arr = new int[3][];  // 声明3行，但列数不确定
arr[0] = new int[2];  // 第0行2列
arr[1] = new int[4];  // 第1行4列
arr[2] = new int[1];  // 第2行1列

2. 访问与遍历二维数组

通过数组名[行索引][列索引]访问元素，遍历需嵌套for循环。

int[][] matrix = {{1, 2, 3},{4, 5},{6}
};// 访问第1行第0列元素（值为4）
System.out.println(matrix[1][0]);  // 输出4// 遍历二维数组（外层循环行，内层循环列）
for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {  // matrix.length：行数（3）// 内层循环：当前行的列数（matrix[i].length）for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) {System.out.print(matrix[i][j] + " ");}System.out.println();  // 每行结束换行
}

输出结果：

1 2 3 
4 5 
6 

四、数组工具类java.util.Arrays（必学）

Arrays类提供了大量操作数组的静态方法，无需手动实现复杂逻辑。

1. 排序（Arrays.sort()）

对数组元素升序排序（int、String等类型均支持）：

import java.util.Arrays;  // 必须导入public class Test {public static void main(String[] args) {int[] nums = {3, 1, 4, 2};Arrays.sort(nums);  // 排序后：[1, 2, 3, 4]System.out.println(Arrays.toString(nums));  // 打印数组}
}

2. 数组转字符串（Arrays.toString()）

直接打印数组名会显示内存地址（如[I@1b6d3586），toString()可格式化输出：

int[] scores = {90, 85, 95};
System.out.println(Arrays.toString(scores));  // 输出：[90, 85, 95]

3. 数组拷贝（Arrays.copyOf()）

用于数组扩容或截取（原数组不变，返回新数组）：

int[] original = {1, 2, 3};
// 拷贝原数组，新长度为5，超出部分补默认值（0）
int[] expanded = Arrays.copyOf(original, 5);  
System.out.println(Arrays.toString(expanded));  // 输出：[1, 2, 3, 0, 0]// 截取原数组索引0~1（含头不含尾）
int[] sub = Arrays.copyOfRange(original, 0, 2);  
System.out.println(Arrays.toString(sub));  // 输出：[1, 2]

4. 填充数组（Arrays.fill()）

将数组所有元素设置为指定值：

int[] arr = new int[4];
Arrays.fill(arr, 6);  // 所有元素设为6
System.out.println(Arrays.toString(arr));  // 输出：[6, 6, 6, 6]

五、数组常见问题

1. 索引越界异常：访问索引 >= 长度或负数索引时抛出，需确保索引在0 ~ 长度-1范围内。
2. 空指针异常：数组未初始化（仅声明）时使用，如int[] arr; System.out.println(arr[0]);。
3. 长度固定：数组长度一旦确定不可修改，若需动态增减元素，需手动拷贝到新数组（或使用ArrayList）。

总结

• 数组是相同类型元素的有序集合，通过索引快速访问，解决批量数据管理问题。
• 一维数组核心：声明→初始化（静态/动态）→遍历（for/foreach）。
• 二维数组是“数组的数组”，需嵌套循环遍历。
• Arrays工具类简化排序、拷贝等操作，是开发必备。

通过 练习 案例，可快速掌握数组用法。