java-萬軍洲老師-第3章數(shù)組與字符串

第3章數(shù)組與字符串在程序設計中，數(shù)組類型是一種表示數(shù)據集合的常用手段，字符串是一種表示姓名、提示信息等類似數(shù)據的常見形式。在Java語言中，為數(shù)組類型與字符串都定義了相應的標準類，Arrays是實現(xiàn)數(shù)組類型的組織與操作的類，String是實現(xiàn)字符串存儲與操作的類。這樣既體現(xiàn)了Java面向對象的完整性，又增強了這兩種數(shù)據的操作能力，為簡化程序設計過程，提高程序的可靠性提供了可能性。

3.1數(shù)組類型根據數(shù)據類型的構成方式不同，可以將所有的數(shù)據類型分成兩個類別：簡單數(shù)據類型和復合數(shù)據類型。所謂簡單是指用于組織單值數(shù)據的數(shù)據類型；所謂復合是指組織數(shù)據集合的數(shù)據類型.由惟一確定某個數(shù)組元素所需要的下標個數(shù)可以將數(shù)組分為一維數(shù)組、二維數(shù)組及多維數(shù)組。

3.1.1一維數(shù)組所謂一維數(shù)組是指每個元素由一個下標值惟一確定的數(shù)組類型。這是一種使用十分頻繁的數(shù)據類型，它的特征明顯、操作方便、易于理解，是每個程序設計者在編寫程序的過程中無法回避使用的一種數(shù)據類型。1.一維數(shù)組的定義定義數(shù)組型變量的語法格式為： 數(shù)組元素類型[]數(shù)組型變量名;或者數(shù)組元素類型數(shù)組型變量名[];“數(shù)組元素類型”為組成一維數(shù)組的元素類型，“數(shù)組型變量名”為定義的數(shù)組型變量名稱，它應該符合Java語言的標識符命名規(guī)則，建議遵守Java語言的標識符命名規(guī)范。

int[]intArray;或者intintArray[];float[]floatArray;或者floatfloatArray[];String[]stringArray;或者StringstringArray[];建議使用前一種格式風格，這種格式風格的好處是將數(shù)據類型集中表示，即前面是數(shù)據類型，后面是變量名稱，而后面一種格式風格的數(shù)據類型被變量名稱分隔為前后兩個部分。Java語言保留這種定義格式風格完全是為了尊重人們的使用習慣。2.一維數(shù)組的創(chuàng)建一個數(shù)組可以包含多個元素，所含的元素數(shù)目被稱為數(shù)組的長度，數(shù)組中也可以沒有任何元素，此時稱為空數(shù)組。正因為如此，在創(chuàng)建數(shù)組時需要給出組成數(shù)組的元素數(shù)目。下面是利用new運算符創(chuàng)建數(shù)組的語法格式：new數(shù)組元素類型[數(shù)組元素數(shù)目];“數(shù)組元素類型”為組成數(shù)組的元素類型，“數(shù)組元素數(shù)目”為組成數(shù)組的元素數(shù)目，這個值要求大于或等于零。

intArray由100個int類型的元素組成intArray=newint[100];floatArray由50個float類型的元素組成floatArray=newfloat[50];stringArray由10個String類型的元素組成stringArray=newString[10];也可以將數(shù)組的定義與創(chuàng)建合并char[]name=newchar[30];doubledoubleData[]=newdouble[10];0123426272829name0123456789doubleData3.一維數(shù)組的初始化在創(chuàng)建數(shù)組的同時，為數(shù)組元素賦予初始值的過程被稱為數(shù)組的初始化。int[]intArray={10,20,30,40,50,60,70,80,90,100};操作過程：首先為intArray數(shù)組分配10個int型元素所需要占用的存儲空間，然后將初始值10,20,30,40,50,60,70,80,90,100依次賦給intArray[0]~intArray[9]。3.一維數(shù)組的初始化String[]name={"zhang","wang","li","zhao"};由于在Java語言中字符串屬于String類對象，所以這條語句的操作過程會稍復雜一些。首先，要為4個String型引用分配存儲空間，然后再根據4個初始值為4個字符串分配存儲空間，最后將初始值"zhang"，"wang"，"li"，"zhao"的引用依次賦給name[0]~name[3]。4.一維數(shù)組元素的訪問創(chuàng)建數(shù)組后，就可以通過引用訪問數(shù)組元素以達到對數(shù)組操作的目的。Java訪問數(shù)組元素的格式為：arrayName[下標表達式]

在運行程序時，Java語言會嚴格地檢查每個“下標表達式”的取值范圍，一旦發(fā)生越界就會拋出ArrayIndexOutOfBoundsException異常。當需要對數(shù)組中的每個元素進行操作時，可以利用數(shù)組對象中封裝的length屬性獲得當前數(shù)組中包含的元素數(shù)目。intvalue[]={10,9,40,20,12,8,9};for(inti=0,sum=0;i<value.length;i++){

sum+=value[i];}在for語句中，將循環(huán)上界設定為value.length的好處是：當value數(shù)組的長度發(fā)生變化時不需要修改程序的其他地方。在JDK5.0版本中增加了一個專門用于操作數(shù)據集合的循環(huán)流程控制語句foreach，其功能更加強大、書寫更加簡潔。這種語句的書寫格式為：for(數(shù)組元素型變量：數(shù)組型變量)語句;“數(shù)組元素型變量”是與數(shù)組元素同類型的變量，“數(shù)組型變量”是一個表示數(shù)組引用的變量。例如，可以將上述數(shù)組元素累加的程序段改寫成：intsum=0;for(intv:value){ sum+=v;}這條語句的執(zhí)行過程可以描述為：循環(huán)訪問value數(shù)組中的每個元素并將其內容累加到變量sum中。5.一維數(shù)組的復制在Java語言中，數(shù)組型變量可以實現(xiàn)兩種形式的復制操作。第一種復制操作被稱為數(shù)組引用的復制int[]firstArray={10,20,30,40,50,60};int[]secondArray;secondArray=firstArray;這條賦值語句的執(zhí)行效果是將firstArray的引用信息賦給secondArray，此時firstArray與secondArray共同引用一個數(shù)組。arraycopy是System類中的一個靜態(tài)方法。定義格式為：voidarraycopy(Objectsrc,intsrcPos,Objectdest,intdestPos,intlength)其中，src為被拷貝的原始數(shù)組，srcPos為原始數(shù)組中將要拷貝的數(shù)組元素的起始位置，dest為目標數(shù)組，destPos為拷貝到目標數(shù)組中后放置數(shù)組元素的起始位置，length為拷貝的數(shù)組元素數(shù)目。int[]arraySrc={5,10,15,20,25,30,35,40,45,50};int[]arrayDest=newint[10];執(zhí)行語句：System.arraycopy(arraySrc,0,arrayDest,0,10);舉例：假設有n個候選人參加學生會主席的競選，最后將根據學生的投票情況決定學生會主席的獲勝人選。編寫一個程序，完成選票的統(tǒng)計工作，并顯示最終的獲勝者。分析：為了利用程序解決這個問題，假設為每位候選人編號1...n。如果希望為某位候選人投票時，只需要從鍵盤上輸入這位候選人的編號即可。每位候選人所獲的選票的存儲在一個含有n個元素的一維數(shù)組中。由于含有n個元素的一維數(shù)組的下標范圍在0...n-1之間，所以，在程序實現(xiàn)中，需要將候選人的編號與數(shù)組元素的下標做一個映射，即1號候選人在數(shù)組中用下標0表示，2號候選人在數(shù)組中用下標1表示，依此類推，n號候選人在數(shù)組中用下標n-1表示。

在Java語言中，一維數(shù)組的元素可以屬于任意類型，包括基本數(shù)據類型和引用數(shù)據類型。也就是說，一維數(shù)組的元素又可以是一維數(shù)組類型，這就支持了二維數(shù)組，乃至多維數(shù)組的概念。由于可以借助于二維數(shù)組表示具有二維關系的數(shù)據，所以它的應用十分廣泛。3.1.2二維數(shù)組1.二維數(shù)組的定義與創(chuàng)建Java語言規(guī)定，二維數(shù)組的定義格式為：數(shù)組元素類型[][]數(shù)組型變量名;或者數(shù)組元素類型數(shù)組型變量名[][];或者數(shù)組元素類型[]數(shù)組型變量名[];“數(shù)組元素類型”為二維數(shù)組的元素類型，“數(shù)組型變量名”為二維數(shù)組型變量名稱。int[][]intArray;floatfloatArray[][];double[]doubleArray[];在這3種定義格式中，建議使用第一種格式。第二種格式完全是為了尊重那些習慣使用C/C++定義格式的人們而保留的，第三種格式清晰度較差，不提倡使用。創(chuàng)建二維數(shù)組的格式為：new數(shù)組元素類型[行數(shù)][列數(shù)];其中，“數(shù)組元素類型”為二維數(shù)組元素的類型,“行數(shù)”與“列數(shù)”表明了陳列在行方向與列方向的元素數(shù)量。例如，intArray=newint[10][5];floatArray=newfloat[3][4];int[][]intArray=newint[10][5];等價于：intArray=newint[10][];for(inti=0;i<10;i++){intArray[i]=newint[5];}每行元素個數(shù)不同floatArray=newfloat[5][];for(inti=0;i<5;i++){floatArray[i]=newfloat[i+1];}2.二維數(shù)組的初始化int[][]intArray={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};執(zhí)行效果：首先創(chuàng)建二維數(shù)組，然后，將第1個括號中的3個數(shù)值分別賦給第1行的3個元素；再將第2個括號中的3個數(shù)值分別賦給第2行的3個元素；最后將第3個括號中的3個數(shù)值分別賦給第3行的3個元素。初始化后的數(shù)組元素狀態(tài)為：3.二維數(shù)組元素的訪問創(chuàng)建二維數(shù)組之后，可以通過引用型的二維數(shù)組變量對數(shù)組元素進行操作了。二維數(shù)組必須用兩個下標惟一地確定元素，第一個下標為行下標，第二個下標為列下標，下標的起始編號從0開始。intintArray[]=newint[5][4];

舉例：利用二維數(shù)組表示矩陣，并實現(xiàn)兩個矩陣相乘的操作。矩陣可以用來表示統(tǒng)計數(shù)據等方面的各種有關聯(lián)的數(shù)據。在數(shù)學上,矩陣可以是由方程組的系數(shù)及常數(shù)構成的方陣。下面給出一個方程組與之對應的矩陣表示。在矩陣的運算中，要求兩個相乘的矩陣必須滿足第1個矩陣的列數(shù)等于第2個矩陣的行數(shù)。即對于Am1×n1和Bm2×n2,要求n1=m2，且結果矩陣C的行列數(shù)為m1×n2，其中的每個元素內容為publicstaticvoidenterMatrix(int[][]m,introw,intcol){//輸入矩陣

for(inti=0;i<row;i++){for(intj=0;j<col;j++){m[i][j]=(int)Math.round(Math.random()*10);}}}publicstaticvoidprintMatrix(int[][]m,introw,intcol){//顯示矩陣

System.out.println();for(inti=0;i<row;i++){for(intj=0;j<col;j++){System.out.printf("%4d",m[i][j]);}System.out.println();}System.out.println();}publicstaticvoidMulMatrix(int[][]a,introw1,intcol1,int[][]b,introw2,intcol2,int[][]c){//兩個矩陣相乘for(inti=0;i<row1;i++){for(intj=0;j<col2;j++){c[i][j]=0;for(intk=0;k<col1;k++){c[i][j]+=a[i][k]*b[k][j];}}}}3.2字符串與String類在Java語言中提供了兩種字符串：一類是String標準類實現(xiàn)的字符串常量；另一類是StringBuffer標準類實現(xiàn)的可編輯修改的字符串。與C語言一樣，Java語言中的字符串直接量使用雙引號將字符序列括在其中。"thisisastringliteral!"這樣書寫的直接量將屬于String類。除了直接書寫字符串直接量以外，還可以將某個字符串存儲在String的類對象中。由于String類提供了很多對字符串常量操作的成員方法，所以，這樣做既便于字符串的重復利用，又可以提高應用字符串的控制能力。String類被定義在java.lang包中。使用String類表示字符串需要經過定義、創(chuàng)建、初始化和訪問幾個階段。定義一個String類對象的語法格式為：String字符串變量名;其中，String為類名，

“字符串變量名”為對象名。

需要注意，這里定義的字符串對象只是一個引用型變量，需要按照下列格式創(chuàng)建及初始化對象。字符串變量名=字符串值;或字符串變量名=newString(字符串值);“字符串變量名”為引用型的String類對象，“字符串值”為字符串直接量或另外一個引用型的String類對象。Stringstr1,str2,str3;str1="Thisisastring";str2=newString("Thisisastring");str3=str1;在使用Sting類對象時需要注意幾點：在Java語言中，字符串直接量中的每個字符使用Unicode編碼，占用兩個字節(jié)。如果定義String類對象之后，沒有引用任何一個字符串，就應該賦予null。String類對象所引用的字符串是常量，不能對其字符串內容進行修改。String類提供了很多成員方法，可以通過這些方法更方便、靈活地使用字符串。

舉例：判斷給定的字符串是否為回文字符串。所謂回文字符串是指將字符串逆置后與原字符串相同。例如，“ABCDCBA”逆置后還是“ABCDCBA”，這是一個回文字符串；但“Program”逆置后為“margorP”，與原字符串不相同，這不是回文字符串。

publicstaticbooleanisPalindrome(Stringstr){//判斷str是否為回文字符串

intlen=str.length();//返回字符串長度

for(intindex=0;index<len/2-1;index++){if(str.charAt(index)!=str.charAt(len-index-1)){//對稱的兩個字符比較

returnfalse;}}returntrue;}3.3數(shù)組操作與Arrays類應用Arrays是Java類庫提供的一個位于java.util包中的標準類，其中包含了許多靜態(tài)成員方法，通過它們可以方便地對數(shù)組進行排序、比較與填充等一系列操作，由于這些成員方法都是經過精心設計、嚴格檢測，所以，這樣不但可以大大地減輕程序設計人員的負擔，還可以提高程序的質量、增加程序的清晰度與優(yōu)化程序的執(zhí)行效率。3.4綜合應用舉例舉例：隨機產生若干個整數(shù)，并采用選擇排序的算法，按照從大到小重新進行排列。問題分析：這是一的典型的一維數(shù)組問題。為了展示一維數(shù)組的操作方式，在這個實例中，自定義選擇排序的成員方法。設計說明：設計三個成員方法，一個用于生成一維數(shù)組的內容；一個用于顯示一維數(shù)組的內容；另一個用于實現(xiàn)選擇排序算法。由于在排序過程中，隨時需要查看或操作每個整數(shù)，所以，利用一維數(shù)組將參加排序的所有整數(shù)保存起來是一種最直接且簡易的方法。

publicstaticvoidsort(int[]data){//選擇排序

intindex;for(inti=0;i<data.length-1;i++){//執(zhí)行n-1趟選擇操作

index=i;for(intj=i+1;j<data.length;