08-27-周三_17-31-38

1.javaSE基础1/day05/day05【数组】.md

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+# day05【数组】
+
+### 今日内容
+
+- 数组概念
+- 数组的定义
+- 数组的索引
+- 数组内存
+- 数组的遍历
+- 数组的最大值获取
+- 数组反转
+- 数组作为方法参数和返回值
+
+### 教学目标
+
+- [ ] 理解容器的概念
+- [ ] 掌握数组的第一种定义方式
+- [ ] 掌握数组的第二种定义方式
+- [ ] 掌握数组的第三种定义方式
+- [ ] 使用索引访问数组的元素
+- [ ] 了解数组的内存图解
+- [ ] 了解空指针和越界异常
+- [ ] 掌握数组的遍历
+- [ ] 掌握数组最大值的获取
+- [ ] 了解数组反转的原理
+- [ ] 了解数组作为方法参数传递
+- [ ] 了解数组作为方法的返回值
+
+## 第一章 数组定义和访问
+
+### 1.1 容器概述
+
+#### 案例分析
+
+现在需要统计某公司员工的工资情况，例如计算平均工资、找到最高工资等。假设该公司有50名员工，用前面所学的知识，程序首先需要声明50个变量来分别记住每位员工的工资，然后在进行操作，这样做会显得很麻烦，而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器进行操作。将所有的数据全部存储到一个容器中，统一操作。
+
+#### 容器概念
+
+- **容器：**是将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。
+- **生活中的容器：**水杯，衣柜，教室
+
+### 1.2 数组概念
+
+- **数组概念：** 数组就是存储数据长度固定的容器，保证多个数据的数据类型要一致。
+
+### 1.3 数组的定义
+
+#### 方式一
+
+- **格式：**
+
+```java
+ 数组存储的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];
+```
+
+- 数组定义格式详解：
+  - 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
+  - [] : 表示数组。
+  - 数组名字：为定义的数组起个变量名，满足标识符规范，可以使用名字操作数组。
+  - new：关键字，创建数组使用的关键字。
+  - 数组存储的数据类型： 创建的数组容器可以存储什么数据类型。
+  - [长度]：数组的长度，表示数组容器中可以存储多少个元素。
+  - **注意：数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改。**
+    - 和水杯道理相同，买了一个2升的水杯，总容量就是2升，不能多也不能少。
+- 举例：
+
+定义可以存储3个整数的数组容器，代码如下：
+
+```java
+int[] arr = new int[3];
+```
+
+#### 方式二
+
+- **格式：**
+
+```java
+数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3...};
+```
+
+* 举例：
+
+定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器。
+
+```java
+int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
+```
+
+#### 方式三
+
+- **格式：**
+
+```java
+数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};
+```
+
+* 举例：
+
+定义存储1，2，3，4，5整数的数组容器
+
+```java
+int[] arr = {1,2,3,4,5};
+```
+
+### 1.4 数组的访问
+
+- **索引：** 每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从0开始，这个自动编号称为**数组索引(index)**，可以通过数组的索引访问到数组中的元素。
+- **格式：**
+
+```java
+数组名[索引]
+```
+
+- **数组的长度属性：** 每个数组都具有长度，而且是固定的，Java中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的长度，语句为：`数组名.length` ，属性length的执行结果是数组的长度，int类型结果。由次可以推断出，数组的最大索引值为`数组名.length-1`。
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+  	int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
+  	//打印数组的属性，输出结果是5
+  	System.out.println(arr.length);
+}
+```
+
+- **索引访问数组中的元素：**
+  - 数组名[索引]=数值，为数组中的元素赋值
+  - 变量=数组名[索引]，获取出数组中的元素
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    //定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5
+    int[] arr = {1,2,3,4,5};
+    //为0索引元素赋值为6
+    arr[0] = 6;
+    //获取数组0索引上的元素
+    int i = arr[0];
+    System.out.println(i);
+    //直接输出数组0索引元素
+    System.out.println(arr[0]);
+}
+```
+
+## 第二章 数组原理内存图
+
+### 2.1 内存概述
+
+内存是计算机中的重要原件，临时存储区域，作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。
+
+Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。
+
+### 2.2 Java虚拟机的内存划分
+
+为了提高运算效率，就对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。
+
+- JVM的内存划分：
+
+  | 区域名称  | 作用                              |
+  | ----- | ------------------------------- |
+  | 寄存器   | 给CPU使用，和我们开发无关。                 |
+  | 本地方法栈 | JVM在使用操作系统功能的时候使用，和我们开发无关。      |
+  | 方法区   | 存储可以运行的class文件。                 |
+  | 堆内存   | 存储对象或者数组，new来创建的，都存储在堆内存。       |
+  | 方法栈   | 方法运行时使用的内存，比如main方法运行，进入方法栈中执行。 |
+
+### 2.3 数组在内存中的存储
+
+#### 一个数组内存图
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+  	int[] arr = new int[3];
+  	System.out.println(arr);//[I@5f150435
+}
+```
+
+以上方法执行，输出的结果是[I@5f150435，这个是什么呢？是数组在内存中的地址。new出来的内容，都是在堆内存中存储的，而方法中的变量arr保存的是数组的地址。
+
+**输出arr[0]，就会输出arr保存的内存地址中数组中0索引上的元素**
+
+![](img/数组内存图1.jpg)
+
+#### 两个数组内存图
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = new int[3];
+    int[] arr2 = new int[2];
+    System.out.println(arr);
+    System.out.println(arr2);
+}
+```
+
+![](img/数组内存图2.jpg)
+
+#### 两个变量指向一个数组
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    // 定义数组，存储3个元素
+    int[] arr = new int[3];
+    //数组索引进行赋值
+    arr[0] = 5;
+    arr[1] = 6;
+    arr[2] = 7;
+    //输出3个索引上的元素值
+    System.out.println(arr[0]);
+    System.out.println(arr[1]);
+    System.out.println(arr[2]);
+    //定义数组变量arr2，将arr的地址赋值给arr2
+    int[] arr2 = arr;
+    arr2[1] = 9;
+    System.out.println(arr[1]);
+}
+```
+
+ ![](img/数组内存图3.jpg)
+
+## 第三章 数组的常见操作
+
+### 3.1 数组越界异常
+
+观察一下代码，运行后会出现什么结果。
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = {1,2,3};
+    System.out.println(arr[3]);
+}
+```
+
+创建数组，赋值3个元素，数组的索引就是0，1，2，没有3索引，因此我们不能访问数组中不存在的索引，程序运行后，将会抛出 `ArrayIndexOutOfBoundsException`  数组越界异常。在开发中，数组的越界异常是**不能出现**的，一旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。
+
+![](img/数组越界异常.jpg)
+
+### 3.2 数组空指针异常
+
+观察一下代码，运行后会出现什么结果。
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = {1,2,3};
+    arr = null;
+    System.out.println(arr[0]);
+｝
+```
+`arr = null`这行代码，意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址，也就不允许再操作数组了，因此运行的时候会抛出`NullPointerException` 空指针异常。在开发中，数组的越界异常是**不能出现**的，一旦出现了，就必须要修改我们编写的代码。
+
+![](img/空指针异常.jpg)
+
+**空指针异常在内存图中的表现**
+
+![](img/空指针异常内存图.jpg)
+
+### 3.3 数组遍历【重点】
+
+- **数组遍历：** 就是将数组中的每个元素分别获取出来，就是遍历。遍历也是数组操作中的基石。
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
+    System.out.println(arr[0]);
+    System.out.println(arr[1]);
+    System.out.println(arr[2]);
+    System.out.println(arr[3]);
+    System.out.println(arr[4]);
+}
+```
+
+以上代码是可以将数组中每个元素全部遍历出来，但是如果数组元素非常多，这种写法肯定不行，因此我们需要改造成循环的写法。数组的索引是`0`到`lenght-1` ，可以作为循环的条件出现。 
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
+    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+      System.out.println(arr[i]);
+    }
+}
+```
+
+### 3.4 数组获取最大值元素
+
+- **最大值获取：**从数组的所有元素中找出最大值。
+- **实现思路：**
+  - 定义变量，保存数组0索引上的元素
+  - 遍历数组，获取出数组中的每个元素
+  - 将遍历到的元素和保存数组0索引上值的变量进行比较
+  - 如果数组元素的值大于了变量的值，变量记录住新的值
+  - 数组循环遍历结束，变量保存的就是数组中的最大值
+
+
+![](img/数组最大值.jpg)
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = { 5, 15, 2000, 10000, 100, 4000 };
+    //定义变量，保存数组中0索引的元素
+    int max = arr[0];
+    //遍历数组，取出每个元素
+    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+        //遍历到的元素和变量max比较
+        //如果数组元素大于max
+        if (arr[i] > max) {
+            //max记录住大值
+            max = arr[i];
+        }
+    }
+    System.out.println("数组最大值是： " + max);
+}
+```
+
+### 3.5 数组反转
+
+- **数组的反转：** 数组中的元素颠倒顺序，例如原始数组为1,2,3,4,5，反转后的数组为5,4,3,2,1
+- **实现思想：**数组最远端的元素互换位置。
+  - 实现反转，就需要将数组最远端元素位置交换
+  - 定义两个变量，保存数组的最小索引和最大索引
+  - 两个索引上的元素交换位置
+  - 最小索引++，最大索引--，再次交换位置
+  - 最小索引超过了最大索引，数组反转操作结束
+
+![](img/数组反转.jpg)
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
+    /*
+      循环中定义变量min=0最小索引
+      max=arr.length-1最大索引
+      min++,max--
+      */
+    for (int min = 0, max = arr.length - 1; min <= max; min++, max--) {
+        //利用第三方变量完成数组中的元素交换
+        int temp = arr[min];
+        arr[min] = arr[max];
+        arr[max] = temp;
+    }
+    // 反转后，遍历数组
+    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+    	System.out.println(arr[i]);
+    }
+}
+```
+
+## 第四章  数组作为方法参数和返回值
+
+### 4.1 数组作为方法参数
+
+以前的方法中我们学习了方法的参数和返回值，但是使用的都是基本数据类型。那么作为引用类型的数组能否作为方法的参数进行传递呢，当然是可以的。
+
+- **数组作为方法参数传递，传递的参数是数组内存的地址。**
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };
+    //调用方法，传递数组
+    printArray(arr);
+}
+/*
+  创建方法，方法接收数组类型的参数
+  进行数组的遍历
+*/
+public static void printArray(int[] arr) {
+    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+		System.out.println(arr[i]);
+    }
+}
+```
+
+![](img/方法参数是数组.jpg)
+
+### 4.2 数组作为方法返回值
+
+- 数组作为方法的返回值，返回的是数组的内存地址
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    //调用方法，接收数组的返回值
+    //接收到的是数组的内存地址
+    int[] arr = getArray();
+    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+		System.out.println(arr[i]);
+    }
+}
+/*
+  创建方法，返回值是数组类型
+  return返回数组的地址
+*/
+public static int[] getArray() {
+    int[] arr = { 1, 3, 5, 7, 9 };
+    //返回数组的地址，返回到调用者
+    return arr;
+}
+```
+
+![](img/方法返回值是数组.jpg)
+
+### 4.3 方法的参数类型区别
+
+#### 代码分析
+
+**1. 分析下列程序代码，计算输出结果。**
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int a = 1;
+    int b = 2;
+    System.out.println(a);
+    System.out.println(b);
+    change(a, b);
+    System.out.println(a);
+    System.out.println(b);
+}
+
+public static void change(int a, int b) {
+    a = a + b;
+    b = b + a;
+}
+```
+
+**2. 分析下列程序代码，计算输出结果。** 
+
+```java
+public static void main(String[] args) {
+    int[] arr = {1,3,5};
+    System.out.println(arr[0]);
+    change(arr);
+    System.out.println(arr[0]);
+}
+
+public static void change(int[] arr) {
+  	arr[0] = 200;
+}
+```
+
+#### 断点查看
+
+**使用IDEA的断点调试功能，查看程序的运行过程**
+
+1. 在有效代码行，点击行号右边的空白区域，设置断点，程序执行到断点将停止，我们可以手动来运行程序
+
+![](img/debug1.jpg)
+
+2. 点击Debug运行模式 
+
+   ![](img/debug2.jpg)
+
+3. 程序停止在断点上不再执行，而IDEA最下方打开了Debug调试窗口  
+
+   ![](img/debug3.jpg)
+
+   ![](img/debug4.jpg)
+
+4. Debug调试窗口介绍
+
+   ![](img/debug6.jpg)
+
+5. 快捷键F8，代码向下执行一行
+
+![](img/debug7.jpg)
+
+6.  快捷键F8执行输出语句，此时到达change方法，快捷键F7，进入方法change
+
+   ![](img/debug8.jpg)
+
+7. 快捷键F8，程序继续向后执行，数组0索引值被修改成200 
+
+   ![](img/debug9.jpg)
+
+8. 切换到控制台面板，看看两个方法中是否输出了相同的数组地址
+
+   ![](img/debug5.jpg)
+
+9.  程序继续执行，change方法结束，程序回到main中 
+
+   ![](img/debug10.jpg)
+
+10. 调试结束，点击Console切换到控制台，看输出的结果
+
+  ![](img/debug11.jpg)
+
+
+