數組類

再一次問好！:) 在今天的課程中，我們將討論 Java 中的 Arrays 類。上節課我們認識了這樣一種數據結構，叫做數組。我們學習瞭如何創建它們並用數據填充它們。我們研究了它們是如何存儲在內存中的。今天，我們將研究您在實際工作中經常看到的一些使用數組的任務和示例。例如，想像一下這種情況：我們有一個包含 10 個隨機數的數組。

int[] numbers = {167, -2, 16, 99, 26, 92, 43, -234, 35, 80};

我們的任務是按升序對這個數組進行排序：從小到大。最後，它應該是這樣的： [-234, -2, 16, 26, 35, 43, 92, 99, 167] 我們該怎麼做呢？這項任務並不簡單。我們以前從未這樣做過：/有什麼想法嗎？猜猜看。這是一種解決方案：

• 遍歷數組的所有元素。將每個元素與下一個元素進行比較（[0] 與 [1]、[1] 與 [2]、[2] 與 [3] 等）。如果當前元素大於下一個元素，我們交換它們，然後移動到下一個元素。如果沒有，請保持原樣，繼續前進
• 因此，在第一次遍曆元素後，最大值 (167) 保證在最後一個單元格中。
• 現在我們將再次遍歷所有元素，但這次我們將從倒數第二個元素的索引 [0] 開始（最大的數字已經在其位置）並進行相同的比較和交換。在這一步之後，在倒數第二個單元格中，我們將獲得第二大值 (99)。
• 重複此過程的次數與我們有數組元素的次數一樣多。

我們有主意了。現在我們只需要編寫代碼。它看起來像這樣：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int[] numbers = {167, -2, 16, 99, 26, 92, 43, -234, 35, 80};

       for (int i = numbers.length - 1; i > 0; i--) {
           for (int j = 0; j < i; j++) {
           /* Compare the elements in pairs.
             If they are not in the right order,
             then swap them */
               if (numbers[j] > numbers[j + 1]) {
                   int tmp = numbers[j];
                   numbers[j] = numbers[j + 1];
                   numbers[j + 1] = tmp;
               }
           }
       }

   }
}

呃……看起來有點複雜-_- 就算大體原理看得懂，我們還是要寫相當多的代碼來解決這麼簡單的任務。好吧，也許我們只是高估了自己？我們已經解決的任務對我們來說可能仍然太複雜了。讓我們嘗試一些更簡單的事情。例如，取相同的數字數組。

int[] numbers = {167, -2, 16, 99, 26, 92, 43, -234, 35, 80};

我們的任務是將其內容複製到另一個數組。

int [] numbersCopy = new int[10];

想想你將如何使用你已經了解的數組來做到這一點？例如，您可以循環遍歷numbers數組並將其元素按順序寫入numbersCopy：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int[] numbers = {167, -2, 16, 99, 26, 92, 43, -234, 35, 80};

       int [] numbersCopy = new int[10];

       for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {

           numbersCopy[i] = numbers[i];
       }

   }
}

嗯，嗯，到這裡我們基本上就完成了！看來我們已經解決了問題。但是，如果您需要經常這樣做，您的代碼就會有一堆相同的循環。事實上，這些（和其他）任務早已被 Java 的創建者解決了。我們不需要“重新發明輪子”並編寫我們自己的解決方案。有一個特殊的靜態類 ( Arrays ) 可以幫助您在使用數組時執行常見任務。此類中添加了用於執行 Java 程序員面臨的最常見任務的方法。例如，我們試圖處理的數組排序任務在一行中就解決了：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int[] numbers = {167, -2, 16, 99, 26, 92, 43, -234, 35, 80};

       Arrays.sort(numbers);

       System.out.println(Arrays.toString(numbers));

   }
}

Arrays.sort ()方法對數組進行排序。而且它的算法比我們寫的代碼效率高很多。控制台輸出： [-234, -2, 16, 26, 35, 43, 80, 92, 99, 167] 注意：要將數組轉換為字符串，我們使用了Arrays類的另一個方法：Arrays.toString() . Java 中的數組不會自行覆蓋toString()方法。所以，如果你只是寫

System.out.println(numbers.toString());

將調用 Object 類的toString() 。對於一個數組，輸出將是這樣的： [I@4554617c 我們現在不會詳細說明為什麼這是輸出。最主要的是，這顯然不是我們所需要的。但是Arrays.toString()正是我們想要的。順便說一句，使用Arrays類也可以輕鬆完成複制：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int[] numbers = {167, -2, 16, 99, 26, 92, 43, -234, 35, 80};

       int [] numbersCopy = Arrays.copyOf(numbers, numbers.length);
       System.out.println(Arrays.toString(numbersCopy));

   }
}

我們將原始數組（我們要從中復制值）和要將數據複製到其中的新數組的長度 傳遞給Arrays.copyOf()方法。在這種情況下，我們將numbers.length指定為長度，因為要復制整個數組。如果我們只想複製前幾個元素，我們可以指定一個新的較小數組的長度：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int[] numbers = {167, -2, 16, 99, 26, 92, 43, -234, 35, 80};

       int [] numbersCopy = Arrays.copyOf(numbers, 4);
       System.out.println(Arrays.toString(numbersCopy));

   }
}

這裡我們指定 4 作為新數組的長度。因此，只有 numbers 的前 4 個元素將被複製到新數組中。控制台輸出： [167, -2, 16, 99] 順便說一句，Arrays還允許您從數組的中間而不是數組的開頭複製數組的一部分：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int[] numbers = {167, -2, 16, 99, 26, 92, 43, -234, 35, 80};

       int [] numbersCopy = Arrays.copyOfRange(numbers, 2,6);
       System.out.println(Arrays.toString(numbersCopy));

   }
}

輸出： [16, 99, 26, 92] 數字從第二個數組的第二個（含）到第六個（不含）元素複製到新數組中。我們可能還需要比較兩個數組。與toString()方法一樣，數組本身不會覆蓋equals()方法。所以如果我們嘗試像這樣比較它們

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int[] numbers = {1, 2, 3};
       int[] numbers2 = {1, 2, 3};

       System.out.println(numbers.equals(numbers2));
   }
}

然後我們得到假。這是因為將調用比較引用的Object.equals() 。而且，很明顯，它們是不同的！但我們需要的是比較數組內容，而不是引用。Arrays類重寫了equals()方法，使其完全按照我們的要求執行 ：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

       int[] numbers = {1, 2, 3};
       int[] numbers2 = {1, 2, 3};

       System.out.println(Arrays.equals(numbers, numbers2));
   }
}

輸出： true 順便說一下，Arrays類不僅適用於普通數組，還適用於二維數組：

public class Main {

   public static void main(String[] args) {

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

       int[][] numbersCopy = Arrays.copyOf(numbers, numbers.length);

       System.out.println("Are these two-dimensional arrays equal?");
       System.out.println(Arrays.deepEquals(numbers, numbersCopy));

       System.out.println(Arrays.deepToString(numbersCopy));
   }
}

輸出： 這些二維數組是否相等？true [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] 如您所見，Arrays.copyOf()方法能夠複製二維數組。並且該類具有用於比較和顯示二維數組的特殊方法：deepEquals和deepToString()。將來，您會反复看到（並為此感到高興）Java 的創建者預見到了程序員經常遇到的許多情況，並用該語言為他們實現了現成的解決方案。使用這些解決方案比重新發明輪子更容易、更方便，對吧？:) 請務必閱讀Oracle網站上 Arrays 類的文檔。祝你學業順利！