数组类

再一次问好！:) 在今天的课程中，我们将讨论 Java 中的 Arrays 类。上节课我们认识了这样一种数据结构，叫做数组。我们学习了如何创建它们并用数据填充它们。我们研究了它们是如何存储在内存中的。今天，我们将研究您在实际工作中经常看到的一些使用数组的任务和示例。例如，想象一下这种情况：我们有一个包含 10 个随机数的数组。

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

我们的任务是按升序对这个数组进行排序：从小到大。最后，它应该是这样的： [-234, -2, 16, 26, 35, 43, 92, 99, 167] 我们该怎么做呢？这项任务并不简单。我们以前从未这样做过：/有什么想法吗？猜猜看。这是一种解决方案：

• 遍历数组的所有元素。将每个元素与下一个元素进行比较（[0] 与 [1]、[1] 与 [2]、[2] 与 [3] 等）。如果当前元素大于下一个元素，我们交换它们，然后移动到下一个元素。如果没有，让他们保持原样，继续前进
• 因此，在第一次遍历元素后，最大值 (167) 保证在最后一个单元格中。
• 现在我们将再次遍历所有元素，但这次我们将从倒数第二个元素的索引 [0] 开始（最大的数字已经在其位置）并进行相同的比较和交换。在这一步之后，在倒数第二个单元格中，我们将获得第二大值 (99)。
• 重复此过程的次数与我们有数组元素的次数一样多。

我们有主意了。现在我们只需要编写代码。它看起来像这样：

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……看起来有点复杂-_- 就算大体原理看得懂，我们还是要写相当多的代码来解决这么简单的任务。好吧，也许我们只是高估了自己？我们已经解决的任务对我们来说可能仍然太复杂了。让我们尝试一些更简单的事情。例如，取相同的数字数组。

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

我们的任务是将其内容复制到另一个数组。

int [] numbersCopy = new int[10];

想想你将如何使用你已经了解的数组来做到这一点？例如，您可以循环遍历numbers数组，然后将其元素顺序写入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，到这里我们基本上就完成了！看来我们已经解决了问题。但是，如果您需要经常这样做，您的代码就会有一堆相同的循环。事实上，这些（和其他）任务早已被 Java 的创建者解决了。我们不需要“重新发明轮子”并编写我们自己的解决方案。有一个特殊的静态类 ( Arrays ) 可以帮助您在使用数组时执行常见任务。此类中添加了用于执行 Java 程序员面临的最常见任务的方法。例如，我们试图处理的数组排序任务在一行中就解决了：

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 ()方法对数组进行排序。而且它的算法比我们写的代码效率高很多。控制台输出： [-234, -2, 16, 26, 35, 43, 80, 92, 99, 167] 注意：要将数组转换为字符串，我们使用了Arrays类的另一个方法：Arrays.toString() . Java 中的数组不会自行覆盖toString()方法。所以，如果你只是写

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

将调用 Object 类的toString() 。对于一个数组，输出将是这样的： [I@4554617c 我们现在不会详细说明为什么这是输出。最主要的是，这显然不是我们所需要的。但是Arrays.toString()正是我们想要的。顺便说一句，使用Arrays类也可以轻松完成复制：

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));

   }
}

我们将原始数组（我们要从中复制值）和要将数据复制到其中的新数组的长度 传递给Arrays.copyOf()方法。在这种情况下，我们将numbers.length指定为长度，因为要复制整个数组。如果我们只想复制前几个元素，我们可以指定一个新的较小数组的长度：

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));

   }
}

这里我们指定 4 作为新数组的长度。因此，只有 numbers 的前 4 个元素将被复制到新数组中。控制台输出： [167, -2, 16, 99] 顺便说一下，Arrays还允许您从数组的中间而不是数组的开头复制数组的一部分：

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));

   }
}

输出： [16, 99, 26, 92] 数字从第二个数组的第二个（含）到第六个（不含）元素复制到新数组中。我们可能还需要比较两个数组。与toString()方法一样，数组本身不会覆盖equals()方法。所以如果我们尝试像这样比较它们

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));
   }
}

然后我们得到假。这是因为将调用比较引用的Object.equals() 。而且，很明显，它们是不同的！但我们需要的是比较数组内容，而不是引用。Arrays类重写了equals()方法，使其完全按照我们的要求执行 ：

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));
   }
}

输出： true 顺便说一下，Arrays类不仅适用于普通数组，还适用于二维数组：

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));
   }
}

输出： 这些二维数组是否相等？true [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] 如您所见，Arrays.copyOf()方法能够复制二维数组。并且该类具有用于比较和显示二维数组的特殊方法：deepEquals和deepToString()。将来，您会反复看到（并为之欢欣鼓舞）Java 的创造者预料到了程序员经常遇到的许多情况，并用该语言为他们实现了现成的解决方案。使用这些解决方案比重新发明轮子更容易、更方便，对吧？:) 请务必阅读Oracle网站上 Arrays 类的文档。祝你学业顺利！