[[383778]]

在上一章節(jié)中已經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念有了了解，主要就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的三個(gè)方面(邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、算法)。還有兩個(gè)重要的詞匯：時(shí)間效率和空間效率。這一節(jié)開(kāi)始了解最基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-數(shù)組。

一、數(shù)組的基本概念

1、什么是數(shù)組?

在平時(shí)使用最多的恐怕就是數(shù)組了吧，

它是使用最廣泛的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是相同數(shù)據(jù)類(lèi)型(可以是基本類(lèi)型也可以是自定義類(lèi)型)的元素按一定順序排列的集合，它們?cè)趦?nèi)存中按照這個(gè)先后順序連續(xù)存放在一起。有一維數(shù)組，二維數(shù)組，多維數(shù)組。

通俗的理解就是我們一般把一群羊或者一群牛放在一個(gè)圈里面，這個(gè)圈就相當(dāng)于數(shù)組容器，每一個(gè)羊相當(dāng)于一個(gè)元素。

以上這個(gè)概念需要知道這幾個(gè)詞匯：相同數(shù)據(jù)類(lèi)型、一定順序排列、集合、內(nèi)存先后存放。

2、如何聲明一個(gè)數(shù)組

從標(biāo)題就可以看到，聲明和創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組是兩個(gè)不同的過(guò)程。聲明的作用就好像是告訴別人我要去洗澡，創(chuàng)建的作用就好像是我真正的去洗澡了(比喻不當(dāng)哈哈)。那如何聲明數(shù)組呢?

int[] students ; 
int students []; 

從上面我們看到這里有兩種方式，但一般推薦第一種。畢竟第一種看起來(lái)可讀性更好一點(diǎn)。

3、如何創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組

在我們知道了如何聲明數(shù)組之后，接下來(lái)就是我們?nèi)绾蝿?chuàng)建一個(gè)數(shù)組。不同的語(yǔ)言創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組的方式還是不一樣的，但是大體上一樣，這里給出java的幾種方式。

//第一種： 
int [] students = new  int[50]； 
//第二種： 
String [] colors =  {"red","blue","black"}; 

從上面可以發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組如此簡(jiǎn)單，別急，這三種方式里面其實(shí)還是有很多知識(shí)點(diǎn)需要掌握的。其實(shí)數(shù)組的創(chuàng)建其中有一個(gè)環(huán)節(jié)叫做數(shù)組的初始化。舉個(gè)例子，我創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)組，但是一開(kāi)始數(shù)組容器里面可能還沒(méi)有這些值。那什么時(shí)候才有了這些值呢?也就是系統(tǒng)什么時(shí)候把我聲明的那些red、blue等等裝到數(shù)組容器里面的呢?這個(gè)過(guò)程就是數(shù)組的初始化。數(shù)組是如何初始化的呢?

數(shù)組的初始化分為靜態(tài)初始化、動(dòng)態(tài)初始化：

• 靜態(tài)初始化：數(shù)組在初始化時(shí)由程序員顯式指定每個(gè)數(shù)組元素的初始值。而數(shù)組長(zhǎng)度由系統(tǒng)決定。在上面創(chuàng)建數(shù)組的那三種方式中，第三種就是靜態(tài)初始化。第二種也是，但是屬于靜態(tài)初始化的簡(jiǎn)化方式。
• 動(dòng)態(tài)初始化：動(dòng)態(tài)初始化時(shí)則必須指定元素個(gè)數(shù)。動(dòng)態(tài)初始化時(shí)數(shù)組元素個(gè)數(shù)未知因此必須指定。上面第一種就是。

4、數(shù)組的分類(lèi)

可能看到這個(gè)標(biāo)題有一個(gè)疑問(wèn)，數(shù)組還有分類(lèi)嗎?不就是把相同類(lèi)型的元素放在一起嘛。其實(shí)不然。下面給你好好的分一下類(lèi)：

**按照是否有序分：**有序數(shù)組和無(wú)序數(shù)組。

按照數(shù)組能否擴(kuò)容分：靜態(tài)數(shù)組和動(dòng)態(tài)數(shù)組。

先來(lái)看靜態(tài)數(shù)組：在編譯期間在棧中分配好內(nèi)存的數(shù)組，在運(yùn)行期間不能改變存儲(chǔ)空間，運(yùn)行后由系統(tǒng)自動(dòng)釋放。

再來(lái)看動(dòng)態(tài)數(shù)組：動(dòng)態(tài)數(shù)組，是相對(duì)于靜態(tài)數(shù)組而言。靜態(tài)數(shù)組的長(zhǎng)度是預(yù)先定義好的，在整個(gè)程序中，一旦給定大小后就無(wú)法改變。而動(dòng)態(tài)數(shù)組則不然，它可以隨程序需要而重新指定大小。動(dòng)態(tài)數(shù)組的內(nèi)存空間是從堆(heap)上分配(即動(dòng)態(tài)分配)的。是通過(guò)執(zhí)行代碼而為其分配存儲(chǔ)空間。當(dāng)程序執(zhí)行到這些語(yǔ)句時(shí)，才為其分配。程序員自己負(fù)責(zé)釋放內(nèi)存。

java中動(dòng)態(tài)數(shù)組的原理

現(xiàn)有一個(gè)數(shù)組：

int [] data = new int[5];

該數(shù)組已經(jīng)無(wú)法繼續(xù)添加元素了，所以我們?cè)俪跏蓟粋€(gè)新的數(shù)組，其容量為10，即數(shù)組arr容量的2倍:int [] newData = new int [10];

然后將原數(shù)組的所有元素全部都賦值給新的數(shù)組。

再將原數(shù)組的引用 arr指向 新的數(shù)組。

靜態(tài)數(shù)組和動(dòng)態(tài)數(shù)組的比較：

對(duì)于靜態(tài)數(shù)組，其創(chuàng)建非常方便，使用完也無(wú)需釋放，要引用也簡(jiǎn)單，但是創(chuàng)建后無(wú)法改變其大小是其致命弱點(diǎn)!對(duì)于動(dòng)態(tài)數(shù)組，其創(chuàng)建麻煩，使用完必須由程序員自己釋放，否則嚴(yán)重會(huì)引起內(nèi)存泄露。但其使用非常靈活，能根據(jù)程序需要?jiǎng)討B(tài)分配大小。

二、數(shù)組的特點(diǎn)

在上面掌握了其基本概念之后，再來(lái)看一下數(shù)組有什么特點(diǎn)，數(shù)組的特點(diǎn)也是根據(jù)其分類(lèi)來(lái)的，比如說(shuō)有序數(shù)組其特點(diǎn)肯定就是有序，我們方便查找數(shù)據(jù)，無(wú)序的我們方面插入刪除數(shù)據(jù)這些。所以這里講的特點(diǎn)是所有數(shù)組共有的特點(diǎn)，也就是一般性特點(diǎn)：又回到了之前發(fā)過(guò)的文章，特點(diǎn)就是來(lái)看時(shí)間效率和空間效率的。

1.數(shù)組的長(zhǎng)度固定的，超過(guò)長(zhǎng)度時(shí)，只能創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組，并把舊的數(shù)組的值傳進(jìn)去方可;

2.數(shù)組的存儲(chǔ)類(lèi)型是單一的，同一數(shù)組只能存儲(chǔ)同一數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)。

3.數(shù)組只能通過(guò)下標(biāo)來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)

三、數(shù)組的使用場(chǎng)景

數(shù)組較容器，最大的優(yōu)點(diǎn)就是效率。在Java中，數(shù)組是一種效率最高的存儲(chǔ)和隨機(jī)訪問(wèn)對(duì)象引用序列的方式，數(shù)組就是一個(gè)簡(jiǎn)單的線性序列，這使得元素訪問(wèn)非?？焖?， 數(shù)組的優(yōu)點(diǎn)是效率高，但為此，所付出的代價(jià)就是數(shù)組對(duì)象的大小被固定。這也使得在工作中，數(shù)組并不實(shí)用。我們應(yīng)該優(yōu)選java中的容器，而不是數(shù)組。

四、數(shù)組的底層實(shí)現(xiàn)

這里的底層實(shí)現(xiàn)也是相比較于java語(yǔ)言來(lái)說(shuō)的，比如在以后的文章里面，像鏈表這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)我也會(huì)配合Java中鏈表實(shí)現(xiàn)的容器來(lái)配合著說(shuō)。

Java提供了很棒的集合API和集合類(lèi)如：ArrayList、HashMap，他們內(nèi)部都是基于數(shù)組。java如果程序嘗試訪問(wèn)無(wú)效的數(shù)組索引的話jvm會(huì)拋出ArrayIndexOutOfBoundException。

Java語(yǔ)言中，數(shù)組的實(shí)現(xiàn)原理是什么?

這個(gè)涉及到編譯原理的問(wèn)題，我只能說(shuō)，這是一個(gè)編譯規(guī)范。在規(guī)范中比如：int[]中的int告訴計(jì)算機(jī)這是一個(gè)整型數(shù)據(jù)，[]告訴計(jì)算機(jī)這是一個(gè)連續(xù)存儲(chǔ)的內(nèi)存地址空間，簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)一個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間就是數(shù)組，數(shù)組只是一個(gè)名稱(chēng)!!數(shù)組在Java里是一種特殊類(lèi)型，有別于普通的“類(lèi)的實(shí)例”的對(duì)象。

以HotSpot VM為例，答案是在數(shù)組對(duì)象的對(duì)象頭里有一個(gè)length字段，記錄數(shù)組長(zhǎng)度。arraylength字節(jié)碼的實(shí)現(xiàn)只要去讀那個(gè)_length字段即可。JVM 中數(shù)組對(duì)象是一種特殊的對(duì)象，它的Object Header 比普通對(duì)象多了一個(gè)word 來(lái)存儲(chǔ)數(shù)組的長(zhǎng)度，length 會(huì)編譯成對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼讀取這個(gè)field 就可以了。

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「愚公要移山」，可以通過(guò)以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系愚公要移山公眾號(hào)。