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深入了解 Java 中的数组与字符串

article 2025/1/23 16:31:04

Java学习资料

在 Java 编程中，数组与字符串是极为常用的数据结构，它们各自具备独特的特性与用途，为开发者提供了高效处理数据的能力。

一、数组

1. 数组的定义与初始化

数组是一种可以存储多个相同类型数据的容器。在 Java 中，数组的定义方式如下：

// 声明一个整型数组
int[] array1;
// 也可以这样声明
int array2[];

数组在使用前必须进行初始化，可以采用静态初始化和动态初始化两种方式。

静态初始化：在初始化数组时直接指定数组元素的值。

// 静态初始化一个整型数组
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

动态初始化：在初始化数组时只指定数组的长度，系统会为数组元素分配默认值。

// 动态初始化一个长度为5的整型数组
int[] ages = new int[5];

2. 数组的访问与遍历

数组元素可以通过索引来访问，索引从 0 开始。例如，要访问numbers数组中的第三个元素，可以使用numbers[2]。

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
// 输出数组的第三个元素
System.out.println(numbers[2]);

遍历数组是常见的操作，通常使用for循环来实现。

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
    System.out.println(numbers[i]);
}

numbers.length表示数组的长度，通过这个属性可以控制循环的次数，确保不会越界访问数组。

3. 多维数组

Java 支持多维数组，多维数组实际上是数组的数组。以二维数组为例，其定义和初始化方式如下：

// 静态初始化一个二维数组
int[][] matrix = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

// 动态初始化一个3行4列的二维数组

int[][] matrix2 = new int[3][4];

访问二维数组的元素需要使用两个索引，例如matrix[1][2]表示访问第二行第三列的元素。

4. 数组的常见操作

排序：Java 提供了Arrays.sort()方法来对数组进行排序。

import java.util.Arrays;

int[] numbers = {5, 3, 1, 4, 2};
Arrays.sort(numbers);
for (int number : numbers) {
    System.out.println(number);
}

查找：可以使用Arrays.binarySearch()方法在已排序的数组中进行二分查找。

import java.util.Arrays;

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
int index = Arrays.binarySearch(numbers, 3);
System.out.println("元素3的索引是：" + index);

二、字符串

1. 字符串的创建

在 Java 中，字符串是String类的实例，可以通过直接赋值或使用构造函数来创建。

// 直接赋值创建字符串
String str1 = "Hello, World!";
// 使用构造函数创建字符串
String str2 = new String("Hello, World!");

需要注意的是，使用直接赋值方式创建的字符串会存储在字符串常量池中，而使用构造函数创建的字符串是在堆内存中。

2. 字符串的常用操作

拼接：可以使用+运算符或StringBuilder、StringBuffer类来拼接字符串。

String str1 = "Hello";
String str2 = "World";
// 使用+运算符拼接字符串
String result1 = str1 + ", " + str2;
// 使用StringBuilder拼接字符串
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(str1).append(", ").append(str2);
String result2 = sb.toString();

+运算符在拼接多个字符串时效率较低，因为每次拼接都会创建一个新的字符串对象；而StringBuilder和StringBuffer类是可变的字符串序列，效率更高，其中StringBuilder是非线程安全的，StringBuffer是线程安全的。
截取：使用substring()方法可以截取字符串的一部分。

String str = "Hello, World!";
// 截取从索引7开始的子字符串
String subStr1 = str.substring(7);
// 截取从索引2到索引6（不包括6）的子字符串
String subStr2 = str.substring(2, 6);

替换：replace()方法用于替换字符串中的字符或子字符串。

String str = "Hello, World!";
// 将所有的o替换为*
String newStr = str.replace('o', '*');

比较：equals()方法用于比较两个字符串的内容是否相等，compareTo()方法用于按字典顺序比较两个字符串。

String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
String str3 = "World";
// 比较内容是否相等
boolean isEqual = str1.equals(str2);
// 按字典顺序比较
int compareResult = str1.compareTo(str3);

3. 字符串与字符数组的转换

字符串转字符数组：使用toCharArray()方法。

String str = "Hello";
char[] charArray = str.toCharArray();
for (char c : charArray) {
    System.out.println(c);
}

字符数组转字符串：使用String类的构造函数或valueOf()方法。

char[] charArray = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
// 使用构造函数转换
String str1 = new String(charArray);
// 使用valueOf()方法转换
String str2 = String.valueOf(charArray);