2.5 数组
2.5.1 一维数组
数组是用来存放多个同类型值的一种结构，数组本身也是对象，如图2.13所示。数组一旦创建完毕，就不能再改变其长度（即不能改变所能存储同类型值的个数）。
图2.13 数组示意图
下面的语句声明了一个整型数组，数组名称为anIntArray，表示数组anIntArray中只能存储整型值：
int[] anIntArray; // 声明一个数组
注意：也可以使用int anIntArray[]来声明一个数组。
可以发现，声明一个数组与声明一个变量类似，不同之处在于声明数组时，在数组变量名称之前多了一个[]，[]表示所声明的变量是一个数组。类似地，可以声明任何其他类型的数组，例如float、double以及string类型：
float [] aFloatArrary;
double [] aDoubleArrary;
String [] aStringArrary;
声明一个变量为数组类型的变量，并没有真正分配空间用以存放数组元素。使用new操作符为一个数组类型的变量分配存储空间。例如，要为上面的数组变量anIntArray分配一个长度为8的整型数组：
anIntArray=new int[8];
数组创建完毕后，就可以对数组元素进行访问：对数组元素赋值或是读取数组元素的值。下面的代码给数组anIntArray赋值并打印出各数组元素的值：
for(int i = 0; i<anIntArray.length; i++){
anIntArray[i] =8-i; //为数组元素赋值
System.out.print(anIntArray[i]+ " "); //打印数组元素
}
访问数组元素总是使用格式：
数组名[位置索引]
其中位置索引可以是一个具体值，也可以是一个表达式。Java中，数组元素的位置索引总是从0开始的，如果一个数组的长度为n，则最后一个数组元素的位置索引是n-1。
如果要获取数组的长度，可以使用：
数组名.length
例如上面的代码片段中使用anIntArray.length来获取数组的长度，以用来判断是否结束循环。
还可以在创建数组的同时进行赋值，例如：
int[] anIntArray={8,7,6,5,4,3,2,1};
使用这种方式创建的数组，其长度是由大括号之间的数组元素个数所确定的。同样，数组一旦创建，其长度不能再改变。
注意：如果希望在一个数组中存储不同类型的数据，并且可以动态改变数组的大小，那么可以使用java.util.Vector。
对于一个可以运行的类，其中总是含有一个main方法：
public static void main(String[] args){}
在第1章中我们已经知道，main方法的参数是一个字符串数组，接收来自命令行的参数。也就是说，在命令行输入的参数是以一个字符串数组的形式传入main方法的。
下面通过一个计算器程序来进一步演示命令行参数以及数组的使用。
例2.7 SimpleCalculator.java
/** 一个简单的计算器，完成两个整数的
* 加、减、乘、除运算
* 参与运算的两个整数及运算符从命令行参数传入
* 例如，要计算100 + 200
* 则在命令行输入：
* java SimpleCalculator 100 + 200
*/
public class SimpleCalculator{
public static void main(String[] args){
if(args.length!=3){
System.out.println("Usage: java SimpleCalculator "+
"operand1 operator operand2");
System.out.println("Example: java SimpleCalculator 100 + 200");
System.exit(-1);
}
int oprand1=Integer.parseInt(args[0]);
String operator=args[1];
int oprand2=Integer.parseInt(args[2]);
int result=Integer.MIN_VALUE;
if(operator.equals("/")&&oprand2==0){
System.out.println("can not divide by 0!");
System.exit(-1);
}
if(operator.equals("+"))
result=oprand1+oprand2;
else if(operator.equals("-"))
result=oprand1-oprand2;
else if(operator.equals("*"))
result=oprand1*oprand2;
else if(operator.equals("/"))
result=oprand1/oprand2;
else{
System.out.println("Error operator!");
System.exit(-1);
}
System.out.println(args[0]+args[1]+args[2]+"="+result);
}
}
若在命令行输入：
java SimpleCalculator 100 + 200
程序运行后将输出：
100+200=300
图2.14 命令行参数的存储
观察程序的输入、输出，可以发现：命令行参数指的是命令行中程序名之后的内容，并且不同的参数是以空格来分开的。
在对象数组中，数组元素中存储的值为对象的地址。上例中，字符串数组args的存储情况如图2.14所示。
由于通过命令行得到的参数都是字符串类型的，要进行四则运算，必须先转换成数值类型。使用Integer类中的类方法parseInt，可以将字符串转化为int类型的数值，例如：
int oprand1=Integer.parseInt(args[0]);
需要说明的是，字符串中的每个字符必须是一个十进制数字（但是首字符可以是一个负号），当字符串中包含非数字字符时，该方法将出现异常，无法进行正确的转换。例2.7中假定用户输入的均为可以转换成整数的字符串。在读者学习完异常处理后，还可以进一步考虑用户输入非法数据的情形。
与将字符串转化为整数类型相似，也可以将字符串转化为double或是float类型：
double Double.parseDouble(String str);
float Float.parseFloat(String str);
在例2.7中，还使用了System类中的exit方法。exit方法接收一个整数类型的参数（称为退出代码），该方法一旦执行，程序立刻退出运行，并将退出代码传送给操作系统。一般情况下，退出代码0表示程序正常结束，不同的非零退出代码表示程序在运行过程中出现的不同错误。
2.5.2 数组复制
System类中提供了一个静态方法用于数组复制：
public static void arraycopy(Object src, int srcIndex,
Object dest, int destIndex, int length)
该方法共有5个参数：src是源数组，srcIndex是源数组的起始复制位置，dest是目标数组，destIndex是目标数组的起始位置，length是复制数组元素的个数，如图2.15所示。
图2.15 数组复制
图2.15所示的数组复制可以用Java语句表示为：
System.arraycopy(src,2,dest,5,3);
2.5.3 多维数组
通过前面的学习，已经知道：数组中的数组元素可以是基本数据类型的值，也可以是对象类型的值。由于数组也是对象，因此，数组中的每个元素还可以是一个数组，如图2.16所示：m是一个长度为3的数组，其中每一个数组元素又是一个长度为4的数组，这时候，称m是一个二维数组。要生成数组m，可以使用语句：
图2.16 二维数组
int [][]m=new int[3][4];
还可以使用下面的方式：
int [][]m=new int[3][]; //先生成一个长度为3的数组
for(int i=0;i<m.length;i++)
m[i]=new int[4]; //再生成每个元素是长度为4的子数组的数组
如果已经知道二维数组中存储的值是什么，还可以在生成数组的同时进行数组的赋值工作：
图2.17 不规则的二维数组
int [][]m={{0,1,2,3}, {4,5,6,7},{8,9,10,11}};
除了生成规则的数组外，还可以生成不规则的数组，如图2.17所示。
对应的代码如下：
int [][]m=new int[3][]; //先生成一个长度为3的数组
m [0]=new int[4]; //再生成长度为4的子数组
m [1]=new int[2]; //再生成长度为2的子数组
m [2]=new int[3]; //再生成长度为3的子数组
同样，如果已经知道该不规则数组中要存储的值，也可以使用如下方式：
int [][]m={{0,1,2,3}, {4,5},{8,9,10}};
使用一个二重循环就可以遍历一个二维数组：
int [][]m={{0,1,2,3},{4,5},{8,9,10}};
for(int i=0;i<m.length;i++){
for(int j=0;j<m[i].length;j++){
System.out.print(m[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
屏幕上将输出：
0 1 2 3
4 5
8 9 10
如果二维数组m中每个子数组的数组元素也是一个数组，那么就得到了三维数组。类似地，可以方便地构建出更高维数的数组。
我们以一个在二维不规则数组中查找最大值的程序示例来结束本节。
例2.8 FindMax.java
/** 从二维不规则数组中查找最大值
* 并指明最大值所在的行号和列号
*/
public class FindMax{
public static void main(String[] args){
int [][]m={{0,1,2,3},{400,5},{8,9,10}};
int max=m[0][0];
int row=0;
int column=0;
for(int i=0;i<m.length;i++)
for(int j=0;j<m[i].length;j++){
if(m[i][j]>max){
max=m[i][j];
row=i;
column=j;
}
}
System.out.println("max="+max+" locate at row="+
row+" column="+column);
}
}
该程序输出结果为：
max=400 locate at row=1 column=0
2.5.4 Java 8增强的数组功能
Java 8增强了Arrays类的功能，为Arrays类增加了一些工具方法，这些工具方法可以充分利用多CPU并行的能力来提高设值、排序的性能。下面是Java 8为Arrays类增加的工具方法。
void parallelPrefix（xxx[] array, XxxBinaryOperator op）：该方法使用op参数指定的计算公式计算得到的结果作为新的元素。op计算公式包括left、right两个形参，其中left代表数组中前一个索引处的元素，right代表数组中当前索引处的元素，当计算第一个新数组元素时，left的值默认为1。
void parallelPrefix（xxx[] array, int fromIndex, int toIndex, XxxBinaryOperator op）：该方法与上一个方法相似，区别是该方法仅重新计算fromIndex到toIndex索引的元素。
void setAll（xxx[] array, IntToXxxFunction generator）：该方法使用指定的生成器（generator）为所有数组元素设值，该生成器控制数组元素的值的生成算法。
void parallelSetAll（xxx[] array, IntToXxxFunction generator）：该方法的功能与上一个方法相同，只是该方法增加了并行能力，可以利用多CPU并行来提高性能。
void parallelSort（xxx[] a）：该方法的功能与Arrays类以前就有的sort（）方法相似，只是该方法增加了并行能力，可以利用多CPU并行来提高性能。
void parallelSort（xxx[] a, int fromIndex, int toIndex）：该方法与上一个方法相似，区别是该方法仅对fromIndex到toIndex索引的元素排序。
Spliterator.OfXxx spliteraator（xxx[]）array）：将该数组的所有元素转换成对应的Spliterator对象。
Spliterator.OfXxx spliteraator（xxx[]）array, int startInclusive, int endExclusive）：该方法与上一个方法相似，区别是该方法仅转换startInclusive到endExclusive索引的元素。
XxxStream stream（xxx[] array）：该方法将数组转换为Stream, Stream是Java 8增加的流式编程API。
XxxStream stream（xxx[] array, int startInclusive, int endExclusive）：该方法与上一个方法相似，区别是该方法仅将startInclusive到endExclusive索引的元素转换为Stream。
上面方法列表中，所有以parallel开头的方法都表示该方法可利用CPU并行的能力来提高性能。上面方法中的xxx代表不同的数据类型，比如处理int[]型数组时应将xxx换成int，处理long[]型数组时应将xxx换成long。