Java 中的数组类型

2025年8月12日 | 阅读 7 分钟

数组是 Java 中的一种线性数据结构。它允许我们存储相同数据类型的多个值。它们在 Java 中用作对象。对于 int 或 char 等原始数据类型，原始值存储在内存位置。但如果数组包含对象，那么它不存储对象本身。相反，它保存指向这些对象存储位置的地址，而对象可以位于内存中的任何位置。

阅读更多数组数据结构

数组类型

数组可以根据其大小和维度进行分类。

按大小分类

1. 固定大小数组

固定大小数组是大小无法更改的数组。这些数组的缺点是，如果不知道数组大小而声明了一个较大尺寸的数组，并使用了较少数量的数组元素，则会导致内存浪费；或者，如果声明的数组尺寸较小，则可能空间不足以容纳所有元素。在这种情况下，不建议使用静态内存分配。

实施

// Examples of fixed-sized array 
int[] ar1 = new int [4]; // size of the array is 4
// Another way (Array creation as well as initialization both) 
int[] ar2 = {1, 2, 4, 3}; // size of the array is 4   

2. 动态大小数组

在这些数组中，内存的分配和去分配大多是动态进行的。数组大小根据代码执行期间用户的需求而变化，因此程序员不必担心数组大小。元素的添加和删除可以根据需要进行。

实施

// The following array is a dynamic array. It is of type Integer.
ArrayList<Integer> al = new ArrayList<>();  

按维度分类

1. 一维数组 (1D 数组)

一维数组可以想象成一个单行，元素按顺序存储，一个接一个。它只有一个维度，因此也称为单维数组。

声明：我们通过首先指定数组将保存的元素的数据类型，紧接着是空的方括号 []，然后是数组的名称来声明一维数组。

int[] numbers; // Recommended syntax
String names[]; // Also valid, but less commonly use

实例化 (内存分配)：一旦声明了数组，下一步就是为其分配内存。这个过程称为实例化。我们通过使用 new 关键字，后跟数组的数据类型，然后是包含数组将能够存储的固定数量的元素（其大小）的方括号 [] 来完成此操作。

当数组被实例化时，它的元素会自动初始化为其默认值：数值类型为 0，布尔类型为 false，引用类型（对象）为 null。

初始化：我们可以使用其索引（从 0 开始）为单个元素赋值。

numbers[0] = 10;
numbers[1] = 20;
// ... and so on  

单条语句声明和初始化

int[] scores = {85, 92, 78, 95}; // Size is automatically determined as 4
String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Cherry"}; // Explicitly using new

访问元素：我们使用方括号内的索引来访问元素。

System.out.println(scores[0]); // Prints 85
System.out.println(fruits[2]); // Prints Cherry

length 属性：Java 中的每个数组都有一个 length 属性（不是方法），该属性提供其大小。

一维 (1D) 数组 Java 程序

示例

public class Main
{
	public static void main (String[] args) 
	{
		int arr[] = {40, 50, 60, 70, 80, 90};
		int size = arr.length; // finding the size of the array
		System.out.print("Elements of the array are: ");
		for(int idx = 0; idx < size; idx++)
		{
			System.out.print(arr[idx] + " ");
		}
	}
} 

编译并运行

输出

Elements of the array are: 40 50 60 70 80 90

解释

在上面的程序中，我们声明并初始化了一个名为 arr[] 的数组，并使用 length 属性查找数组的长度。for 循环逐个遍历数组并打印数组元素。

2. 多维数组

包含多个维度的数组称为多维数组。表格形式的数据可以存储在多维数组中。二维 (2D) 数组和三维 (3D) 数组是多维数组的示例。

二维数组

它通常被视为一个网格或表，包含行和列。在 Java 中，二维数组是数组的数组，其中主数组中的每个元素都是对另一个数组的引用。

声明：要声明二维数组，我们指定数组最终将包含的元素的数据类型，后跟一对方括号 [][]，然后写下数组的名称。

或

DataType arrayName[][];
arrayName = new DataType[rows][columns];  

我们可以通过单条语句声明和初始化二维数组，如下所示。

分配值

示例

// 2D Array with two rows and two columns Intialized and Assigned
int[][] arr = { { 1, 2 }, { 3, 4 } };
//array with three rows and three columns
 int[][] arr = new int[3][3];  

二维数组表示

请注意，Java 使用零基索引。这意味着 Java 中的数组索引从 0 开始。

另外请注意，在多维数组中，每行的大小可能不同。这意味着每行可能不包含相同数量的元素。

二维 (2D) 数组 Java 程序

示例

public class Main {    
    public static void main(String args[]) {    
        int arr[][] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}}; // 3x3 matrix    
        // Printing the 2D array    
        for (int i = 0; i < 3; i++)   //loop for rows
{    
            for (int j = 0; j < 3; j++)  //loop for columns
   {    
                System.out.print(arr[i][j] + " ");    //prints element with space
            }    
            System.out.println();    //throws cursor to the next line
        }    
    }    
}    

编译并运行

输出

1 2 3
4 5 6
7 8 9

解释

在上面的程序中，我们声明并初始化了一个 3x3 的矩阵。第一个 for 循环遍历行，第二个 for 循环遍历列。第一个打印语句在元素之间打印空格，第二个打印语句将光标移到下一行。

三维数组

它是二维数组的复杂形式。换句话说，它是二维数组的数组。

声明

或

我们可以通过单条语句声明和初始化三维数组，如下所示。

分配值

示例

// 3D Array with two rows ad two columns Intialized and Assigned
int[][][] values = {{{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}, {{-2, -8, 3, 7}, {5}, {12, 11}}};
//array contains three arrays of three rows and three columns 
 int[][][] arr = new int[3][3][3];

三维数组表示

三维 (3D) 数组 Java 程序

示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) 
    {
        //declaring and initializing three-dimensional array
        int[][][] threeDArray = {
            {
                {1, 2, 3},
                {4, 5, 6}
            },
            {
                {7, 8, 9},
                {10, 11, 12}
            }
        };
        //Print the elements of the 3D array
        System.out.println("Elements of the 3D Array:");
        for (int i = 0; i < threeDArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < threeDArray[i].length; j++) {
                for (int k = 0; k < threeDArray[i][j].length; k++) {
                    System.out.print(threeDArray[i][j][k] + " ");
                }
                System.out.println(); // Move to the next line for better readability
            }
            System.out.println(); // Add a blank line between blocks
        }
    }
}

编译并运行

输出

Elements of the 3D Array:
1 2 3 
4 5 6 

7 8 9 
10 11 12

多维数组的大小

我们可以通过将所有维度的尺寸相乘来计算数组的大小。这给出了可以存储在数组中的元素数量。例如，int[][][] num = new int[5][5][5]; 可以存储总共 125 个元素。

为什么要使用多维数组？

多维数组在许多现实场景中都很有用，例如

数学计算：表示用于代数计算的矩阵。
游戏开发：存储棋盘布局、游戏网格或关卡。
图像处理：表示数字图像中的像素。
数据分析：管理电子表格或数据库等结构化数据。

结论

Java 的数组是一种核心且高效的数据结构。它们非常适合存储所有元素类型相同的集合。从使用一维数组管理简单的线性列表，到使用多维数组构建复杂的。

使用多维数组存储表格状信息，甚至使用交错数组处理复杂的、不均匀的数据布局。Java 的数组系统始终提供快速的、基于索引的元素检索。

Java 数组类型 MCQs

1. 在 Java 中，数组索引是__________，这意味着第一个元素位于索引 0。

基于一
随机
基于零
负数

答案：c)

解释：Java（与 C/C++ 一样）使用 0 作为数组的起始索引。

2. 当声明一个数组时，它的__________ 在创建后不能更改。

元素
数据类型
大小
引用

答案：c)

解释：Java 中的数组大小是固定的；一旦分配了内存，就不能直接调整它的大小。

3. 对于原始数据类型，如果没有在实例化期间提供显式值，数组元素默认会自动初始化为__________。

null
1
0
true

答案：c)

解释：数值原始类型（如 int、double、float）初始化为 0。（布尔类型为 false，引用类型为 null）。

4. Java 中的数组变量实际上是内存中数组对象的__________，而不是元素本身。

副本
值
原始
引用

答案： d)

解释：在 Java 中，数组是对象，而保存对象的变量实际上存储的是指向堆上那些对象的引用（内存地址）。

5. 当一个数组包含对象时，它存储了指向这些对象在内存中位置的__________。

实际对象
对象副本
地址
类

答案：c)

解释：对于引用类型的数组，数组元素本身包含指向实际对象的内存地址（引用），这些对象通常存储在堆上的其他位置。

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