Java 数组、排序和查找
# Java 数组、排序和查找
# 为什么需要数组
一个养鸡场有 6 只鸡,它们的体重分别是 3kg,5kg,1kg,3.4kg,2kg,50kg 。请问这六只鸡的总体重是多少?平 均体重是多少? 请你编一个程序。
思路:
定义 6 个变量 , 加起来 总体重, 求出平均体重.引出 ->数组
# 数组介绍
数组可以存放多个同一类型的数据。数组也是一种数据类型,是引用类型。
即:数(数据)组(一组)就是一组数据
# 数组快速入门
比如,我们可以用数组来解决上一个问题。
//数组的引出
//
public class Array01 {
//编写一个 main 方法
public static void main(String[] args) {
/*
它们的体重分别是 3kg,5kg,1kg,3.4kg,2kg,50kg 。
请问这六只鸡的总体重是多少?平均体重是多少?
思路分析
1. 定义六个变量 double , 求和 得到总体重
2. 平均体重 = 总体重 / 6
3. 分析传统实现的方式问题. 6->600->566
4. 引出新的技术 -> 使用数
*/
// double hen1 = 3;
// double hen2 = 5;
// double hen3 = 1;
// double hen4 = 3.4;
// double hen5 = 2;
// double hen6 = 50;
// double totalWeight = hen1 + hen2 + hen3 + hen4 + hen5 + hen6;
// double avgWeight = totalWeight / 6;
// System.out.println("总体重=" + totalWeight + "平均体重 + avgWeight);
//定义一个数组
//1. double[] 表示 是 double 类型的数组, 数组名 hens
//2. {3, 5, 1, 3.4, 2, 50} 表示数组的值/元素,依次表示数组的
double[] hens = {3, 5, 1, 3.4, 2, 50, 7.8, 88.8,1.1,5.6,100};
//遍历数组得到数组的所有元素的和, 使用 for
//老韩解读
//1. 我们可以通过 hens[下标] 来访问数组的元素
// 下标是从 0 开始编号的比如第一个元素就是 hens[0]
// 第 2 个元素就是 hens[1] , 依次类推
//2. 通过 for 就可以循环的访问 数组的元素/值
//3. 使用一个变量 totalWeight 将各个元素累积
System.out.println("===使用数组解决===");
//老师提示: 可以通过 数组名.length 得到数组的大小/长度
//System.out.println("数组的长度=" + hens.length);
double totalWeight = 0;
for( int i = 0; i < hens.length; i++) {
//System.out.println("第" + (i+1) + "个元素的值=" + hens[i]);
totalWeight += hens[i];
}
System.out.println("总体重=" + totalWeight+ "平均体重=" + (totalWeight / hens.length) );
}
}
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# 数组的使用
public class Array02 {
//编写一个 main 方法
public static void main(String[] args) {
//演示 数据类型 数组名[]=new 数据类型[大小]
//循环输入 5 个成绩,保存到 double 数组
//步骤
//1. 创建一个 double 数组,大小 5
//(1) 第一种动态分配方式
//double scores[] = new double[5];
//(2) 第 2 种动态分配方式, 先声明数组,再 new 分配空间
double scores[] ; //声明数组, 这时 scores 是 null
scores = new double[5]; // 分配内存空间,可以存放数据
//2. 循环输入
// scores.length 表示数组的大小/长度
//
Scanner myScanner = new Scanner(System.in);
for( int i = 0; i < scores.length; i++) {
System.out.println("请输入第"+ (i+1) +"个元素的值");
scores[i] = myScanner.nextDouble();
}
//输出,遍历数组
System.out.println("==数组的元素/值的情况如下:===");
for( int i = 0; i < scores.length; i++) {
System.out.println("第"+ (i+1) +"个元素的值=" + scores[i]);
}
}
}
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# 使用方式 2-动态初始
先声明数组
语法:数据类型 数组名[]; 也可以 数据类型[] 数组名;
int a[]; 或者 int[] a;
创建数组
语法: 数组名=new 数据类型[大小];
a=new int[10]
# 使用方式 3-静态初始
# 数组使用注意事项和细节
数组是多个相同类型数据的组合,实现对这些数据的统一管理
数组中的元素可以是任何数据类型,包括基本类型和引用类型,但是不能混用。
数组创建后,如果没有赋值,有默认值
int 0,short 0, byte 0, long 0, float 0.0,double 0.0,char \u0000,boolean false,String null
使用数组的步骤 1. 声明数组并开辟空间 2 给数组各个元素赋值 3 使用数组
数组的下标是从 0 开始的。
数组下标必须在指定范围内使用,否则报:下标越界异常,比如
int [] arr=new int[5]; 则有效下标为 0-4
数组属引用类型,数组型数据是对象(object)
public class ArrayDetail {
//编写一个 main 方法
public static void main(String[] args) {
//1. 数组是多个相同类型数据的组合,实现对这些数据的统一管理
//int[] arr1 = {1, 2, 3, 60,"hello"};//String ->int
double[] arr2 = {1.1, 2.2, 3.3, 60.6, 100};//int ->double
//2. 数组中的元素可以是任何数据类型,包括基本类型和引用类型,但是不能混用
String[] arr3 = {"北京","jack","milan"};
//3. 数组创建后,如果没有赋值,有默认值
//int 0,short 0, byte 0, long 0, //float 0.0,double 0.0,char \u0000,
//boolean false,String null
//
short[] arr4 = new short[3];
System.out.println("=====数组 arr4=====");
for(int i = 0; i < arr4.length; i++) {
System.out.println(arr4[i]);
}
//6. 数组下标必须在指定范围内使用,否则报:下标越界异常,比如
//int [] arr=new int[5]; 则有效下标为 0-4
//即数组的下标/索引 最小 0 最大 数组长度-1(4)
int [] arr = new int[5];
//System.out.println(arr[5]);//数组越界
}
}
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# 数组应用案例
- 创建一个 char 类型的 26 个元素的数组,分别 放置'A'-'Z'。使用 for 循环访问所有元素并打印出来。提示:char 类型数据运算 'A'+2 -> 'C' ArrayExercise01.java
public class ArrayExercise01 {
private static int i;
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
/*
创建一个char类型的26个元素的数组,分别放置‘A’-‘Z’
使用for循环访问所有元素并打印出来
提示:char类型数据运算‘A’+1-》‘B’
思路分析
1.定义一个 数组 char[] chars=new char[26];
2.因为‘A‘+1='B'类推,所以用for来赋值
3.使用for循环访问所有元素并打印出来
*/
char[] chars =new char[26];
for(int i=0;i<chars.length;i++) {//循环26次
//chars[] 是char[]
//chars[i]是char
chars[i]=(char) ('A'+i); //'A'=i是int,需强制转换
System.out.println(chars[i]+" ");
}
}
}
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- 请求出一个数组 int[]的最大值 {4,-1,9, 10,23},并得到对应的下标。 ArrayExercise02.java
public class ArrayExercise02 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//求出一个数组int[]的最大值{4,-1,9,10,23},并得到对应的下标
//思路分析
//1.定义一个int数组int[]arr ={4,-1,9,10,23}
//2.假定max=arr[0]是最大值,maxIndex=0;
//3.从下标1开始遍历arr,如果max<当前元素,说明max不是真正的最大值,
//把当前的元素赋给max;maxIndex=当前元素下表
//4.当我们遍历真个数组arr后,max就是真正的最大值,maxIndex就是最大值下标
int[]arr= {4,-1,9,10,23};
int max=arr[0];//假定第一个元素就是最大值
int maxIndex =0;//
for(int i=1;i<arr.length;i++) {
if(max<arr[i]) { //如果max小于当前元素
max =arr[i];//把当前元素赋给max
maxIndex=i;
}
}
System.out.println("max="+max+" maxIndex"+maxIndex);
}
}
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# 数组赋值机制
基本数据类型赋值,这个值就是具体的数据,而且相互不影响。
int n1 = 2; int n2 = n;
数组在默认情况下是引用传递,赋的值是地址。看一个案例,并分析数组赋值的内存图(重点, 难点. )
int[] arr1 = {1,2,3};
int[] arr2 =arr1;
# 数组拷贝
编写代码 实现数组拷贝(内容复制) ArrayCopy.java
将 int[] arr1 = {10,20,30}; 拷贝到 arr2 数组, 要求数据空间是独立
public class ArrayCopy {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//将int arr1[]={10,20,30};拷贝到arr2数组,要求数据空间是独立的
int arr1[]= {10,20,30};
//创建一个新的数组arr2,开辟新的数据空间
//大小 arr.length;
//
int arr2[]=new int[arr1.length];
//遍历arr1,把每个元素拷贝到对应的位置
for(int i=0;i<arr1.length;i++) {
arr2[i]=arr1[i];
}
//修改arr2
arr2[0]=100;
//输出arr1
System.out.println("=======arr1的元素========");
for(int i=0;i<arr2.length;i++) {
System.out.println(arr2[i]);//100,20,30
}
}
}
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# 数组反转
要求:把数组的元素内容反转。 ArrayReverse.java
arr {11,22,33,44,55,66} {66, 55,44,33,22,11}
- 方式一:通过找规律反转
public class ArrayReverse01 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//定义数组
int arr[]= {11,22,33,44,55,66};
//1.把arr[0]和arr[5]进行交换{66,22,33,44,55,11}
//2.把arr[1]和arr[4]进行交换{66,55,33,44,22,11}
//3.把arr[2]和arr[3]进行交换{66,55,44,33,22,11}
//4.一共要交换3次 =arr.length/2
//5.每次交换时,对应的下标是arr[i]和arr[arr.length-1-i]
//代码
//优化
int temp=0;
Test test=new Test();
test.Reverse(arr);
}
}
class Test{
public void Reverse(int arr1[]){
int temp=0;
int len=arr1.length;
for(int i=0;i<len/2;i++) {
temp=arr1[len-1-i];//保存
arr1[len-1-i]=arr1[i];
arr1[i]=temp;
}
System.out.println("=======翻转后的数组========");
for(int i=0;i<arr1.length;i++) {
System.out.print(arr1[i]+"\t");
}
}
}
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- 方式二:使用逆序赋值方式
public class ArrayExercise02 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//求出一个数组int[]的最大值{4,-1,9,10,23},并得到对应的下标
//思路分析
//1.定义一个int数组int[]arr ={4,-1,9,10,23}
//2.假定max=arr[0]是最大值,maxIndex=0;
//3.从下标1开始遍历arr,如果max<当前元素,说明max不是真正的最大值,
//把当前的元素赋给max;maxIndex=当前元素下表
//4.当我们遍历真个数组arr后,max就是真正的最大值,maxIndex就是最大值下标
int[]arr= {4,-1,9,10,23};
int max=arr[0];//假定第一个元素就是最大值
int maxIndex =0;//
for(int i=1;i<arr.length;i++) {
if(max<arr[i]) { //如果max小于当前元素
max =arr[i];//把当前元素赋给max
maxIndex=i;
}
}
System.out.println("max="+max+" maxIndex"+maxIndex);
}
}
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# 数组添加/扩容
要求:实现动态的给数组添加元素效果,实现对数组扩容。ArrayAdd.java
- 原始数组使用静态分配 int[] arr = {1,2,3}
- 增加的元素 4,直接放在数组的最后 arr = {1,2,3,4}
- 用户可以通过如下方法来决定是否继续添加,添加成功,是否继续?y/n
public class ArrayAdd02 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
/*要求:实现动态的给数组添加元素效果,实现对数组扩容。ArrayAdd.java
1.原始数组使用静态分配 int arr[]={1,2,3}
2.增加的元素4,直接放在数组的最后arr={1,2,3,4}
3.用户可以通过如下方法来决定是否继续添加,添加成功,是否继续?y/n
思路分析
1.定义初始数组 int arr[]={1,2,3}
2.定义一个新数组int arrNew[]=new int[arr.length+1];
3.遍历arr数组,依次将arr的元素拷贝到arrNew数组
4.将4赋给 arrNew[arr.length-1]=4;把4赋给arrNew最后一个元素
5.让arr指向arrNew; arr=arrNew;那么原来的arr数组就被销毁
6.创建一个Scanner可以接收用户输入
7.因为用户什么时候退出,不确定,使用do-while+break控制
*/
Scanner myScanner=new Scanner(System.in);
int arr[]= {1,2,3};
do {
int arrNew[]=new int[arr.length+1];
for(int i=0;i<arr.length;i++) {
arrNew[i]=arr[i];
}
System.out.println("请输入你要添加的元素");
int addNum=myScanner.nextInt();
//把addNum赋给arrNew最后一个元素
arrNew[arrNew.length-1]=addNum;
//让arr指向arrNew,
arr=arrNew;
//输出arr 看看效果
System.out.println("=====arr扩容后元素情况=====");
for(int i=0;i<arr.length;i++) {
arrNew[i] =arr[i];
System.out.print(arr[i]+"\t");
}
//问用户是否继续
System.out.println("是否继续添加y/n");
char key=myScanner.next().charAt(0);
if(key=='n') {//如果输入n,就结束
break;
}
}while(true);
System.out.println("你已退出了添加");
}
}
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# 排序的介绍
排序是将多个数据,依指定的顺序进行排列的过程
# 内部排序
指将需要处理的所有数据都加载到内部存储器中进行排序。包括(交换式排序法、选择式排序法和插入式排序法);
# 外部排序法
数据量过大,无法全部加载到内存中,需要借助外部存储进行排序。包括(合并排序法和直接合并排序法)。
# 冒泡排序法
冒泡排序(Bubble Sorting)的基本思想是:通过对待排序序列从后向前(从下标较大的元素开始),依次比较相邻元素的值,若发现逆序则交换,使值较大的元素逐渐从前移向后部,就象水底下的气泡一样逐渐向上冒。
冒泡排序法案例:
下面我们举一个具体的案例来说明冒泡法。我们将五个无序:24,69,80,57,13 使用冒泡排序法将其排成一个从小到大的有序数列。
public class BubbleSort {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//化繁为简
/*
数组[24,69,80,57,13]
第一轮排序:目标把最大数放在后面
第1次比较[24,69,80,57,13]
第2次比较[24,69,80,57,13]
第3次比较[24,69,57,80,13]
第4次比较[24,69,57,13,80]
*/
int arr[]= {24,69,80,57,13};
int temp=0;//用于辅助交换的变量
//将多轮循环使用最外层循环包括起来即可
for(int i=0;i<arr.length-1;i++) {//外层循环是4次
for(int j=0;j<arr.length-1-i;j++) { //内层比较4-3-2-1
//如果前面的数>后面的数,就交换
if(arr[j]>arr[j+1]){
temp=arr[j];
arr[j]=arr[j+1];
arr[j+1]=temp;//[400,10]
}
}
System.out.println("==第"+i+"循环比较结果==");
for(int j=0;j<arr.length;j++) {
System.out.print(arr[j]+"\t");
}
System.out.println();
}
// System.out.println();
// for(int j=0;j<4;j++) {//4次比较
// //如果前面的数>后面的数,就交换
// if(arr[j]>arr[j+1]){
// temp=arr[j];
// arr[j]=arr[j+1];
// arr[j+1]=temp;//[400,10]
// }
// }
// System.out.println("==第1轮==");
// for(int j=0;j<arr.length;j++) {
// System.out.print(arr[j]+"\t");
// }
// /*
// 第2轮排序:目标把第二大数放在倒数第二位置
// 第1次比较[24,69,57,13,80]
// 第2次比较[24,57,69,13,80]
// 第3次比较[24,57,13,69,80]
// */
// System.out.println();
// for(int j=0;j<3;j++) {//3次比较
// //如果前面的数>后面的数,就交换
// if(arr[j]>arr[j+1]){
// temp=arr[j];
// arr[j]=arr[j+1];
// arr[j+1]=temp;
// }
// }
// System.out.println("==第2轮==");
// for(int j=0;j<arr.length;j++) {
// System.out.print(arr[j]+"\t");
// }
// /*
// 第3轮排序:目标把第3大数放在倒数第三的位置
// 第1次比较[24,57,13,69,80]
// 第2次比较[24,13,57,69,80]
// */
//
//
// System.out.println();
// for(int j=0;j<2;j++) {//2次比较
// //如果前面的数>后面的数,就交换
// if(arr[j]>arr[j+1]){
// temp=arr[j];
// arr[j]=arr[j+1];
// arr[j+1]=temp;
// }
// }
// System.out.println("==第3轮==");
// for(int j=0;j<arr.length;j++) {
// System.out.print(arr[j]+"\t");
// }
// System.out.println();
// for(int j=0;j<1;j++) {//1次比较
// //如果前面的数>后面的数,就交换
// if(arr[j]>arr[j+1]){
// temp=arr[j];
// arr[j]=arr[j+1];
// arr[j+1]=temp;
// }
// }
// System.out.println("==第4轮==");
// for(int j=0;j<arr.length;j++) {
// System.out.print(arr[j]+"\t");
// }
//
}
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# 查找
# 案例演示
- 有一个数列:白眉鹰王、金毛狮王、紫衫龙王、青翼蝠王猜数游戏:从键盘中任意输入一个名称,判断数列中是否包含此名称【顺序查找】 要求: 如果找到了,就提示找到,并给出下标值。
public class SeqSearch {
//编写一个 main 方法
public static void main(String[] args) {
/*
有一个数列:白眉鹰王、金毛狮王、紫衫龙王、青翼蝠王猜数游戏:
从键盘中任意输入一个名称,判断数列中是否包含此名称【顺序查找】
要求: 如果找到了,就提示找到,并给出下标值
思路分析
1. 定义一个字符串数组
2. 接收用户输入, 遍历数组,逐一比较,如果有,则提示信息,并退出
*/
//定义一个字符串数组
String[] names = {"白眉鹰王", "金毛狮王", "紫衫龙王", "青翼蝠王"};
Scanner myScanner = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入名字");
String findName = myScanner.next();
//遍历数组,逐一比较,如果有,则提示信息,并退出
//这里老师给大家一个编程思想/技巧, 一个经典的方法
int index = -1;
for(int i = 0; i < names.length; i++) {
//比较 字符串比较 equals, 如果要找到名字就是当前元素
if(findName.equals(names[i])) {
System.out.println("恭喜你找到 " + findName);
System.out.println("下标为= " + i);
//把 i 保存到 index
index = i;
break;//退出
}
}
if(index == -1) { //没有找到
System.out.println("sorry ,没有找到 " + findName);
}
}
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# 多维数组-二维数组
多维数组我们只介绍二维数组。
二维数组的应用场景
比如我们开发一个五子棋游戏,棋盘就是需要二维数组来表示。如图:
# 二维数组的使用
# 快速入门案例
请用二维数组输出如下图形
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0
public class TwoDimeensionalArray01 {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args){
/*
请用二维数组输出如下图形
0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 2 0 3 0 0
0 0 0 0 0 0
*/
//什么是二维数组;
//1.从定义形式上看 int[][]
//2.可以这样理解,原来的一维数组的每个元素是一维数组,就会构成二维数组
int[][] arr= {{0,0,0,0,0,0},
{0,0,1,0,0,0},
{0,2,0,3,0,0},
{0,0,0,0,0,0}};
//关于二维数组的关键概念
//(1)
System.out.println("二维数组的元素个数=" + arr.length);
//(2)二维数组的每个元素是一维数组,所以如果需要得到每个一维数组的值
// 还需要再次遍历
//(3)如果我们要访问第(i+1)个一维数组的第j+1个值 arr[i][j];
// 举例访问3,=》他是第3个一维数组的的第4个值 arr[2][3]
System.out.println("第3个一维数组的的第4个值"+arr[2][3]);
//输出二维图形
for(int i=0;i<arr.length;i++) {//遍历二维数组的每个元素
//遍历二维数组的每个元素(数组)
//老韩解读
//1.arr[i]表示 二维数组的第i+1个元素
//2.arr[i].length 得到对应的每一个数组的长度
for(int j =0;j<arr[i].length;j++) {
System.out.print(arr[i][j]+" ");//输出一维数组
}
System.out.println();//换行
}
}
}
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# 使用方式 1: 动态初始化
语法:
类型[][] 数组名=new 类型[大小][大小];
1比如:
int a[][]=new int[2][3]
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public class TwoDimeensionalArray02 {
//编写一个main方法
public static void main(String[] args) {
// int arr[][]=new int[2][3];
int arr[][];//声明二维数组
arr=new int[2][3];//再开空间
arr[1][1]=8;
//遍历arr数组
for(int i=0;i<arr.length;i++) {
for(int j=0;j<arr[i].length;j++) {
System.out.print(arr[i][j]+" ");
}
System.out.println();//换行
}
}
}
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# 使用方式 2: 动态初始化
先声明:类型 数组名[][];
再定义(开辟空间) 数组名 = new 类型[大小][大小];
赋值(有默认值,比如 int 类型的就是 0)
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# 使用方式 3: 动态初始化-列数不确定
public class TwoDimeensionalArray03 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
/*看一个需求:动态创建下面二维数组,并输出
i=0:1
i=1:2 2
i=2:3 3 3
一个有三个一维数组,每个一维数组的元素是不一样的
*/
int[][]arr=new int[3][];//
for(int i=0;i<arr.length;i++) {//遍历arr每一个一维数组
//给每一个一维数组开空间 new
//如果没有给一维数组 new,那么arr[i]就是null
arr[i]=new int[i+1];
//遍历一维数组,并给一维数组的每个元素赋值
for(int j=0;j<arr[i].length;j++) {
arr[i][j]=i+1;//赋值
}
}
System.out.println("=======arr元素====");
//遍历arr输出
for(int i=0;i<arr.length;i++){
//输出arr的每个一维数组
for(int j=0;j<arr[i].length;j++) {
System.out.print(arr[i][j]+" ");
}
System.out.println();//换行
}
}
}
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# 使用方式 4: 静态初始化
定义类型 数组名[][] = {{值 1,值 2..},{值 1,值 2..},{值 1,值 2..}};
比如:
- 解读
- 定义了一个二维数组 arr
- arr 有三个元素(每个元素都是一维数组)
- 第一个一维数组有 3 个元素 , 第二个一维数组有 3 个元素, 第三个一维数组有 1 个元素
# 案例演示
int arr[][]={{4,6},{1,4,5,7},{-2}};
遍历该二维数组,并得到和
public class TwoDimeensionalArray04 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
/*
* int arr[][]={{4,6},{1,4,5,7},{-2}};遍历该二维数组,并得到和
思路
1.遍历二维数组,并将各个值累计到 int sum
*/
int arr[][]={{4,6},{1,4,5,7},{-2}};
int sum=0;
for(int i=0;i<arr.length;i++) {
//遍历每个一维数组
for(int j=0;j<arr[i].length;j++) {
sum+=arr[i][j];
}
}
System.out.println("sum="+sum);
}
}
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# 二维数组使用细节和注意事项
一维数组的声明方式有:
int[] x 或者 int x[]
1二维数组的声明方式有:
int[][] y 或者 int y[][]
1二维数组实际上是由多个一维数组组成的,它的各个一维数组的长度可以相同,也可以不相同。比如: map[][] 是一个二维数组
int map [][] = {{1,2},{3,4,5}} //由 map[0] 是一个含有两个元素的一维数组 ,map[1] 是一个含有三个元素的一维数组构成,我们也称为列数不等的二维数组
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