第
5
章
数 组 
在第4章编写了一个10个数中找最大数的程序,因为每个数据只需要使用
一次,因此只使用一个变量来存储输入数据,从而利用循环完成了任务。现在
稍微调整一下需求,要求输出所有超过平均数的数据,这时每个数据将不止使
用一次(一次用于计算平均数,一次与平均数进行比较),此时将使用数组这一
数据存储形式存储输入的数据,然后再利用循环结构解决这一新的问题。
.. 5.1 一维数组
数组是存放在连续内存单元中的一组数据类型相同的元素的有限集合。
数组中存放的所有数据的数据类型相同,数组中的每个数据被称为一个数组元
素。通过数组名和数组下标来使用数组中的数据,数组下标代表数据在数组中
的位置,数组下标从0开始。
1.一维数组的声明
一维数组有两种声明方式,格式如下: 
类型标识符 数组名[ ]; 
或 
类型标识符[ ] 数组名; 
数组元素的数据类型可以是Java语言中的任何数据类型,如前面学过的基
本数据类型(int、float、double、char、boolean等),或者将来学习的类(class)或接
口(interface)类型等。数组名是符合Java标识符定义规则的用户自定义标
识符。例
如“int a[];”或“int[] a;”都表示声明一个一维数组a,该数组存放
int类型的数据;而“double[]array1,array2;”表示声明两个一维数组array1 
和array2,这两个数组存放double类型的数据。
数组定义后,系统将给数组名分配一个内存单元,其值为数组在内存中的
实际存放地址。由于在数组变量定义时,数组元素本身在内存中的实际存放地

76 Java语言程序设计基础(微课版) 
址还没有分配,所以,此时该数组名的值为空(null)。
2.一维数组的初始化
因为在数组声明中并未明确指出数组元素的个数,系统无法知道需要给这个数组分
配多大的内存空间。在使用数组元素之前,必须要对其进行初始化操作,使系统知道数组
元素的个数,并为其分配连续的存储空间。初始化数组后,数组就可以使用了,在Java语
言中用new关键字来完成数组的初始化操作,也可以在声明数组时直接指定数组元素的
初值。
1)用new关键字初始化数组
用new关键字初始化数组,只为数组分配存储空间而不对数组元素赋初值。用new 
关键字来初始化数组有两种方式。
(1)先声明数组,再初始化数组。这实际上由两条语句构成,格式如下: 
类型标识符 数组名[ ]; 
数组名=new 类型标识符[数组长度]; 
其中,第一条语句是数组的声明语句,第二条语句是初始化语句。应该注意的是,两条语
句中的数组名、类型标识符必须一致。数组长度是整型常量或整型变量,用以指明数组元
素的个数。例如: 
int a[ ]; 
a=new int[10]; 
第一句是声明一个整型数组变量a,第二句是初始化该数组为存放10个数组元素的
整型数组。这种初始化方式最为常用。
(2)在声明数组的同时使用new关键字初始化数组。这种初始化实际上是将上面的
两条语句合并为一条语句。
例如: 
int[ ] a=new int[10]; 
Java语言规定,在数组分配内存单元后,系统将自动给每个数组元素赋值,其中数值
类型数组元素的初值为0,逻辑类型数组元素的初值为false。
2)直接指定数组元素初值的方式
用直接指定数组元素初值的方式对数组初始化,是指在声明一个数组的同时将数组
元素的初值依次写入赋值运算符后的一对花括号内,给这个数组的所有数组元素赋上初
始值。这样,Java编译器可通过初值的个数确定数组元素的个数,为其分配存储空间并
将这些值写入相应的存储单元中。例如: 
int[ ] a={19,23,29,31,37}; 
这条语句声明类型为int的数组a,数组元素共有5个,初始值分别为a[0]=19, 
a[1]=23,a[2]=29,a[3]=31,a[4]=37。Java中的数组下标从0开始。

第5章 数组 77 
3.一维数组的使用
当数组初始化后就可通过数组名与数组下标来访问数组中的每个元素。一维数组元
素的引用格式如下: 
数组名[数组下标] 
其中,数组名是经过声明和初始化的标识符,数组下标是指元素在数组中的位置,数组下
标的取值范围是0~(数组长度-1)。下标值可以是整数型常量或整数型变量表达式。
例如,在有了“int[]a=newint[10];”语句后,下面的两条赋值语句是合法的: 
a[3]=25; 
a[3+6]=50; 
但赋值语句“a[10]=8;”是错误的,这是因为数组a在初始化时确定其长度为10,第10个
元素的下标是数字9,不存在下标为10的数组元素a[10]。
例5.1 输入10个学生的某科成绩,要求输出高于平均分的成绩。
解题思路:显然程序需要两次使用学生的成绩,第一次计算平均成绩,第二次查看所
有学生成绩,然后输出高于平均分的成绩。程序代码如下: 
import java.util.*; 
public class Array_01 { 
public static void main(String[] args) { 
int[] a; 
//平均成绩含有一位小数,用实数类型 
double ave=0; 
a=new int[10]; 
Scanner reader=new Scanner(System.in); 
//利用循环输入10 个学生的成绩,注意下标为0~9 
for(int i=0;i<10;i++) 
a[i]=reader.nextInt(); 
//先求成绩总和,再计算平均成绩,可减少除法次数 
for(int i=0;i<10;i++) 
ave=ave+a[i]; 
ave=ave/10; 
System.out.println("平均值是"+ave); 
//检查数组中每个元素,输出符合要求的元素 
for(int i=0;i<10;i++) 
if(a[i]> ave) 
System.out.println(a[i]); 
} 
}
因为本程序数组中的数据是10个,所以在3个与数组操作有关的循环中(输入数据、
计算和、输出数据)的循环判断表达式都是i<10。在Java语言中,数组经初始化后就确

78 Java语言程序设计基础(微课版) 
定了它的长度,对于每个已分配了存储空间的数组,Java语言用一个数据成员length来
存储这个数组的长度值,调用方式为“数组名.length”。可以将表达式i<10改写为i< 
a.length,这样不仅提高了程序的可读性,在修改程序时(例如,学生人数变为30)也更加
方便了。
.. 5.2 一维数组应用
数组用于存放同种数据类型的一批数据,在对这些数据进行处理时,对于每个数据的
处理方式往往相同,正好使用循环结构对数组元素进行操作。
例5.2 数组中存放若干数据,输入一个数据,判断此数据是否在数组中,如果在输出
其所在位置,否则输出不在的提示信息。
解题思路:利用循环将数组中存放的每个元素都与要查找的数据进行比较,如果相
同则输出当前数组元素的下标,如果数组中所有的元素都与要查找的数据不同,则输出没
找到的提示信息。 
import java.util.*; 
public class ArraySearch { 
public static void main(String[] args) { 
int[] a={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10}; 
int i,x; 
boolean find=false; //是否找到的标记,false 表示没找到 
Scanner reader=new Scanner(System.in); 
System.out.println("请输入要查找的数:"); 
x=reader.nextInt(); 
for(i=0;i<a.length;i++) 
if(a[i]==x){ 
System.out.println("找到了,下标为"+i+"的数是"+x); 
//数组中有可能有多个x,如果找到一个即可,可以用break 语句 
find=true; 
} 
if(!find) 
System.out.println("没找到!"); 
} 
}
例5.3 数组中存放若干数据,输入一个数据,判断此数据是否在数组中,如果在删除
这个数据,否则输出不在的提示信息。
解题思路:采用类似于排队的思路,若删除的是第3个数据,则原来第4个数据变为
第3个数据,第5个数据变为第4个数据,以此类推。程序代码如下: 
import java.util.*; 
public class ArrayDelete { 
public static void main(String[] args) {

第5章 数组 79 
int[] a={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10}; 
int i,x; 
boolean find=false; 
Scanner reader=new Scanner(System.in); 
System.out.println("请输入要删除的数:"); 
x=reader.nextInt(); 
for(i=0;i<a.length;i++) 
if(a[i]==x){ 
find=true; 
break; 
} 
if(find){ 
for(;i<a.length-1;i++) 
a[i]=a[i+1]; 
System.out.println("删除后数据:"); 
for(i=0;i<a.length-1;i++) 
System.out.print(a[i]+" "); 
}else{ 
System.out.println("数组中不存在该数据。"); 
} 
} 
}
在程序中,如果找到了数据x,则后面的数据依次向前移动,程序实际上隐含假定了x 
在数组中只出现一次。如果x在数组中存在多次,程序还需要进行相应的修改。实际上
在大多数情况下,都没有要求必须移动数据,因此只需选择一个不在应用范围内的数据作
为当前位置没有数据的标志,例如,如果处理的是成绩,可以用数字-1作为成绩不存在
的标记,这样编写的程序代码如下: 
import java.util.*; 
public class ArrayDelete2 { 
public static void main(String[] args) { 
int[] a={1,3,5,7,9,2,4,6,8,10}; 
int i,x; 
boolean find=false; 
Scanner reader=new Scanner(System.in); 
System.out.println("请输入要删除的数:"); 
x=reader.nextInt(); 
for(i=0;i<a.length;i++) 
if(a[i]==x){ 
find=true; 
a[i]=-1; 
} 
if(find){

80 Java语言程序设计基础(微课版) 
System.out.println("删除后数据:"); 
for(i=0;i<a.length;i++) 
if(a[i]!=-1) 
System.out.print(a[i]+" "); 
}else{ 
System.out.println("数组中不存在该数据。"); 
} 
} 
}
这样编写的程序,无论是删除一个数据还是多个数据,程序都能正确运行。其实计算
机应用中的绝大多数删除都是采用类似的处理方式,以减少数据移动的代价。例如,在操
作系统中有些被删除的文件可以从回收站中恢复,就是因为在删除磁盘文件时采用了与
上述代码类似的方式,只是标记出文件被删除,并没有真正从磁盘上删除文件,所以在文
件被覆盖前才能恢复被删除的文件。
.. 5.3 二维数组
一维数组处理的数据相当于一个序列,类似于表中的一行或一列数据,二维数组处理
的相当于一个数据表。
1.二维数组的声明
二维数组的声明与一维数组类似,只是需要给出两对方括号,其格式如下: 
类型说明符 数组名[ ][ ]; 
或 
类型说明符[ ][ ] 数组名; 
例如: 
int arr[ ][ ]; 
或 
int [ ][ ] arr; 
2.二维数组的初始化
二维数组的初始化也分为直接指定初值和用new关键字两种方式。
1)用new关键字初始化数组
用new关键字初始化数组有两种方式。
(1)先声明数组再初始化数组。在数组已经声明以后,可用下述两种格式中的任意
一种来初始化二维数组。

第5章 数组 81 
数组名=new 类型说明符[数组长度][数组长度]; 
或 
数组名=new 类型说明符[数组长度][ ]; 
其中,对数组名、类型说明符和数组长度的要求与一维数组一致。
例如: 
int arr[ ][ ]; //声明二维数组
arr=new int[3][4]; //初始化二维数组
上述两条语句声明并创建了一个3行4列的二维数组arr。也就是说,arr数组有3 
行,每行有4个元素,实际上每行也是长度为4的一维数组。数组共有12个元素,共占用
12×4=48字节的连续存储空间。
使用第二种格式初始化二维数组,实际上可以声明每行数据元素数量不同的二维数
组,例如可以声明一个三角形的二维数组。
例如: 
“arr=newint[3][];”创建一个有3行的二维数组,也可以说是创建一个有3个元
素的数组,并且每个元素也是一个数组。
“arr[0]=newint[3];”创建arr[0]元素的数组,它有3个元素,这是二维数组的第
一行。
“arr[1]=newint[4];”创建arr[1]元素的数组,它有4个元素,这是二维数组的第
二行。
“arr[2]=newint[5];”创建arr[2]元素的数组,它有5个元素,这是二维数组的第
三行。也
就是说,在初始化二维数组时也可以只指定数组的行数而不给出数组的列数,每行
的长度由二维数组引用时决定。但不能只指定列数而不指定行数。
(2)在声明数组时初始化数组。格式如下: 
类型说明符[ ][ ] 数组名=new 类型说明符[数组长度][ ]; 
或 
类型说明符数组名[ ][ ]=new 类型说明符[数组长度][数组长度]; 
例如: 
int[ ][ ] arr=new int[4][ ]; 
int arr[ ][ ]=new int[4][3]; 
可以不指定列数只指定行数,但是,不指定行数而指定列数是错误的。例如,下面的
初始化是错误的。 
int[ ][ ] arr=new int[ ][4];

82 Java语言程序设计基础(微课版) 
2)直接指定数组元素初值的方式
在数组声明时对数据元素赋初值就是用指定的初值对数组初始化。例如: 
int[ ][ ] arr={{3, -9,6},{8,0,1},{11,9,8} }; 
声明并初始化数组arr,它有3个元素,每个元素又都是有3个元素的一维数组。用
指定初值的方式对数组初始化时,各子数组元素的个数可以不同。
3.二维数组的长度及数组赋值
与一维数组一样,也可以用length属性获得二维数组的长度,即元素的个数。需要
注意的是,当使用“数组名.length”的形式获得的是数组的行数;而使用“数组名[i]. 
length”的形式获得的是该行数组元素的个数。
.. 5.4 二维数组应用
例5.4 输入n×n的二维数组数据,输出其主对角线和副对角线数据之和。
解题思路:访问二维数组元素采用双重循环,外层循环控制访问每行,内层循环控制
访问该行中的元素。主对角线元素行和列的下标相同,副对角线元素行和列的下标之和
为n-1。程序代码如下: 
import java.util.*; 
public class ArrayDiagonal { 
public static void main(String[] args) { 
int[][] a; 
int i,j,n,sum1=0,sum2=0; 
Scanner reader=new Scanner(System.in); 
n=reader.nextInt(); 
a=new int[n][n]; 
//输入二维数组数据 
for(i=0;i<n;i++) 
for(j=0;j<n;j++) 
a[i][j]=reader.nextInt(); 
//求主对角线和副对角线之和 
for(i=0;i<n;i++){ 
sum1+=a[i][i]; 
sum2+=a[i][n-1-i]; 
} 
//按行输出二维数组中的数据 
for(i=0;i<n;i++){ 
for(j=0;j<n;j++) 
System.out.print(a[i][j]+"\t"); 
System.out.println(); 
}

第5章 数组 83 
//输出主对角线和副对角线之和 
System.out.println(sum1+","+sum2); 
} 
}
例5.5 假定在3×4的矩阵中的最大值和最小值都仅有一个,编写程序,交换矩阵中
最大值与最小值所在的行。
解题思路:用二维数组存储矩阵,先找到最大值和最小值,记住其所在的行,查找方
式与一维数组时相同;交换这两行中对应元素的数据,对于这两行中的每个对位元素,都
要交换,显然需要使用针对该行元素个数的一个循环。程序代码如下: 
import java.util.*; 
public class ArraySwap { 
public static void main(String[] args) { 
int[][] a; 
int i,j,max,min,maxI,minI,t; 
a=new int[3][4]; 
Scanner reader=new Scanner(System.in); 
for(i=0;i<3;i++) 
for(j=0;j<4;j++) 
a[i][j]=reader.nextInt(); 
//第一个数据既可能是最大值,也可能是最小值 
max=min=a[0][0]; 
//如果第一个数据是最大值或最小值,记下当前最值所在的行 
maxI=minI=0; 
//对于每行 
for(i=0;i<3;i++) 
//对于行中的每个数据 
for(j=0;j<4;j++){ 
//找最大值 
if(max<a[i][j]){ 
max=a[i][j];maxI=i; 
} 
//找最小值 
if(min> a[i][j]){ 
min=a[i][j];minI=i; 
} 
} 
//交换最大值和最小值所在行的元素 
for(j=0;j<4;j++){ 
t=a[maxI][j];a[maxI][j]=a[minI][j];a[minI][j]=t; 
} 
//按行输出数组数据 
for(i=0;i<3;i++){

84 Java语言程序设计基础(微课版) 
for(j=0;j<4;j++) 
System.out.print(a[i][j]+"\t"); 
System.out.println(); 
} 
} 
}
在程序中,在查找最大值和最小值的双重循环之前有语句“max=min=a[0][0];”, 
如果不写这一条语句,且a[0][0]恰好是最大值或最小值之一,那么程序逻辑上有错误。
.. 5.5 查找和排序
查找和排序是在程序设计中经常使用的两种技术,下面通过学习一种快速的查找算
法———二分查找,以及两种简单直观的排序算法———选择排序和冒泡排序,来了解简单的
查找和排序程序的设计。
1.二分查找算法
本书之前编写的在数据序列中查找数据的程序,采用的是从头到尾的顺序查找方式, 
顺序查找的效率比较低,适合数据量比较小的情况。如果有n个数据,使用顺序查找最多
需要判断n次,才能给出数据在或不在数据序列中。如果数据量比较大,如像图书馆中的
书籍信息,这时管理人员通常会采取一定方式保证数据是有序的,如按从小到大的顺序进
行排序,这样就可以使用一些效率更高的方法进行数据的查找了。二分查找算法就是最
常用的一种快速查找算法。
如图5.1(a)所示,要查找的数据是由小到大有序的,现要查找数据x是否在这批数据
中;已知待查找数据的起始位置s(start)、结束位置e(end),可计算得到二分位置m(mid, 
中间位置,m=(s+e)/2),如图5.1(b)所示;将x与m 位置上的数据进行比较,不妨假定
x比m 位置上的数大,则如果数据x在该序列中,一定在m 位置之后的部分中(因为数据
是有序的,m 位置之前的数都比m 位置上的数小),如图5.1(c)所示;现在e不变,新的s 
=m+1,根据新的s可计算新的m 位置,如图5.1(d)所示;这次假定x比m 位置上的数
小,则如果数据x在该序列中,一定在m 位置之前的部分中,如图5.1(e)所示;此时s不
变,新的e=m-1,根据新的e可计算新的m 位置,如图中f所示;这样一直查找下去,直
到找到数据或确定x不在数据序列中。
二分查找的结束条件: 
(1)找到了,此时m 位置上的数就是x; 
(2)没找到,新的待查找序列中已经没有数据了,判定条件为s>e,因为事先约定s 
是开始位置、e是结束位置,开始位置不应在结束位置之后。
例5.6 利用二分查找算法在升序数组中(为输入数据方便,假定为10个元素)查找
数据。根
据上述思想编写的二分查找程序代码如下: