Java数组与ArrayList深度解析

### Java 数组与 ArrayList 深度解析 #### 1. 自动装箱与拆箱 自动装箱和拆箱是 Java 中非常实用的特性，它们在幕后自动完成，极大地简化了程序员的工作。 - **自动装箱**：当 JVM 看到一个基本值参数（如 `stock`），而需要一个引用类型时，它会自动将该参数包装在一个包装类中。例如，当 `stocks` 被声明为 `ArrayList<Double>` 时，向其中添加基本类型的 `double` 值，JVM 会自动将其包装成 `Double` 对象。 - **自动拆箱**：当尝试在需要基本值的地方使用包装对象时，JVM 会自动从包装对象中提取基本值。例如 `stock = stocks.get(i);` 语句，由于 `stock` 是基本变量，JVM 会自动从 `stocks.get(i)` 返回的 `Double` 包装对象中提取基本的 `double` 值。 #### 2. 匿名对象与增强 for 循环 匿名对象和增强 for 循环在与 `ArrayList` 结合使用时特别有用。 ##### 2.1 匿名对象 通常，创建对象后会将其引用存储在引用变量中，以便后续使用。但如果创建对象后不立即将其引用分配给引用变量，就创建了一个匿名对象。在以下两种情况下常使用匿名对象： - 当将新创建的对象传递给方法或构造函数时，例如 `bears.add(new Bear("Gund", "Teddy"));` - 当从方法返回新创建的对象时，例如 `return new Bear(maker, type);` 以下是一个玩具熊商店的示例代码： ```java // Bear.java public class Bear { private final String MAKER; // bear's manufacturer private final String TYPE; // type of bear public Bear(String maker, String type) { MAKER = maker; TYPE = type; } public void display() { System.out.println(MAKER + " " + TYPE); } } // BearStore.java import java.util.Scanner; import java.util.ArrayList; public class BearStore { ArrayList<Bear> bears = new ArrayList<Bear>(); // Fill store with specified number of standard teddy bears. public void addStdBears(int num) { for (int i = 0; i < num; i++) { bears.add(new Bear("Acme", "brown teddy")); } } // Fill store with specified number of customized bears. public void addUserSpecifiedBears(int num) { for (int i = 0; i < num; i++) { bears.add(getUserSpecifiedBear()); } } // Prompt user for bear's maker and type and return bear. private Bear getUserSpecifiedBear() { Scanner stdIn = new Scanner(System.in); String maker, type; System.out.print("Enter bear's maker: "); maker = stdIn.nextLine(); System.out.print("Enter bear's type: "); type = stdIn.nextLine(); return new Bear(maker, type); } // Print all the bears in the store. public void displayInventory() { for (Bear bear : bears) { bear.display(); } } public static void main(String[] args) { BearStore store = new BearStore(); store.addStdBears(3); store.addUserSpecifiedBears(2); store.displayInventory(); } } ``` ##### 2.2 增强 for 循环 增强 for 循环是传统 for 循环的改进版本，可用于遍历任何数据集合中的所有元素。`ArrayList` 是一种数据集合，因此可以使用增强 for 循环遍历其中的所有元素。 - **语法**：`for (<element-type> <element-name> : <ArrayList-reference-variable>) { ... }` - **示例**：`for (Bear bear : bears) { bear.display(); }` 增强 for 循环的优点是代码更简洁，无需声明索引变量，也无需计算和指定 `ArrayList` 的第一个和最后一个索引值。但它也有局限性，它不使用索引变量，因此如果在循环中需要使用索引，就需要额外添加索引变量并在每次循环时进行递增。 #### 3. ArrayList 与标准数组的比较 `ArrayList` 和标准数组在功能上有很多重叠，以下是它们各自的优缺点对比： | 比较项 | ArrayList 优势 | 标准数组优势 | | ---- | ---- | ---- | | 大小调整 | 容易增加大小，只需调用 `add` 方法 | 使用 `[]` 访问数组元素更简单 | | 元素插入/删除 | 程序员可以轻松插入或删除元素，只需调用 `add` 或 `remove` 方法并指定元素的索引位置 | 存储基本值时更高效 | 在决定使用哪种实现时，需要根据具体情况进行考虑。例如，如果需要频繁调整大小或插入/删除元素，`ArrayList` 是更好的选择；如果需要存储基本值且对性能要求较高，标准数组可能更合适。 #### 4. 相关代码示例及解释 以下是一些代码示例及相关解释： ##### 4.1 初始化字符数组 ```java String letters = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"; char alphabet[] = new char[26]; for (int i = 0; i < 26; i++) { alphabet[i] = letters.charAt(i); } ``` 此代码通过循环将字符串 `letters` 中的字符逐个赋值给字符数组 `alphabet`。 ##### 4.2 复制数组元素 ```java char arr1[] = {'x', 'y', 'z'}; char arr2[] = new char[26]; System.arraycopy(arr1, 0, arr2, 23, 3); ``` 使用 `System.arraycopy` 方法将 `arr1` 中的所有元素复制到 `arr2` 的最后三个位置。 ##### 4.3 增强 for 循环遍历数组 ```java int[] primes = {1, 2, 3, 5, 7, 11}; for (int p : primes) { System.out.println(p); } ``` 使用增强 for 循环遍历 `primes` 数组，并打印每个元素。 #### 5. 总结 数组便于表示和操作相似数据的集合，通过 `[index]` 访问数组元素，索引从 0 开始。可以在一条语句中创建并完全初始化数组，也可以使用 `new` 创建未初始化的数组。 `ArrayList` 是一种动态数组，它在大小调整和元素插入/删除方面更灵活，但存储基本值时会有一定的性能开销。 增强 for 循环可以方便地遍历集合中的所有元素，但在需要索引时可能不太方便。 在实际编程中，需要根据具体需求选择合适的数组或 `ArrayList` 来实现功能。 #### 6. 相关练习及解答 以下是一些相关的练习及解答： ##### 6.1 练习 1 判断：在单个标准数组中存储 `int` 和 `double` 类型的数据是否合法？ 答案：错误。特定数组中数据元素的类型必须相同。 ##### 6.2 练习 2 判断：给定名为 `myArray` 的数组，使用 `myArray[0]` 访问数组的第一个元素是否正确？ 答案：正确。 ##### 6.3 练习 3 声明一个名为 `names` 的字符串数组。 答案：`String[] names;` ##### 6.4 练习 4 `main` 方法中的 `args` 参数是什么类型？ 答案：`args` 是一个字符串数组。 ##### 6.5 练习 5 创建 `char[] choices = new char[4];` 数组，其元素的默认值是什么？ 答案：数组元素的默认值不是垃圾值，`char[]` 元素的默认值是底层数值为 0 的特殊字符。 ##### 6.6 练习 6 判断：数组的 `length` 值是否等于数组的最大可接受索引值？ 答案：错误。最大可接受索引值比数组的 `length` 小 1。 ##### 6.7 练习 7 初始化字符数