27从零开始学Java之详解复杂的二维数组与多维数组

r囧r小猫 2024-03-22 11:46 52阅读 0赞

> **作者**：孙玉昌，昵称【**一一哥**】，另外【**壹壹哥**】也是我哦
> 
> 千锋教育高级教研员、CSDN博客专家、万粉博主、阿里云专家博主、掘金优质作者

## 前言 ##

在前几篇文章中，**壹哥**给大家介绍了Java里的一维数组，涉及到了数组的创建初始化、数组遍历、拷贝、扩容、排序、查找等核心内容，这些内容都是数组中的重点，**壹哥**希望大家要在这些知识点上多付出点时间和精力。但是我们知道，除了有一维数组之外，还有二维数组和多维数组，这些内容同样很重要。所以今天**壹哥**就在一维数组的基础上，继续给大家讲解多维数组的内容。

\--------------------------------------------------**前戏已做完，精彩即开始**\----------------------------------------------

全文大约【**3000】**字，不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货！本文带有丰富案例及配图视频，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考......

## 配套项目资料 ##

> **Github：**[GitHub - SunLtd/LearnJava][GitHub - SunLtd_LearnJava]
> 
> **Gitee：[从零开始学Java][Java]**

## 一. 多维数组 ##

### 1. 概念 ###

**多维数组可以看成是数组的数组。**比如二维数组就是一个特殊的一维数组，它的每个元素都是一个一维数组。其他多维数组的概念，大家可以参照二维数组以此类推。

### 2. 分类 ###

多维数组可以分为：

>  *  **二维数组；**
>  *  三维数组；
>  *  其他数组；

其实我们在开发时，真正常用的数组也就是一维数组和二维数组，更多维度的数组很少使用。所以接下来在本篇文章中，**壹哥**主要是给大家讲解二维数组相关的内容。

## 二. 二维数组 ##

### 1. 概念 ###

**二维数组就是一种数组的数组，其本质上还是一个一维数组，只是它的数据元素又是一个一维数组。**如果你对这个概念想象不出来，**壹哥**给大家举个栗子，相信吸烟的同学一下子就会明白。

> **一根烟** = 一个变量
> 
> **一包烟** = 20根烟 = 一维数组
> 
> **一条烟** = 10包烟 = 二维数组

也就是说，我们买的”一条烟“，就是一种”二维数组“，明白了吧？

### 2. 定义 ###

定义二维数组的基本语法如下：

定义方式一：
    
    元素类型[][] 数组名称;
    
    定义方式二：
    
    元素类型 数组名称[][];

在开发时，第一种定义方式更常用一些。这是数组的定义，我们还要对数组进行初始化。二维数组在初始化时，也分为**动态初始化和静态初始化**两种情况。我们可以把数组的定义和初始化在多条语句中分开完成，也可以直接放在一个语句中完成。

### 3. 初始化 ###

#### 3.1 动态初始化 ####

二维数组进行动态初始化时，语法格式如下：

元素类型[][] 数组名称 = new 元素类型[二维数组的长度][一维数组的长度];

例如：

int[][] arr = new int[3][4];

在上述示例中，表示我们**定义了一个整型的二维数组arr。3表示在二维数组中有3个一维数组，每个一维数组就是一行；4表示每个一维数组中有4个数据元素，这样就形成了二维数组的4列。**这样我们就可以把这个二维数组arr看成是一个**3行4列的数组或矩阵，**访问二维数组中的某个元素时，需要使用arr\[row\]\[col\]的形式。**所以二维数组中，总的元素个数最多有3\*4=12个。**

以下是动态初始化的案例代码。

/**
     * @author 一一哥Sun 
     * QQ：2312119590 
     * CSDN、掘金、知乎找我哦
     * 千锋教育
     */
    public class Demo15 {
    	public static void main(String[] args) {
    		// 二维数组--动态初始化
    		//二维数组在动态初始化时，必须指定二维数组的长度。
            //创建一个包含了3个一维数组的二维数组，每个一维数组的长度是2。
            int[][] arr2 = new int[3][2];
    
            //给二维数组赋值
            //给二维数组中的第一个一维数组赋值
            arr2[0][0] = 111;
            arr2[0][1] = 222;
    
            //给二维数组中的第二个一维数组赋值
            arr2[1][0] = 333;
            arr2[1][1] = 444;
    
            //给二维数组中的第三个一维数组赋值
            arr2[2][0] = 555;
            arr2[2][1] = 666;
    
            //二维数组取值
            System.out.println( "二维数组中第一个元素里的第一个元素"+arr2[0][0]);
            System.out.println( "二维数组中第一个元素里的第二个元素"+arr2[0][1]);
            System.out.println( "二维数组中第二个元素里的第一个元素"+arr2[1][0]);
            System.out.println( "二维数组中第二个元素里的第二个元素"+arr2[1][1]);
    
            //获取二维数组的长度
            System.out.println("二维数组的长度"+arr2.length);
            System.out.println("二维数组中第一个一维数组的长度"+arr2[0].length);
            System.out.println("二维数组中第二个一维数组的长度"+arr2[1].length);
            System.out.println("二维数组中第三个一维数组的长度"+arr2[2].length);
    	}
    }

注意：我们在对二维数组进行动态初始化时，必须先指定出二维数组的长度，但一维数组的长度可以后续使用前再单独指定。

#### 3.2 静态初始化 ####

**二维数组中，每个一维数组的长度并不要求相同，可以各不相同。**二维数组进行静态初始化时，语法格式如下：

元素类型[][] 数组名称 = new 元素类型[][]{
       {一维数组1,一维数组2,一维数组3....};

例如：

int[][] arr = new int[][]{
       {2,3},{5,2,1},{10,45,22,54}};

但是这种方式的语法显得有些啰嗦，所以在实际开发时，我们一般是采用简化的静态初始化方式，如下所示：

元素类型[][] 数组名称 =m{
       {一维数组1,一维数组2,一维数组3....};

例如：

int[][] arr = {
       {2,3},{5,2,1},{10,45,22,54}};

以下是静态初始化的案例代码。

/**
     * @author 一一哥Sun 
     * QQ：2312119590 
     * CSDN、掘金、知乎找我哦
     * 千锋教育
     */
    public class Demo16 {
    	public static void main(String[] args) {
    		// 二维数组--静态初始化
    		//静态初始化一个二维数组。静态初始化时可以很灵活
    		int[][] arr = {
       {11,22,33},{66,88}};
    		
            //给二维数组赋值。
    		//重新给二维数组中第一个一维数组里的第3个数据元素(即33)赋值，用99替换原来的33.
            arr[0][2] = 99;
            //重新给二维数组中第二个一维数组里的第1个数据元素(即66)赋值，用77替换原来的66.
            arr[1][0] = 77;
            
            //二维数组取值
            System.out.println( "二维数组中第一个一维数组里的第一个元素"+arr[0][0]);
            System.out.println( "二维数组中第一个一维数组里的第二个元素"+arr[0][1]);
            System.out.println( "二维数组中第二个一维数组里的第三个元素"+arr[0][2]);
            System.out.println( "二维数组中第二个一维数组里的第一个元素"+arr[1][0]);
            System.out.println( "二维数组中第二个一维数组里的第二个元素"+arr[1][1]);
            
            //获取二维数组的长度
            System.out.println("二维数组中的长度"+arr.length);
            System.out.println("二维数组中第一个一维数组的长度"+arr[0].length);
            System.out.println("二维数组中第二个一维数组的长度"+arr[1].length);
    	}
    }

以上是定义和初始化二维数组的基本案例，为了加深大家对二维数组的理解，接下来**壹哥**再设计几个代码案例，巩固二维数组的用法。

### 4. 扩展案例 ###

#### 4.1 动态初始化的变形写法 ####

**如果我们在定义二维数组时，没有给定一维数组的长度，那么在使用数组之前，一定要先对一维数组进行初始化。**否则，此时如果直接使用一维数组，就会产生空指针异常java.lang.NullPointerException。

/**
     * @author 一一哥Sun 
     * QQ：2312119590 
     * CSDN、掘金、知乎找我哦
     * 千锋教育
     */
    public class Demo17 {
    	public static void main(String[] args) {
    		//动态初始化时未限定一维数组的长度
    		int[][] arr = new int[3][];
    		//如果我们在定义二维数组时，没有给定一维数组的长度，那么在使用数组之前，一定要初始化里面的一维数组。
    		//否则，如果直接使用一维数组，就会产生空指针异常java.lang.NullPointerException
    		// arr3[0][0] = 100;
    		//初始化一维数组
    		arr[0] = new int[2];
    		arr[1] = new int[1];
    		arr[2] = new int[4];
    
    		//给数组赋值
    		arr[0][0] = 1;
    		arr[0][1] = 2;
    		arr[1][0] = 10;
    		arr[2][0] = 100;
    		arr[2][1] = 200;
    		arr[2][2] = 300;
    		arr[2][3] = 400;
    
    		// 二维数组取值
    		System.out.println("二维数组中的第一个元素中的第一个元素" + arr[0][0]);
    		System.out.println("二维数组中的第一个元素中的第二个元素" + arr[0][1]);
    		System.out.println("二维数组中的第二个元素中的第一个元素" + arr[1][0]);
    	}
    }

`arr[0]=new int[2] 和 arr[1]=new int[1]`是在为最高维分配引用空间，也就是限制了最高维能保存数据的最大长度。

#### 4.2 遍历二维数组 ####

因为二维数组中包含若干个一维数组，我们之前遍历一维数组时要使用一个循环，所以我们对二维数组进行遍历时就要使用嵌套的双重循环。当然，for/while/foreach等循环都可以使用。

/**
     * @author 一一哥Sun 
     * QQ：2312119590 
     * CSDN、掘金、知乎找我哦
     * 千锋教育
     */
    public class Demo18 {
    	public static void main(String[] args) {
    		// 二维数组--遍历
    		//定义一个二维数组
    		int[][] arr = {
       {11,22,33},{55,66},{77,88,99}};
    		
            //使用双重for循环，遍历二维数组
            //第一层循环：遍历二维数组中有几个一维数组
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                //arr[i]是一维数组
                //第二层循环：遍历每个一维数组
                for(int j = 0 ; j < arr[i].length ; j++) {
                    System.out.println("二维数组中第"+(i+1)+"个一维数组里的元素"+arr[i][j]);
                }
            }
    	}
    }

### 5. 内存分析 ###

对于一个二维数组来说，比如`int[][] array={ {10,0,0,20,0},{0,30,40,0,0},{0,0,0,0,0}};`这个二维数组的结构如下图所示：

![58bb430bbbb548045b8b267b20e0383d.png][]

array\[0\]会获取array数组的第1个元素，因为array数组的每个元素都是一个一维数组，因此array\[0\]指向的数组就是\{ 10, 0, 0, 20, 0 \}，其他的以此类推。

**高维数组中的每个数据元素，保存的是低位数组的首地址**。所以我们访问array\[0\]就相当于是在访问二维数组中的第一个一维数组的首地址，这样就可以得到第一个一维数组。

## 三. 多维数组 ##

理论上，在Java中我们可以定义出任意维度的数组。但高于二维的多维数组，在实际开发中很少使用，大家知道Java中支持这种数据结构即可。如果你感兴趣，可以尝试着自己构造一个三维数组出来，**壹哥**就不在这里过多讲解啦，可以参考如下：

//动态初始化
    int[][][] arr= new int[3][3][2];
    
    //静态初始化
    int[][][] arr2= {
        {
        	{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}
        },
        {
        	{1,2},{3,4}
        },
        {
        	{1,2},{3,4,5}
        }
    };

\-------------------------------------------------**正片已结束，来根事后烟**\-----------------------------------------------

## 四. 结语 ##

至此，**壹哥**就把二维数组的内容给大家介绍完了，现在你知道如何使用二维数组了吗？二维数组的定义、动态和静态初始化、内存分析都是今天的重点，大家要牢牢掌握哦。

在下一篇文章中，**壹哥**会给大家讲解Java里的可变参数，敬请期待哦。另外如果你独自学习觉得有很多困难，可以加入**壹哥**的学习互助群，我们一起交流学习。

## 五. 配套视频 ##

如果你不习惯阅读技术文章，或是对文中的技术概念不能很好地理解，可以来看看**壹哥**帮你筛选出的视频教程。**与本文配套的Java学习视频，链接如下：**

[bilibili html5 player][]

## 六. 今日作业 ##

利用二维数组，打印出一个杨辉三角形来。

[GitHub - SunLtd_LearnJava]: https://github.com/SunLtd/LearnJava
[Java]: https://gitee.com/sunyiyi/LearnJava
[58bb430bbbb548045b8b267b20e0383d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/22/f3f4b7024748448ead0fd35042597737.png
[bilibili html5 player]: https://player.bilibili.com/player.html?bvid=BV1Ja411x7XB&p=65&page=65