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Java二维数组详解

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为了方便组织各种信息,计算机常将信息以表的形式进行组织,然后再以行和列的形式呈现出来。二维数组的结构决定了其能非常方便地表示计算机中的表,以第一个下标表示元素所在的行,第二个下标表示元素所在的列。下面简单了解一下二维数组,包括数组的声明和初始化。

创建二维数组

Java 中二维数组被看作数组的数组,即二维数组为一个特殊的一维数组,其每个元素又是一个一维数组。Java 并不直接支持二维数组,但是允许定义数组元素是一维数组的一维数组,以达到同样的效果。声明二维数组的语法如下:
type arrayName[][];    // 数据类型 数组名[][];
type[][] arrayName;    // 数据类型[][] 数组名;
其中,type 表示二维数组的类型,arrayName 表示数组名称,第一个中括号表示行,第二个中括号表示列。

下面分别声明 int 类型和 char 类型的数组,代码如下:
int[][] age;
char[][] sex;

初始化二维数组

二维数组可以初始化,和一维数组一样,可以通过 3 种方式来指定元素的初始值。这 3 种方式的语法如下:
type[][] arrayName = new type[][]{值 1,值 2,值 3,…,值 n};    // 在定义时初始化
type[][] arrayName = new type[size1][size2];    // 给定空间,在赋值
type[][] arrayName = new type[size][];    // 数组第二维长度为空,可变化

例 1

使用第一种方式声明 int 类型的二维数组,然后初始化该二维数组。代码如下:
int[][] temp = new int[][]{{1,2},{3,4}};
上述代码创建了一个二行二列的二维数组 temp,并对数组中的元素进行了初始化。图 1 所示为该数组的内存结构。


图1 二维数组内存结构

使用第二种方式声明 int 类型的二维数组,然后初始化该二维数组。代码如下:
int[][] temp = new int[2][2];
使用第三种方式声明 int 类型的二维数组,并且初始化数组。代码如下:
int[][] temp = new int[2][];

获取单个元素

在上部分使用的前 2 种方式创建并初始化了一个二行二列的 int 类型数组 temp。当需要获取二维数组中元素的值时,也可以使用下标来表示。语法如下:
arrayName[i-1][j-1];
其中,arrayName 表示数组名称,i 表示数组的行数,j 表示数组的列数。例如,要获取第二行第二列元素的值,应该使用 temp[1][1]来表示。这是由于数组的下标起始值为 0,因此行和列的下标需要减 1。

例 2

通过下标获取 class_score 数组中第二行第二列元素的值与第四行第一列元素的值。代码如下:
public static void main(String[] args) {
    double[][] class_score = {{10.0,99,99},{100,98,97},{100,100,99.5},{99.5,99,98.5}};
    System.out.println("第二行第二列元素的值:"+class_score[1][1]);
    System.out.println("第四行第一列元素的值:"+class_score[3][0]);
}
执行上述代码,输出结果如下:
第二行第二列元素的值:98.0
第四行第一列元素的值:99.5

获取全部元素

在一维数组中直接使用数组的 length 属性获取数组元素的个数。而在二维数组中,直接使用 length 属性获取的是数组的行数,在指定的索引后加上 length(如 array[0].length)表示的是该行拥有多少个元素,即列数。

如果要获取二维数组中的全部元素,最简单、最常用的办法就是使用 for 语句。在一维数组全部输出时,我们使用一层 for 循环,而二维数组要想全部输出,则使用嵌套 for 循环(2 层 for 循环)。

例 3

使用 for 循环语句遍历 double 类型的 class_score 数组的元素,并输出每一行每一列元素的值。代码如下:
public static void main(String[] args) {
    double[][] class_score = { { 100, 99, 99 }, { 100, 98, 97 }, { 100, 100, 99.5 }, { 99.5, 99, 98.5 } };
    for (int i = 0; i < class_score.length; i++) { // 遍历行
        for (int j = 0; j < class_score[i].length; j++) {
            System.out.println("class_score[" + i + "][" + j + "]=" + class_score[i][j]);
        }
    }
}
上述代码使用嵌套 for 循环语句输出二维数组。在输出二维数组时,第一个 for 循环语句表示以行进行循环,第二个 for 循环语句表示以列进行循环,这样就实现了获取二维数组中每个元素的值的功能。

执行上述代码,输出结果如下所示。
class_score[0][0]=100.0
class_score[0][1]=99.0
class_score[0][2]=99.0
class_score[1][0]=100.0
class_score[1][1]=98.0
class_score[1][2]=97.0
class_score[2][0]=100.0
class_score[2][1]=100.0
class_score[2][2]=99.5
class_score[3][0]=99.5
class_score[3][1]=99.0
class_score[3][2]=98.5

例 4

假设有一个矩阵为 5 行 5 列,该矩阵是由程序随机产生的 10 以内数字排列而成。下面使用二维数组来创建该矩阵,代码如下:
public class Test11 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个二维矩阵
        int[][] matrix = new int[5][5];
        // 随机分配值
        for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
            for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) {
                matrix[i][j] = (int) (Math.random() * 10);
            }
        }
        System.out.println("下面是程序生成的矩阵\n");
        // 遍历二维矩阵并输出
        for (int k = 0; k < matrix.length; k++) {
            for (int g = 0; g < matrix[k].length; g++) {
                System.out.print(matrix[k][g] + "");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
在该程序中,首先定义了一个二维数组,然后使用两个嵌套的 for 循环向二维数组中的每个元素赋值。其中,Math.random() 方法返回的是一个 double 类型的数值,数值为 0.6、0.9 等,因此乘以 10 之后为 10 以内的整数。最后又使用了两个嵌套的 for 循环遍历二维数组,输出二维数组中的值,从而产生矩阵。

运行该程序的结果如下所示。
下面是程序生成的矩阵

78148
69230
43823
75663
05688
for each 循环语句不能自动处理二维数组的每一个元素。它是按照行, 也就是一维数组处理的。要想访问二维教组 a 的所有元素, 需要使用两个嵌套的循环, 如下所示:
for (double[] row : a) {
    for (double value : row) {
        ......
    }
}
把【例2】修改为使用 for each 循环语句输出,代码如下所示:
public static void main(String[] args) {
    double[][] class_score = { { 100, 99, 99 }, { 100, 98, 97 }, { 100, 100, 99.5 }, { 99.5, 99, 98.5 } };
    for (double[] row : class_score) {
        for (double value : row) {
            System.out.println(value);
        }
    }
}
输出结果为:

100.0
99.0
99.0
100.0
98.0
97.0
100.0
100.0
99.5
99.5
99.0
98.5

提示:要想快速地打印一个二维数组的数据元素列表,可以调用:
System.out.println(Arrays.deepToString(arrayName));
代码如下:
System.out.println(Arrays.deepToString(class_score));
输出格式为:

[[100.0, 99.0, 99.0], [100.0, 98.0, 97.0], [100.0, 100.0, 99.5], [99.5, 99.0, 98.5]]

获取整行元素

除了获取单个元素和全部元素之外,还可以单独获取二维数组的某一行中所有元素的值,或者二维数组中某一列元素的值。获取指定行的元素时,需要将行数固定,然后只遍历该行中的全部列即可。

例 5

编写一个案例,接收用户在控制台输入的行数,然后获取该行中所有元素的值。代码如下:
public static void main(String[] args) {
    double[][] class_score = { { 100, 99, 99 }, { 100, 98, 97 }, { 100, 100, 99.5 }, { 99.5, 99, 98.5 } };
    Scanner scan = new Scanner(System.in);
    System.out.println("当前数组只有" + class_score.length + "行,您想查看第几行的元素?请输入:");
    int number = scan.nextInt();
    for (int j = 0; j < class_score[number - 1].length; j++) {
        System.out.println("第" + number + "行的第[" + j + "]个元素的值是:" + class_score[number - 1][j]);
    }
}
执行上述代码进行测试,输出结果如下所示。
当前数组只有4行,您想查看第几行的元素?请输入:
3
第3行的第[0]个元素的值是:100.0
第3行的第[1]个元素的值是:100.0
第3行的第[2]个元素的值是:99.5

获取整列元素

获取指定列的元素与获取指定行的元素相似,保持列不变,遍历每一行的该列即可。

例 6

编写一个案例,接收用户在控制台中输入的列数,然后获取二维数组中所有行中该列的值。代码如下:
public static void main(String[] args) {
    double[][] class_score = { { 100, 99, 99 }, { 100, 98, 97 }, { 100, 100, 99.5 }, { 99.5, 99, 98.5 } };
    Scanner scan = new Scanner(System.in);
    System.out.println("您要获取哪一列的值?请输入:");
    int number = scan.nextInt();
    for (int i = 0; i < class_score.length; i++) {
        System.out.println("第 " + (i + 1) + " 行的第[" + number + "]个元素的值是" + class_score[i][number]);
    }
}
执行上述代码进行测试,如下所示。
您要获取哪一列的值?请输入:
2
第 1 行的第[2]个元素的值是99.0
第 2 行的第[2]个元素的值是97.0
第 3 行的第[2]个元素的值是99.5
第 4 行的第[2]个元素的值是98.5
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