Java零基础之数组篇(4):深入理解Java中的多维数组！在上一期的内容中，我们讨论了Java中Arrays类的常用方

  在上一期的内容中，我们讨论了Java中Arrays类的常用方法，学习了如何使用这些方法对数组进行排序、查找、复制和比较。掌握了这些基本操作之后，我们可以更轻松地处理一维数组中的数据。但是在许多应用场景中，单维数组已经无法满足我们的需求，例如在处理矩阵、图像、表格等复杂数据结构时，往往需要使用多维数组。

  本期我们将深入探讨多维数组，尤其是二维数组的定义、初始化、遍历和不规则数组的创建与应用。

多维数组的定义和初始化

多维数组的定义

  在Java中，多维数组实际上是数组的数组。二维数组是最常见的多维数组形式，它可以看作一个矩阵或表格，其中每个元素本质上也是一个一维数组。多维数组不仅仅限于二维，理论上我们可以创建任意维度的数组，但维度越高，操作和理解难度也会相应增加。

二维数组的示例：

int[][] matrix = new int[3][4];  // 创建一个3行4列的二维数组

  在这个例子中，matrix是一个二维数组，它包含3个一维数组，每个一维数组又包含4个元素。

声明和动态初始化二维数组

  动态初始化指的是在声明数组时，指定数组的大小，但不为其赋值。可以理解为在内存中为数组分配空间，但不立即为其中的每个元素赋具体的值。

动态初始化二维数组的语法：

int[][] matrix = new int[3][4];  // 创建一个3行4列的二维数组

  这行代码的含义是，创建了一个包含3个一维数组的二维数组，每个一维数组都包含4个整数。Java会自动将每个元素初始化为其默认值（对于int类型，默认值是0）。

  我们也可以在声明时仅指定二维数组的行数，而后动态地为每行指定列数：

int[][] matrix = new int[3][];  // 创建一个包含3行的二维数组
matrix[0] = new int[4];  // 第一行包含4列
matrix[1] = new int[2];  // 第二行包含2列
matrix[2] = new int[3];  // 第三行包含3列

  这是一个不规则数组的初始化示例（稍后会详细讨论不规则数组的概念）。

静态初始化二维数组

  与动态初始化不同，静态初始化是在声明数组时，直接为数组赋值。我们可以在初始化时明确指定数组的每个元素的值：

int[][] matrix = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};

  在这段代码中，创建了一个包含3行4列的二维数组，并为每个元素赋了具体的值。静态初始化的优点是直观、简洁，适用于在数组创建时就已知具体数据的情况。

多维数组的遍历与访问

使用嵌套for循环遍历二维数组

  遍历二维数组的常见方式是使用嵌套for循环。外层循环控制行数，内层循环控制列数。让我们以一个3行4列的二维数组为例：

int[][] matrix = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};

for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {  // 遍历行
    for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) {  // 遍历列
        System.out.print(matrix[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}

输出结果：

1 2 3 4 
5 6 7 8 
9 10 11 12

解释：

• matrix.length表示二维数组的行数。在这个例子中，matrix.length的值为3。
• matrix[i].length表示每一行的列数。在这个例子中，每行的列数都是4。

  通过嵌套的for循环，我们可以逐行逐列地访问二维数组的每一个元素。

不规则数组（稀疏数组）

  在二维数组中，不规则数组指的是每一行的列数不相同的数组。Java允许创建这样的不规则数组，即每一行可以包含不同数量的列。例如：

int[][] irregularMatrix = new int[3][];
irregularMatrix[0] = new int[4];  // 第一行有4列
irregularMatrix[1] = new int[2];  // 第二行有2列
irregularMatrix[2] = new int[3];  // 第三行有3列

  不规则数组在某些特殊场景下非常有用，比如当你需要存储不同长度的数据集合时，它比矩阵形式的数组更节省内存。

  遍历不规则数组的方式与普通二维数组相同，使用嵌套的for循环，但在访问每一行的列数时需要动态判断：

for (int i = 0; i < irregularMatrix.length; i++) {
    for (int j = 0; j < irregularMatrix[i].length; j++) {
        System.out.print(irregularMatrix[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}

  不规则数组常用于稀疏矩阵（大部分元素为0）或不对称的数据结构中，它们为存储稀疏数据提供了更高的空间利用率。

本地实际运行结果：

代码解析：

  针对如上示例代码，这里我给大家详细的代码剖析下，以便于帮助大家理解的更为透彻，帮助大家早日掌握。

  这个Java代码片段是用来遍历并打印一个不规则矩阵（即“稀疏矩阵”或“非矩形数组”）的每个元素。不规则矩阵在Java中通常是一个“二维数组”，但每一行（即每个子数组）的长度可以不同。

1. for (int i = 0; i < irregularMatrix.length; i++) {

   • 这是一个外层循环，用来遍历二维数组的每一行。irregularMatrix.length返回这个数组的总行数。
   • 变量i是循环变量，表示当前行的索引。

2. for (int j = 0; j < irregularMatrix[i].length; j++) {

   • 这是内层循环，用来遍历每一行的元素。irregularMatrix[i].length表示当前行i的列数（即当前行中的元素个数）。
   • 变量j是循环变量，表示当前行中具体的列索引。

3. System.out.print(irregularMatrix[i][j] + " ");

   • 通过irregularMatrix[i][j]获取当前元素，并使用System.out.print输出到控制台。后面的+ " "是在每个元素之后添加一个空格，以确保在同一行打印时，元素之间有间隔。

4. System.out.println();

   • 当内层循环结束（即某一行的所有元素都打印完毕）时，执行System.out.println();，打印一个换行符。这确保下一行的元素会从新的一行开始打印。

代码行为：

• 该代码使用两层嵌套循环，依次访问和打印二维不规则数组中的所有元素。
• 外层循环负责遍历每一行，内层循环负责遍历每一行的所有列。
• 每一行的元素被打印在同一行中，并在所有元素打印完毕后换行。

举例：

如果irregularMatrix是：

int[][] irregularMatrix = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5},
    {6, 7, 8, 9}
};

运行此代码将打印：

1 2 3 
4 5 
6 7 8 9 

关键点：

1. 不规则矩阵：Java允许二维数组中每行的长度不同，称为不规则矩阵，这与普通的矩形矩阵不同。
2. 二维数组的遍历：这种方式适用于遍历不规则矩阵，确保每行按其实际长度进行遍历。

总结

  在本期中，我们详细讨论了Java中的多维数组，特别是二维数组的定义、初始化和遍历方法。多维数组为我们处理复杂数据提供了极大的灵活性。总结本期重点：

• 动态初始化：可以为二维数组指定行数和列数，并在运行时动态分配内存。
• 静态初始化：在声明数组时直接为其赋值，适用于已知初始数据的情况。
• 嵌套for循环遍历：是遍历二维数组最常用的方式。
• 不规则数组：允许创建行与列数不同的数组，适用于稀疏数据或不对称结构。

  多维数组广泛用于矩阵运算、图像处理、棋盘游戏等场景，它们能够简洁而高效地表示复杂的数据结构。

下期预告

  在下一期内容中，我们将进一步探讨数组的高级操作，包括数组作为方法参数和返回值、数组的深拷贝与浅拷贝，以及数组的动态扩展。这些操作将帮助你在开发中更灵活地使用数组，处理更复杂的数据结构和场景。敬请期待！

最后

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