第5章 实验 – 数组
5.1实验目标
(1) 理解在Java中如何声明、分配和使用（多维）数组 (2) 学习数组排序和查找的基本算法
(3) 了解JAVA Reflection API 和其他常用类
5.2实验说明
本章实验教程将介绍数组（array）的使用，学习Java数组相关的类Array和Arrays。简单介绍Java反射（Reflection）的用法。
以下的实验包括4种类型， 每种类型都用括号里面的字母表示： D - 例程， 表示这是一个例子, 要求练习者阅读指南和代码; I - 交互式练习, 练习者完成实验指定的简单任务，如修改部分代码, 观察程序运行时的变化等; W - 热身练习， 练习者的编程工作量逐渐加大。
P - 完整编程 ，要求练习者根据要求，完成完整的JAVA程序。
5.3实验准备
从本实验教程光盘中拷贝Lab05文件目录到本地磁盘, 如D: 盘。Lab05文件目录中将包含本次实验所需的所有资料。 Lab05的相关资料也可以从本实验教程的网站下载：http://javaLab/lab05.zip 将Lab04中的MathUtility.java（程序清单4-6）程序拷贝到Lab05目录下。
5.4实验任务
实验5.4.1: (D)数组的基本概念
Java变量（variable）可以存储程序的数据，每个变量有标识、类型和作用域。使用同种类型和作用域的多个数据时，我们通常把这些数据存放在一个数据结构而不是单个的变量中。最常见的数据结构是数组（array）。一个数组中能够存储的数据个数是固定的，并且存放的数据类型相同。尽管数组是一个对象，但是数组的用法与基本数据类型相似。
图5.1可以帮助我们理解数组的结构。
1
图5.1 长度为8的数组
这是一个有8个元素的数组，数组中的每个元素有各自的值。图中每个元素上方的数字表明了元素的索引（index）。数组中的元素总是使用索引引用的。第一个元素的索引总是为0。重复，第一个元素的索引总是为0，而最后一个元素的索引总是“数组长度-1”。上图的数组中，最后一个元素的索引是 8-1 = 7。
我们可以创建任何数据类型的数组。下面来看一个整型数组的例子。
编译并运行ExamScoresl.java，输入0到100之间的一组整数为命令行参数。假设输入的这组整数就是考试成绩，这个程序将显示原始成绩和调整后的成绩。成绩调整的规则是：将最高成绩上调到100分，计算调整的幅度，再根据幅度相应调整其他成绩。
程序清单5-1：ExamScores1.java
// Given a sequence of exam scores as // command-line arguments, displays table // of exam scores and curved scores.
public class ExamScores1 {
public static void main(String[] commandLineArgs) {
if ( commandLineArgs.length == 0 ) {
System.out.print(\ System.out.println(\ System.out.print(\ System.out.println(\ System.out.println(\ System.exit(0);
} // if no command-line arguments
// Named constant for width of displayed columns: final int columnWidth = 5;
// Named constant for the number of scores:
final int numberOfScores = commandLineArgs.length;
// Declare reference to array // which will store exam scores: int[] scores;
// Instantiate (create) the array itself,
2
// i.e. allocate space to store the exam scores: scores = new int[numberOfScores];
// Read scores into array and determine maximum: int maximumScore = 0;
for ( int i = 0; i < scores.length; i++ ) {
scores[i] = Integer.parseInt(commandLineArgs[i]);
maximumScore = Math.max(maximumScore, scores[i]); } // for i
// Determine how many points to curve up all scores: int curveUp = 100 - maximumScore;
// Output table of original scores and curved scores for ( int i = 0; i < scores.length; i++ ) {
// Print original score in a right-justified column: String scoreText = Integer.toString(scores[i]);
for ( int j = scoreText.length(); j < columnWidth; j++ ) System.out.print(\ System.out.print(scoreText);
// Calculate curved score;
int curvedScore = scores[i] + curveUp;
// Print curved score in a right-justified column;
String curvedScoreText = Integer.toString(curvedScore);
for ( int k = curvedScoreText.length(); k < columnWidth; k++ ) System.out.print(\
System.out.println(curvedScoreText); } // for i
} // method main(String[]) } // class ExamScores1
大家可能已经发现，ExamScoresl.java源代码中main方法的命令行参数数组的名字与惯常不同，这里使用了commandLineArgs。其实使用什么名字作为命令行参数的数组名并没有关系，只要这个名字在整个main方法中保持一致就行。在一个具体的程序中，我们通常把命令行参数数组取名为args，把命令行参数个数的变量取名为argv，命令行参数数组是一个字符串数组。
ExamScoresl.java程序中需要跟踪所有的成绩，因此将考试成绩存放在一个int型数组中。创建数组的三个步骤是：（1）声明一个数组引用变量；（2）实例化（创建）数组本身，也就是为数组分配内存空间；（3）初始化数组中的每个变量。
1. 数组的声明
3
数组变量的声明和其他Java变量的声明类似，声明数组的语法模板： DataType ArrayName [ConstIntExpression]; 或
DataType [ConstIntExpression] ArrayName;
DataType是数据类型，即数组中元素的数据类型；ArrayName是合法的变量；[ ]符号中的ConsIntExpression指明数组的大小，即数组中元素的个数。
程序ExamScoresl.java中，声明int数组变量： int [] scores;
另外一种声明数组的方式： int scores[];
这两种数组声明方式在语法上都是正确的，都能被编译器接受。编者个人喜欢第一种（int[] scores）声明方式，因为它更清晰地说明了数组变量的名字是scores，而不是scores[]；scores被声明为一个指向整型数组的指针。然而，更普遍使用的是第二种方式，尤其在Java官方文档中更为明显，因为这种方式与C++中的声明方式比较接近。
2. 实例化数组
实例化scores数组的语句如下： scores = new int[numberOfScores];
实例化数组，即为数组元素分配内存空间，是通过new操作符实现的。new操作符后是数据类型以及元素个数。元素个数放在[]运算符中。下面是一些例子：
counts = new int[5];
names = new String[100];
3. 数组元素的初始化
将scores数组中的元素在循环中初始化的语句如下： for ( int i = 0; i < scores.length; i++ ) { scores[i] = Integer.parseInt(commandLineArgs[i]);
scores.length是数组元素的个数，就象commandLineArgs.length是数组commandLineArgs的元素个数一样。数组元素的范围从0到length - 1。
4. 数组声明、实例化和初始化的更多解释
声明和实例化数组的常见形式如下例所示： int[] scores;
scores = new int[numberOfScores];
声明和实例化数组可以合并成一个语句： int[] scores = new int[numberOfScores];
还可以定义初始化列表(Initializer List)来初始化数组元素： int[] numbers = {4, 3, 2, 1};
String[] name = {\
数组的长度是由{}中的元素个数隐含定义的，numbers数组的长度为4，name数组的长度为3。当
4
数组的声明和创建分开时，仍然可以使用初始化列表，只是这种方式不太简练：
int[] numbers;
numbers = new int[]{4, 3, 2, 1};
再次强调一下，数组变量是一个内存位置的名字，这个内存位置存储的不是数组本身，而是数组在内存中存放的地址。因此，数组变量存放了一个指向数组的指针。当数组变量第一次声明时，它并没有真正指向一个数组。数组声明只是开辟一个存放指针的空间。之后，当使用关键字new实例化数组并将其指定给一个数组变量时，该数组变量就存放了一个指向数组的指针。
范例5-1程序的顶端有这样一个声明： final int columnWidth = 5;
这个声明看上去象一个变量的声明，不同的是在最前面有一个关键字final。关键字final意味着columnWidth被声明为一个常量。常量的值在第一次初始化之后就不能改变。
为什么要费心去定义常量，而不在代码中直接使用常量的值呢？原因在于方便程序员修改程序，程序员只需查看代码顶端并修改常量的值，而不需要修改该常量的值出现的每行代码。
实验5.4.2: (I)访问数组元素
引用数组中的元素，使用 [ ] 操作符。范例5-1中，访问scores数组元素： int score = scores[0]; // 得到第一个元素 int score = scores[3]; // 得到第四个元素
[ ]中的索引可以是整数，或者整型变量。索引的取值范围在0到数组元素个数-1之间。数组变量与数组中索引变量的区别在于，数组变量代表整个数组，数组中的索引变量代表了数组中的元素在数组中的位置。
通常我们会使用for循环语句来操作数组元素，见范例5-2。
程序清单5-2：AccessArrayWithForLoop.java
public class AccessArrayWithForLoop { public static void main(String[] args) { String[] months = { \ \ int[] sizes = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; for(int i = 0; i < months.length; i++ ) { System.out.println(months[i] + \ } } }
注意for循环中的变量i，i的取值在0到months.length-1之间。试着把源代码 for(int i = 0; i < months.length; i++ ) 改成：
for(int i = 0; i < = months.length; i++ ) 重新编译、运行程序。回答下面的问题：
5