详解Java中的数组与字符串相关知识

Java数组的定义和使用
如果希望保存一组有相同类型的数据，可以使用数组。
数组的定义和内存分配

Java 中定义数组的语法有两种：

  type arrayName[];
  type[] arrayName;

type 为Java中的任意数据类型，包括基本类型和组合类型，arrayName为数组名，必须是一个合法的标识符，[ ] 指明该变量是一个数组类型变量。例如：

int demoArray[];
int[] demoArray;

这两种形式没有区别，使用效果完全一样，读者可根据自己的编程习惯选择。

与C、C++不同，Java在定义数组时并不为数组元素分配内存，因此[ ]中无需指定数组元素的个数，即数组长度。而且对于如上定义的一个数组是不能访问它的任何元素的，我们必须要为它分配内存空间，这时要用到运算符new，其格式如下：
    arrayName=new type[arraySize];
其中，arraySize 为数组的长度，type 为数组的类型。如：
demoArray=new int[3];
为一个整型数组分配3个int 型整数所占据的内存空间。

通常，你可以在定义的同时分配空间，语法为：

  type arrayName[] = new type[arraySize];

例如：

int demoArray[] = new int[3];

数组的初始化

你可以在声明数组的同时进行初始化（静态初始化），也可以在声明以后进行初始化（动态初始化）。例如：

// 静态初始化
// 静态初始化的同时就为数组元素分配空间并赋值
int intArray[] = {1,2,3,4};
String stringArray[] = {"微学苑", "http://www.weixueyuan.net", "一切编程语言都是纸老虎"};
// 动态初始化
float floatArray[] = new float[3];
floatArray[0] = 1.0f;
floatArray[1] = 132.63f;
floatArray[2] = 100F;

数组引用

可以通过下标来引用数组：

  arrayName[index];

与C、C++不同，Java对数组元素要进行越界检查以保证安全性。

每个数组都有一个length属性来指明它的长度，例如 intArray.length 指明数组 intArray 的长度。

【示例】写一段代码，要求输入任意5个整数，输出它们的和。

import java.util.*;
public class Demo {
  public static void main(String[] args){
    int intArray[] = new int[5];
    long total = 0;
    int len = intArray.length;

    // 给数组元素赋值
    System.out.print("请输入" + len + "个整数，以空格为分隔：");
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    for(int i=0; i<len; i++){
      intArray[i] = sc.nextInt();
    }

    // 计算数组元素的和
    for(int i=0; i<len; i++){
      total += intArray[i];
    }

    System.out.println("所有数组元素的和为：" + total);
  }
}

运行结果：
请输入5个整数，以空格为分隔：10 20 15 25 50
所有数组元素的和为：120
数组的遍历

实际开发中，经常需要遍历数组以获取数组中的每一个元素。最容易想到的方法是for循环，例如：

int arrayDemo[] = {1, 2, 4, 7, 9, 192, 100};
for(int i=0,len=arrayDemo.length; i<len; i++){
  System.out.println(arrayDemo[i] + ", ");
} 

输出结果：

1, 2, 4, 7, 9, 192, 100,

不过，Java提供了”增强版“的for循环，专门用来遍历数组，语法为：

for( arrayType varName: arrayName ){
  // Some Code
}

arrayType 为数组类型（也是数组元素的类型）；varName 是用来保存当前元素的变量，每次循环它的值都会改变；arrayName 为数组名称。

每循环一次，就会获取数组中下一个元素的值，保存到 varName 变量，直到数组结束。即，第一次循环 varName 的值为第0个元素，第二次循环为第1个元素......例如：

int arrayDemo[] = {1, 2, 4, 7, 9, 192, 100};
for(int x: arrayDemo){
  System.out.println(x + ", ");
}

输出结果与上面相同。

这种增强版的for循环也被称为”foreach循环“，它是普通for循环语句的特殊简化版。所有的foreach循环都可以被改写成for循环。

但是，如果你希望使用数组的索引，那么增强版的 for 循环无法做到。
二维数组

二维数组的声明、初始化和引用与一维数组相似：

int intArray[ ][ ] = { {1,2}, {2,3}, {4,5} };
int a[ ][ ] = new int[2][3];
a[0][0] = 12;
a[0][1] = 34;
// ......
a[1][2] = 93;

Java语言中，由于把二维数组看作是数组的数组，数组空间不是连续分配的，所以不要求二维数组每一维的大小相同。例如：

int intArray[ ][ ] = { {1,2}, {2,3}, {3,4,5} };
int a[ ][ ] = new int[2][ ];
a[0] = new int[3];
a[1] = new int[5];

【示例】通过二维数组计算两个矩阵的乘积。

public class Demo {
  public static void main(String[] args){
    // 第一个矩阵（动态初始化一个二维数组）
    int a[][] = new int[2][3];
    // 第二个矩阵（静态初始化一个二维数组）
    int b[][] = { {1,5,2,8}, {5,9,10,-3}, {2,7,-5,-18} };
    // 结果矩阵
    int c[][] = new int[2][4];

    // 初始化第一个矩阵
    for(int i=0; i<2; i++)
      for(int j=0; j<3 ;j++)
        a[i][j] = (i+1) * (j+2);

    // 计算矩阵乘积
    for (int i=0; i<2; i++){
      for (int j=0; j<4; j++){
        c[i][j]=0;
        for(int k=0; k<3; k++)
          c[i][j] += a[i][k] * b[k][j];
      }
    }
    // 输出结算结果
    for(int i=0; i<2; i++){
      for (int j=0; j<4; j++)
        System.out.printf("%-5d", c[i][j]);
      System.out.println();
    }
  }
}

运行结果：

25  65  14  -65
50  130 28  -130

几点说明：
上面讲的是静态数组。静态数组一旦被声明，它的容量就固定了，不容改变。所以在声明数组时，一定要考虑数组的最大容量，防止容量不够的现象。
如果想在运行程序时改变容量，就需要用到数组列表(ArrayList，也称动态数组)或向量(Vector)。
正是由于静态数组容量固定的缺点，实际开发中使用频率不高，被 ArrayList 或 Vector 代替，因为实际开发中经常需要向数组中添加或删除元素，而它的容量不好预估。

Java字符串(String)
从表面上看，字符串就是双引号之间的数据，例如“微学苑”、“http://www.weixueyuan.net”等。在Java中，可以使用下面的方法定义字符串：

  String stringName = "string content";

例如：

String url = "http://www.weixueyuan.net";
String webName = "微学苑";

字符串可以通过“+”连接，基本数据类型与字符串进行“+”操作一般也会自动转换为字符串，例如：

public class Demo {
  public static void main(String[] args){
    String stuName = "小明";
    int stuAge = 17;
    float stuScore = 92.5f;

    String info = stuName + "的年龄是 " + stuAge + "，成绩是 " + stuScore;
    System.out.println(info);
  }
}

运行结果：

小明的年龄是 17，成绩是 92.5

String字符串与数组有一个共同点，就是它们被初始化后，长度是不变的，并且内容也不变。如果要改变它的值，就会产生一个新的字符串，如下所示：

String str = "Hello ";
str += "World!";

这个赋值表达式看起来有点像简单的接龙，在str后面直接加上一个“World!”字符串，形成最后的字符串“Hello World!”。其运行原理是这样的：程序首先产生了str1字符串，并在内存中申请了一段空间。此时要追加新的字符串是不可能的，因为字符串被初始化后，长度是固定的。如果要改变它，只有放弃原来的空间，重新申请能够容纳“Hello World!”字符串的内存空间，然后将“Hello World!”字符串放到内存中。

实际上，String 是java.lang包下的一个类，按照标准的面向对象的语法，其格式应该为：

String stringName = new String("string content");

例如：

String url = new String(http://www.weixueyuan.net);

但是由于String特别常用，所以Java提供了一种简化的语法。

使用简化语法的另外一个原因是，按照标准的面向对象的语法，在内存使用上存在比较大的浪费。例如String str = new String(“abc”);实际上创建了两个String对象，一个是”abc”对象，存储在常量空间中，一个是使用new关键字为对象str申请的空间。
字符串操作

String对象有很多方法，可以方便的操作字符串。
1) length() 方法

length() 返回字符串的长度，例如：

String str1 = "微学苑";
String str2 = "weixueyuan";
System.out.println("The lenght of str1 is " + str1.length());
System.out.println("The lenght of str2 is " + str2.length());

输出结果：

The lenght of str1 is 3
The lenght of str2 is 10

可见，无论是字母、数字，还是汉字，每个字符的长度都是1。
2) charAt() 方法

charAt() 方法的作用是按照索引值获得字符串中的指定字符。Java规定，字符串中第一个字符的索引值是0，第二个字符的索引值是1，依次类推。例如：

String str = "123456789";
System.out.println(str.charAt(0) + "  " + str.charAt(5) + "  " + str.charAt(8));

输出结果：

1  6  9

3) contains() 方法

contains() 方法用来检测字符串是否包含某个子串，例如：

String str = "weixueyuan";
System.out.println(str.contains("yuan"));

输出结果：

true

4) replace() 方法

字符串替换，用来替换字符串中所有指定的子串，例如：

String str1 = "The url of weixueyuan is www.weixueyuan.net!";
String str2 = str1.replace("weixueyuan", "微学苑");
System.out.println(str1);
System.out.println(str2);

输出结果：

The url of weixueyuan is www.weixueyuan.net!
The url of 微学苑 is www.微学苑.net!

注意：replace() 方法不会改变原来的字符串，而是生成一个新的字符串。
5) split() 方法

以指定字符串作为分隔符，对当前字符串进行分割，分割的结果是一个数组，例如：

import java.util.*;
public class Demo {
  public static void main(String[] args){
    String str = "wei_xue_yuan_is_good";
    String strArr[] = str.split("_");
    System.out.println(Arrays.toString(strArr));
  }
}

运行结果：

[wei, xue, yuan, is, good]

以上仅仅列举了几个常用的String对象的方法，更多方法和详细解释请参考API文档。