新增：《Java基础快速入门 | 多维数组》

docs/courses/java/01-Java语法入门/14-多维数组.md

@@ -0,0 +1,447 @@
+---
+title: 多维数组
+author: 查尔斯
+date: 2020/10/09 15:30
+categories:
+ - Java基础快速入门
+tags:
+ - Java
+ - Java基础
+---
+
+# 多维数组
+
+## 前言
+
+**C：** 上一篇，我们学习了数组的概念，并掌握了它的定义及基本使用方法。
+
+下面，我们再来看一个案例需求。
+
+**案例需求：已知有3个班级各5名学员，请计算各个班级的总成绩。** 
+
+根据需求及经验来分析，如果我们只是要计算单个班级的学生总成绩，那么定义一个普通数组，来存储这些成绩信息，再去计算即可。
+
+```java
+// 存储一个班成绩
+double[] scores = new double[5];
+// ...
+```
+
+而现在需要计算三个班级的各自总成绩，按经验推导，应该先如下定义存储结构，然后分别计算。
+
+```java
+// 存储第一个班成绩
+double[] scores1 = new double[5];
+// 存储第二个班成绩
+double[] scores2 = new double[5];
+// 存储第三个班成绩
+double[] scores3 = new double[5];
+// ...
+```
+
+自然它也是可以实现需求的。但是，在本篇，笔者将带你学习一种更为高级的方式：多维数组。
+
+![202010091457755](../../../public/img/2020/10/09/202010091457755.jpeg)
+
+<!-- more -->
+
+## 概述
+
+上一篇，我们学的用来存储多个数据的数组，它们被称为一维数组。
+
+多维数组，类似于前面学过的嵌套 if、嵌套循环。笔者觉得，你也可以把多维数组称之为 "嵌套数组"。
+
+它的常见表现形式有：二维数组、三维数组。
+
+::: tip 笔者说
+二维数组：是以 一维数组 作为 数组元素 的数组，即 “数组的数组”。[1]  
+
+三维数组：是以 二维数组 作为 数组元素 的数组。
+:::
+
+有点拗口，定义向绕口令一样，分明就是 "俄罗斯套娃" 么。
+
+![202010091457896](../../../public/img/2020/10/09/202010091457896.png)
+
+不过在使用多维数组前，需要再强化些概念理解：
+
+- 一般来讲，主要使用的是二维数组，三维及以上使用较少（ **本篇笔者也主要介绍二维数组的使用** ）
+- 从语法上来看，Java 支持多维数组的写法
+- 从内存分配原理的角度上来看，它们都是一维数组而已
+
+## 定义
+
+### 方式一
+
+传统的一维数组的声明和赋值方式，我们都是掌握的：
+
+```java
+// 声明语法：数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组容量];
+// 例如：存储5名学生成绩：
+//    数组存储的元素：成绩
+//    数组元素的数据类型：double
+//    数组的容量(要存储的成绩数量)：5
+double[] scores = new double[5];
+
+// 赋值语法：数组名[下标] = 元素值;
+scores[0] = 90;
+scores[1] = 80;
+scores[2] = 70;
+scores[3] = 60;
+scores[4] = 50;
+```
+
+![202010091458322](../../../public/img/2020/10/09/202010091458322.png)
+
+二维数组本质上就是一维数组，只不过是以 一维数组 作为 数组元素 的数组。我们可以把二维数组分成外维数组及内维数组。
+
+```java
+// 声明二维数组
+// 语法
+数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[外维数组容量][内维数组容量];
+
+// 给二维数组赋值
+// 语法
+数组名[外维数组下标][内维数组下标] = 元素值;
+```
+
+我们结合着二维数组的语法，来初步实现下前言中的需求。
+
+::: details 案例需求：存储3个班各5名学生成绩。
+
+**思路分析：** 
+
+1. 根据需求，由于要存储的两组数据有包含关系，采用二维数组更为合适
+
+2. 确定数组的各个组成
+
+   - 外维数组：
+     - 数组元素：班级
+
+     - 数组元素类型：double[]
+     - 数组容量：5
+
+   - 内维数组：
+     - 数组元素：成绩
+     - 数组元素类型：double
+     - 数组容量：3
+
+3. 根据数组组成，套用方式一的数组语法实现
+:::
+
+```java
+// 声明一个二维数组     
+double[][] scores = new double[3][5];
+
+// 给二维数组赋值
+// 第1个班
+scores[0][0] = 90; // 第1个班的第1个同学成绩为90
+scores[0][1] = 80;
+scores[0][2] = 70;
+scores[0][3] = 60;
+scores[0][4] = 50;
+// 第2个班
+scores[1][0] = 90;
+scores[1][1] = 90;
+scores[1][2] = 80;
+scores[1][3] = 70;
+scores[1][4] = 65;
+// 第3个班
+scores[2][0] = 85;
+scores[2][1] = 70;
+scores[2][2] = 75;
+scores[2][3] = 80;
+scores[2][4] = 60;
+```
+
+![202010091458868](../../../public/img/2020/10/09/202010091458868.png)
+
+::: tip 笔者说
+虽然数组有些特别，不像之前学的基本数据类型：int、double..。但数组也是一种数据类型，所以 "别拿豆包不当干粮，别拿数组不当数据类型" 。
+:::
+
+### 方式二
+
+在定义二维数组时，内维数组容量不是必须立刻指定的，还可以这样写。
+
+```java
+数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[外维数组容量][内维数组容量];
+```
+
+**案例需求：存储三个班学生成绩，1班有5个学生，2班有3个学生，3班有2个学生。** 
+
+```java
+// 声明一个二维数组
+double[][] scores = new double[3][];
+// 声明内维数组
+scores[0] = new double[5]; // 第一个班
+scores[1] = new double[3]; // 第二个班
+scores[2] = new double[2]; // 第三个班
+
+// 赋值语法：数组名[外维数组下标][内维数组下标] = 元素值;
+// 第1个班
+scores[0][0] = 90;
+scores[0][1] = 80;
+scores[0][2] = 70;
+scores[0][3] = 60;
+scores[0][4] = 50;
+// 第2个班
+scores[1][0] = 90;
+scores[1][1] = 90;
+scores[1][2] = 80;
+// 第3个班
+scores[2][0] = 85;
+scores[2][1] = 70;
+```
+
+![202010091458957](../../../public/img/2020/10/09/202010091458957.png)
+
+### 方式三
+
+一维数组可以在声明时，实现直接赋值，二维数组自然也是可以的。
+
+```java
+// 存储3个班各5名同学成绩
+// 每个 {} 就是一个一维数组
+double[][] scores = {{90, 80, 70, 60, 50}, {90, 90, 80, 70, 65}, {85, 70, 75, 80, 60}};
+```
+
+另外它也支持下方的写法：
+
+```java
+double[][] scores = new double[][]{{90, 80, 70, 60, 50}, {90, 90, 80, 70, 65}, {85, 70, 75, 80, 60}};
+```
+
+## 动态赋值及遍历
+
+一维数组学习的时候，我们发现在数组赋值时是重复性、有规律性的。当时我们就用 Scanner 结合循环来优化了一下赋值过程，这样就拥有了动态赋值的能力。
+
+现在二维数组赋值虽然更为复杂，但是依然保有重复性、规律性，我们也可以用 Scanner 结合循环来优化一下。
+
+![202010091459307](../../../public/img/2020/10/09/202010091459307.png)
+
+**思路分析：** 
+
+1. 根据效果图分析，它分别有两个规律性操作，采用二重循环
+   - 班级的规律
+   - 每个班级的规律
+2. 循环要素
+   - 外层循环
+     - 循环条件：`< 外维数组的容量`
+     - 循环操作：内层循环
+
+   - 内层循环
+     - 循环条件：`< 内维数组的容量`
+     - 循环操作： 数组名\[外层循环变量][内层循环变量] = 输入的元素值;
+3. 固定次数循环，采用 for 循环
+4. 检查循环是否可以正常退出
+
+```java
+double[][] scores = new double[3][5];
+
+Scanner input = new Scanner(System.in);
+// 循环班级
+for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
+    // 循环每个班级
+    System.out.println("开始录入第" + (i+1) + "个班的学生成绩：");
+    for (int j = 0; j < scores[i].length; j++) {
+        System.out.print("请输入" + (i+1) + "班的第" + (j+1) + "个学生的成绩：");
+        scores[i][j] = input.nextDouble();
+    }
+}
+```
+
+上述代码就是二维数组的动态赋值方式。如果去除输入赋值环节后，它显然又是二维数组的遍历方式。
+
+```java
+double[][] scores = {{90, 80, 70, 60, 50}, {90, 90, 80, 70, 65}, {85, 70, 75, 80, 60}};
+
+// 循环班级
+for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
+    // 循环每个班级
+    System.out.println((i+1) + "班的学生成绩如下：");
+    for (int j = 0; j < scores[i].length; j++) {
+        System.out.println("第" + (j+1) + "个学生的成绩是：" + scores[i][j]);
+    }
+}
+```
+
+**控制台输出：** 
+
+```
+1班的学生成绩如下：
+第1个学生的成绩是：90.0
+第2个学生的成绩是：80.0
+第3个学生的成绩是：70.0
+第4个学生的成绩是：60.0
+第5个学生的成绩是：50.0
+2班的学生成绩如下：
+第1个学生的成绩是：90.0
+第2个学生的成绩是：90.0
+第3个学生的成绩是：80.0
+第4个学生的成绩是：70.0
+第5个学生的成绩是：65.0
+3班的学生成绩如下：
+第1个学生的成绩是：85.0
+第2个学生的成绩是：70.0
+第3个学生的成绩是：75.0
+第4个学生的成绩是：80.0
+第5个学生的成绩是：60.0
+```
+
+::: tip 笔者说
+一维数组的时候，我们有两种遍历方式：1.循环下标遍历 2.增强 for循 环遍历。而二维数组的话，笔者建议你就采用循环下标方式即可，不要再去 "混合或者自造语法" 了。
+:::
+
+## 使用
+
+好了，介绍完二维数组的概念和定义方式，接下来我们完整的使用它，来完成前言中的案例需求。
+
+**案例需求：已知有3个班级各5名学员，请使用二维数组计算各个班级的总成绩。** 
+
+```java
+double[][] scores = {{90, 80, 70, 60, 50}, {90, 90, 80, 70, 65}, {85, 70, 75, 80, 60}};
+
+// 循环班级
+// 定义变量，记录每个班的总成绩
+double sum;
+for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
+    // 每次都要初始化总成绩
+    sum = 0; 
+    // 循环每个班级
+    for (int j = 0; j < scores[i].length; j++) {
+        // 累加成绩
+        sum += scores[i][j];
+    }
+    System.out.println((i+1) + "班的学生总成绩为：" + sum);
+}
+```
+
+**控制台输出：** 
+
+```
+1班的学生总成绩为：350.0
+2班的学生总成绩为：395.0
+3班的学生总成绩为：370.0
+```
+
+## Arrays工具类
+
+有了数组之后，我们就可以实现非常多的算法需求。但很多算法需求中，部分功能都是类似的，我们重复的实现，重复的写。
+
+**例如：遍历输出数组的所有内容。** 
+
+```java
+String[] arr = {"佩奇", "乔治", "苏西"};
+// 循环下标来实现数组遍历
+for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
+    System.out.println(arr[i]);
+}
+```
+
+而这一切，Java 创造团队们也考虑到了，他们给我们在 Java 类库中提供了一个工具类：`Arrays`。在这个类中，提供的都是操作数组的方法。
+
+| **方法名称**                     | **说明**                                                     |
+| :------------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
+| toString(array) : String         | 将一个数组 array 转换成一个字符串                            |
+| equals(array1,array2) : boolean  | 比较 array1 和 array2 两个数组是否相等                       |
+| sort(array)  : void              | 对数组 array 的元素进行升序排列                              |
+| copyOf(array,length)  : newArray | 把数组 array 复制成一个长度为 length 的新数组，返回类型与复制的数组一致 |
+| ...                              | ...                                                          |
+
+它和我们曾经使用过的 Scanner 都在 `java.util` 包下，所以使用的话也需要先导入一下。
+
+::: tip 笔者说
+Java 系统类库 java.util 包下的类都是工具类，使用前需要先 import。
+:::
+
+看看下方，有了 Arrays，你只需要一行代码，就可以搞定一个数组的遍历输出操作。
+
+```java
+package demo1;
+// 1.导入 Arrays
+import java.util.Arrays;
+
+public class Demo1 {
+
+    public static void main(String[] args) {
+        String[] arr = {"佩奇", "乔治", "苏西"};
+        // 2.使用 Arrays(它不需要创建对象，直接可以用)
+        String arrStr = Arrays.toString(arr);
+        System.out.println(arrStr); // [佩奇, 乔治, 苏西]
+    }
+
+}
+```
+
+**再例如：要比较两个数组的内容是否相同。** 
+
+```java
+char[] charArr1 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
+char[] charArr2 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
+// 不使用 equals 方法，原生写法
+boolean flag = true;
+for (int i = 0; i < charArr1.length; i++) {
+    if (charArr1[i] != charArr2[i]) {
+        flag = false;
+    }
+}
+System.out.println("两个数组内容是否一致？" + flag);
+```
+
+而有了 Arrays，你只需要一行代码，就可以搞定两个数组的内容比较操作。
+
+```java
+char[] charArr1 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
+char[] charArr2 = {'a', 'b', 'c', 'd'};
+boolean flag = Arrays.equals(charArr1, charArr2);
+System.out.println("两个数组内容是否一致？" + flag);
+```
+
+我们再来看看另外两个方法的使用示例。
+
+```java
+// sort 方法
+int[] arr1 = {10, 9, 11, 7, 8};
+Arrays.sort(arr1);
+System.out.println(Arrays.toString(arr1)); // [7, 8, 9, 10, 11]
+
+// copyOf 方法
+int[] arr2 = {10, 9, 11, 7, 8};
+int[] newArr = Arrays.copyOf(arr2, arr2.length + 1);
+System.out.println(Arrays.toString(newArr)); // [10, 9, 11, 7, 8, 0]
+```
+
+::: tip 笔者说
+Arrays 工具类还有更多的数组操作方法，等以后需要使用时，笔者再告诉你。或者在未来你有需求时，也可以去查阅 Java 官方的 API 文档，来挑选适合你的数组操作方法。
+:::
+
+## 答题环节
+
+### 统计销售额
+
+**需求：统计一个公司三个销售小组中每个小组的 总销售额 以及 整个公司的销售额 。** 
+
+1. 定义一个二维数组，存储三个销售小组的销售额。
+
+2. 第一小组销售额为{5, 10}万元，第二小组销售额为{10, 20, 30}万元，第三小组销售额为{10, 10, 20, 20}万元。
+
+3. 计算每个小组的总销售额和整个公司的销售额并输出。
+
+## 参考文献
+
+[1]百度百科. 二维数组[EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/二维数组/8168543. 2021.1.17
+
+## 后记
+
+这一篇，咱们还学到了一个 Arrays 工具类，是不是感觉一些数组操作也没那么难了？的确，有了这类工具类的加入，将会更方便我们日常的需求实现。
+
+但也别忘了自身内功的提升，如果以后没有合适的工具类，难道我们就不能自己写出来了吗？
+
+下一篇，我们将围绕数组进行一些排序算法学习，毕竟数据结构和算法不分家，算法中又以排序算法最为经典，期待一下吧。
+
+::: info 笔者说
+对于技术的学习，笔者一贯遵循的步骤是：先用最最简单的 demo 让它跑起来，然后学学它的最最常用 API 和 配置让自己能用起来，最后熟练使用的基础上，在空闲时尝试阅读它的源码让自己能够洞彻它的运行机制，部分问题出现的原因，同时借鉴这些技术实现来提升自己的代码高度。
+
+所以在笔者的文章中，前期基本都是小白文，仅仅穿插很少量的源码研究。当然等小白文更新多了，你们还依然喜欢，后期会不定时专门对部分技术的源码进行解析。
+:::