5.4 多維數(shù)組

雖然一維數(shù)組可以處理一般簡單的數(shù)據(jù)，但是在實際的應用中仍顯不足，所以Java語言提供了多維數(shù)組，但在Java語言中并沒有真正的多維數(shù)組。所謂多維數(shù)組，就是數(shù)組元素也是數(shù)組的數(shù)組。

5.4.1 二維數(shù)組

二維數(shù)組的聲明方式與一維數(shù)組類似，內(nèi)存的分配也一樣是用new運算符。其聲明與分配內(nèi)存的格式如下所示：

     數(shù)據(jù)類型[][]數(shù)組名;
     數(shù)組名=new數(shù)據(jù)類型[行數(shù)][列數(shù)];

二維數(shù)組在分配內(nèi)存時，要告訴編譯器二維數(shù)組行與列的個數(shù)。因此在上面格式中，“行數(shù)”是告訴編譯器所聲明的數(shù)組有多少行，“列數(shù)”則是聲明每行中有多少列。例如：

     int[][]a;    //聲明二維整型數(shù)組a
     a=new int[3][4]; //分配一塊內(nèi)存空間,供3行4列的整型數(shù)組a使用

同樣地，也可以用較為簡潔的方式來聲明數(shù)組，其格式如下：

     數(shù)據(jù)類型[][]數(shù)組名=new數(shù)據(jù)類型[行數(shù)][列數(shù)];

以該種方式聲明的數(shù)組，在聲明的同時，就分配一塊內(nèi)存空間，供該數(shù)組使用。如

     int[][]a=new int[3][4];

雖然在應用上很像C語言中的多維數(shù)組，但還是有區(qū)別的，在C語言中定義一個二維數(shù)組，必須是一個m×n的矩形，如圖5.4所示。Java語言的二維數(shù)組不一定是規(guī)則的矩形，如圖5.5所示。

如，定義一個如下的數(shù)組：

     int[][]x=nex int[];

它表示定義了一個數(shù)組引用變量x，第一個元素為x[0]，第n個元素變量為x[n—1]。x中從x[0]到x[n—1]的每個元素變量正好又是一個整數(shù)類型的數(shù)組引用變量。需要注意的是，這里只是要求每個元素都是一個數(shù)組引用變量，并沒有要求它們所引用數(shù)組的長度是多少，也就是每個引用數(shù)組的長度可以不一樣。例如：

     int[][]x;
     x=new int[3][];

這兩行代碼表示數(shù)組x有三個元素，每個元素都是int[]類型的一維數(shù)組。該語句相當于定義了三個數(shù)組引用變量，分別是int[]x[0]，int[]x[1]和int[]x[2]，完全可以把x[0]、x[1]和x[2]當成普通變量名來理解。

由于x[0]、x[1]和x[2]都是數(shù)組引用變量，因此，必須對它們賦值，指向真正的數(shù)組對象，才可以引用這些數(shù)組中的元素。例如：

     x[0]=new int[3];
     x[1]=new int[2];

由此可以看出，x[0]和x[1]的長度可以是不一樣的，數(shù)組對象中也可以只有一個元素。程序運行到這之后的內(nèi)存分配情況如圖5.6所示。

x[0]中的第二個元素用x[0][1]來表示，如果要將整數(shù)100賦給x[0]中的第二個元素，寫法如下：

     x[0][1]=100;

如果數(shù)組對象正好是一個m×n形式的規(guī)則矩陣，可不必向上面代碼一樣，先創(chuàng)建高維的數(shù)組對象后，再逐一創(chuàng)建低維的數(shù)組對象。完全可以用一條語句在創(chuàng)建高維數(shù)組對象的同時，創(chuàng)建所有的低維數(shù)組對象。例如：

     int[][]x=new int[2][3];

該語句表示創(chuàng)建了一個2×3形式的二維數(shù)組，其內(nèi)存布局如圖5.7所示。

在二維數(shù)組中，若要取得二維數(shù)組的行數(shù)，只要在數(shù)組名后加上.length屬性即可；若要取得數(shù)組中某行元素的個數(shù)，則須在數(shù)組名后加上該行的下標，再加上.length。例如：

     x.length;    //計算數(shù)組x的行數(shù)
     x[0].length;     //計算數(shù)組x的第1行元素的個數(shù)
     x[2].length;     //計算數(shù)組x的第3行元素的個數(shù)

注意：與一維數(shù)組相同，用new運算符來為數(shù)組申請內(nèi)存空間時，很容易在數(shù)組各維數(shù)的指定中出現(xiàn)錯誤，二維數(shù)組要求必須指定高層維數(shù)。例如，下面是正確的申請方式：

下面是錯誤的申請方式：

如果想直接在聲明二維數(shù)組時就給數(shù)組賦初值，可以利用花括號實現(xiàn)，只要在數(shù)組的聲明格式后面再加上初值的賦值即可。其格式如下：

同樣需要注意的是，用戶并不需要定義數(shù)組的長度，因此在數(shù)據(jù)類型后面的方括號里并不必填寫任何的內(nèi)容。此外，在花括號內(nèi)還有幾組花括號，每組花括號內(nèi)的初值會依次賦值給數(shù)組的第1，2，…，n+1行元素。例如：

該語句中聲明了一個整型數(shù)組a，該數(shù)組有2行4列共8個元素，花括號里的兩組初值會分別依次指定給各行里的元素存放，a[0][0]為11，a[0][1]為22，…，a[1][3]為99。

注意：與一維數(shù)組一樣，在聲明多維數(shù)組并初始化時不能指定其長度，否則出錯。如“int[2][3]b={{1，2，3}，{4，5，6}}；”語句在編譯時將出錯。

【例5.4】 計算并輸出楊輝三角形。

該程序的運行結(jié)果為：

該程序的第8行聲明了一個7行的二維數(shù)組iaYong，每行的列數(shù)由第10、11行的for循環(huán)來定義；第13～19行的for循環(huán)用于計算楊輝三角形并存入數(shù)組iaYong的相應元素中，其中的第15、18行分別是將第i行的第一個元素和最后一個元素置1；第16行定義的內(nèi)層for循環(huán)用于計算第i行的其他元素，其計算方法是第17行的循環(huán)體；第20～25行利用foreach循環(huán)將楊輝三角形輸出。

5.4.2 三維以上的多維數(shù)組

通過對二維數(shù)組的介紹，不難發(fā)現(xiàn)，要想提高數(shù)組的維數(shù)，只要在聲明數(shù)組的時候?qū)⑾聵伺c中括號再加一組即可，所以三維數(shù)組的聲明為“int[][][]a；”，而四維數(shù)組為“int[][][][]a；”，依次類推。

使用多維數(shù)組時，輸入輸出的方式和一、二維數(shù)組相同，但是每多一維，嵌套循環(huán)的層數(shù)就必須多一層，所以維數(shù)越高的數(shù)組其復雜度也就越高。

【例5.5】 聲明三維數(shù)組并賦初值，然后輸出該數(shù)組的各元素，并計算各元素之和。

程序運行時的結(jié)果如下：

     a[0][0][0]=1
     a[0][0][1]=2
     a[0][1][0]=3
     a[0][1][1]=4
     a[1][0][0]=5
     a[1][0][1]=6
     a[1][1][0]=7
     a[1][1][1]=8
     sum=36

該程序利用三層循環(huán)來輸出三維數(shù)組的各元素并計算各元素之和。