二维数组的定义、初始化、内存分析总结

1. 二维数组的概念

二维数组就是一种数组的数组，其本质上还是一个一维数组，只是它的数据元素又是一个一维数组。如果你对这个概念想象不出来，壹哥给大家举个栗子，相信吸烟的同学一下子就会明白。

一根烟 = 一个变量

一包烟 = 20根烟 = 一维数组

一条烟 = 10包烟 = 二维数组

也就是说，我们买的”一条烟“，就是一种”二维数组“，明白了吧？

2. 二维数组的定义

定义二维数组的基本语法如下：

定义方式一：

元素类型[][] 数组名称;

定义方式二：

元素类型 数组名称[][];

在开发时，第一种定义方式更常用一些。这是数组的定义，我们还要对数组进行初始化。二维数组在初始化时，也分为动态初始化和静态初始化两种情况。我们可以把数组的定义和初始化在多条语句中分开完成，也可以直接放在一个语句中完成。

3. 初始化

3.1 动态初始化

二维数组进行动态初始化时，语法格式如下：

元素类型[][] 数组名称 = new 元素类型[二维数组的长度][一维数组的长度];

例如：

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

在上述示例中，表示我们定义了一个整型的二维数组arr。3表示在二维数组中有3个一维数组，每个一维数组就是一行；4表示每个一维数组中有4个数据元素，这样就形成了二维数组的4列。这样我们就可以把这个二维数组arr看成是一个3行4列的数组或矩阵，访问二维数组中的某个元素时，需要使用arr[row][col]的形式。所以二维数组中，总的元素个数最多有3*4=12个。

以下是动态初始化的案例代码。

public class Demo15 {

 public static void main(String[] args) {
 // 二维数组--动态初始化

 //二维数组在动态初始化时，必须指定二维数组的长度。
 //创建一个包含了3个一维数组的二维数组，每个一维数组的长度是2。
 int[][] arr2 = new int[3][2];

 //给二维数组赋值
 //给二维数组中的第一个一维数组赋值
        arr2[0][0] = 111;
        arr2[0][1] = 222;

 //给二维数组中的第二个一维数组赋值
        arr2[1][0] = 333;
        arr2[1][1] = 444;

 //给二维数组中的第三个一维数组赋值
        arr2[2][0] = 555;
        arr2[2][1] = 666;

 //二维数组取值
 System.out.println( "二维数组中第一个元素里的第一个元素"+arr2[0][0]);
 System.out.println( "二维数组中第一个元素里的第二个元素"+arr2[0][1]);
 System.out.println( "二维数组中第二个元素里的第一个元素"+arr2[1][0]);
 System.out.println( "二维数组中第二个元素里的第二个元素"+arr2[1][1]);

 //获取二维数组的长度
 System.out.println("二维数组的长度"+arr2.length);
 System.out.println("二维数组中第一个一维数组的长度"+arr2[0].length);
 System.out.println("二维数组中第二个一维数组的长度"+arr2[1].length);
 System.out.println("二维数组中第三个一维数组的长度"+arr2[2].length);
 }
 
}

注意：我们在对二维数组进行动态初始化时，必须先指定出二维数组的长度，但一维数组的长度可以后续使用前再单独指定。

3.2 静态初始化

二维数组中，每个一维数组的长度并不要求相同，可以各不相同。二维数组进行静态初始化时，语法格式如下： 元素类型[][] 数组名称 = new 元素类型[][]{{一维数组1,一维数组2,一维数组3....};

例如：

int[][] arr = new int[][]{{2,3},{5,2,1},{10,45,22,54}};

但是这种方式的语法显得有些啰嗦，所以在实际开发时，我们一般是采用简化的静态初始化方式，如下所示： 元素类型[][] 数组名称 =m{{一维数组1,一维数组2,一维数组3....};

例如：

int[][] arr = {{2,3},{5,2,1},{10,45,22,54}};

以下是静态初始化的案例代码。

public class Demo16 {

	public static void main(String[] args) {
		// 二维数组--静态初始化

		//静态初始化一个二维数组。静态初始化时可以很灵活
		int[][] arr = {{11,22,33},{66,88}};
 
        //给二维数组赋值。
		//重新给二维数组中第一个一维数组里的第3个数据元素(即33)赋值，用99替换原来的33.
        arr[0][2] = 99;
        //重新给二维数组中第二个一维数组里的第1个数据元素(即66)赋值，用77替换原来的66.
        arr[1][0] = 77;
 
        //二维数组取值
        System.out.println( "二维数组中第一个一维数组里的第一个元素"+arr[0][0]);
        System.out.println( "二维数组中第一个一维数组里的第二个元素"+arr[0][1]);
        System.out.println( "二维数组中第二个一维数组里的第三个元素"+arr[0][2]);
        System.out.println( "二维数组中第二个一维数组里的第一个元素"+arr[1][0]);
        System.out.println( "二维数组中第二个一维数组里的第二个元素"+arr[1][1]);
 
        //获取二维数组的长度
        System.out.println("二维数组中的长度"+arr.length);
        System.out.println("二维数组中第一个一维数组的长度"+arr[0].length);
        System.out.println("二维数组中第二个一维数组的长度"+arr[1].length);
	}
 
}

以上是定义和初始化二维数组的基本案例，为了加深大家对二维数组的理解，接下来再设计几个代码案例，巩固二维数组的用法。

4. 扩展案例

4.1 动态初始化的变形写法

如果我们在定义二维数组时，没有给定一维数组的长度，那么在使用数组之前，一定要先对一维数组进行初始化。否则，此时如果直接使用一维数组，就会产生空指针异常java.lang.NullPointerException。

public class Demo17 {

 public static void main(String[] args) {
 //动态初始化时未限定一维数组的长度
 int[][] arr = new int[3][];
 
 //如果我们在定义二维数组时，没有给定一维数组的长度，那么在使用数组之前，一定要初始化里面的一维数组。
 //否则，如果直接使用一维数组，就会产生空指针异常java.lang.NullPointerException
 // arr3[0][0] = 100;
 //初始化一维数组
		arr[0] = new int[2];
		arr[1] = new int[1];
		arr[2] = new int[4];

 //给数组赋值
		arr[0][0] = 1;
		arr[0][1] = 2;
		arr[1][0] = 10;
		arr[2][0] = 100;
		arr[2][1] = 200;
		arr[2][2] = 300;
		arr[2][3] = 400;

 // 二维数组取值
 System.out.println("二维数组中的第一个元素中的第一个元素" + arr[0][0]);
 System.out.println("二维数组中的第一个元素中的第二个元素" + arr[0][1]);
 System.out.println("二维数组中的第二个元素中的第一个元素" + arr[1][0]);
 }
 
}

arr[0]=new int[2] 和 arr[1]=new int[1]是在为最高维分配引用空间，也就是限制了最高维能保存数据的最大长度。

4.2 遍历二维数组

因为二维数组中包含若干个一维数组，我们之前遍历一维数组时要使用一个循环，所以我们对二维数组进行遍历时就要使用嵌套的双重循环。当然，for/while/foreach等循环都可以使用。

public class Demo18 {

 public static void main(String[] args) {
 // 二维数组--遍历

 //定义一个二维数组
 int[][] arr = {{11,22,33},{55,66},{77,88,99}};
 
 //使用双重for循环，遍历二维数组
 //第一层循环：遍历二维数组中有几个一维数组
 for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
 //arr[i]是一维数组
 //第二层循环：遍历每个一维数组
 for(int j = 0 ; j < arr[i].length ; j++) {
 System.out.println("二维数组中第"+(i+1)+"个一维数组里的元素"+arr[i][j]);
 }
 }
 }
 
}

5. 内存分析

对于一个二维数组来说，比如int[][] array={{10,0,0,20,0},{0,30,40,0,0},{0,0,0,0,0}};这个二维数组的结构如下图所示：

array[0]会获取array数组的第1个元素，因为array数组的每个元素都是一个一维数组，因此array[0]指向的数组就是{ 10, 0, 0, 20, 0 }，其他的以此类推。

高维数组中的每个数据元素，保存的是低位数组的首地址。所以我们访问array[0]就相当于是在访问二维数组中的第一个一维数组的首地址，这样就可以得到第一个一维数组。