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Java 多维数组

在 Java 编程语言中,多维数组本质上是一个包含其他数组作为其元素的数组。这种数据结构为我们处理复杂数据组织提供了强大的工具,特别是在需要表格状或矩阵形式数据表示的场景中。

多维数组是数组的数组,多维数组的每个元素都是数组本身。所以学习多维数组之前,请先确保掌握 Java 数组的基本概念。

Java 多维数组结构图


如何声明多维数组?

Java 提供了多种声明多维数组的语法形式,每种形式在语义上完全等价:

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// 三种等价的二维数组声明方式
int[][] matrix1;      // 推荐使用,清晰表明类型
int matrix2[][];      // C语言风格,合法但不推荐
int[] matrix3[];      // 混合风格,容易造成混淆

// 三维数组声明
int[][][] cube;

在内存中,Java 的多维数组并非连续的内存块,而是通过引用实现的数组的数组。这意味着二维数组中的每个元素实际上是对另一个一维数组的引用。


如何初始化多维数组?

初始化多维数组可以分为两种形式:直接初始化、使用new关键字

1. 直接初始化,直接在声明时初始化多维数组:

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// 二维数组,规则的3x3矩阵
int[][] identityMatrix = {
    {1, 0, 0},
    {0, 1, 0},
    {0, 0, 1}
};

// 不规则数组 - 每行有不同的列数
String[][] websiteData = {
    {"Kaicz", "开创者", "教程网站", "个人网站"},
    {"Google", "谷歌"},
    {"Baidu", "百度", "搜索引擎"}
};

2. 动态初始化,使用new关键字初始化多维数组:

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// 创建固定大小的二维数组
double[][] temperatureData = new double[12][31]; // 12个月,每月最多31天

// 创建不规则二维数组
int[][] pyramid = new int[5][]; // 5行,列数未定
for (int i = 0; i < pyramid.length; i++) {
    pyramid[i] = new int[i + 1]; // 第i行有i+1个元素
}

// 三维数组初始化
boolean[][][] spatialData = new boolean[10][10][10]; // 10x10x10的立方体

访问和遍历多维数组

对于多维数组,访问元素需要通过从0开始的多级索引值,使用类似数组名[索引1][索引2]...[索引N]的语法即可读取特定位置的元素。如果访问任一维度上不存在的索引,都会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

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int[][] matrix = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

// 访问特定元素
System.out.println(matrix[0][0]); // 输出: 1
System.out.println(matrix[1][2]); // 输出: 6

// 获取数组维度信息
System.out.println("行数: " + matrix.length);        // 输出: 3
System.out.println("第一行列数: " + matrix[0].length); // 输出: 3

2. 遍历数组

使用嵌套 for 循环结构,通过索引遍历数组的每一个成员:

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// 遍历二维数组
for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
    for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) {
        System.out.print(matrix[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}

使用嵌套 for-each 循环(增强for循环),遍历数组的每一个成员:

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for (int[] row : matrix) {
    for (int value : row) {
        System.out.print(value + " ");
    }
    System.out.println();
}


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