多维数组

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二维数组

二维数组就是数组的数组。定义一个二维数组如下：

// 二维数组
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] ns = {
            { 1, 2, 3, 4 },
            { 5, 6, 7, 8 },
            { 9, 10, 11, 12 }
        };
        System.out.println(ns.length); // 3
    }
}

因为ns包含3个数组，因此，ns.length为3。实际上ns在内存中的结构如下：

                    ┌───┬───┬───┬───┐
         ┌───┐  ┌──▶│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────▶│░░░│──┘   └───┴───┴───┴───┘
         ├───┤      ┌───┬───┬───┬───┐
         │░░░│─────▶│ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │
         ├───┤      └───┴───┴───┴───┘
         │░░░│──┐   ┌───┬───┬───┬───┐
         └───┘  └──▶│ 9 │10 │11 │12 │
                    └───┴───┴───┴───┘

如果我们定义一个普通数组arr0，然后把ns[0]赋值给它：

// 二维数组
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] ns = {
            { 1, 2, 3, 4 },
            { 5, 6, 7, 8 },
            { 9, 10, 11, 12 }
        };
        int[] arr0 = ns[0];
        System.out.println(arr0.length); // 4
    }
}

实际上arr0就获取了ns数组的第0个元素。因为ns数组的每个元素也是一个数组，因此，arr0指向的数组就是{ 1, 2, 3, 4 }。在内存中，结构如下：

            arr0 ─────┐
                      ▼
                    ┌───┬───┬───┬───┐
         ┌───┐  ┌──▶│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────▶│░░░│──┘   └───┴───┴───┴───┘
         ├───┤      ┌───┬───┬───┬───┐
         │░░░│─────▶│ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │
         ├───┤      └───┴───┴───┴───┘
         │░░░│──┐   ┌───┬───┬───┬───┐
         └───┘  └──▶│ 9 │10 │11 │12 │
                    └───┴───┴───┴───┘

访问二维数组的某个元素需要使用array[row][col]，例如：

System.out.println(ns[1][2]); // 7

二维数组的每个数组元素的长度并不要求相同，例如，可以这么定义ns数组：

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

这个二维数组在内存中的结构如下：

                    ┌───┬───┬───┬───┐
         ┌───┐  ┌──▶│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │
ns ─────▶│░░░│──┘   └───┴───┴───┴───┘
         ├───┤      ┌───┬───┐
         │░░░│─────▶│ 5 │ 6 │
         ├───┤      └───┴───┘
         │░░░│──┐   ┌───┬───┬───┐
         └───┘  └──▶│ 7 │ 8 │ 9 │
                    └───┴───┴───┘

要打印一个二维数组，可以使用两层嵌套的for循环：

for (int[] arr : ns) {
    for (int n : arr) {
        System.out.print(n);
        System.out.print(', ');
    }
    System.out.println();
}

或者使用Java标准库的Arrays.deepToString()：

// 二维数组
import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] ns = {
            { 1, 2, 3, 4 },
            { 5, 6 },
            { 7, 8, 9 }
        };
        System.out.println(Arrays.deepToString(ns));
    }
}

三维数组

三维数组就是二维数组的数组。可以这么定义一个三维数组：

int[][][] ns = {
    {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
        {7, 8, 9}
    },
    {
        {10, 11},
        {12, 13}
    },
    {
        {14, 15, 16},
        {17, 18}
    }
};

它在内存中的结构如下：

                              ┌───┬───┬───┐
                   ┌───┐  ┌──▶│ 1 │ 2 │ 3 │
               ┌──▶│░░░│──┘   └───┴───┴───┘
               │   ├───┤      ┌───┬───┬───┐
               │   │░░░│─────▶│ 4 │ 5 │ 6 │
               │   ├───┤      └───┴───┴───┘
               │   │░░░│──┐   ┌───┬───┬───┐
        ┌───┐  │   └───┘  └──▶│ 7 │ 8 │ 9 │
ns ────▶│░░░│──┘              └───┴───┴───┘
        ├───┤      ┌───┐      ┌───┬───┐
        │░░░│─────▶│░░░│─────▶│10 │11 │
        ├───┤      ├───┤      └───┴───┘
        │░░░│──┐   │░░░│──┐   ┌───┬───┐
        └───┘  │   └───┘  └──▶│12 │13 │
               │              └───┴───┘
               │   ┌───┐      ┌───┬───┬───┐
               └──▶│░░░│─────▶│14 │15 │16 │
                   ├───┤      └───┴───┴───┘
                   │░░░│──┐   ┌───┬───┐
                   └───┘  └──▶│17 │18 │
                              └───┴───┘

如果我们要访问三维数组的某个元素，例如，ns[2][0][1]，只需要顺着定位找到对应的最终元素15即可。

理论上，我们可以定义任意的N维数组。但在实际应用中，除了二维数组在某些时候还能用得上，更高维度的数组很少使用。

练习

使用二维数组可以表示一组学生的各科成绩，请计算所有学生的平均分：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 用二维数组表示的学生成绩:
        int[][] scores = {
                { 82, 90, 91 }, // 学生甲的语数英成绩
                { 68, 72, 64 }, // 学生乙的语数英成绩
                { 95, 91, 89 }, // ...
                { 67, 52, 60 },
                { 79, 81, 85 },
        };
        // TODO:
        double average = 0;
        System.out.println(average);
        if (Math.abs(average - 77.733333) < 0.000001) {
            System.out.println("测试成功");
        } else {
            System.out.println("测试失败");
        }
    }
}