Java 入門教學 (11)：陣列 - 固定長度的同類型資料容器

為什麼需要陣列？

學生最多選 3 門課。用 3 個獨立變數 course1, course2, course3 會導致：無法迴圈處理、無法動態知道已選幾門、程式碼重複。陣列將多個同類型變數打包成單一物件，支援索引存取與 length 查詢。

陣列三大特性

1. 同類型：int[] 只能放 int，Course[] 只能放 Course (或子類)。
2. 固定長度：建立時指定長度，終身不可變。
3. 參考型別：int[] 本身是物件 (繼承 Object)，變數存的是記憶體位址。

宣告與建立

// 推薦風格：型別[] 變數名
int[] scores;
Course[] courses;

// 建立 (指定長度)
scores = new int[5];           // {0,0,0,0,0}
courses = new Course[3];       // {null,null,null}

// 宣告同時給初值 (長度由元素個數決定)
int[] lucky = {7, 3, 9, 1};
String[] names = new String[] {"Alice", "Bob"}; // 匿名陣列

多維陣列

// 2D 陣列：3 列，每列長度不同 (鋸齒陣列)
int[][] matrix = new int[3][];
matrix[0] = new int[4];
matrix[1] = new int[5];
matrix[2] = new int[3];
matrix[0][0] = 10; // 存取

長度與遍歷

int[] arr = {10, 20, 30};

// 1. 傳統 for (需索引)
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}

// 2. 增強 for (foreach) - 僅讀取，不需索引
for (int v : arr) {
    System.out.println(v);
}

// 3. Java 8 Stream (函數式)
Arrays.stream(arr).forEach(System.out::println);

實戰：學生選課系統 (1 對 多關聯)

public class Student {
    private String name;
    private Course[] courses = new Course[3]; // 固定容量 3
    private int count = 0;                    // 實際已選門數

    public Student(String name) { this.name = name; }

    public void chooseCourse(Course c) {
        if (count < courses.length) {
            courses[count++] = c;
            System.out.println("已選：" + c.getTitle());
        } else {
            System.out.println("最多選 3 門！");
        }
    }

    public Course[] getCourses() { return courses; } // 回傳整個陣列 (含 null)
    public int getCount() { return count; }
}

陣列 vs ArrayList：如何選？

常見新手錯誤

1. arr.length() → 錯，陣列是 length 屬性，非方法。
2. new int[3] = {1,2,3} → 錯，初始化列表只能用於宣告時。
3. 存取 arr[3] (長度 3) → ArrayIndexOutOfBoundsException，索引 0~length-1。
4. 增強 for 修改元素 for (int v : arr) v = 99; → 無效，v 是複製值。

總結

• 陣列 = 固定長度、同類型、參考型別容器。
• 宣告 型別[] 變數，建立 new 型別[長度] 或 {...}。
• 遍歷用 for (int i=0; i 或 for (型別 v : arr)。
• 長度不定、頻繁增刪請改用 ArrayList (下一課介紹)。