Java 陣列完整指南：宣告、建立、初始化、預設值與多維陣列

陣列是 Java 最基礎的容器結構。本文系統整理 **一維/多維陣列宣告語法、動態建立、靜態/動態/預設值初始化三種模式、陣列複製與陷阱**，附完整可編譯範例，適合初學者建立完整知識骨架與資深開發者快速查閱。

一、宣告語法

// 兩種風格均合法，推薦風格 1（類型與名稱分離）
int[] scores;        // 風格 1：類型包含 []
int scores2[];       // 風格 2：C 風格，不推薦
String[] names;      // 參考型別陣列

注意： 宣告時**不可指定長度**（int[5] arr; 編譯錯誤）。

二、建立陣列對象（分配記憶體）

scores = new int[5];           // 指定長度，元素自動獲取預設值
names = new String[3];         // 參考型別預設值為 null
int[][] matrix = new int[3][4]; // 多維陣列：3 行 4 列
int[][] ragged = new int[3][];  // 齒狀陣列：每行長度可不同
ragged[0] = new int[2];
ragged[1] = new int[5];
ragged[2] = new int[1];

三、初始化三種模式

1. 預設值初始化（僅建立，不顯式賦值）

int[] a = new int[3]; // [0, 0, 0]
String[] s = new String[2]; // [null, null]

2. 動態初始化（建立後逐項賦值）

int[] a = new int[3];
a[0] = 10; a[1] = 20; a[2] = 30;
// 或配合迴圈
for (int i = 0; i < a.length; i++) a[i] = i * 10;

3. 靜態初始化（宣告同時賦值，大括號語法）

int[] a = {10, 20, 30};                    // 類型推斷
String[] names = {"Alice", "Bob", "Carol"};
int[][] matrix = {{1,2}, {3,4,5}, {6}};    // 多維/齒狀靜態初始化

四、陣列複製與陷阱

int[] src = {1,2,3};
// 1. 浅複製：參考傳遞
int[] ref = src; // 修改 ref 影響 src

// 2. 深複製：內容複製
int[] clone = src.clone();           // 內建 clone()
int[] copy = Arrays.copyOf(src, src.length); // 指定長度
int[] copyRange = Arrays.copyOfRange(src, 0, 2); // 區間 [0,2)

// 3. 多維陣列深複製需遞歸
int[][] src2 = {{1,2}, {3,4}};
int[][] deep = new int[src2.length][];
for (int i = 0; i < src2.length; i++) deep[i] = src2[i].clone();

五、常用操作 API (java.util.Arrays)

int[] a = {5,2,8,1};
Arrays.sort(a);              // 升序排序 [1,2,5,8]
Arrays.binarySearch(a, 5);   // 二分查找，返回索引 2
Arrays.fill(a, 0);           // 全部填充 0
Arrays.equals(a, b);         // 內容比較
String s = Arrays.toString(a); // "[1, 2, 5, 8]" 除錯神器

六、進階主題

• 陣列與泛型： 不能建立泛型陣列 new T[10]（類型擦除），改用 List<T> 或 @SuppressWarnings("unchecked") T[] arr = (T[]) new Object[size]。
• 陣列協變性： String[] 是 Object[] 子型，但存入非 String 會拋 ArrayStoreException（執行期檢查）。
• 可變參數本質： void foo(String... args) 內部為 String[]。

七、最佳實踐檢核表

• ✅ 優先使用 List<T> / Set<T> 替代陣列，除非效能極度敏感或與原生 API 互操作。
• ✅ 靜態初始化語法簡潔，適用於常量表、查找表。
• ✅ 遍歷用增強 for for (int v : arr)，需索引時用傳統 for。
• ✅ 複製陣列用 Arrays.copyOf / clone()，避免手寫迴圈。
• ✅ 多維陣列預設為齒狀，記憶體不連續，隨機存取較緩；大矩陣考慮扁平化一維陣列 int[] flat = new int[rows*cols]。

熟練掌握陣列操作，是 Java 基礎功夫的核心體現。