Java 一維陣列完全指南：初始化、遍歷、複製、填充、比較、Arrays 工具類實戰

Java 一維陣列完全指南：初始化、遍歷、複製、填充、比較、Arrays 工具類實戰

陣列是 Java 最基礎的資料結構。本文系統整理一維陣列兩種初始化語法、四種遍歷方式、System.arraycopy 高效複製、Arrays.fill 填充、Arrays.equals 比較、Arrays.asList 集合轉換等核心操作，附完整可執行代碼與輸出結果驗證。

一、陣列初始化兩種語法

// 1. 靜態初始化 (大括號列出元素，長度由元素個數決定)
int[] scores = {90, 85, 100, 78};
String[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};

// 2. 動態初始化 (指定長度，元素自動賦預設值)
int[] arr = new int[5];       // {0, 0, 0, 0, 0}
String[] strs = new String[3]; // {null, null, null}
boolean[] flags = new boolean[2]; // {false, false}

// 預設值速查：數值型 0、char '\u0000'、boolean false、引用型 null

二、四種遍歷方式

1. 傳統 for 迴圈 (可控索引、可修改元素)

for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    System.out.print(arr[i] + " ");
}

2. 增強 for / for-each (唯讀遍歷、語法簡潔)

for (int val : arr) {
    System.out.print(val + " ");
}
// 注意：無法獲取索引，無法修改原陣列元素 (基本類型傳值)

3. Arrays.toString() 一鍵輸出 (除錯首選)

System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 2, 3, 4, 5]

4. Java 8+ Stream 流式處理 (函數式、可並行)

Arrays.stream(arr).forEach(System.out::print);
int sum = Arrays.stream(arr).sum();
int max = Arrays.stream(arr).max().orElse(0);

三、核心工具類 Arrays 實戰

1. 複製陣列 : System.arraycopy (原生、最高效)

String[] src = {"H", "e", "l", "l", "o"};
String[] dest = new String[7]; // 目標較長

// arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length)
System.arraycopy(src, 0, dest, 1, src.length);
// dest = [null, "H", "e", "l", "l", "o", null]

// 複製前 3 個到 dest[2]
System.arraycopy(src, 0, dest, 2, 3);
// dest = [null, "H", "H", "e", "l", "o", null]

2. 填充陣列 : Arrays.fill

String[] a = new String[3];
Arrays.fill(a, "I love you");
// a = ["I love you", "I love you", "I love you"]

// 區間填充 fill(arr, fromIndex, toIndex, val) (含頭不含尾)
Arrays.fill(a, 1, 3, "Hi"); // a[1], a[2] = "Hi"

3. 比較陣列 : Arrays.equals / deepEquals

String[] a = {"a", "b", "c"};
String[] b = {"A", "B", "C"};
String[] c = {"a", "b", "c"};

Arrays.equals(a, b); // false (區分大小寫)
Arrays.equals(a, c); // true

// 多維陣列比較需用 deepEquals
int[][] m1 = {{1,2}, {3}};
int[][] m2 = {{1,2}, {3}};
Arrays.deepEquals(m1, m2); // true

4. 排序 : Arrays.sort (雙軸快速排序 / TimSort)

int[] nums = {5, 2, 8, 1, 9};
Arrays.sort(nums); // [1, 2, 5, 8, 9]
Arrays.sort(nums, 1, 4); // 區間排序 [1, 4) → [1, 2, 5, 8, 9]

// 物件陣列需實作 Comparable 或傳 Comparator
String[] words = {"apple", "banana", "cherry"};
Arrays.sort(words, Comparator.comparingInt(String::length)); // 按長度排序

5. 二分搜尋 : Arrays.binarySearch (前提：已排序)

int[] sorted = {10, 20, 30, 40, 50};
int idx = Arrays.binarySearch(sorted, 30); // 2
int idx2 = Arrays.binarySearch(sorted, 25); // -2 (插入點 -1 取反) → 插入點索引 1

6. 轉 List : Arrays.asList (注意：返回固定長度 List，不可增刪)

String[] arr = {"I", "LOVE", "JAVA"};
List list = Arrays.asList(arr);
System.out.println(list); // [I, LOVE, JAVA]

// 真正可變 List
List mutable = new ArrayList<>(Arrays.asList(arr));
mutable.add("!"); // OK

四、常見陷阱與最佳實踐

五、效能微基準參考 (JMH 大概數值)

• System.arraycopy：原生內存複製，比手寫迴圈快 5-10x (JIT 會優化為 memmove)。
• Arrays.fill：同樣內部用 Arrays.fill 內部迴圈，JIT 向量化優化。
• 大陣列排序：Arrays.sort 雙軸快排 (基本型別) / TimSort (物件)，遠快於手寫排序。