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数组

最终更新: 2024/03/21

数组是一种数据结构, 其中包含固定数量的值, 所有的值为同一个类型, 或这个类型的子类型. Kotlin 中最常见的数组类型是对象类型的数组, 使用 Array 类表达.

如果你在对象类型的数组中使用基本类型(Primitive Type), 会造成性能损失, 因为你的基本类型会被 装箱 为对象. 要避免这种装箱造成的性能损失, 请使用 基本类型数组.

什么时候使用数组

当你需要满足某些特殊的低层级要求时, 可以在 Kotlin 中使用数组. 例如, 如果你的性能需求超过了通常的应用程序的需求, 或者需要构建自定义数据结构的情况. 如果你没有这种类型的限制, 请使用 集合(Collection).

集合与数组相比, 有以下优点:

  • 集合是只读的, 因此给了你更多的控制权, 使你能够编写意图清晰的, 更加健壮的代码.

  • 更容易对集合添加或删除元素. 与此相反, 数组的大小是固定的. 要对数组添加或删除元素, 只能每次创建新的数组, 这是非常效率低下的:

    fun main() {
//sampleStart
    var riversArray = arrayOf("Nile", "Amazon", "Yangtze")

    // 使用 += 赋值操作创建新的 riversArray,
    // 复制原来的元素, 并添加 "Mississippi"
    riversArray += "Mississippi"
    println(riversArray.joinToString())
    // 输出结果为 Nile, Amazon, Yangtze, Mississippi
//sampleEnd
}
  • 你可以使用相等操作符(==) 来检查两个集合是否结构相等(Structurally Equal). 但不能对数组使用这个操作符. 相反, 你需要使用特殊的函数, 详情请参见 比较数组.

关于集合, 详情请参见 集合概述.

创建数组

在 Kotlin 中要创建数组, 你可以使用:

下面的示例使用 arrayOf() 函数, 并将数组元素的值传递给它:

fun main() {
//sampleStart
    // 使用元素值 [1, 2, 3] 创建数组
    val simpleArray = arrayOf(1, 2, 3)
    println(simpleArray.joinToString())
    // 输出结果为 1, 2, 3
//sampleEnd
}

下面的示例使用 arrayOfNulls() 函数创建指定大小的数组, 并使用 null 元素填充数组:

fun main() {
//sampleStart
    // 使用元素值 [null, null, null] 创建数组
    val nullArray: Array<Int?> = arrayOfNulls(3)
    println(nullArray.joinToString())
    // 输出结果为 null, null, null
//sampleEnd
}

下面的示例使用 emptyArray() 函数创建空数组:

    var exampleArray = emptyArray<String>()

由于 Kotlin 的类型推断功能, 在赋值语句的左侧或右侧都可以指定空数组的类型.

例如:

var exampleArray = emptyArray<String>()

var exampleArray: Array<String> = emptyArray()

Array 构造器的参数是, 数组大小, 以及一个函数, 这个函数对指定的数组下标返回对应的元素值:

fun main() {
//sampleStart
    // 创建一个 Array<Int>, 初始化为 0 值: [0, 0, 0]
    val initArray = Array<Int>(3) { 0 }
    println(initArray.joinToString())
    // 输出结果为 0, 0, 0

    // 创建一个 Array<String>, 初始化为 ["0", "1", "4", "9", "16"]
    val asc = Array(5) { i -> (i * i).toString() }
    asc.forEach { print(it) }
    // 输出结果为 014916
//sampleEnd
}

与大多数编程语言一样, 在 Kotlin 中, 数组下标从 0 开始.

嵌套的数组

数组可以相互嵌套, 创建多维数组:

fun main() {
//sampleStart
    // 创建一个 2 维数组
    val twoDArray = Array(2) { Array<Int>(2) { 0 } }
    println(twoDArray.contentDeepToString())
    // 输出结果为 [[0, 0], [0, 0]]

    // 创建一个 3 维数组
    val threeDArray = Array(3) { Array(3) { Array<Int>(3) { 0 } } }
    println(threeDArray.contentDeepToString())
    // 输出结果为 [[[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]], [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]], [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]]
//sampleEnd
}

嵌套的数组不需要类型相同, 也不需要大小相同.

访问和修改元素

数组永远是可以修改的. 要访问和修改数组中的元素, 请使用 下标访问操作符[]:

fun main() {
//sampleStart
    val simpleArray = arrayOf(1, 2, 3)
    val twoDArray = Array(2) { Array<Int>(2) { 0 } }

    // 访问并修改元素
    simpleArray[0] = 10
    twoDArray[0][0] = 2

    // 输出修改后的元素
    println(simpleArray[0].toString()) // 输出结果为 10
    println(twoDArray[0][0].toString()) // 输出结果为 2
//sampleEnd
}

Kotlin 中的数组是 不可变的(invariant). 这意味着 Kotlin 不允许你将一个 Array<String> 赋值给一个 Array<Any>, 以防止发生运行时错误. 相反, 你可以使用 Array<out Any>. 更多详情请参见, 类型投射.

使用数组

在 Kotlin 中, 你可以使用数组, 向一个函数传递不定数量的参数, 或对数组元素本身执行操作. 例如, 比较数组, 变换数组内容, 或转换为集合.

向一个函数传递不定数量的参数

在 Kotlin 中, 你可以通过 vararg 参数, 向一个函数传递不定数量的参数. 如果你不能预先知道参数的数量, 这个功能是很有用的, 例如格式化消息, 或者创建 SQL 查询的情况.

要向一个函数传递一个数组, 其中包含不定数量的参数, 请使用 展开(spread) 操作符 (*). 展开操作符会将数组的每个元素作为独立的参数传递给指定的函数:

fun main() {
    val lettersArray = arrayOf("c", "d")
    printAllStrings("a", "b", *lettersArray)
    // 输出结果为 abcd
}

fun printAllStrings(vararg strings: String) {
    for (string in strings) {
        print(string)
    }
}

更多详情请参见 不定数量参数(varargs).

比较数组

要比较两个数组是否包含相同的元素, 并且顺序也相同, 请使用 .contentEquals() 和 .contentDeepEquals() 函数:

fun main() {
//sampleStart
    val simpleArray = arrayOf(1, 2, 3)
    val anotherArray = arrayOf(1, 2, 3)

    // 比较数组内容
    println(simpleArray.contentEquals(anotherArray))
    // 输出结果为 true

    // 使用中缀标记法(Infix notation), 在一个元素发生变化之后, 再次比较数组内容
    simpleArray[0] = 10
    println(simpleArray contentEquals anotherArray)
    // 输出结果为 false
//sampleEnd
}

不要使用相等 (==) 和不等 (!=) 操作符 来比较数组内容. 这些操作符会检查赋值的变量是否指向相同的对象.

关于 Kotlin 中数组的行为为什么会如此, 详情请参见 这篇 blog.

变换数组

Kotlin 有很多有用的函数, 可以对数组进行变换. 这篇文档重点介绍少数几个函数, 但并不是完整的功能列表. 关于所有函数的完整列表, 请参见我们的 API 参考文档.

求和

要得到一个数组中所有元素的和, 请使用 .sum() 函数:

fun main() {
//sampleStart
    val sumArray = arrayOf(1, 2, 3)

    // 对数组元素求和
    println(sumArray.sum())
    // 输出结果为 6
//sampleEnd
}

.sum() 函数只能用于 数值类型 的数组, 例如 Int.

随机打乱

要随机打乱数组中的元素, 请使用 .shuffle() 函数:

fun main() {
//sampleStart
    val simpleArray = arrayOf(1, 2, 3)

    // 随机打乱元素 [3, 2, 1]
    simpleArray.shuffle()
    println(simpleArray.joinToString())

    // 再次随机打乱元素 [2, 3, 1]
    simpleArray.shuffle()
    println(simpleArray.joinToString())
//sampleEnd
}

将数组转换为集合

如果你同时使用不同的 API, 其中一些使用数组, 另一些使用集合, 那么你可以将数组转换为 集合, 也可以反过来将集合转换为数组.

转换为 List 或 Set

要将数组转换为 List 或 Set, 请使用 .toList() 和 .toSet() 函数.

fun main() {
//sampleStart
    val simpleArray = arrayOf("a", "b", "c", "c")

    // 转换为 Set
    println(simpleArray.toSet())
    // 输出结果为 [a, b, c]

    // 转换为 List
    println(simpleArray.toList())
    // 输出结果为 [a, b, c, c]
//sampleEnd
}

转换为 Map

要将数组转换为 Map, 请使用 .toMap() 函数.

只有元素类型为 Pair<K,V> 的数组能够转换为 Map. Pair 实例的第 1 个值成为键(key), 第 2 个值成为值(value). 下面的示例使用 中缀标记法(Infix notation) 来调用 to 函数, 创建 Pair 的元祖:

fun main() {
//sampleStart
    val pairArray = arrayOf("apple" to 120, "banana" to 150, "cherry" to 90, "apple" to 140)

    // 转换为 Map
    // 键(key)是水果, 值(value)是它们的卡路里数量
    // 注意, 键必须是唯一的, 因此最后一个 "apple" 的值会覆盖第一个的值
    println(pairArray.toMap())
    // 输出结果为 {apple=140, banana=150, cherry=90}

//sampleEnd
}

基本类型(Primitive Type)数组

如果你使用 Array 类来存储基本类型(Primitive Type), 这些元素值会被装箱为对象. 另一种选择是, 你可以使用基本类型数组, 它可以让你在数组中存储基本类型, 而不会发生装箱操作导致的性能损失副作用:

基本类型数组 相当于 Java 中的类型
BooleanArray boolean[]
ByteArray byte[]
CharArray char[]
DoubleArray double[]
FloatArray float[]
IntArray int[]
LongArray long[]
ShortArray short[]

这些类与 Array 类没有继承关系, 但它们有相同的一组函数和属性.

下面的示例创建一个 IntArray 类的实例:

fun main() {
//sampleStart
    // 创建一个数组, 元素类型为 Int, 大小为 5, 元素值为 0
    val exampleArray = IntArray(5)
    println(exampleArray.joinToString())
    // 输出结果为 0, 0, 0, 0, 0
//sampleEnd
}

要将基本类型数组转换为对象类型数组, 请使用 .toTypedArray() 函数.

要将对象类型数组转换为基本类型数组, 请使用 .toBooleanArray(), .toByteArray(), .toCharArray(), 等等函数.

下一步做什么?

  • 为什么对大多数使用场景我们推荐使用集合, 请阅读我们的 集合概述.
  • 学习其他 基本类型.
  • 如果你是 Java 开发者, 请阅读我们的 Java 到 Kotlin 迁移向导, 关于 集合 的部分.