1. 二维数组的初始化与数据结构
在java中，二维数组是存储表格数据（如本例中的州与首府对）的理想选择。每个内部数组代表一个州及其对应的首府。
import java.util.Scanner;
import java.util.Arrays;
public class StateCapitalQuiz {
public static void main(String[] args) {
// 初始化存储州和首府的二维数组
String[][] stateAndCapitals = {
{"Alabama", "Montgomery"}, {"Alaska", "Juneau"}, {"Arizona", "Phoenix"},
{"Arkansas", "Little Rock"}, {"California", "Sacramento"}, {"Colorado", "Denver"},
{"Connecticut", "Hartford"}, {"Delaware", "Dover"}, {"Florida", "Tallahassee"},
{"Georgia", "Atlanta"}, {"Hawaii", "Honolulu"}, {"Idaho", "Boise"},
{"Illinois", "Springfield"}, {"Indiana", "Indianapolis"}, {"Iowa", "Des Moines"},
{"Kansas", "Topeka"}, {"Kentucky", "Frankfort"}, {"Louisiana", "Baton Rouge"},
{"Maine", "Augusta"}, {"Maryland", "Annapolis"}, {"Massachusetts", "Boston"},
{"Michigan", "Lansing"}, {"Minnesota", "Saint Paul"}, {"Mississippi", "Jackson"},
{"Missouri", "Jefferson City"}, {"Montana", "Helena"}, {"Nebraska", "Lincoln"},
{"Nevada", "Carson City"}, {"New Hampshire", "Concord"}, {"New Jersey", "Trenton"},
{"New Mexico", "Santa Fe"}, {"New York", "Albany"}, {"North Carolina", "Raleigh"},
{"North Dakota", "Bismarck"}, {"Ohio", "Columbus"}, {"Oklahoma", "Oklahoma City"},
{"Oregon", "Salem"}, {"Pennsylvania", "Harrisburg"}, {"Rhode Island", "Providence"},
{"South Carolina", "Columbia"}, {"South Dakota", "Pierre"}, {"Tennessee", "Nashville"},
{"Texas", "Austin"}, {"Utah", "Salt Lake City"}, {"Vermont", "Montpelier"},
{"Virginia", "Richmond"}, {"Washington", "Olympia"}, {"West Virginia", "Charleston"},
{"Wisconsin", "Madison"}, {"Wyoming", "Cheyenne"}
};
System.out.println("--- 原始州与首府列表 ---");
displayArray(stateAndCapitals);
}
/**
* 辅助方法：显示二维数组的内容
* @param array 要显示的二维字符串数组
*/
public static void displayArray(String[][] array) {
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(Arrays.toString(array[i]));
}
System.out.println(); // 打印空行以增加可读性
}
}上述代码展示了如何声明并初始化一个 String[][] 类型的二维数组，其中每个内部数组包含两个元素：州名和其首府。displayArray 辅助方法用于遍历并打印数组的每一行，方便查看当前数据状态。
2. 二维数组的冒泡排序
冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历待排序的列表，比较相邻的元素并根据需要交换它们。对于二维数组，排序的关键在于：当根据某一列（例如首府名称）进行比较时，如果需要交换元素，则必须交换整个行，以确保州名和首府的对应关系不被破坏。
/**
* 对二维数组进行冒泡排序，按第二列（首府）的字母顺序排序。
* @param array 要排序的二维字符串数组
*/
public static void bubbleSortByCapital(String[][] array) {
int n = array.length;
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
// 比较第二列（索引为1）的字符串，不区分大小写
if (array[j][1].compareToIgnoreCase(array[j + 1][1]) > 0) {
// 交换整个行以保持州和首府的对应关系
String[] temp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = temp;
}
}
}
}在 bubbleSortByCapital 方法中，我们使用 compareToIgnoreCase() 方法进行字符串比较，这使得排序过程不区分大小写。当 array[j][1].compareToIgnoreCase(array[j + 1][1]) > 0 为真时，表示 array[j][1] 在字母顺序上晚于 array[j + 1][1]，因此需要交换这两行。交换时，我们直接交换 String[] 类型的整行，而不是单独交换列元素。
在 main 方法中调用排序并显示结果：
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// ... (在 main 方法中，displayArray(stateAndCapitals) 之后)
bubbleSortByCapital(stateAndCapitals);
System.out.println("--- 按首府排序后的列表 ---");
displayArray(stateAndCapitals);3. 用户输入与答案验证
实现一个互动式的测验程序，要求用户输入首府名称并验证其正确性。这需要用到 Scanner 类来获取用户输入，并进行字符串比较。为了提高用户体验，比较时应忽略大小写。
/**
* 进行州首府测验，获取用户输入并验证答案。
* @param stateAndCapitals 包含州和首府的二维数组
*/
public static void conductQuiz(String[][] stateAndCapitals) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int correctCount = 0;
System.out.println("--- 开始州首府测验 ---");
System.out.println("请输入每个州的对应首府。");
for (int i = 0; i < stateAndCapitals.length; i++) {
String state = stateAndCapitals[i][0];
String correctCapital = stateAndCapitals[i][1];
System.out.print("请输入 " + state + " 的首府: ");
String userAnswer = scanner.nextLine();
// 将用户输入和正确答案都转换为小写进行比较，实现不区分大小写验证
if (userAnswer.trim().toLowerCase().equals(correctCapital.toLowerCase())) {
System.out.println("正确！");
correctCount++;
} else {
System.out.println("错误。正确答案是: " + correctCapital);
}
}
System.out.println("\n--- 测验结束 ---");
System.out.println("你总共答对了 " + correctCount + " 道题，总题数 " + stateAndCapitals.length + "。");
scanner.close(); // 关闭Scanner以释放资源
}在 conductQuiz 方法中，我们遍历 stateAndCapitals 数组。对于每个州，程序会提示用户输入其首府。scanner.nextLine() 用于读取用户输入。关键的验证步骤在于 userAnswer.trim().toLowerCase().equals(correctCapital.toLowerCase())。这里：
- trim() 方法移除用户输入字符串两端的空白字符。
- toLowerCase() 方法将字符串转换为小写。
- equals() 方法用于比较两个字符串是否内容相同。
通过将用户输入和正确答案都转换为小写，我们可以实现不区分大小写的比较，从而提升程序的健壮性。
在 main 方法中调用测验：
// ... (在 main 方法中，displayArray(stateAndCapitals) 之后)
conductQuiz(stateAndCapitals);4. 完整代码示例
将上述所有组件整合到一起，形成一个完整的Java程序：
import java.util.Scanner;
import java.util.Arrays;
public class StateCapitalQuiz {
public static void main(String[] args) {
String[][] stateAndCapitals = {
{"Alabama", "Montgomery"}, {"Alaska", "Juneau"}, {"Arizona", "Phoenix"},
{"Arkansas", "Little Rock"}, {"California", "Sacramento"}, {"Colorado", "Denver"},
{"Connecticut", "Hartford"}, {"Delaware", "Dover"}, {"Florida", "Tallahassee"},
{"Georgia", "Atlanta"}, {"Hawaii", "Honolulu"}, {"Idaho", "Boise"},
{"Illinois", "Springfield"}, {"Indiana", "Indianapolis"}, {"Iowa", "Des Moines"},
{"Kansas", "Topeka"}, {"Kentucky", "Frankfort"}, {"Louisiana", "Baton Rouge"},
{"Maine", "Augusta"}, {"Maryland", "Annapolis"}, {"Massachusetts", "Boston"},
{"Michigan", "Lansing"}, {"Minnesota", "Saint Paul"}, {"Mississippi", "Jackson"},
{"Missouri", "Jefferson City"}, {"Montana", "Helena"}, {"Nebraska", "Lincoln"},
{"Nevada", "Carson City"}, {"New Hampshire", "Concord"}, {"New Jersey", "Trenton"},
{"New Mexico", "Santa Fe"}, {"New York", "Albany"}, {"North Carolina", "Raleigh"},
{"North Dakota", "Bismarck"}, {"Ohio", "Columbus"}, {"Oklahoma", "Oklahoma City"},
{"Oregon", "Salem"}, {"Pennsylvania", "Harrisburg"}, {"Rhode Island", "Providence"},
{"South Carolina", "Columbia"}, {"South Dakota", "Pierre"}, {"Tennessee", "Nashville"},
{"Texas", "Austin"}, {"Utah", "Salt Lake City"}, {"Vermont", "Montpelier"},
{"Virginia", "Richmond"}, {"Washington", "Olympia"}, {"West Virginia", "Charleston"},
{"Wisconsin", "Madison"}, {"Wyoming", "Cheyenne"}
};
System.out.println("--- 原始州与首府列表 ---");
displayArray(stateAndCapitals);
bubbleSortByCapital(stateAndCapitals);
System.out.println("--- 按首府排序后的列表 ---");
displayArray(stateAndCapitals);
conductQuiz(stateAndCapitals);
}
/**
* 辅助方法：显示二维数组的内容
* @param array 要显示的二维字符串数组
*/
public static void displayArray(String[][] array) {
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(Arrays.toString(array[i]));
}
System.out.println(); // 打印空行以增加可读性
}
/**
* 对二维数组进行冒泡排序，按第二列（首府）的字母顺序排序。
* @param array 要排序的二维字符串数组
*/
public static void bubbleSortByCapital(String[][] array) {
int n = array.length;
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
// 比较第二列（索引为1）的字符串，不区分大小写
if (array[j][1].compareToIgnoreCase(array[j + 1][1]) > 0) {
// 交换整个行以保持州和首府的对应关系
String[] temp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = temp;
}
}
}
}
/**
* 进行州首府测验，获取用户输入并验证答案。
* @param stateAndCapitals 包含州和首府的二维数组
*/
public static void conductQuiz(String[][] stateAndCapitals) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int correctCount = 0;
System.out.println("--- 开始州首府测验 ---");
System.out.println("请输入每个州的对应首府。");
// 遍历数组，进行问答
for (int i = 0; i < stateAndCapitals.length; i++) {
String state = stateAndCapitals[i][0];
String correctCapital = stateAndCapitals[i][1];
System.out.print("请输入 " + state + " 的首府: ");
String userAnswer = scanner.nextLine();
// 将用户输入和正确答案都转换为小写进行比较，实现不区分大小写验证
if (userAnswer.trim().toLowerCase().equals(correctCapital.toLowerCase())) {
System.out.println("正确！");
correctCount++;
} else {
System.out.println("错误。正确答案是: " + correctCapital);
}
}
System.out.println("\n--- 测验结束 ---");
System.out.println("你总共答对了 " + correctCount + " 道题，总题数 " + stateAndCapitals.length + "。");
scanner.close(); // 关闭Scanner以释放资源
}
}5. 注意事项与总结
- 数据完整性： 在对二维数组进行排序时，务必记住，如果根据某一列的值进行比较并决定交换，则必须交换整个行，以保持行内数据的逻辑关联性。
- 字符串比较： Java的 String 类提供了 equals()、equalsIgnoreCase()、compareTo() 和 compareToIgnoreCase() 等多种比较方法。对于用户输入验证或不区分大小写的排序，使用 toLowerCase() 或 toUpperCase() 统一转换后再进行 equals() 比较，或直接使用 equalsIgnoreCase() 和 compareToIgnoreCase() 是最佳实践。
- 资源管理： 使用 Scanner 类获取用户输入后，应在程序结束前调用 scanner.close() 方法关闭它，以释放系统资源，避免潜在的资源泄漏。
- 代码可读性： 将不同的功能（如显示、排序、测验）封装到独立的辅助方法中，可以提高代码的模块化程度和可读性。
- 错误处理： 对于更健壮的应用程序，可以考虑添加错误处理机制，例如在用户输入非预期格式时进行提示或重试。
通过本教程，您应该能够熟练地使用Java二维数组来管理结构化数据，实现基本的排序算法，并开发具有用户交互和输入验证功能的应用程序。这些是数据结构与算法学习中的基础且重要的技能。
