本文详细探讨了java中多维数组的遍历与控制台输出方法。针对初学者在使用增强for循环打印多维数组时常遇到的输出内存地址而非实际元素值的困惑，文章解释了其根本原因，并提供了多种正确的解决方案，包括嵌套循环、`arrays.tostring()`以及`arrays.deeptostring()`，旨在帮助开发者清晰、准确地展示多维数组内容。
在Java编程中，数组是一种常用的数据结构。对于单维数组，使用增强型for循环（for-each loop）遍历并打印其元素通常非常直观和简单。然而，当涉及到多维数组时，如果不理解其底层结构，开发者可能会遇到一些意料之外的输出，例如打印出内存地址而非实际的元素值。本文将深入解析这一现象，并提供多种正确且高效的多维数组遍历与打印方法。
单维数组的遍历与输出回顾
首先，我们回顾一下单维数组的遍历。对于一个简单的整型数组，使用增强型for循环可以轻松访问每个元素：
public class ArrayTraversal {
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[2]; // 默认值为0, 0
System.out.println("--- 单维数组遍历 ---");
for (int i : array) {
System.out.println(i);
}
// 预期输出:
// 0
// 0
}
}这段代码会按预期输出数组中的每个整数元素。
多维数组的本质与常见误区
多维数组在Java中实际上是“数组的数组”。例如，一个int[][]类型的二维数组，可以被视为一个存储int[]（一维整型数组）对象的数组。当我们尝试使用增强型for循环遍历一个多维数组时，需要特别注意迭代变量的类型。
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考虑以下一个二维数组的初始化：
int[][] array2 = new int[2][2]; // 默认值为0, 0, 0, 0
如果我们尝试以类似单维数组的方式，或者不恰当地使用Arrays.toString()来打印，可能会得到“奇怪”的输出，例如[[I@7d4991ad, [I@28d93b30]。
错误示例分析：
import java.util.Arrays;
public class MultiArrayMistake {
public static void main(String[] args) {
int[][] array2 = new int[2][2]; // 默认值为0, 0, 0, 0
System.out.println("\n--- 错误的多维数组遍历尝试 ---");
for (int[] i : array2) { // 这里的 i 是一个 int[] 数组对象
// 错误的内层循环和打印方式
for(int[] j : array2 ){ // 再次遍历 array2，而不是 i 的元素
System.out.println(Arrays.toString(array2)); // 打印的是整个 array2 的字符串表示
}
System.out.println(Arrays.toString(array2)); // 再次打印整个 array2
}
}
}为什么会输出 [[I@7d4991ad, [I@28d93b30]？
- array2 是一个 int[][] 类型的数组。
- 当对 array2 调用 Arrays.toString() 时，它会尝试将 array2 中的每个元素转换为字符串。
- array2 的元素是 int[] 类型的数组对象。对于非基本数据类型的数组，Arrays.toString() 默认会调用其元素的 toString() 方法。
- int[] 数组对象本身并没有重写 toString() 方法，因此它会继承 Object 类的 toString() 方法。
- Object 类的 toString() 方法的默认实现是返回 getClass().getName() + '@' + Integer.toHexString(hashCode())。
- [I 表示一个整型数组（int[]），@ 后面跟着的是该数组对象在内存中的哈希码（通常表示其内存地址）。
- 因此，Arrays.toString(array2) 实际上打印的是 array2 中每个 int[] 子数组的内存地址表示。
为了正确地打印出多维数组的实际元素值，我们需要采取正确的遍历和输出策略。
正确遍历和输出多维数组的方法
以下是几种在Java中正确遍历和输出多维数组的方法：
方法一：使用嵌套的传统for循环
这是最基础也是最灵活的方法，适用于所有维度的数组。通过明确的索引，我们可以精确地访问每个元素。
public class CorrectMultiArrayTraversal {
public static void main(String[] args) {
int[][] array2 = new int[2][2]; // 默认值为0, 0, 0, 0
System.out.println("--- 方法一：嵌套的传统for循环 ---");
for (int i = 0; i < array2.length; i++) { // 遍历行
for (int j = 0; j < array2[i].length; j++) { // 遍历列
System.out.print(array2[i][j] + " "); // 使用 print 保持在一行
}
System.out.println(); // 每行结束后换行
}
// 预期输出:
// 0 0
// 0 0
}
}这种方法提供了对输出格式的完全控制，可以根据需要调整元素之间的分隔符和行尾换行符。
方法二：使用嵌套的增强for循环
当不需要索引时，嵌套的增强for循环可以使代码更简洁、更具可读性。
public class CorrectMultiArrayTraversal2 {
public static void main(String[] args) {
int[][] array2 = new int[2][2]; // 默认值为0, 0, 0, 0
System.out.println("\n--- 方法二：嵌套的增强for循环 ---");
for (int[] row : array2) { // 这里的 row 是一个 int[] 数组
for (int element : row) { // 这里的 element 是 int 类型的具体元素
System.out.print(element + " ");
}
System.out.println();
}
// 预期输出:
// 0 0
// 0 0
}
}这种方法通过两层循环，分别获取每一行（int[]）和行中的每个元素（int），从而实现正确打印。
方法三：结合 Arrays.toString() 打印内层数组
如果你希望每行以 [element1, element2, ...] 的格式输出，可以利用 Arrays.toString() 方法。Arrays.toString() 可以正确地将一维数组转换为其元素的字符串表示。
import java.util.Arrays;
public class CorrectMultiArrayTraversal3 {
public static void main(String[] args) {
int[][] array2 = new int[2][2]; // 默认值为0, 0, 0, 0
System.out.println("\n--- 方法三：结合 Arrays.toString() 打印内层数组 ---");
for (int[] row : array2) { // row 是一个 int[] 数组
System.out.println(Arrays.toString(row)); // Arrays.toString() 可以正确处理 int[]
}
// 预期输出:
// [0, 0]
// [0, 0]
}
}这种方法简洁高效，特别适合在调试时快速查看多维数组的每一行内容。
方法四：使用 Arrays.deepToString() 打印多维数组
对于任何维度的数组，Java的 Arrays.deepToString() 方法提供了一个非常方便的解决方案，它可以递归地将多维数组转换为一个包含所有元素的字符串表示。
import java.util.Arrays;
public class CorrectMultiArrayTraversal4 {
public static void main(String[] args) {
int[][] array2 = new int[2][2]; // 默认值为0, 0, 0, 0
System.out.println("\n--- 方法四：使用 Arrays.deepToString() ---");
System.out.println(Arrays.deepToString(array2));
// 预期输出:
// [[0, 0], [0, 0]]
}
}Arrays.deepToString() 是打印多维数组最简洁的方式，尤其适用于调试或需要一次性获取整个多维数组字符串表示的场景。它会以嵌套的方括号形式输出所有元素。
注意事项与最佳实践
- 理解数组结构： 始终记住多维数组是“数组的数组”，这有助于理解遍历时迭代变量的类型。
-
选择合适的方法：
- 如果需要自定义输出格式（例如，元素之间用逗号分隔，或者每行打印特定数量的元素），请使用嵌套的传统for循环或嵌套的增强for循环。
- 如果需要快速调试并以标准格式查看每行内容，结合 Arrays.toString() 是一个好选择。
- 如果需要一次性获取整个多维数组的完整字符串表示，Arrays.deepToString() 是最方便的。
- 避免直接打印多维数组对象： 除非你确实需要其内存地址信息（这在实际开发中极少见），否则不要直接将多维数组对象传递给 System.out.println() 或 Arrays.toString()（对于 int[][] 这样的多维数组，后者会打印引用）。
总结
正确地遍历和输出Java中的多维数组，关键在于理解其“数组的数组”这一本质。通过选择合适的循环结构（嵌套的传统或增强for循环），或利用 java.util.Arrays 工具类提供的 toString() 和 deepToString() 方法，开发者可以避免打印出内存地址的困扰，清晰、准确地展示多维数组的实际内容。掌握这些技巧，将有助于编写出更健壮、更易于调试的Java代码。
