在Java中处理二维数组（矩阵）时，无需预先知道其具体尺寸。Java将二维数组视为“数组的数组”，因此可以通过array.length获取行数，并通过array[0].length（假设是矩形数组）获取列数。掌握这些属性后，即可使用嵌套循环安全且高效地遍历整个矩阵，从而实现灵活的数据处理。
Java二维数组的本质
在java中，二维数组并非传统意义上的连续内存块，而是“数组的数组”。这意味着一个int[][] grid实际上是一个int[]类型的数组，其中每个元素又是一个独立的int数组。例如，grid变量存储的是一个引用，指向一个包含多个引用的数组，而这些引用又分别指向实际存储整数的各个行数组。
这种结构赋予了Java二维数组极大的灵活性，比如可以创建“不规则”或“锯齿状”的二维数组（即每行的长度可以不同），但对于常见的矩形矩阵，其尺寸获取方法是统一且简单的。
动态获取二维数组的尺寸
要获取一个二维数组的尺寸，我们主要利用Java数组的length属性：
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获取行数（Rows）： grid.length 返回的是二维数组的“外层”数组的长度，即它包含了多少个“行”数组。这直接对应了矩阵的行数。
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获取列数（Columns）： grid[0].length 返回的是第一行数组的长度。如果矩阵是矩形的（即所有行的长度都相同），那么这个值就代表了矩阵的列数。需要注意的是，如果grid为空（null）或grid[0]为空（null），尝试访问grid[0].length会抛出NullPointerException。因此，在实际应用中，通常会先进行非空检查。
示例代码：
public class MatrixSizeDetector { /** * 打印给定二维数组的尺寸。 * @param grid 要检测尺寸的二维数组 */ public static void printMatrixDimensions(int[][] grid) { // 1. 进行空值和空数组检查，避免NullPointerException if (grid == null) { System.out.println("错误：输入的矩阵为 null。"); return; } if (grid.length == 0) { System.out.println("矩阵的行数为 0，可能是一个空矩阵。"); return; } if (grid[0] == null) { System.out.println("错误：矩阵的第一行为 null。"); return; } int rows = grid.length; // 获取行数 int cols = grid[0].length; // 获取列数 (假设为矩形矩阵) System.out.println("矩阵的行数 (rows): " + rows); System.out.println("矩阵的列数 (columns): " + cols); } public static void main(String[] args) { int[][] userMatrix = { {1, 1, 1, -1, -1}, {1, 1, 1, -1, -1}, {-1, -1, -1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1, -1}, {-1, -1, -1, -1, -1} }; System.out.println("--- 矩阵 userMatrix 的尺寸 ---"); printMatrixDimensions(userMatrix); int[][] anotherMatrix = { {10, 20}, {30, 40}, {50, 60} }; System.out.println("n--- 矩阵 anotherMatrix 的尺寸 ---"); printMatrixDimensions(anotherMatrix); int[][] emptyMatrix = {}; System.out.println("n--- 空矩阵 emptyMatrix 的尺寸 ---"); printMatrixDimensions(emptyMatrix); int[][] nullRowMatrix = {null, {1,2}}; // 示例：包含null行的矩阵 System.out.println("n--- 包含 null 行的矩阵 nullRowMatrix 的尺寸 ---"); printMatrixDimensions(nullRowMatrix); } }
遍历二维数组
一旦获取了矩阵的尺寸，就可以使用嵌套循环来遍历其所有元素。外层循环控制行，内层循环控制列。
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示例代码：
public class MatrixNavigator { /** * 遍历并打印二维数组的所有元素。 * @param grid 要遍历的二维数组 */ public static void navigateAndPrintMatrix(int[][] grid) { // 1. 进行空值和空数组检查 if (grid == null || grid.length == 0 || grid[0] == null) { System.out.println("无法遍历：矩阵为空或不合法。"); return; } int rows = grid.length; // 注意：这里假设所有行长度相同，即为矩形矩阵。 // 如果是锯齿状数组，内层循环应使用 grid[i].length。 int cols = grid[0].length; System.out.println("开始遍历矩阵内容 (" + rows + "x" + cols + "):"); for (int i = 0; i < rows; i++) { // 遍历行 // 对于锯齿状数组，这里应该使用 int currentCols = grid[i].length; // 并确保 grid[i] 不为 null for (int j = 0; j < cols; j++) { // 遍历列 System.out.print(grid[i][j] + "t"); // 使用制表符分隔，便于阅读 } System.out.println(); // 每行结束后换行 } } public static void main(String[] args) { int[][] sampleMatrix = { {1, 1, 1, -1, -1}, {1, 1, 1, -1, -1}, {-1, -1, -1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1, -1}, {-1, -1, -1, -1, -1} }; navigateAndPrintMatrix(sampleMatrix); int[][] smallMatrix = { {100, 200}, {300, 400} }; System.out.println("n--- 另一个矩阵 ---"); navigateAndPrintMatrix(smallMatrix); // 锯齿状数组示例 (每行长度不同) int[][] jaggedMatrix = { {1, 2, 3}, {4, 5}, {6, 7, 8, 9} }; System.out.println("n--- 锯齿状矩阵 ---"); // 对于锯齿状数组，遍历方式略有不同 if (jaggedMatrix != null && jaggedMatrix.length > 0) { System.out.println("开始遍历锯齿状矩阵内容:"); for (int i = 0; i < jaggedMatrix.length; i++) { if (jaggedMatrix[i] != null) { // 检查当前行是否为null for (int j = 0; j < jaggedMatrix[i].length; j++) { System.out.print(jaggedMatrix[i][j] + "t"); } } else { System.out.print("[null行]"); } System.out.println(); } } } }
注意事项与总结
- 矩形矩阵与锯齿状数组：上述获取列数和遍历的方法主要适用于矩形矩阵（即所有行的长度都相同）。如果遇到锯齿状数组（grid[i].length可能不同），则在内层循环中，你需要针对每一行动态获取其长度，即使用grid[i].length而不是固定的grid[0].length。
- 空值检查：在访问grid.length或grid[0].length之前，务必进行空值检查，以避免NullPointerException。if (grid == null || grid.length == 0 || grid[0] == null)是一个常见的初步检查。
- 效率：获取数组长度（length属性）是一个常数时间操作（O(1)），因此无论矩阵多大，获取其尺寸都是非常高效的。遍历操作的时间复杂度是O(rows * cols)，即与矩阵中的元素总数成正比。
通过理解Java中二维数组的“数组的数组”本质，并利用其内置的length属性，开发者可以轻松地动态获取任何传入矩阵的尺寸，并安全、高效地对其进行遍历和处理，无需预先知道其具体大小。这使得代码更加健壮和通用。
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