Java中的Arrays.copyOf()方法如何將陣列複製到新的陣列中？

Java中的Arrays.copyOf()方法如何將陣列複製到新的陣列中？

在Java中，陣列是一種非常常見的資料結構，而Java的Arrays類別為我們提供了許多方便的方法來處理陣列。其中，Arrays.copyOf()方法是一個非常有用的方法，用於將一個陣列複製到一個新的陣列中。本文將介紹此方法的使用方法和實作原理，並提供具體的程式碼範例。

使用方法

Arrays.copyOf()方法有兩個參數：原始數組和複製後的新數組長度。此方法會建立一個新的數組，並將原始數組中的元素複製到新數組中。如果原數組的長度大於或等於新數組的長度，則複製原始數組的前面部分。如果原始數組的長度小於新數組的長度，則將原始數組的所有元素複製到新數組中，剩餘的元素會被填入數組元素類型的預設值。

下面是一個呼叫Arrays.copyOf()方法的例子：

int[] arr1 = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] arr2 = Arrays.copyOf(arr1, 3);

在這個例子中，我們建立了一個整數陣列arr1，包含5個元素。我們呼叫Arrays.copyOf()方法，將arr1複製到另一個名為arr2的陣列中，並將arr2的長度設為3。由於陣列arr1的長度為5，而arr2的長度為3，因此Arrays.copyOf()方法只複製arr1的前3個元素到arr2中。結果，arr2現在包含{1, 2, 3}。

這只是使用Arrays.copyOf()方法的最基本的例子。接下來，我們將看一些更複雜的用法和範例。

複製二維數組

Arrays.copyOf()方法不僅適用於一維數組，它也可以用來複製二維數組。在下面的範例中，我們建立一個名為matrix1的二維整數數組，並使用Arrays.copyOf()方法將其複製到另一個名為matrix2的陣列中：

int[][] matrix1 = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
int[][] matrix2 = Arrays.copyOf(matrix1, 2);

在這個例子中，我們把matrix1複製到matrix2中，並將matrix2的長度設為2。由於matrix1是一個二維數組，而Arrays.copyOf()方法只能複製一維數組，所以我們創建了一個新的二維數組，它的長度為2，它的第一個元素是matrix1的第一行，它的第二個元素是matrix1的第二行。透過這種方法，我們可以將一個二維數組複製到另一個數組中。

複製特定範圍的陣列

在某些情況下，我們可能只想從原始陣列複製特定範圍的元素。 Arrays.copyOfRange()方法是一個非常有用的方法，可以允許我們指定從原始陣列的哪個索引開始複製，到哪個索引結束複製。下面是一個Arrays.copyOfRange()方法的範例：

int[] arr1 = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] arr2 = Arrays.copyOfRange(arr1, 1 , 4);

在這個例子中，我們建立了一個名為arr1的整數數組，它包含了5個元素。我們呼叫Arrays.copyOfRange()方法，並將其賦給arr2。我們將arr1作為第一個參數傳遞給該方法，並將1和4作為第二個和第三個參數傳遞給該方法。這意味著我們只想從arr1的索引1（即第二個元素）開始複製，直到索引4（即第五個元素），而不包括索引4。結果，arr2現在包含{2, 3, 4}。

由於Arrays.copyOfRange()方法只複製原始數組的一部分，因此我們可以透過這種方式來從原始數組複製特定範圍的元素。

實作原理

Arrays.copyOf()方法其實是System.arraycopy()方法的一種簡化實作。 System.arraycopy()方法是Java中用於在陣列之間複製元素的最快方法之一，並且具有比Arrays.copyOf()方法更高的靈活性和效能。此外，System.arraycopy()方法也是Arrays.copyOf()方法的基礎實作方法。

下面是Arrays.copyOf()方法的原始程式碼實作：

public static T[] copyOf(T[] original, int newLength) {

return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());

}

public static T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class newType) {

@SuppressWarnings("unchecked")
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
    ? (T[]) new Object[newLength]
    : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                 Math.min(original.length, newLength));
return copy;

}

從程式碼實作中可以看出，Arrays.copyOf()方法的第一行呼叫了一個重載版本的copyOf()方法，並將該方法傳回的結果傳回給呼叫者。此方法接受一個原始數組和一個新數組的長度作為參數，並將其傳遞給第二個copyOf()方法。

第二個copyOf()方法執行下列步驟來建立新陣列和複製元素：

• 使用newType參數建立一個新的泛型陣列。
• 使用原始陣列的元件類型建立新的陣列（如果newType不是Object[]）。
• 使用System.arraycopy()方法複製原始陣列的元素到新陣列中。
• 傳回新的複製陣列。

由於Arrays.copyOf()方法的實作依賴於System.arraycopy()方法，因此它遵循了該方法的規則和限制，例如不能複製跨越兩個不同類型的陣列。

總結

Arrays.copyOf()方法是Java中複製陣列的一種方便方法，可以快速建立一個新的數組，並將原始數組的元素複製到新數組中。此方法可以用於複製一維和二維數組，以及複製特定範圍的元素。 Arrays.copyOf()方法的實作是基於System.arraycopy()方法，因此它具有相同的規則和限制。在處理陣列時，Arrays類別是一個非常有用的工具，可以幫助我們更輕鬆地處理和操作陣列。

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