1. 介紹
陣列是 Java 程式設計中一種基本的資料結構，當您想要一起管理多個相同類型的數值時非常有用。例如，使用個別變數來管理 10 個不同的分數或大量資料是不切實際的。這就是陣列派上用場的地方。
本文重點介紹如何在 Java 中初始化陣列，以清晰且適合初學者的方式說明。如果您正在想「什麼是陣列？」或「如何初始化陣列？」，本指南涵蓋從基礎到進階技巧的一切。請務必讀到最後。
閱讀本文，您將獲得以下益處：
- 了解宣告和初始化陣列的完整過程
- 避免常見錯誤和典型的初始化錯誤
- 學習在實際開發中有用的實用程式碼範例
本內容不僅適合程式設計初學者，也適合想要複習 Java 基礎知識的人。
現在，讓我們從學習 Java 中陣列的基本知識開始。
2. Java 中的陣列基礎
如何宣告陣列和基本語法
在 Java 中使用陣列，第一步是宣告陣列。宣告告訴程式，「這個變數將用作儲存多個數值的陣列。」宣告陣列有幾種方式，但最常見的兩種是：
int[] numbers; // Recommended style
int numbers[]; // C-style syntax
Java 中偏好的風格是 int[] numbers;，其中 [] 跟在類型名稱後。此記法清楚表示「int 的陣列。」
陣列大小和初始化的重要性
宣告後無法立即使用陣列。要實際使用它，您必須透過指定陣列應有幾個元素（或「槽位」）來初始化它。
初始化會為指定的元素數量分配記憶體，並使陣列可用。
例如，初始化一個五個整數的陣列：
int[] scores = new int[5];
此程式碼分配五個連續的整數元素，可從 scores[0] 到 scores[4] 存取。
在 Java 中，陣列的大小必須在初始化時指定，且之後無法變更。這是初學者常見的錯誤來源。
陣列類型和預設值
陣列的類型決定每個元素的類型。例如，int[] 是整數陣列，String[] 是字串陣列。
在 Java 中，當陣列初始化時，每個元素會根據其類型自動接收預設值：
預設值的範例：
- int → 0
- double → 0.0
- boolean → false
- 參考類型（例如 String）→ null
因此，Java 中的陣列需要兩個步驟：「宣告」和「初始化」，這兩個步驟在您的程式設計之旅早期了解至關重要。
3. 初始化陣列的方法
Java 提供幾種初始化陣列的方式。最佳方法因程式的需求而異，因此了解每種方法如何運作很重要。
3.1 在宣告時初始化陣列
最簡單且最直觀的方法是在宣告陣列時直接提供初始值。當值是固定的且事先已知時，這特別有用。
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
String[] fruits = {"apple", "banana", "orange"};
無需 new 關鍵字或大小指定。Java 會自動建立具有提供元素數量的陣列。
3.2 使用 new 關鍵字初始化
下一個常見方法是使用new 關鍵字指定陣列大小。
int[] scores = new int[5]; // Five integers (default value: 0)
String[] names = new String[3]; // Three Strings (default value: null)
在這種初始化模式中，所有元素會自動指派預設值。
- 數值類型：0 或 0.0
- boolean：false
- 參考類型：null
當陣列大小已知但值稍後才會被指派時，此方法非常理想。
3.3 使用 Arrays.fill() 初始化陣列
如果您想將 所有陣列元素初始化為相同的值，Arrays.fill() 方法非常有用。
例如，將陣列填入值 7：
import java.util.Arrays;
int[] data = new int[5];
Arrays.fill(data, 7); // All elements become 7
此方法比起使用迴圈手動指派相同的值更有效率。
3.4 使用迴圈初始化陣列
當每個陣列元素需要 不同的值 或遵循特定模式時，使用 for 迴圈 是標準做法。
int[] squares = new int[5];
for (int i = 0; i < squares.length; i++) {
squares[i] = i * i; // 0, 1, 4, 9, 16
}
請注意，加強版的 for 迴圈（for-each）適合用來讀取值，但不適合依索引指派值。
如您所見，Java 提供多種初始化技巧——請選擇最符合您特定情境的方法。
4. 陣列初始化的重要注意事項
在使用陣列時，除了了解初始化方法外，掌握 常見的陷阱與典型錯誤 也相當重要。了解這些可以避免錯誤與意外行為。
使用未初始化陣列所導致的錯誤
陣列在正確初始化之前無法使用。若嘗試使用僅宣告卻未初始化的陣列，會拋出 NullPointerException。
int[] numbers;
System.out.println(numbers[0]); // Error: numbers is not initialized
為避免此錯誤，務必記得「宣告」與「初始化」必須同時完成。
避免 ArrayIndexOutOfBoundsException
若嘗試存取超出陣列有效範圍的索引，Java 會拋出 ArrayIndexOutOfBoundsException。
陣列索引始終從 0 開始，直到 陣列長度 – 1 為止。
int[] data = new int[3];
data[3] = 10; // Error: index 3 does not exist (valid: 0, 1, 2)
在迭代陣列時，請始終使用 arrayName.length 以確保安全存取。
for (int i = 0; i < data.length; i++) {
// Safe access
}
使用初始化列表（{}）的限制
初始化列表 {} 只能在 宣告時 使用。
它無法用於已宣告的陣列：
int[] numbers;
numbers = {1, 2, 3}; // Error: initializer list cannot be used here
相反地，必須結合 new 關鍵字使用：
numbers = new int[]{1, 2, 3}; // Correct usage
陣列大小無法變更
一旦初始化後，Java 陣列的大小 無法更改。
若要增加元素數量，必須建立新陣列並將值複製過去。
了解這些限制有助於避免常見的陣列相關錯誤。
5. 進階主題：初始化多維陣列
Java 中的陣列可以是多維的。二維陣列 特別適用於類似矩陣或表格的資料。以下說明如何初始化多維陣列，主要聚焦於二維陣列。
宣告與初始化二維陣列
二維陣列本質上是「陣列的陣列」。您可以在宣告時或使用 new 關鍵字來初始化。
宣告時初始化
int[][] matrix = {
{1, 2, 3},
{4, 5, 6},
{7, 8, 9}
};
這會建立一個 3×3 的整數二維陣列。
使用 new 初始化
int[][] table = new int[2][3]; // Creates a 2×3 array
所有元素預設會被初始化為 0。
您也可以稍後設定值：
table[0][0] = 10;
table[0][1] = 20;
table[1][2] = 30;
建立鋸齒（不規則）陣列
Java 允許「鋸齒狀陣列」，每一列可以有不同數量的欄位。
int[][] jagged = new int[3][];
jagged[0] = new int[2]; // Row 1 has 2 columns
jagged[1] = new int[4]; // Row 2 has 4 columns
jagged[2] = new int[1]; // Row 3 has 1 column
多維陣列初始化說明
- 二維陣列也會根據其元素類型取得預設值（例如，int → 0，String → null）。
- 使用
new int[rows][columns]時，必須先指定第一維（列數）。 - 使用未初始化的列會導致
NullPointerException。
Java 在多維陣列的初始化方式上提供彈性，取決於您需要的結構。
6. 小結
我們已經從基礎到進階技巧完整說明了在 Java 中初始化陣列的方式。讓我們回顧重點。
陣列初始化的重點
- 使用前務必先宣告並初始化陣列
- 未初始化的陣列會導致錯誤，例如 NullPointerException。
- 依情況選擇適當的初始化方式
- 當值固定時使用初始化列表，僅知道大小時使用
new，要設定相同值時使用Arrays.fill()，而需要不同值時則使用迴圈。 - 注意索引界限
- 陣列索引從 0 開始，超出範圍的存取會拋出例外。
- 多維陣列遵循與一維陣列相同的基本規則
- 鋸齒狀陣列允許每列長度不同。
給初學者的建議與後續步驟
了解陣列初始化是建立 Java 程式設計堅實基礎的重要環節。先從簡單的一維陣列開始，熟練後再進一步學習多維陣列與基於陣列的邏輯。
此外，Java 也提供功能強大的「動態陣列」如 ArrayList。在掌握基本陣列後，學習 Java 的集合框架是自然的下一步。
下一章將彙總有關陣列初始化的常見問題（FAQ）。若有任何疑問，請務必檢視相關的問答。
7. 常見問題（FAQ）
以下針對 Java 中陣列初始化的常見問題與易混淆之處作說明。
Q1. 我可以在之後改變陣列的大小嗎？
A. 不能。Java 陣列在初始化後大小即固定。若需要不同的大小，必須建立新陣列並複製值。若需要可變大小的結構，請考慮使用 ArrayList。
Q2. 如果使用未初始化的陣列會發生什麼事？
A. 使用已宣告但未初始化的陣列會拋出 NullPointerException。使用前務必以 new 或初始化列表進行初始化。
Q3. Arrays.fill() 與 for 迴圈有何差異？
A. Arrays.fill() 會將所有元素設定為相同的值，而 for 迴圈則可為每個元素指定不同的值。
Q4. 陣列的預設值如何分配？
A. 使用 new 時會自動分配預設值：int → 0，double → 0.0，boolean → false，參考型別 → null。
Q5. 二維陣列的列可以有不同長度嗎？
A. 可以。Java 支援鋸齒狀陣列，每列的欄位數可以不同，但每列在使用前必須先初始化。
Q6. 如何複製陣列？
A. 可使用 System.arraycopy() 或 Arrays.copyOf() 等方法。雖然手動使用迴圈也能複製，但內建方法更簡潔且更安全。
Q7. 陣列與 ArrayList 有何不同？
A. 陣列大小固定且只能容納單一類型，而 ArrayList 支援動態調整大小，且提供彈性的操作。
希望本 FAQ 能解答您在 Java 陣列初始化方面的常見疑問。
