Массив (англ. Array) это объект, хранящий в себе фиксированное количество значений одного типа. Другими словами, массив — это нумерованный набор переменных. Переменная в массиве называется элементом массива , а ее позиция в массиве задается индексом . Например, нам нужно хранить 50 различных имен, согласитесь, неудобно для каждого имени создавать отдельную переменную, поэтому мы будем использовать массив. Нумерация элементов массива начинается с 0, а длинна массива устанавливается в момент его создания и фиксируется.
Для наглядности картинка, взятая мною с The Java Tutorial .
Для того чтобы создать массив нужно его объявить, зарезервировать для него память и инициализировать.
Объявление массива в Java
При создании массива в Java первым делом его нужно объявить. Это можно сделать следующим образом:
Int myFirstArray;
Можно также объявить массив так:
Int mySecondArray;
Однако, это не приветствуется соглашением по оформлению кода в Java, поскольку скобки обозначают то, что мы имеем дело с массивом и логичнее, когда они находятся рядом с обозначением типа.
Исходя из данного примера, мы объявили 2 массива с именами myFirstArray и mySecondArray . Оба массива будут содержать элементы типа int .
Подобным образом можно объявить массив любого типа:
Byte anArrayOfBytes; short anArrayOfShorts; long anArrayOfLongs; float anArrayOfFloats; double anArrayOfDoubles; boolean anArrayOfBooleans; char anArrayOfChars; String anArrayOfStrings; ...
Тип массива задается следующим образом type, где type это тип данных содержащихся в нем элементов. Скобки являются специальным обозначением того, что переменные содержатся в массиве. Имя массива может быль любым, однако, оно должно соответствовать .
Массивы можно создавать не только из переменных базовых типов, но и из произвольных объектов.
При объявлении массива в языке Java не указывается его размер и не резервируется память для него. Происходит лишь создание ссылки на массив.
Резервация памяти для массива и его инициализация.
Int myFirstArray; myFirstArray = new int;
В нашем примере мы создали массив из 15 элементов типа int и присвоили его ранее объявленной переменной myFirstArray .
Объявлять имя массива и резервировать для него память также можно на одной строке.
Int myArray = new int;
При создании массива с помощью ключевого слова new , все элементы массива автоматически инициализированы нулевыми значениями. Для того, чтобы присвоить элементам массива свои начальные значения, необходимо провести его инициализацию . Инициализацию можно проводить как поэлементно
MyFirstArray = 10; // инициализация первого элемента myFirstArray = 20; // инициализация второго элемента myFirstArray = 30; // и т.д.
так и в цикле, с помощью индекса проходя все элементы массива и присваивая им значения.
For(int i = 0; i < 15; i++){ myFirstArray[i] = 10; }
Как видно из предыдущих примеров, для того, чтобы обратиться к элементу массива, нужно указать его имя и, затем, в квадратных скобках — индекс элемента. Элемент массива с конкретным индексом ведёт себя также, как и переменная.
Рассмотрим создание и инициализацию массива на следующем примере. В нем мы создаем массив, содержащий цифры 0-9 и выводим значения на консоль.
//создание и инициализация массива int numberArray = new int; for(int i = 0; i < 10; i++){ numberArray[i] = i; } //вывод значений на консоль for(int i = 0; i < 10; i++){ System.out.println((i+1) + "-й элемент массива = " + numberArray[i]); }
Упрощенная форма записи
Для создания и инициализации массива можно также использовать упрощенную запись. Она не содержит слово new , а в скобках перечисляются начальные значения массива.
Int myColor = {255, 255, 0};
Здесь длина массива определяется числом значений, расположенных между скобками и разделенных запятыми. Такая запись больше подходит для создания небольших массивов
Определение размера массива
Размер массива не всегда очевиден, поэтому для того, чтобы его узнать следует использовать свойство length, которое возвращает длину массива.
MyColor.length;
Данный код поможет нам узнать, что длина массива myColor равна 3.
Пример: Задано 4 числа, необходимо найти минимальное
Int numbers = {-9, 6, 0, -59}; int min = numbers; for(int i = 0; i < numbers.length; i++){ if(min>numbers[i]) min = numbers[i]; } System.out.println(min);
Упражнения на тему одномерные массивы в Java:
- Создайте массив, содержащий 10 первых нечетных чисел. Выведете элементы массива на консоль в одну строку, разделяя запятой.
- Дан массив размерности N, найти наименьший элемент массива и вывести на консоль (если наименьших элементов несколько — вывести их все).
- В массиве из задания 2. найти наибольший элемент.
- Поменять наибольший и наименьший элементы массива местами. Пример: дан массив {4, -5, 0, 6, 8}. После замены будет выглядеть {4, 8, 0, 6, -5}.
- Найти среднее арифметическое всех элементов массива.
Массив – это набор однотипных переменных, на которые ссылаются по общему имени. Массивы можно создавать из элементов любого типа, и они могут иметь одно или несколько измерений. К определенному элементу в массиве обращаются по его индексу (номеру). В заметке мы рассмотрим обработку одномерных и двумерных массивов.
Одномерные массивы в Java
Одномерный массив – это, по существу, список однотипных переменных. Чтобы создать массив, сначала следует создать переменную массива (array variable) желательного типа. Общий формат объявления одномерного массива:
type var-name ;
Здесь type объявляет базовый тип массива; var-name – имя переменной массива. Базовый тип определяет тип данных каждого элемента массива. Например, объявление одномерного массива int-компонентов с именем month_days имеет вид:
int month_days ;
Хотя это объявление и устанавливает факт, что month_days является переменной массива, никакой массив в действительности не существует. Фактически, значение month_days установлено в null (пустой указатель), который представляет массив без значения. Чтобы связать month_days с фактическим, физическим массивом целых чисел, нужно выделить память для него, используя операцию new , и назначать ее массиву month_days ; new – это специальная операция, которая распределяет память.
Общий формат new в применении к одномерным массивам имеет вид:
array-var = new type ;
где type – тип распределяемых данных, size – число элементов в массиве, array-var– переменная, которая связана с массивом. Чтобы использовать new для распределения памяти под массив, нужно специфицировать тип и число элементов массива. Элементы в массиве, выделенные операцией new , будут автоматически инициализированы нулями. Следующий пример распределяет память для 12-элементного массива целых чисел и связывает его с переменной month_days .
month_days = new int;
После того как эта инструкция выполнится, month_days будет ссылаться на массив из двенадцати целых чисел. Затем все элементы в массиве будут инициализированы нулями.
Процесс получения массива включает два шага. Во-первых, следует объявить переменную массива желательного типа. Во-вторых, необходимо выделить память, которая будет содержать массив, используя операцию new , и назначать ее переменной массива. Таким образом, в Java
все массивы являются динамически распределяемыми.
Как только вы выделили память для массива, можно обращаться к определенному элементу в нем, указывая в квадратных скобках индекс. Нумерация элементов массива начинается с нуля. Имена массивов являются ссылками.
Возможна комбинация объявления переменной типа массив с выделением массиву памяти непосредственно в объявлении:
int month_days = new int;
Рассмотрим код программы, выполняющей замену отрицательных элементов массива на максимальный элемент:
Public class FindReplace { public static void main(String args) { int myArray; // объявление без инициализации int mySecond = new int; /* выделение памяти с инициализацией значениями по умолчанию */ int a = {5, 10, 0, -5, 16, -2}; // объявление с инициализацией int max = a; for (int i = 0; i < a.length; i++) { if (a[i]<0) a[i] = max; mySecond[i] = a[i]; System.out.println("a[" + i + "]=" + a[i]); } myArray = a; // установка ссылки на массив a } }
В результате выполнения будет выведено:
>java FindReplace a=5 a=10 a=0 a=5 a=16 a=5
Присваивание mySecond[i] = a[i] приведет к тому, что части элементов массива mySecond , а именно шести, будут присвоены значения элементов массива a . Остальные элементы mySecond сохранят значения, полученные при инициализации, то есть нули. Если же присваивание организовать в виде mySecond = a или myArray = a , то оба массива участвующие в присваивании получат ссылку на массив a , то есть оба будут содержать по шесть элементов и ссылаться на один и тот же участок памяти.
Массивы можно инициализировать во время их объявления. Процесс во многом аналогичен тому, что используется при инициализации простых типов. Инициализатор массива – это список разделенных запятыми выражений, окруженный фигурными скобками. Массив будет автоматически создаваться достаточно большим, чтобы содержать столько элементов, сколько вы определяете в инициализаторе массива. Нет необходимости использовать операцию new . Например, чтобы хранить число дней в каждом месяце, следующий код создает инициализированный массив целых чисел:
Public class MonthDays { public static void main(String args) { int month_days = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}; System.out.println("Апрель содержит " + month_days + " дней."); } }
В результате выполнения программы на экран будет выведено:
Апрель содержит 30 дней.
Замечание: Java делает строгие проверки, чтобы удостовериться, что вы случайно не пробуете сохранять или читать значения вне области хранения массива. Исполнительная система Java тоже делает тщательные проверки, чтобы убедиться, что все индексы массивов находятся в правильном диапазоне. (В этом отношении Java существенно отличается от языков C/C++ , которые не обеспечивают проверки границ во время выполнения).
Многомерные массивы в Java
В Java многомерные массивы
– это, фактически, массивы массивов. Они выглядят и действуют подобно регулярным многомерным массивам. Однако имеется пара тонких различий. Чтобы объявить многомерную переменную массива, определите каждый дополнительный индекс, используя другой набор квадратных скобок. Например, следующее утверждение объявляет переменную двумерного массива с именем twoD:
int twoD = new int;
Оно распределяет память для массива 4x5 и назначает ее переменной twoD . Внутренне эта матрица реализована как массив массивов целых чисел тип int .
Многомерные массивы возможно инициализировать. Для этого просто включают инициализатор каждого измерения в его собственный набор фигурных скобок.
В следующей программе создаются и инициализируются массивы массивов равной длины (матрицы), и выполняется произведение одной матрицы на другую:
Public class Matrix { private int a; Matrix(int n, int m) { // создание и заполнение с random a = new int[n][m]; for (int i = 0; i < n; ++i) for (int j = 0; j < m; ++j) a[i][j] = (int) (Math.random()*5); show(); } public Matrix(int n, int m, int k) { // создание и заполнение с random a = new int[n][m]; for (int i = 0; i < n; ++i) for (int j = 0; j < m; ++j) a[i][j] = k; if (k != 0) show(); } public void show() { System.out.println("Матрица:" + a.length + " на " + a.length); for (int i = 0; i < a.length; ++i) { for (int j = 0; j < a.length; ++j) System.out.print(a[i][j] + " "); System.out.println(); } } public static void main(String args) { int n = 2, m = 3, z = 4; Matrix p = new Matrix(n, m); Matrix q = new Matrix(m, z); Matrix r = new Matrix(n, z, 0); for (int i = 0; i < p.a.length; ++i) for (int j = 0; j < q.a.length; ++j) for (int k = 0; k < p.a[i].length; ++k) r.a[i][j] += p.a[i][k]*q.a[k][j]; System.out.println("Произведение матриц: "); r.show(); } }
Так как значения элементам массивов присваиваются при помощи метода random() , то одним и вариантов выполнения кода может быть следующий:
> javac Matrix.java > java Matrix Матрица:2 на 3 3 2 0 3 3 1 Матрица:3 на 4 1 2 2 3 3 2 3 2 1 2 3 2 Произведение матриц: Матрица:2 на 4 9 10 12 13 13 14 18 17
Следующий пример демонстрирует копирование массива:
Public class ArrayCopyDemo { public static void main(String args) { int mas1 = {1,2,3}, mas2 = {4,5,6,7,8,9}; System.out.print("mas1: "); show(mas1); System.out.print("mas2: "); show(mas2); // копирование массива mas1 в mas2 System.arraycopy(mas1, 0, mas2, 2, 3); /* 0 - mas1 копируется начиная с нулевого элемента * 2 - элемент, с которого начинается замена * 3 - количество копируемых элементов */ System.out.println("\n после arraycopy(): "); System.out.print("mas1: "); show(mas1); System.out.print("\nmas2: "); show(mas2); } private static void show(int mas) { for (int i = 0; i < mas.length; ++i) System.out.print(" " + mas[i]); } }
Результат выполнения программы:
> javac ArrayCopyDemo.java > java ArrayCopyDemo mas1: 1 2 3mas2: 4 5 6 7 8 9 после arraycopy(): mas1: 1 2 3 mas2: 4 5 1 2 3 9
Альтернативный синтаксис объявления массива
Существует иная форма, которая может использоваться для объявления массива:
type var-name;
Здесь квадратные скобки следуют за спецификатором типа, а не именем переменной массива. Например, следующие два объявления эквивалентны:
Int al = new int;
int a2 = new int;
Представленные здесь объявления также эквивалентны:
char twodi = new char;
char twod2 = new char;
Эта альтернативная форма объявления включена, главным образом, для удобства.
- Tutorial
Думаю, мало кто из готовящихся к своему первому интервью, при приеме на первую работу в должности (pre)junior программиста, ответит на этот вопрос отрицательно. Или хотя бы усомнится в положительном ответе. Конечно, такая простая структура данных с прямым доступом по индексу - никаких подвохов! Нет, в некоторых языках типа JavaScript или PHP массивы, конечно, реализованы очень интересно и по сути являются много большим чем просто массив. Но речь не об этом, а о «традиционной» реализации массивов в виде «сплошного участка памяти». В этом случае на основании индексов и размера одного элемента просто вычисляется адрес и осуществляется доступ к соответствующему значению. Что тут сложного?
Давайте разберемся. Например, на Java. Просим ничего не подозревающего претендента создать массив целых чисел n
x n
. Человек уверено пишет что-то в духе:
int g = new int[n][n];
Отлично. Теперь просим инициализировать элементы массива чем-нибудь. Хоть единицами, хоть суммой индексов. Получаем:
for(int i = 0; i < n; i++) {
for(int j = 0; j < n; j++) {
g[i][j] = i + j;
}
}
Даже чаще пишут
for(int i = 0; i < g.length; i++) {
for(int j = 0; j < g[i].length; j++) {
g[i][j] = i + j;
}
}
что тоже повод для беседы, но сейчас речь о другом. Мы ведь пытаемся выяснить, что человек знает и посмотреть, как он думает. По этому обращаем его внимание на тот факт, что значения расположены симметрично и просим сэкономить на итерациях циклов. Конечно, зачем пробегать все значения индексов, когда можно пройти только нижний треугольник? Испытуемый обычно легко соглашается и мудро выделяя главную диагональ старательно пишет что-то в духе:
for(int i = 0; i < n; i++) {
g[i][i] = 2* i;
for(int j = 0; j < i; j++) {
g[j][i] = g[i][j] = i + j;
}
}
Вместо g[i][i] = 2* i;
часто пишут g[i][i] = i + i;
или g[i][i] = i << 1;
и это тоже повод поговорить. Но мы идем дальше и задаем ключевой вопрос: На сколько быстрее станет работать программа?
. Обычные рассуждения такие: почти в 2 раза меньше вычислений индексов; почти в 2 раза меньше вычислений значений (суммирование); столько же присваиваний. Значит быстрее процентов на 30. Если у человека за плечами хорошая математическая школа, то можно даже увидеть точное количество сэкономленных операций и более аргументированную оценку эффективности оптимизации.
Теперь самое время для главного удара. Запускаем оба варианта кода на каком-нибудь достаточно большом значении n
(порядка нескольких тысяч), например, так .
Код с контролем времени
class A {
public static void main(String args) {
int n = 8000;
int g = new int[n][n];
long st, en;
// one
st = System.nanoTime();
for(int i = 0; i < n; i++) {
for(int j = 0; j < n; j++) {
g[i][j] = i + j;
}
}
en = System.nanoTime();
System.out.println("\nOne time " + (en - st)/1000000.d + " msc");
// two
st = System.nanoTime();
for(int i = 0; i < n; i++) {
g[i][i] = i + i;
for(int j = 0; j < i; j++) {
g[j][i] = g[i][j] = i + j;
}
}
en = System.nanoTime();
System.out.println("\nTwo time " + (en - st)/1000000.d + " msc");
}
}
Что же мы видим? Оптимизированный вариант работает в 10-100 раз медленнее! Теперь самое время понаблюдать за реакцией претендента на должность. Какая будет реакция на необычную (точнее обычную в практике разработчика) стрессовую ситуацию. Если на лице подзащитного изобразился азарт и он стал жать на кнопочки временно забыв о Вашем существовании, то это хороший признак. До определенной степени. Вы ведь не хотите взять на работу исследователя, которому плевать на результат проекта? Тогда не задавайте ему вопрос «Почему?». Попросите переделать второй вариант так, чтобы он действительно работал быстрее первого.
Теперь можно смело заниматься некоторое время своими делами. Через пол часа у Вас будет достаточно материала, для того, чтобы оценить основные личностные и профессиональные качества претендента.
Кстати, когда я коротко описал эту задачку на своем рабочем сайте, то наиболее популярный комментарий был «Вот такая эта Ваша Java кривая». Специально для них выкладываю код на Великом и Свободном. А счастливые обладатели Free Pascal под Windows могут заглянуть
под спойлер
program Time;
uses
Windows;
var
start, finish, res: int64;
n, i, j: Integer;
g: Array of Array of Integer;
begin
n:= 10000;
SetLength(g, n, n);
QueryPerformanceFrequency(res);
QueryPerformanceCounter(start);
for i:=1 to n-1 do
for j:=1 to n-1 do
g := i + j;
QueryPerformanceCounter(finish);
writeln("Time by rows:", (finish - start) / res, " sec");
QueryPerformanceCounter(start);
for i:=1 to n-1 do
for j:=1 to n-1 do
g := i + j;
QueryPerformanceCounter(finish);
writeln("Time by cols:", (finish - start) / res, " sec");
end.
В приведенном коде на Паскале я убрал «запутывающие» моменты и оставил только суть проблемы. Если это можно назвать проблемой.
Какие мы в итоге получаем вопросы к подзащитному?
1. Почему стало работать медленнее? И поподробнее…
2. Как сделать инициализацию быстрее?
Если есть необходимость копнуть глубже именно в реализацию Java, то просим соискателя понаблюдать за временем выполнения для небольших значений n
. Например, на ideone.com для n=117 «оптимизированный» вариант работает вдвое медленнее. Но для следующего значения n=118 он оказывается уже в 100 (сто) раз быстрее не оптимизированного! Предложите поэкспериментировать на локальной машине. Пусть поиграет с настройками.
Кстати, а всем понятно, что происходит?
Несколько слов в оправдание
Хочу сказать несколько слов в оправдание такого способа собеседования при найме. Да, я не проверяю знание синтаксиса языка и владение структурами данных. Возможно, при цивилизованном рынке труда это все работает. Но в наших условиях тотальной нехватки квалифицированных кадров, приходится оценивать скорее перспективную адекватность претендента той работе с которой он столкнется. Т.е. способность научиться, прорваться, разобраться, сделать.
По духу это похоже на «собеседованию» при наборе легионеров в древнем Риме. Будущего вояку сильно пугали и смотрели краснеет он или бледнеет. Если бледнеет, то в стрессовой ситуации у претендента кровь отливает от головы и он склонен к пассивной реакции. Например, упасть в обморок. Если же соискатель краснел, то кровь у него к голове приливает. Т.е. он склонен к активным действиям, бросаться в драку. Такой считался годным.
Ну и последнее. Почему я рассказал об этой задаче всем, а не продолжаю использовать её на собеседованиях? Просто, эту задачу уже «выучили» потенциальные соискатели и приходится использовать другие.
Собственно на этот эффект я обратил внимание именно в связи с реальной задачей обработки изображений. Ситуация была несколько запутанная и я не сразу понял почему у меня так просел fps после рефакторинга. А вообще таких чуднЫх моментов наверное много накопилось у каждого.
Пока лидирует версия, что «виноват» кэш процессора. Т.е. последовательный доступ в первом варианте работает в пределах хэша, который обновляется при переходе за определенную границу. При доступе по столбцам хэш вынужден постоянно обновляться и это занимает много времени. Давайте проверим эту версию в самом чистом виде. Заведем массив и сравним, что быстрее - обработать все элементы подряд или столько же раз обработать элементы массива со случайным номером? Вот эта программа - ideone.com/tMaR2S . Для 100000 элементов массива случайный доступ обычно оказывается заметно быстрее. Что же это означает?
Тут мне совершенно справедливо указали (Big_Lebowski), что перестановка циклов меняет результаты в пользу последовательного варианта. Пришлось для чистоты эксперимента поставить цикл для разогрева. Заодно сделал несколько повторов, чтобы вывести среднее время работы как советовал leventov. Получилось так ideone.com/yN1H4g . Т.е. случайный доступ к элементам большого массива на ~10% медленнее чем последовательный. Возможно и в правду какую-то роль может сыграть кэш. Однако, в исходной ситуации производительность проседала в разы. Значит есть еще что-то.
Постепенно в лидеры выходит версия про дополнительные действия при переходе от одной строки массива к другой. И это правильно. Осталось разобраться, что же именно там происходит.
Теги:
- Программирование
- массивы
- память
Массив — это множество однотипных объектов, которые имеют общее название. К каждому элементу массива возможен доступ по его индексу. Рассмотрим реальный пример. Пусть у нас есть некоторый склад, который называется a и пусть в нем есть некоторое количество ящиков, каждый из которых последовательно пронумерован. В каждом ящике лежит некоторый объект, который по своему типу совпадает с объектами в других ящиках. Пример данного склада является классическим массивом, где название склада — это название массива, ящики — это элементы массива, номера ящиков — это индексы элементов, а содержимое ящиков — это значения наших переменных. Представим, что внутри ящиков лежат лимоны, и в каждом ящике лежит определенное количество лимонов. Тогда, значения наших переменных будут показывать количество лимонов. Рассмотрим такой склад, состоящий из трех ящиков, пусть в первом ящике лежит 3, во втором 7, в третьем 273. Тогда, массив, описывающий данный склад можно изобразить следующим образом:
| Индекс | 0 | 1 | 2 |
|---|---|---|---|
| Значение | 3 | 7 | 273 |
Индексация в массиве всегда начинается с 0. Рассмотрим некоторые операции, которые можно производить с массивом:
Создание массива
Тип имяПеременной;
int a;//целочисленный массив
char b;//массив символов
String c;
Выделение памяти:
A = new int;//выделяем память под 10 элементов
b = new char;//выделяем память под 20 элементов
c = new String;//выделяем память под 30 элементов
Таким образом инициализация массива выглядит следующим образом:
Int a = new int;//инициализация массива целых чисел из 10 элементов
char b = new char;//инициализация массива символов из 20 элементов
String c = new String;//инициализация массива строк из 30 элементов
Всем элементам массива после такой инициализации присваивается значение по умолчанию.
Существует возможность сразу задать значения элементов массива, создадим массив, который будет показывать количество лимонов в ящике, как в примере выше:
Int a = new int{ 3, 7, 273 };
Работа с массивом
Считывание массива:
Import java.util.Scanner;
public class test {
public static void main(String args) {
int a;//массив целых чисел
int n;//количество элементов в массиве
Scanner in = new Scanner(System.in);
n = in.nextInt();
a = new int[n];
for(int i = 0; i
Изменение значений массива:
for(int i = 0; i
Вывод массива:
Int a;//массив целых чисел, который был как - то обработан
for(int i = 0; i
Произвольный доступ к элементу массива по индексу:
System.out.println(a);//Выводим первый элемент массива
a = 1;//Присваиваем второму элементу массива 1
int temp = a;//Сохраняем значение третьего элемента массива в переменную temp
Вот так вот выглядят основные операции с массивами. Очень часто на различных уроках по информатике просят вынести эти этапы работы с массивом в отдельные функции, но про это мы поговорим позднее. Таким образом, с помощью считывания массива, мы можем ввести некоторые значение с консоли, с помощью изменения значений, мы можем например, увеличить все значения на единицу или умножить на два, а с помощью вывода мы можем вывести текущие значения массива. Если нам требуется работать только с конкретными элементами массива, то тут мы можем воспользоваться произвольным доступом по индексу, где индекс - это любое положительное целое число, которое меньше длины массива. Текущую длину массива можно получить с помощью свойства length, оно уже применялось при выводе массива.
Тут я опущу диалог про то, что массивы являются ссылками и работа с ними отличается от работы с обычными базовыми типами.
Двумерные массивы
Не всегда бывает удобно нумеровать ящики на складе с 0 до определенного числа, иногда хочется привести склад в более упорядоченный вид, например ввести ряды. Теперь каждый ящик имеет свой номер ряда и свой порядковый номер в этом ряду. Пусть на нашем складе есть девять ящиков, которые имеют содержат 1, 2 и так далее 9 апельсинов. Ящики на складе располагаются в три ряда по три ящика, тогда ситуацию на складе можно представить так.
Мы научились создавать одномерные массивы. Подобным образом в Java можно создать двумерный, трехмерный, четырехмерный… иначе говоря, многомерные массивы. Многомерный массив в Java по сути является массивом из массивов.
Популярным примером использования такого рода массивов, являются матрицы, для представления которых, используются двумерные массивы. Итак, что же такое матрица и как ее представить с помощью двумерного массива в Java.
Матрицы и двумерные массивы в Java
Матрица это прямоугольная таблица, состоящая из строк и столбцов на пересечении которых находятся её элементы. Количество строк и столбцов матрицы задают ее размер.
Общий вид матрицы размером m x n (m — количество строк, n — количество столбцов), выглядит следующим образом:
Каждый элемент матрицы имеет свой индекс, где первая цифра обозначает номер строки на которой находится элемент, а вторая — номер столбца.
Рассмотрим примеры конкретных матриц и создадим их с помощью Java.
Матрица A имеет размерность 2 на 3 (2 строки, 3 столбца). Создадим двухмерный массив этой размерности:
Int matrixA; matrixA = new int ;
Мы объявили двумерный массив целых чисел (поскольку матрица в данном случае содержит целые числа) и зарезервировали для него память. Для этого мы использовали 2 индекса: первый индекс определяет строку и ее размер, второй индекс определяет столбец и его размер.
Для доступа к элементам двумерного массива необходимо использовать 2 индекса: первый для строки, второй – для столбца. Как и в случае с одномерными массивами, индексы также начинаются с нуля. Поэтому нумерация строк и столбцов в таблице начинается с 0.
MatrixA = 1; matrixA = -2; matrixA = 3; matrixA = 4; matrixA = 1; matrixA = 7;
Для того, чтобы вывести матрицу на консоль, нужно пройти все элементы, используя два цикла. Количество циклов, при прохождении элементов массива, равно его размерности. В нашем случае первый цикл осуществляется по строкам, второй — по столбцам.
For (int i = 0; i < 2; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { System.out.print(matrixA[i][j] + "\t"); } System.out.println(); }
То есть, сначала выводим все элементы первой строки, отделяя их символом табуляции "\t", переносим строку и выводим все элементы второй строки.
Полностью код для матрицы А выглядит следующим образом:
Public class Matrix { public static void main(String args) { int matrixA; matrixA = new int; matrixA = 1; matrixA = -2; matrixA = 3; matrixA = 4; matrixA = 1; matrixA = 7; for (int i = 0; i < 2; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { System.out.print(matrixA[i][j] + "\t"); } System.out.println(); } } }
Для матрицы B воспользуемся упрощенным способом инициализации — в момент объявления. По аналогии с одномерными массивами.
Int matrixB = { {-9,1,0}, {4,1,1}, {-2,2,-1} };
Каждую строку массива необходимо заключить в пару фигурных скобок и отделить друг от друга запятой.
Полностью код для матрицы B :
Public class Matrix { public static void main(String args) { int matrixB = { {-9,1,0}, {4,1,1}, {-2,2,-1} }; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { System.out.print(matrixB[i][j] + "\t"); } System.out.println(); } } }
Рассмотрим инициализацию в цикле для двумерного массива на примере таблицы умножения.
Public class Mult { public static void main(String args) { // создаем двумерный массив 10 на 10 int multiplyTab = new int; // цикл по первой размерности for (int i = 0; i < 10; i++) { // цикл по второй размерности for (int j = 0; j < 10; j++) { //инициализация элементов массива multiplyTab[i][j] = (i+1)*(j+1); //вывод элементов массива System.out.print(multiplyTab[i][j] + "\t"); } System.out.println(); } } }
Здесь инициализация элементов значениями таблицы умножения совмещена с их выводом на консоль в одном цикле.
Многомерные и несимметричные массивы.
Создаются многомерные массивы в Java аналогичным способом. Количество квадратных скобок указывает на размерность.
Примеры создания массивов фиксированной длины:
Int a = new int;// двумерный массив int b = new int;// трехмерный массив int c = new int;// четырехмерный массив // и т.д.
Однако, не обязательно изначально указывать размер на всех уровнях, можно указать размер только на первом уровне.
Int a1 = new int;// двумерный массив с 5 строками
В данном случае, пока неизвестно сколько будет элементов в каждой строке, это можно определить позже, причем, массив может содержать в каждой строке разное количество элементов, то есть быть несимметричным . Определим количество элементов в каждой строке для массива a1
A1 = new int ; a1 = new int ; a1 = new int ; a1 = new int ; a1 = new int ;
В результате, при выводе на экран,
For(int i = 0; i массив будет иметь такой вид: 0 При создании массива его элементы автоматически инициализируются нулями, поэтому в это примере на экран выведены нули.
0 0
0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0 0Упражнения на тему многомерные массивы в Java:
