Одномерные и многомерные. Java Array
Учеба на "Разработчика игр" + трудоустройство
Java массивы
Массив - это структура данных, в которой хранятся величины одинакового типа. Доступ к отдельному элементу массива осуществляется с помощью целого индекса. Например, если а - массив целых чисел, то значение выражения а [ i ] равно i-му целому числу в массиве.
Массив объявляется следующим образом: сначала указывается тип массива, т.е тип элементов, содержащихся в массиве, за которым ставится пара пустых квадратных скобок, а затем - имя переменной. Например, вот как объявляется массив, состоящий из целых чисел:
int a;
Однако этот оператор лишь объявляет переменную а, не инициализируя ее настоящим массивом. Чтобы создать массив, нужно применить оператор new.
Этот оператор создает массив, состоящий из 100 целых чисел. Элементы этого массива нумеруются от 0 до 99 (а не от 1 до 100). После создания массив можно заполнять, например, с помощью цикла.
int а = new int;
for (int i = 0; i < 100; i++)
a[i] = i; // Заполняет массив числами от 0 до 99.
Если вы попытаетесь обратиться к элементу а (или любому другому элементу, индекс которого выходит за пределы диапазона от 0 до 99), создав массив, состоящий из 100 элементов, программа прекратит работу, поскольку возникнет исключительная ситуация, связанная с выходом индекса массива за пределы допустимого диапазона.
Чтобы подсчитать количество элементов в массиве, используйте метод имяМасси-
ва.length.
Например,
for (int i = 0; i < a. length; i++ System.out.println (a[i]);
После создания массива изменить его размер невозможно (хотя можно, конечно, изменять отдельные его элементы). Если в ходе выполнения программы необходимо часто изменять размер массива, лучше использовать другую структуру данных, называемую списком массивов (array list).
Массив можно объявить двумя способами:
int a;
или
int a;
Большинство программистов на языке Java предпочитают первый стиль, поскольку в нем четче отделяется тип массива int (целочисленный массив) от имени переменной.
Инициализаторы массивов и безымянные массивы
В языке Java есть средство для одновременного создания массива и его инициализации. Вот пример такой синтаксической конструкции:
int smallPrimes = { 2, 3, 5, 7, 11, 13};
Отметим, что в этом случае не нужно применять оператор new. Кроме того, можно даже инициализировать безымянный массив:
new int { 16, 19, 23 , 29 , 31, 37}
Это выражение выделяет память для нового массива и заполняет его числами, указанными в фигурных скобках. При этом подсчитывается их количество и, соответственно, определяется размер массива. Эту синтаксическую конструкцию удобно применять для повторной инициализации массива без образования новой переменной. Например, выражение
smallPrimes = new int{ 17, 19, 23, 29, 31, 37 };
представляет собой укороченную запись выражения
int anonymous = { 17, 19, 23, 29, 31, 37 };
smailPrimes = anonymous;
Можно создать массив нулевого размера. Такой массив может оказаться полезным при написании метода, вычисляющего некий массив, который оказывается пустым. Массив нулевой длины объявляется следующим образом:
new типЭлементов
Заметим, что такой массив не эквивалентен объекту null.
Копирование массивов
Один массив можно скопировать в другой, но при этом обе переменные будут ссылаться на один и тот же массив.
int luckyNumbers = smailPrimes;
luckyNuimbers = 12; // Теперь элемент smailPrimesтакже равен 12.
Результат показан на рис. 3.14. Если необходимо скопировать все элементы одного массива в другой, следует использовать метод arraycopy из класса System. Его вызов выглядит следующим образом:
System.arraycopy(from, fromlndex, to, tolndex, count);
Массив to должен иметь достаточный размер, чтобы в нем поместились все копируемые элементы.
Рис. 3.14. Копирование массива
Например, показанные ниже операторы, результаты работы которых изображены на рис. 3.15, создают два массива, а затем копируют последние четыре элемента первого массива во второй. Копирование начинается со второй позиции в исходном массиве, а копируемые элементы помещаются в целевой массив, начиная с третьей позиции.
int smailPrimes = {2, 3, 5, 7, 11, 13};
int luckyNumbers = {1001, 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007};
System.аггаусору(smailPrimes, 2, luckyNumbers, 3, 4);
for (int i = 0; i < luckyNumbers.length; i++)
System.println(i +.": " + luckyNumbersfi]);
Выполнение этих операторов приводит к следующему результату.
0: 1001
1: 1002
2: 1003
3: 5
4: 7
5: 11
6: 13
Рис. 3.15. Копирование элементов массива
Массив в языке Java значительно отличается от массива в языке C++. Однако он практически совпадает с указателем на динамический массив. Это значит, что оператор
int a = new int; //Java
эквивалентен оператору
i n t * = new i n t [ 1 0 0 ] ; // C++,
а не
int a; // C++
В языке Java оператор no умолчанию проверяет диапазон изменения индексов. Кроме того, в языке Java нет арифметики указателей - нельзя увеличить указатель а, чтобы обратиться к следующему элементу массива.
Массивы (arrays) _ это упорядоченные наборы элементов одного типа. Элементами массива могут служить объекты простых и ссылочных типов, в том Числе и ссылки на другие массивы. Массивы сами по себе являются объектами и
наследуют класс Object. Объявление
int ia = new int;
Определяет массив с именем ia, который изначально указывает на набор из трех Элементов типа int.
В объявлении массива его размерность не указывается. Количество элементов массива задается при его создании посредством оператора new. Длина массива фиксируется в момент создания и в дальнейшем изменению не поддается. Впрочем, переменной типа массива (в нашем примере – ia) в любой момент может быть поставлен в соответствие новый массив с другой размерностью.
Доступ к элементам массива осуществляется по значениям их номеров-индексов.
Первый элемент массива имеет индекс, равный нулю (0), а последний – length – 1. Обращение к элементу массива выполняется посредством задания имени массива и значения индекса, заключенного в квадратные скобки, [ и ]. в предыдущем примере первым элементом массива ia будет ia, а последним – ia. При каждом обращении к элементу массива по индексу исполняющая система Java проверяет, находится ли значение индекса в допустимых пределах, и генерирует исключение типа ArraylndexOutOfBoundsException, если результат проверки ложен. 6 Выражение индекса должно относиться к типу int – только этим и ограничивается максимальное количество элементов массива.
Длину массива легко определить с помощью поля length объекта массива (которое неявно снабжено признаками publiс и final). Ниже приведен дополненный код прежнего примера, в котором предусмотрено выполнение Цикла, обеспечивающего вывод на экран содержимого каждого элемента массива ia:
for (int i = о; i < ia.length; i++)
system.out.println(i + ": " + ia[i]);
Массив нулевой длины (т.е. такой, в котором нет элементов) принято называть пустым. Обратите внимание, что ссылка на массив, равная значению null, и ссылка на пустой массив – это совершенно разные вещи. Пустой массив это реальный массив, в котором попросту отсутствуют элементы. Пустой массив представляет собой удобную альтернативу значению null при возврате из метода. Если метод способен возвращать null, прикладной код, в котором выполняется обращение к методу, должен сравнить возвращенное значение с null прежде, чем перейти к выполнению оставшихся операций. Если же метод возвращает массив (возможно, пустой), никакие дополнительные проверки не нужны – разумеется, помимо тех, которые касаются длины массива и должны выполняться в любом случае.
Допускается и иная форма объявления массива, в которой квадратные скобки задаются после идентификатора массива, а не после наименования его типа:
int ia = new int;
Прежний синтаксис, однако, считается более предпочтительным, поскольку описание типа в таком случае выглядит более компактным.
Модификаторы в объявлениях массивов
Правила употребления в объявлениях массивов тех или иных модификаторов обычны и зависят только от того, к какой категории относится массив – к полям или Локальным переменным. Существует единственная особенность, которую важно помнить, – модификаторы применяются к массиву как таковому, но не к его отдельным элементам. Если в объявлении массива указан признак final, это значит только то, что ссылка на массив не может быть изменена после его создания, но никак не запрещает возможность изменения содержимого отдельных элементов массива. Язык не позволяет задавать каких бы то ни было модификаторов (скажем, final или уоlatilе) для элементов массива.
Многомерные массивы
В Java поддерживается возможность объявления многомерных массивов (multidimensional arrays) (т.е. массивов, элементами которых служат другие массивы), Код, предусматривающий объявление двумерной матрицы и вывод на экран содержимого ее элементов, может выглядеть, например, так:
float mat = new float;
setupMatrix(mat);
for (int у = о; у < mat.length; у++) {
for (int х = о; х < mat[y].length; х++)
system.out.print(mat[y][x] + " ");
system.out.println();
При создании массива должна быть указана, по меньшей мере, его первая, "самая левая", размерность. Другие размерности разрешается не задавать – в этом случае их придется определить позже. Указание в операторе new единовременно всех размерностей – это самый лаконичный способ создания массива, позволяющий избежать необходимости использования дополнительных операторов new. Выражение объявления и создания массива mat, приведенное выше, равнозначно следующему фрагменту кода:
float mat = new float;
for (int у = о; у < mat.length; у++)
mat[y] = new float;
Такая форма объявления обладает тем преимуществом, что позволяет наряду с получением массивов с одинаковыми размерностями (скажем, 4 х 4) строить и массивы массивов различных размерностей, необходимых для хранения тех или иных последовательностей данных.
Инициализация массивов
При создании массива каждый его элемент получает значение, предусмотренное по умолчанию и зависящее от типа массива: нуль (0) – для числовых типов, ‘\u0000′ _ для char, false – для boolean и null – для ссылочных типов. Объявляя массив ссылочного типа, мы на самом деле определяем массив переменных этого типа. Рассмотрим следующий фрагмент кода:
Attr attrs = new Attr;
for (int i = о; i < attrs.length; i++)
attrs[i] = new Attr(names[i], values[i]);
После выполнения первого выражения, содержащего оператор new, переменная attrs получит ссылку на массив из 12 переменных, которые инициализированы значением null, Объекты Attr как таковые будут созданы только в процессе про хождения цикла.
Массив может инициализироваться (одновременно с объявлением) посредством конструкции в фигурных скобках, в которой перечислены исходные Значения его элементов:
String dangers = { "Львы", "Тигры", "Медведи" };
Следующий фрагмент кода даст тот же результат:
String dangers = new String; dangers = "Львы";
dangers = "Тигры";
dangers = "Медведи";
Первая форма, предусматривающая задание списка инициализаторов в фигурных скобках, не требует явного использования оператора new – он вызывается косвенно исполняющей системой. Длина массива в этом случае определяется Количеством значений-инициализаторов. Допускается и возможность явного задания оператора new, но размерность все равно следует опускать она, как и раньше, определяется исполняющей системой:
String dangers = new String { "Львы", "Тигры", "Медведи" };
Подобную форму объявления и инициализации массива разрешается применять в любом месте кода, например в выражении вызова метода:
printStringsCnew String { "раз", "два", "три" });
Массив без названия, который создается таким образом, называют анонимным (anonymous).
Массивы массивов могут инициализироваться посредством вложенных последовательностей исходных значений. Ниже приведен пример объявления массива, содержащего несколько первых строк так называемого треугольника Паскаля, где каждая строка описана собственным массивом значений.
int pascalsTriangle = {
{ 1, 4, 6, 4, 1 },
Индексы многомерных массивов следуют в порядке от внешнего к внутренним. Так, например, pascalsTriangle[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. – это упорядоченная совокупность, или пронумерованный список, значений ссылка
на который выполняется по общему имени. Это могут быть как примитивные значения, так и объекты или даже другие массивы, однако все значения массива должны принадлежать одному типу. Тип массива идентичен типу содержащихся в нем значений. Массивы относятся к ссылочным типам данных
, собственно как и все остальные типы, кроме примитивных. Напомню еще раз, что в Java все является объектом, исключение составляют лишь примитивные типы. Массивы могут быть одномерными и многомерными. Процесс создания массива можно разделить на три этапа: Объявление (declaration) массива
На этом этапе определяется только
переменная типа ссылка
(reference
) на массив
, содержащая тип массива. Для этого записывается имя типа элементов массива, квадратными скобками указывается, что объявляется ссылка на массив
, а не простая переменная, и перечисляются имена переменных ссылочного типа, например: По существу объявление массивов, точно такая же операция как и объявление любых других типов данных, правда имеющая немного свой синтаксис, так как это все таки массивы. Java поддерживает еще один синтаксис объявления переменных типа массив, обеспечивающий совместимость с С и С++. Согласно этому синтаксису, одна или несколько пар квадратных скобок следуют за именем переменной, а не за именем типа: Однако зачастую такой синтаксис сбивает с толку, поэтому его следует избегать. В следующем примере, легко спутать что имелось в виду: Такой синтаксис не рекомендуется использовать, так как уже говорилось, что он сбивает с толку, кроме того, в соглашения по оформлению Java кода, рекомендуется синтаксис, который был приведен первым, то есть квадратные скобки следуют сразу за типом объявляемого массива. В данном случае объявлены массив значений типа float с именем rates и переменная типа float – maxRate. То есть, если квадратные скобки стоят сразу после типа объявляемого массива, то все переменные которые объявлены в этой строке являются ссылками на массивы объявляемого типа, а если же скобки стоят справа от переменной, то только она является ссылкой на массив объявленного типа. Следует понимать, что данная операция объявления массива еще не создает массив, а только объявляет переменную являющуюся ссылкой на него
, которую без инициализации нельзя использовать в программе, так как компилятор выдаст ошибку, что переменная массива не инициализирована. Пока объявленная переменная массива не определена, она может содержать (если вы присвоите) значение null
. И только после определения она будет содержать ссылку на конкретный объект. Указать длину массива при объявлении переменной массива невозможно, поскольку размер является строго функцией объекта массива, а не ссылки на него
. Создание (instantation) массива
На этом этапе указывается количество элементов массива, называемое его размером, выделяется место для массива в оперативной памяти, переменной-ссылке присваивается оператором =
адрес массива. Все эти действия производятся оператором new
за которым следует тип
элементов массива. Например: Но стоит еще раз заметить, что до этого переменная letters, должна быть объявлена как массив. Чтобы было более понятно, это можно представить вот так: При создании массива с таким синтаксисом все элементы массива автоматически инициализируются значениями по умолчанию
. Это false для значений boolean, "\u0000" для значений char, 0 для целых значений, 0.0 для значений с плавающей точкой и null для объектов или массивов. В Java размер массива фиксирован. Созданный массив нельзя увеличить или уменьшить. Желаемый размер создаваемого массива задается неотрицательным целым числом
. Но в любое время переменной типа массива может быть сопоставлен новый массив другого размера. То есть может быть присвоена ссылка на другой массив того же типа что и объявленная переменная. Индексы массивов всегда начинаются с 0
. Первые две операции: объявление и создание массива можно объединить в один оператор. Например: Этот оператор эквивалентен двум приведенным выше. После данной операции переменная letters будет уже содержать ссылку на массив и если попробовать вывести ее значение то мы получим значение, что то вроде
; Но надо иметь в виду, что переменные a
и b
указывают на один и тот же массив. По началу это может сбивать с толку, но если помнить что мы имеем дело с ссылочными типами данных, то все становится на свои места. Если этот момент не понятен, то чуть позже мы все это разберем на примерах. После этого массив, на который указывала данная ссылка, теряется, если на него не было других ссылок
. Размер или длину массива можно получить при помощи константы length
, которая определена для каждого массива и возвращает его длину. Мы ей уже не раз пользовались в примерах когда работали с аргументами переданной в командной строке. Можно создавать и использовать массивы нулевой длины (пустой массив). Например: Инициализировать такой массив нельзя, так как у него просто нет элементов которые можно инициализировать. Сразу же возникает вопрос, а на кой ляд они тогда вообще нужны эти пустые массивы? Но они нужны и даже очень полезны! Пустой массив принято использовать в тех местах программы, где заранее неизвестно, будут элементы или нет. Если элементы будут, то возвращается непустой массив, если элементов нет - пустой массив. Примером может служить массив строк который передается в метод main() и содержит аргументы командной строки, а если их нет, то возвращается пустой массив. Пустой массив лучше, чем null
, потому что не требует отдельного if"а для обработки. То же верно для списков и других коллекций. Именно поэтому существуют методы Collections.emptyList, emptySet, emptyMap. Инициализация (initialization) массива
На этом этапе элементы массива получают начальные значения. Инициализировать элементы массива значениями можно несколькими способами: Обращается к конкретному элементу массива можно по его индексу
, который начинается с нуля, как это уже говорилось. Индексы можно задавать любыми целочисленными выражениями, кроме типа long
, например a , a , a[++i] . Исполняющая система Java следит за тем, чтобы значения этих выражений не выходили за границы длины массива. Если же выход все же произойдет интерпретатор Java в таком случае прекратит выполнение программы и выведет на консоль сообщение о выходе индекса массива за границы его определения (ArrayIndexOutOfBoundsException
). Рассмотрим пример первого способа инициализации: Второй способ инициализации можно реализовать по разному. Инициализацию массива можно совместить с этапом создания, но до этой операции массив уже должен быть объявлен
. Например: До создания и инициализации массива ar
он уже был объявлен. Так же инициализировать массив можно на этапе его объявления следующим синтаксисом: Внимание!
Этот синтаксис инициализации массива работает только при объявлении массива и совмещает сразу все три операции объявление, создание и инициализацию. Если массив уже объявлен, то такой синтаксис использовать нельзя. Компилятор выдаст ошибку. То есть: int
ar
;
// объявление массива Такое действо не прокатит. Так же можно инициализировать на этапе объявления и чуть чуть по другому: Хотя этот синтаксис более длинный. Если вы заметили, то данный синтаксис это тоже совмещение всех трех операций: объявления, создания и инициализации. В Java предусмотрен синтаксис, который поддерживает анонимные массивы (они не присваиваются переменным и, следовательно, у них нет имен). Иногда массив нужно задействовать лишь один раз (например, передать его методу), следовательно, вы не хотите тратить время на присваивание его переменной, поэтому можно сразу же использовать результат оператора new
. Например: Синтаксис инициализации массивов с помощью фигурных скобок называется литеральным, поскольку для инициализации используется массив-литерал. Важно понимать что массивы-литералы создаются и инициализируются во время выполнения программы, а не во время ее компиляции
. Рассмотрим следующий массив-литерал: Он компилируется в такой байт-код Java: Поэтому если вам нужно разместить в Java программе много данных, лучше не включать их непосредственно в массив, поскольку компилятору Java придется создавать много байткодов инициализации массива, а затем интерпретатору Java нужно будет кропотливо выполнять весь этот код. В таких случаях лучше сохранять данные во внешнем файле и считывать их в программу во время ее выполнения. Однако тот факт, что Java инициализирует массив во время выполнения программы, имеет важные последствия. Это означает, что элементы массива-литерала являются произвольными выражениями, вычисляемыми во время выполнения программы, а не постоянными выражениями, вычисляемыми компилятором
. Например: Теперь немножко попрактикуемся. В хорошо нам известном методе main(), как раз и используется возможность возврата массива нулевой длины если в командной строке нет аргументов, что позволяет избежать использования оператора if для проверки на null, дабы избежать ошибки во время исполнения программы. То есть мы сразу можем использовать массив в цикле, правда соблюдая правила чтобы не выйти за пределы максимального индекса. В начале программы мы выводим значение длины массива, а затем в первом цикле последовательно выводим все значения элементов массива. Второй цикл делает то же самое, но извращенным способом. Второй пример я привет чтобы порадовать ваш мозг расширить ваше сознание вам не было скучно знали как можно делать, но как не нужно, ну и чисто в учебно-образовательных целях. Может на досуге разберетесь как работает второй цикл. Данная программа генерирует следующий вывод: В первом случае мы не вводили ни каких аргументов, поэтому получили массив нулевой длины, который не был обработан в циклах, поскольку не удовлетворяет условиям циклов. Во втором случае мы передали аргументы в командной строке и следовательно массив был обработан в циклах.
0 0
0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0 0Упражнения на тему многомерные массивы в Java:
String
str
;
// str ссылка на массив строк
byte
twoBytes
;
// twoBytes ссылка на двумерный массив байтов
char
letters
,
digits
;
//letters и digits ссылки на массивы символов
byte
arrayOfArrayOfBytes
;
// То же, что и byte arrayOfArrayOfBytes
byte
arrayOfArrayOfBytes
;
// То же, что и byte arrayOfArrayOfBytes
letters
=
new
char
[
10
]
;
// создали массив char-ов размеров в 10 элементов
int
b
=
a
;
ar
[
0
]
=
1
;
ar
[
1
]
=
2
;
ar
=
new
int
{
1
,
2
}
;
// создание и инициализация
ar
=
{
1
,
2
}
;
// ОШИБКА!!! создание и инициализация массива
perfectNumbers
[
0
]
=
6
;
perfectNumbers
[
1
]
=
28
;
