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. Начнем, пожалуй, последнюю не очень приятную и интересную, но очень важную и полезную тему в теории языка Java — массивы. Далее будет более интересный и увлекательный материал, который можно будет использовать для более практичных задач. Но, чтобы начать интересную часть явы нужно выучить неинтересную)) которая и является основой языка и без которой невозможно дальше учить программирование. Все предыдущие темы, который мы рассматривали: , являются основами программирования. С их изучения Вы будете начинать любой другой язык программирования. Массивы тоже относятся к такой теме. На чем бы Вы не решили начать программировать, Вы вряд ли сможете обойтись без массивов. Поэтому, я советую очень хорошо освоить данный и прошлый материал, если Вы хотите преуспеть в программировании. Теперь перейдем к массивам. Массив
— это структура данных, которая предназначена для хранения однотипных данных. Допустим, Вам нужно создать 5 целочисленных переменных и задать им некоторое значение. Как Вы это будете делать? Не зная массивов, Вы скорее всего начнете писать вот так: int a = 2, b = 3, c = 5, d = 21, e = 2; Имея в арсенале такой тип данных как массивы, Вы можете писать так: int a = {2, 3, 5, 21, 2}; Это очень удобно, когда имеет место обработка этих данных. Например, теперь Вам нужно к каждой переменной добавить 3. Если бы Вы использовали первый способ объявления, то такая операция заняла бы у Вас достаточно много времени. Тогда как имея в арсенале массивы и , мы можем обрабатывать огромное количество данных не прибегая к монотонному коду. Перед тем как использовать, массив нужно: Запомните это порядок действий и никогда не нарушайте его. В квадратных скобках указано количество элементов массива. Это количество нельзя
будет поменять потом. Если массив явно не проинициализирован, то после его создания все Границы массивов:
После такого количества теории, думаю, нужно немного практики: public
class
ArraysInJava {
int
intArray;
//объявление массива
intArray =
new
int
[
10]
;
//инициализация массива
intArray[
0]
=
1
;
//первому элементу массива даем значение 1
intArray[
1]
=
2
;
//второму значение 2
intArray[
6]
=
7
;
//остальные значения массива, которым мы
//не задали значений будут по умолчанию 0
//соответствует значению в квадратных скобках при инициалазации.
for
(int
i =
0
;
i <
intArray.length
;
i++
)
{
for
(int
i =
0
;
i <
intArray.length
;
i++
)
{
intArray[
i]
=
45
;
//каждый элемент массива может быть изменен
Результат выполнения кода: Мы рассмотрели одномерные массивы в Java.
Сейчас пришла очередь двумерных. Как Вы уже могли догадаться двумерный массив — это массив массивов. Не нужно пугаться. Все намного проще, чем кажется. int twoDim = new int — вот так можно объявить двумерный массив с размерностью 4 на 4. Будет 4 элемента по вертикали и 4 по горизонтали. Задать значение таком массиву так же просто как и одномерному: twoDim = 3. Эта запись будет означать, что мы задали нашему элементу массива, которых находится во втором ряде (индекс начинается с 0) и 3 столбике. На рисунке это будет вот так: Кстати, вот пример кода: Многомерные массивы могут иметь сколько угодно размерностей. Объявление, инициализация и работа с ними идентична одномерным массивам. Если Вы научитесь работать с одномерными и двумерными массивами, то с трехмерными и выше проблем не будет. Еще пример. Точнее задание. Я хочу, чтобы Вы подумали и написали приложение, которое выводит числа в таком порядке: Подсказка: System.out.println(); — печатает с новой строки, тогда как: System.out.print() — печатает в той самой строке. Прежде, чем смотреть на решение, попробуйте написать его сами. Это очень закрепляет пройденный материал. Для тех, кто не осилил, предлагаю решение. Не огорчайтесь. Программирование требует времени и терпения. public
class
FormatMatrixPrint {
int
size =
5
;
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. 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: Общий формат new в применении к одномерным массивам имеет вид: 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: 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: 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. 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). 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: 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
Существует иная форма, которая может использоваться для объявления массива: Int al = new int;
int a2 = new int;
Последнее обновление: 09.11.2018 Массив представляет набор однотипных значений. Объявление массива похоже на объявление обычной переменной, которая хранит одиночное
значение, причем есть два способа объявления массива: Тип_данных название_массива;
// либо
тип_данных название_массива;
Например, определим массив чисел: Int nums;
int nums2;
После объявления массива мы можем инициализовать его: Int nums;
nums = new int; // массив из 4 чисел
Создание массива производится с помощью следующей конструкции: new тип_данных[количество_элементов] , где new - ключевое слово,
выделяющее память для указанного в скобках количества элементов. Например, nums = new int; - в этом выражении создается массив
из четырех элементов int, и каждый элемент будет иметь значение по умолчанию - число 0. Также можно сразу при объявлении массива инициализировать его: Int nums = new int; // массив из 4 чисел
int nums2 = new int; // массив из 5 чисел
При подобной инициализации все элементы массива имеют значение по умолчанию. Для числовых типов (в том числе для типа char) это число 0, для типа boolean это
значение false , а для остальных объектов это значение null
. Например, для типа int значением по умолчанию является число 0, поэтому выше
определенный массив nums будет состоять из четырех нулей. Однако также можно задать конкретные значения для элементов массива при его создании:
// эти два способа равноценны
int nums = new int { 1, 2, 3, 5 };
int nums2 = { 1, 2, 3, 5 };
Стоит отметить, что в этом случае в квадратных скобках не указывается размер массива, так как он вычисляется по количеству элементов в фигурных скобках. После создания массива мы можем обратиться к любому его элементу по индексу, который передается в квадратных скобках после названия переменной массива: Int nums = new int;
// устанавливаем значения элементов массива
nums = 1;
nums = 2;
nums = 4;
nums = 100;
// получаем значение третьего элемента массива
System.out.println(nums); // 4
Индексация элементов массива начинается с 0, поэтому в данном случае, чтобы обратиться к четвертому элементу в массиве, нам надо использовать
выражение nums . И так как у нас массив определен только для 4 элементов, то мы не можем обратиться, например, к шестому элементу: nums = 5; .
Если мы так попытаемся сделать, то мы получим ошибку. Важнейшее свойство, которым обладают массивы, является свойство length
, возвращающее длину массива, то есть количество
его элементов: Int nums = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = nums.length; // 5
Нередко бывает неизвестным последний индекс, и чтобы получить последний элемент массива, мы можем использовать это свойство: Int last = nums;
Ранее мы рассматривали одномерные массивы, которые можно представить как цепочку или строку однотипных значений. Но кроме одномерных массивов
также бывают и многомерными. Наиболее известный многомерный массив - таблица, представляющая двухмерный массив: Int nums1 = new int { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
int nums2 = { { 0, 1, 2 }, { 3, 4, 5 } };
Визуально оба массива можно представить следующим образом: Поскольку массив nums2 двухмерный, он представляет собой простую таблицу. Его также можно было создать следующим образом:
int nums2 = new int; . Количество квадратных скобок указывает на размерность массива. А числа в скобках - на количество
строк и столбцов. И также, используя индексы, мы можем использовать элементы массива в программе:
// установим элемент первого столбца второй строки
nums2=44;
System.out.println(nums2);
Объявление трехмерного массива могло бы выглядеть так: Int nums3 = new int;
Многомерные массивы могут быть также представлены как "зубчатые массивы". В вышеприведенном примере двухмерный массив имел 3 строчки и три столбца,
поэтому у нас получалась ровная таблица. Но мы можем каждому элементу в двухмерном массиве присвоить отдельный массив с различным количеством элементов: Int nums = new int;
nums = new int;
nums = new int;
nums = new int;
Специальная версия цикла for предназначена для перебора элементов в наборах элементов, например, в массивах и коллекциях.
Она аналогична действию цикла foreach
, который имеется в других языках программирования. Формальное ее объявление: For (тип_данных название_переменной: контейнер){
// действия
}
Например: Int array = new int { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i: array){
System.out.println(i);
}
В качестве контейнера в данном случае выступает массив данных типа int . Затем объявляется переменная с типом int То же самое можно было бы сделать и с помощью обычной версии for: Int array = new int { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < array.length; i++){
System.out.println(array[i]);
}
В то же время эта версия цикла for более гибкая по сравнению for (int i: array) . В частности, в этой версии мы можем изменять элементы: Int array = new int { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i=0; i Сначала создается цикл для перебора по строкам, а затем внутри первого цикла создается внутренний цикл для перебора по столбцам конкретной строки.
Подобным образом можно перебрать и трехмерные массивы и наборы с большим количеством размерностей. Для примера рассмотрим двумерный массив в Java. Двумерные массивы Java - это прямоугольная или не прямоугольная таблица чисел. Двумерный массив Java состоит из рядов и столбцов. Первый индекс двумерного массива Java - это число рядов. Пример двумерного прямоугольного массива Java: Int multyArr;
multyArr = new int;
/*
* multyArr structure
* | (0,0) | (0,1) |
* | (1,0) | (1,1) |
*/
Здесь объявлен и определен двумерный массив, имеющий две строки и два столбца. Загрузим массив элементами: MultyArr = 1;
multyArr = 2;
multyArr = 3;
multyArr = 4;
Вывод двумерного массива (перебираем массив): System.out.println("multyArr");
for(int inn = 0; inn < 2; inn++)
{
for(int jnn = 0; jnn < 2; jnn++)
{
System.out.println("multyArr[" + inn + "][" + jnn + "] = " + multyArr );
}
}
Получаем:
for(int inn = 0; inn < 2; inn++) мы проходим по рядам, а в цикле for(int jnn = 0; jnn < 2; jnn++) по столбцам. Можно объявить и определить многомерный массив одновременно: int multyArr = {{1,2}, {3,4}}; Int multyArr = {{1,2}, {3,4}, {5,6}};
/*
* multyArr structure
* | 1 | 2 |
* | 3 | 4 |
* | 5 | 6 |
*/
System.out.println("Array length = " + multyArr.length);
Array length = 3 Здесь три ряда по два элемента каждый. Первая размерность - три, это и есть длина двумерного массива. Пример трехмерного массива в Java: int triArray; Здесь объявлен и определен трехмерный массив. Его можно представит как куб, состоящий из двух слоёв (layer), каждый слой состоит из двух рядов и двух столбцов, т.е. каждый слой - это двумерный массив. Как заполнить трехмерный массив? Можно в цикле, но мы для примера вручную заполним: Как вывести трехмерный массив? Или как перебрать трехмерный массив? Так.
0 0
0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0 0Упражнения на тему многомерные массивы в Java:
Объявление массивов:
char s;
String p;
или
char s;
String p;
Создание массивов:
s = new char;
p = new String;
Инициализация массивов:
после создания – поэлементно: int a = {1,2,3,4,5};
при объявлении/создании – массив целиком: int b = new int {2, 4 ,6};.
элементы равны:
0 – в числовых массивах
false – в boolean-массивах
null – в массивах объектов
У всех массивов есть поле length – длина массива (в элементах)
Первый элемент всегда имеет индекс 0 (не путать со значением).
Последний элемент всегда имеет индекс length-1.
Одномерные массивы в Java
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.
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.
int month_days = new int; >java FindReplace
a=5
a=10
a=0
a=5
a=16
a=5
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:Многомерные массивы в Java
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:Альтернативный синтаксис объявления массива
type var-name;
Здесь квадратные скобки следуют за спецификатором типа, а не именем переменной массива. Например, следующие два объявления эквивалентны:
Представленные здесь объявления также эквивалентны:
char twodi = new char;
char twod2 = new char;
Эта альтернативная форма объявления включена, главным образом, для удобства.Длина массива
Многомерные массивы
Одномерный массив nums1
Двухмерный массив nums2
Зубчатый массив
foreach
Перебор многомерных массивов в цикле
int nums = new int
{
{1, 2, 3},
{4, 5, 6},
{7, 8, 9}
};
for (int i = 0; i < nums.length; i++){
for(int j=0; j < nums[i].length; j++){
System.out.printf("%d ", nums[i][j]);
}
System.out.println();
}
Многомерные массивы в Java
Длина многомерного массива в Java
Трехмерный массив в Java
triArray = new int;
