Что называется массивом в java. Массивы в Java. Одномерные и многомерные
Массив - это конечная последовательность упорядоченных элементов одного типа, доступ к каждому элементу в которой осуществляется по его индексу.
Размер или длина массива - это общее количество элементов в массиве. Размер массива задаётся при создании массива и не может быть изменён в дальнейшем, т. е. нельзя убрать элементы из массива или добавить их туда, но можно в существующие элементы присвоить новые значения.
Индекс начального элемента - 0, следующего за ним - 1 и т. д. Индекс последнего элемента в массиве - на единицу меньше, чем размер массива.
В Java массивы являются объектами. Это значит, что имя, которое даётся каждому массиву, лишь указывает на адрес какого-то фрагмента данных в памяти. Кроме адреса в этой переменной ничего не хранится. Индекс массива, фактически, указывает на то, насколько надо отступить от начального элемента массива в памяти, чтоб добраться до нужного элемента.
Чтобы создать массив надо объявить для него подходящее имя, а затем с этим именем связать нужный фрагмент памяти, где и будут друг за другом храниться значения элементов массива.Возможные следующие варианты объявления массива: тип имя; тип имя;
Где тип - это тип элементов массива, а имя - уникальный (незанятый другими переменными или объектами в этой части программы) идентификатор, начинающийся с буквы.
Примеры: int a; double ar1; double ar2;
В примере мы объявили имена для трёх массивов. С первом именем a сможет быть далее связан массив из элементов типа int, а с именами ar1 и ar2 далее смогут быть связаны массивы из вещественных чисел (типа double). Пока мы не создали массивы, а только подготовили имена для них.
Теперь создать (или как ещё говорят инициализировать) массивы можно следующим образом: a = new int; // массив из 10 элементов типа int int n = 5; ar1 = new double[n]; // Массив из 5 элементов double ar2 = {3.14, 2.71, 0, -2.5, 99.123}; // Массив из 6 элементов типа double То есть при создании массива мы можем указать его размер, либо сразу перечислить через запятую все желаемые элементы в фигурных скобках (при этом размер будет вычислен автоматически на основе той последовательности элементов, которая будет указана). Обратите внимание, что в данном случае после закрывающей фигурной скобки ставится точка с запятой, чего не бывает когда это скобка закрывает какой-то блок.
Если массив был создан с помощью оператора new , то каждый его элемент получает значение по умолчанию. Каким оно будет определяется на основании типа данных (0 для int, 0.0 для double и т. д.).
Объявить имя для массива и создать сам массив можно было на одной строке по следующей схеме: тип имя = new тип[размер]; тип имя = {эл0, эл1, …, элN}; Примеры: int mas1 = {10,20,30}; int mas2 = new int;
Чтобы обратиться к какому-то из элементов массива для того, чтобы прочитать или изменить его значение, нужно указать имя массива и за ним индекс элемента в квадратных скобках. Элемент массива с конкретным индексом ведёт себя также, как переменная. Например, чтобы вывести последний элемент массива mas1 мы должны написать в программе:
System.out.println("Последний элемент массива " + mas1);
А вот так мы можем положить в массив mas2 тот же набор значений, что хранится в mas1:
Mas2 = 10; mas2 = 20; mas2 = 30;Уже из этого примера видно, что для того, чтоб обратиться ко всем элементам массива, нам приходится повторять однотипные действия. Как вы помните для многократного повторения операций используются циклы. Соответственно, мы могли бы заполнить массив нужными элементами с помощью цикла: for(int i=0; iПонятно, что если бы массив у нас был не из 3, а из 100 элементов, до без цикла мы бы просто не справились.
Длину любого созданного массива не обязательно запоминать, потому что имеется свойство, которое его хранит. Обратиться к этому свойству можно дописав.length к имени массива. Например:
Int razmer = mas1.length; Это свойство нельзя изменять (т. е. ему нельзя ничего присваивать), можно только читать. Используя это свойство можно писать программный код для обработки массива даже не зная его конкретного размера.
Например, так можно вывести на экран элементы любого массива с именем ar2:
For(int i = 0; i <= ar2.length - 1; i++) { System.out.print(ar2[i] + " "); } Для краткости удобнее менять нестрогое неравенство на строгое, тогда не нужно будет вычитать единицу из размера массива. Давайте заполним массив целыми числами от 0 до 9 и выведем его на экран: for(int i = 0; i < ar1.length; i++) {ar1[i] = Math.floor(Math.random() * 10); System.out.print(ar1[i] + " "); }
Обратите внимание, на каждом шаге цикла мы сначала отправляли случайное значение в элемент массива с i-ым индексом, а потом этот же элемент выводили на экран. Но два процесса (наполнения и вывода) можно было проделать и в разных циклах. Например:
For(int i = 0; i < ar1.length; i++) { ar1[i] = Math.floor(Math.random() * 9); } for(int i = 0; i < ar1.length; i++) { System.out.print(ar1[i] + " "); } В данном случае более рационален первый способ (один проход по массиву вместо двух), но не всегда возможно выполнить требуемые действия в одном цикле.
Для обработки массивов всегда используются циклы типа «n раз» (for) потому, что нам заранее известно сколько раз должен повториться цикл (столько же раз, сколько элементов в массиве).
Задачи
Создайте массив из всех чётных чисел от 2 до 20 и выведите элементы массива на экран сначала в строку, отделяя один элемент от другого пробелом, а затем в столбик (отделяя один элемент от другого началом новой строки). Перед созданием массива подумайте, какого он будет размера.
2 4 6 … 18 20
2
4
6
…
20
Создайте массив из всех нечётных чисел от 1 до 99, выведите его на экран в строку, а затем этот же массив выведите на экран тоже в строку, но в обратном порядке (99 97 95 93 … 7 5 3 1).
Создайте массив из 15 случайных целых чисел из отрезка . Выведите массив на экран. Подсчитайте сколько в массиве чётных элементов и выведете это количество на экран на отдельной строке.
Создайте массив из 8 случайных целых чисел из отрезка . Выведите массив на экран в строку. Замените каждый элемент с нечётным индексом на ноль. Снова выведете массив на экран на отдельной строке.
Создайте 2 массива из 5 случайных целых чисел из отрезка каждый, выведите массивы на экран в двух отдельных строках. Посчитайте среднее арифметическое элементов каждого массива и сообщите, для какого из массивов это значение оказалось больше (либо сообщите, что их средние арифметические равны).
Создайте массив из 4 случайных целых чисел из отрезка , выведите его на экран в строку. Определить и вывести на экран сообщение о том, является ли массив строго возрастающей последовательностью.
Создайте массив из 20-ти первых чисел Фибоначчи и выведите его на экран. Напоминаем, что первый и второй члены последовательности равны единицам, а каждый следующий - сумме двух предыдущих.
Создайте массив из 12 случайных целых чисел из отрезка [-15;15]. Определите какой элемент является в этом массиве максимальным и сообщите индекс его последнего вхождения в массив.
Создайте два массива из 10 целых случайных чисел из отрезка и третий массив из 10 действительных чисел. Каждый элемент с i-ым индексом третьего массива должен равняться отношению элемента из первого массива с i-ым индексом к элементу из второго массива с i-ым индексом. Вывести все три массива на экран (каждый на отдельной строке), затем вывести количество целых элементов в третьем массиве.
Создайте массив из 11 случайных целых чисел из отрезка [-1;1], выведите массив на экран в строку. Определите какой элемент встречается в массиве чаще всего и выведите об этом сообщение на экран. Если два каких-то элемента встречаются одинаковое количество раз, то не выводите ничего.
Пользователь должен указать с клавиатуры чётное положительное число, а программа должна создать массив указанного размера из случайных целых чисел из [-5;5] и вывести его на экран в строку. После этого программа должна определить и сообщить пользователю о том, сумма модулей какой половины массива больше: левой или правой, либо сообщить, что эти суммы модулей равны. Если пользователь введёт неподходящее число, то программа должна требовать повторного ввода до тех пор, пока не будет указано корректное значение.
Программа должна создать массив из 12 случайных целых чисел из отрезка [-10;10] таким образом, чтобы отрицательных и положительных элементов там было поровну и не было нулей. При этом порядок следования элементов должен быть случаен (т. е. не подходит вариант, когда в массиве постоянно выпадает сначала 6 положительных, а потом 6 отрицательных чисел или же когда элементы постоянно чередуются через один и пр.). Вывести полученный массив на экран.
Пользователь вводит с клавиатуры натуральное число большее 3, которое сохраняется в переменную n. Если пользователь ввёл не подходящее число, то программа должна просить пользователя повторить ввод. Создать массив из n случайных целых чисел из отрезка и вывести его на экран. Создать второй массив только из чётных элементов первого массива, если они там есть, и вывести его на экран.
Сортировка массива
Сортировкой называется такой процесс перестановки элементов массива, когда все его элементы выстраиваются по возрастанию или по убыванию.Сортировать можно не только числовые массивы, но и, например, массивы строк (по тому же принципу, как расставляют книги на библиотечных полках). Вообще сортировать можно элементы любого множества, где задано отношение порядка.Существуют универсальные алгоритмы, которые выполняют сортировку вне зависимости от того, каким было исходное состояние массива. Но кроме них существуют специальные алгоритмы, которые, например, очень быстро могут отсортировать почти упорядоченный массив, но плохо справляются с сильно перемешанным массивом (или вообще не справляются). Специальные алгоритмы нужны там, где важна скорость и решается конкретная задача, их подробное изучение выходит за рамки нашего курса.Сортировка выбором
Рассмотрим пример сортировки по возрастанию. То есть на начальной позиции в массиве должен стоять минимальный элемент, на следующей - больший или равный и т. д., на последнем месте должен стоять наибольший элемент.Суть алгоритма такова. Во всём отыскиваем минимальный элемент, меняем его местами с начальным. Затем в оставшейся части массива (т. е. среди всех элементов кроме начального) снова отыскиваем минимальный элемент, меняем его местами уже со вторым элементом в массиве. И так далее.Иллюстрация:
For (int i = 0; i
Сортировка методом пузырька
Суть алгоритма такова. Если пройдёмся по любому массиву установив правильный порядок в каждой паре соседних элементов, то после того прохода на последнем месте массива гарантированно будет стоять нужный элемент (самый большой для сортировки по возрастанию или самый маленький для сортировки по убыванию). Если ещё раз пройтись по массиву с такими же преобразованиями, то и на предпоследнем месте гарантированно окажется нужный элемент. И так далее.Пример:2 9 1 4 3 5 2 → порядок правильный, не будет перестановки
2 9 1 4 3 5 2 → 2 1 9 4 3 5 2
2 1 9 4 3 5 2 → 2 1 4 9 3 5 2
2 1 4 9 3 5 2 → 2 1 4 3 9 5 2
2 1 4 3 9 5 2 → 2 1 4 3 5 9 2
2 1 4 3 5 9 2 → 2 1 4 3 5 2 9
Код: /* Внешний цикл постоянно сужает фрагмент массива, * который будет рассматриваться, ведь после каждого прохода * внутреннего цикла на последнем месте фрагмента будет * оказываться нужный элемент (его не надо рассматривать снова). */ for (int i = a.length - 1; i >= 2; i--) { /* В переменной sorted мы будем хранить признак того, * отсортирован ли массив. Перед каждым проходом внутреннего * цкла будем предполагать, что отсортирован, но если совершим * хоть одну перестановку, то значит ещё не конца отсортирован. * Этот приём, упрощающий сортировку, называется критерием Айверсона. */ boolean sorted = true; /* Во внутреннем цикле мы проходимся по фрагменту массива, который * определяется внешним циклом. В этом фрагменте мы устанавливаем * правильный порядок между соседними элементами, так попарно * обрабатывая весь фрагмент. */ for (int j = 0; j a) { int temp = a[j]; a[j] = a; a = temp; sorted = false; } } /* Если массив отсортирован (т.е. не было ни одной перестановки * во внутреннем цикле, значит можно прекращать работу внешнего * цикла. */ if(sorted) { break; } }
Многомерные массивы
Массив может состоять не только из элементов какого-то встроенного типа (int, double и пр.), но и, в том числе, из объектов какого-то существующего класса и даже из других массивов.
Массив который в качестве своих элементов содержит другие массивы называется многомерным массивом.Чаще всего используются двумерные массивы. Такие массивы можно легко представить в виде матрицы. Каждая строка которой является обычным одномерным массивом, а объединение всех строк - двумерным массивом в каждом элементе которого хранится ссылка на какую-то строку матрицы.Трёхмерный массив можно представить себе как набор матриц, каждую из которых мы записали на библиотечной карточке. Тогда чтобы добраться до конкретного числа сначала нужно указать номер карточки (первый индекс трёхмерного массива), потому указать номер строки (второй индекс массива) и только затем номер элемент в строке (третий индекс).
Соответственно, для того, чтобы обратиться к элементу n-мерного массива нужно указать n индексов.
Объявляются массивы так: int d1; //Обычный, одномерный int d2; //Двумерный double d3; //Трёхмерный int d5; //Пятимерный При создании массива можно указать явно размер каждого его уровня: d2 = int; // Матрица из 3 строк и 4 столбцов Но можно указать только размер первого уровня: int dd2 = int; /* Матрица из 5 строк. Сколько элементов будет в каждой строке пока не известно. */ В последнем случае, можно создать двумерный массив, который не будет являться матрицей из-за того, что в каждой его строке будет разное количество элементов. Например: for(int i=0; i<5; i++) { dd2[i] = new int; } В результате получим такой вот массив: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Мы могли создать массив явно указав его элементы. Например так: int ddd2 = {{1,2}, {1,2,3,4,5}, {1,2,3}};
При этом можно обратиться к элементу с индексом 4 во второй строке ddd2 , но если мы обратимся к элементу ddd2 или ddd2 - произойдёт ошибка, поскольку таких элементов просто нет. Притом ошибка это будет происходить уже во время исполнения программы (т. е. компилятор её не увидит).
Обычно всё же используются двумерные массивы с равным количеством элементов в каждой строке.Для обработки двумерных массивов используются два вложенных друг в друга цикла с разными счётчиками.Пример (заполняем двумерный массив случайными числами от 0 до 9 и выводим его на жкран в виде матрицы):
int da = new int;
for(int i=0; i Создать двумерный массив из 8 строк по 5 столбцов в каждой из случайных целых чисел из отрезка . Вывести массив на экран. Создать двумерный массив из 5 строк по 8 столбцов в каждой из случайных целых чисел из отрезка [-99;99]. Вывести массив на экран.
После на отдельной строке вывести на экран значение максимального элемента этого массива (его индекс не имеет значения). Cоздать двумерный массив из 7 строк по 4 столбца в каждой из случайных целых чисел из отрезка [-5;5].
Вывести массив на экран. Определить и вывести на экран индекс строки с наибольшим по модулю произведением элементов.
Если таких строк несколько, то вывести индекс первой встретившейся из них. Создать двумерный массив из 6 строк по 7 столбцов в каждой из случайных целых чисел из отрезка . Вывести массив на экран.
Преобразовать массив таким образом, чтобы на первом месте в каждой строке стоял её наибольший элемент.
При этом изменять состав массива нельзя, а можно только переставлять элементы в рамках одной строки.
Порядок остальных элементов строки не важен (т.е. можно соврешить только одну перестановку, а можно отсортировать по убыванию каждую строку).
Вывести преобразованный массив на экран. Для проверки остаточных знаний учеников после летних каникул, учитель младших классов решил начинать каждый урок с того,
чтобы задавать каждому ученику пример из таблицы умножения, но в классе 15 человек,
а примеры среди них не должны повторяться. В помощь учителю напишите программу,
которая будет выводить на экран 15 случайных примеров из таблицы умножения (от 2*2 до 9*9, потому что задания по умножению
на 1 и на 10 - слишком просты). При этом среди 15 примеров не должно быть повторяющихся (примеры 2*3 и 3*2 и им
подобные пары считать повторяющимися). 2010, Алексей Николаевич Костин. Кафедра ТИДМ математического факультета МПГУ. 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? 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");
}
}
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.
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. 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. 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? 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:
Добавить метки 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. 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. Создаются многомерные массивы в Java аналогичным способом. Количество квадратных скобок указывает на размерность. 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. 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[n];
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");
}
}
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.
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. 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. 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? 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:
Задачи
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 .
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
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?
Кстати, а всем понятно, что происходит?
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.
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.Матрицы и двумерные массивы в Java
Многомерные и несимметричные массивы.
Примеры создания массивов фиксированной длины:
0 0
0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0 0Упражнения на тему многомерные массивы в Java:
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 .
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
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?
Кстати, а всем понятно, что происходит?
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.
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.
Добавить метки
