Массивы

Обсуждаемые вопросы
Определение и характеристики массива
Принципы работы с массивами
Объявление (декларация)
Создание (выделение памяти)
Инициализация массивов
Типовые алгоритмы обработки одномерных массивов
Двухмерные массивы
Непрямоугольные двухмерные массивы

Определение и характеристики
Массив - группа элементов одного типа, имеющих одно имя и различающихся по номеру элемента внутри массива – индексу
Массивы в Java являются объектами встроенного класса, => они имеют ряд атрибутов и методов, облегчающих работу с ними и предоставляющих дополнительные возможности
Характеристики массива:
Мерность (количество измерений)
Одномерные массивы (векторы)
Двухмерные массивы (матрицы)
Многомерные массивы
Размер (кол-во элементов) каждого измерения

Принципы работы
Объявление переменной-ссылки на массив (декларация)
Создание объекта-массива (выделение памяти)
Инициализация (присвоение начальных значений)
Обработка (обращение к элементам)

Объявление
Синтаксис объявления массива
Например, одномерный массив целых чисел:
Если переменная объявлена, но ещё не инициализирована, выделение памяти под массив не производится
=> Указывать размер массива на этом этапе нельзя
Создаётся переменная, кот. в будущем будет содержать ссылку на массив создаваемый динамически
Тип[] имя;
Тип имя[];
int[] iData;
int iData[];
или
или

Создание (выделение памяти)
Синтаксис:
Пример – создание массива целых чисел из 10 элем.:
В отличие от локальных переменных, элементы массивов примитивных типов инициализируются значениями по умолчанию
Числовые элементы – нулями
Символьные – значением ‘\0’ (нулевой символ)
Логические – значением false
Массивы объектов – значениями null
Можно создать массив сразу при его определении:
Имя = new Тип [размер];
iData= new int [10];
Int n = getSize();
Int []iData= new int [n];

Обработка
Массивы обрабатываются не целиком, а поэлементно
Доступ к элементу массива осуществляется по его индексу (номеру)
Как правило, доступ к элементам массива осуществляется в цикле
Начальный элемент массива в Java имеет номер 0
Конечный элемент массива из N элементов имеет номер N-1
Например:
boolean[] barr = new boolean[3];
boolean flag = barr[0];
flag будет иметь значение false
int[] arr = new int[3];
Int a = arr[0];
a будет иметь значение 0
Напоминание: локальные переменные, в отличие от элементов массива, не инициализируются по умолчанию. Во избежание ошибок при компиляции они должны быть инициализированы явно.

Инициализация
При создании переменной-ссылки на массив можно явно произвести его инициализацию, что приведёт к созданию массива, выделению необходимого объёма памяти и размещению в ней заданных значений:
Массив temper будет состоять из 10-ти элементов и занимать в памяти 40 байт
int a[] = new int[] {5, 7, 9};
int temper[] = {25,28,31,26,33,30,32,24,30,32};
Примечание: в Java любая инициализация переменных выполняется на этапе выполнения, а не компиляции. Поэтому для инициализации можно использовать не только литеральные константы, но и переменные и значения выражений.

Типовые алгоритмы обработки
Присвоение начальных значений или генерация значений элементов случайным образом
Поиск элемента массива и его номера
Максимальный
Минимальный
Заданный
Обработка значений
Вычисление суммы, разности, произведения, среднего арифметического и т.п.
безусловное и условное вычисление
Сортировка элементов массива (упорядочение)
Перестановка элементов массива

Пример обработки
int temper[] = {25,28,31,26,33,30,32,24,30,32};
double avg;
int sum = 0;
int n = temper.length;
for (int i = 0; i < n; i++) {
sum += temper[i];
}
avg = (double)sum / n;
Подсчёт среднего арифметического температуры

Проход по всем элементам
В Java есть специальная форма цикла for, которая упрощает полный перебор всех элементов массива или коллекции
Например:
В некоторых других языках (Perl, PHP, VB и др.) подобный цикл записывается как «for each» («для каждого элемента»)
Отсутствие счётчика делает применение этого вида цикла ограниченным
for (Тип Имя_Переменной : Имя_массива) {
тело цикла;
}
for (int t : temper) {
sum += t;
}

Свойство length
Для прохода по всем элементам массива можно использовать цикл со счётчиком for, используя в качестве верхней границы свойство объекта-массива length:
Использование свойства length делает программу более универсальной и не зависящей от конкретного значения размера массива
Использование этого свойства предпочтительно
for (int i = 0; i < temper.length; i++) {
sum += temper[i];
}

Двухмерные массивы
Создание и инициализация двухмерного массива:
public class Matr {
public static void main(String[] args) {
double a[][] = { { 1.0, 9.0, 3.1 },
{ 0.2, 1.0, 5.8 },
{ 3.7, 0.4, 1.0 } };
for( int i=0; i < 3; i++ ) {
String s = "";
for( int j=0; j < 3; j++ ) {
s += (" "+a[i][j]);
}
System.out.println( s );
}
}
}

Непрямоугольные массивы
В Java разные измерения одного и того же массива могут иметь разные размеры
Пример: создание треугольного массива:
int[][] arr;
arr = new int[3][]; // это ошибка: new int[][3]
arr[0] = new int[1];
arr[1] = new int[2];
arr[2] = new int[3];
for( i = 0; i < 3; i++ )
for( int j=0; j <= i; j++ ) arr[i][j] = j;
String s = "";
for( i = 0; i < 3; i++ ) {
s = "";
for(int j = 0; j <= i; j++ ) s += (arr[i][j]+" ");
System.out.println( s );
}

Выход за границы массива
Во время выполнения приложения виртуальная машина Java отслеживает выход за границы массива.
Если приложение пытается выйти за границу массива, генерируется исключение java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException

Копирование массивов
Если присвоить одной переменной-ссылке на массив другую переменную-ссылку на массив, то будет скопирован только адрес массива:
int[] a = new int [3]; int[] b = a;
Если изменить элемент массива b, то это скажеться и на массиве а, т.к. эти переменные-ссылки указывают на один и тот же массив.
Скопировать значения элементов массива можно в цикле
Есть системный метод копирования массивов:
System.arraycopy(a, index1a, b, index1b, count);
Из а в b копируются count элементов начиная с индекса index1a в массиве а. Они размещаются в массиве b начиная с индекса index1b.

Методы обработки массивов
Используется класс Arrays из пакета java.util (т.е. нужно импортировать этот пакет: import java.util.*)
Arrays.fill(mas, znach) – заполняет массив одинаковыми значениями znach
Arrays.equals(a, b) – сравнивает два массива по элементам. (Сравнивать a == b нельзя, т.к. будут сравниваться адреса массивов, а не значения)
Arrays.sort(a) – сортирует массив
И др.

Рассмотрены вопросы:
Определение и характеристики массива
Принципы работы с массивами
Объявление (декларация)
Создание (выделение памяти)
Инициализация массивов
Типовые алгоритмы обработки одномерных массивов
Двухмерные массивы
Непрямоугольные двухмерные массивы

Комментарии к заданиям
Каждое задание состоит из нескольких частей в порядке возрастания их сложности
Вы можете выполнить несколько заданий по одному пункту, либо все пункты одного задания и т.д. в зависимости от вашего уровня
Не обязательно делать все задания!

Задания
В одномерном массиве, состоящем из п вещественных элементов, вычислить:
1) сумму отрицательных элементов массива;
2) произведение элементов массива, расположенных между максимальным и ми­
нимальным элементами.
Упорядочить элементы массива по возрастанию.

Задания
в одномерном массиве, состоящем из п целых элементов, вычислить:
1) произведение элементов массива с четными номерами;
2) сумму элементов массива, расположенных между первым и последним нуле­
выми элементами.
Преобразовать массив таким образом, чтобы сначала располагались все положи­
тельные элементы, а потом — все отрицательные (элементы, равные О, считать
положительными).

Задания
в одномерном массиве, состоящем из п вещественных элементов, вычислить:
1) максимальный элемент массива; Упражнения к части I 1 3 7
2) сумму элементов массива, расположенных до последнего положительного эле­
мента.
Сжать массив, удалив из него все элементы, модуль которых находится в интер­
вале [а,Ь]. Освободившиеся в конце массива элементы заполнить нулями.

Задания
в одномерном массиве, состоящем из п целых элементов, вычислить:
1) минимальный по модулю элемент массива;
2) сумму модулей элементов массива, расположенных после первого элемента,
равного нулю. 1 3 8 Часть I. Структурное программирование
Преобразовать массив таким образом, чтобы в первой его половине располага­
лись элементы, стоявшие в четных позициях, а во второй половине — элементы,
стоявшие в нечетных позициях.

Задания
Дана целочисленная прямоугольная матрица. Определить:
1) количество строк, не содержащих ни одного нулевого элемента;
2) максимальное из чисел, встречающихся в заданной матрице более одного раза.