Πίνακες (arrays)
Στα σημαντικά προβλήματα που αφορούν τους υπολογιστές συχνά χρειάζεται να αποθηκεύουμε λίστες αντικειμένων (ή σε πίνακες).
Συχνά αυτά τα αντικείμενα καθορίζονται σειριακά και αναφέρονται στη θέση τους στη λίστα (ή στον πίνακα). Πολλές φορές η σειρά αυτή είναι φυσική, όπως η σειρά των δέκα πρώτων ανθρώπων που φτάνουν στην τράπεζα.
Το πρώτο άτομο θα είναι το αντικείμενο 1 στη λίστα, το δεύτερο άτομο που έφτασε θα είναι το αντικείμενο 2 στη λίστα κτλ. Σε άλλες περιπτώσεις η σειρά αυτή δεν έχει καμία σημασία, όπως στο [wiki base=”EL” title=”Μνήμη τυχαίας προσπέλασης”]RAM[/wiki] configuration problem όπου το να έχουμε 4 MB SIMM στη slot Α και 8 ΜB SIMM στη slot B είναι ακριβώς το ίδιο με το να έχουμε 8 MB SIMM στη slot A και 4 MB SIMM στην slot B.
Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να αποθηκεύσουμε λίστες, όπως συνδεδεμένες λίστες, σύνολα, δέντρα και πίνακες. Ποιο θα προτιμήσετε εξαρτάται από τις απαιτήσεις της εφαρμογής σας και τη φύση των δεδομένων σας. Η Java παρέχει κλάσεις για πολλούς απ’ αυτούς τους τρόπους αποθήκευσης δεδομένων.
Πίνακες ως σύνολα μεταβλητών
Oι πίνακες (arrays) είναι πιθανότατα ο αρχαιότερος και πιο αποτελεσματικός τρόπος αποθήκευσης συνόλων μεταβλητών. Ένας πίνακας είναι ένα σύνολο μεταβλητών που μοιράζονται το ίδιο όνομα και συντάσσονται με τη σειρά από το 0 μέχρι το πλήθος των μεταβλητών μειωμένο κατά 1.
Ο αριθμός των μεταβλητών που μπορεί να αποθηκευτεί ονομάζεται διάσταση του πίνακα. Κάθε μεταβλητή ονομάζεται στοιχείο του πίνακα.
Ένας πίνακας μπορεί να παρασταθεί σαν στήλη δεδομένων όπως πιο κάτω:
I[0]
4
I[1]
2
I[2]
76
I[3]
-90
I[4]
6
Σ’ αυτή την περίπτωση βλέπουμε έναν ακέραιο πίνακα που ονομάζεται I με 5 στοιχεία. Ο τύπος του πίνακα είναι int και έχει διάσταση 5.
Δημιουργία πινάκων
Υπάρχουν τρία στάδια για τη δημιουργία πινάκων:
- Να δηλώσουμε τον πίνακα
- Να ορίσουμε τον πίνακα
- Να αρχικοποιήσουμε τον πίνακα
Δήλωση Πινάκων:
Όπως και οι άλλες μεταβλητές στη Java, ένας πίνακας πρέπει να έχει ένα συγκεκριμένο τύπο όπως byte, int, string ή double. Μόνο μεταβλητές του αντίστοιχου τύπου μπορούν να αποθηκευτούν σε έναν πίνακα. Για παράδειγμα δεν μπορούμε να έχουμε έναν πίνακα που να αποθηκεύει και ints και strings.
Όπως και οι άλλες μεταβλητές στη Java, έτσι και οι πίνακες πρέπει να δηλώνονται. Όταν δηλώνουμε έναν πίνακα βάζουμε στον τύπο και το [] που δείχνει ότι η μεταβλητή είναι ένας πίνακας. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα:
int[] k; float[] yt; String[] names;
Με άλλα λόγια δηλώνουμε έναν πίνακα όπως δηλώνουμε οποιαδήποτε άλλη μεταβλητή μόνο που βάζουμε και αγκύλες στο τέλος του τύπου της μεταβλητής.
Ορισμός Πινάκων
Για να δημιουργήσουμε έναν πίνακα χρησιμοποιούμε τον τελεστή new. Πρέπει να πούμε στον compiler πόσα στοιχεία θα αποθηκευτούν στον πίνακα. Πιο κάτω βλέπουμε πώς δημιουργούμε τις μεταβλητές:
k = new int[3]; yt = new float[7]; names = new String[50];
Τα νούμερα στις αγκύλες καθορίζουν τη διάσταση του πίνακα, δηλαδή πόσες θέσεις έχει. Ο k μπορεί να κρατήσει τρία ints, ο yt μπορεί να κρατήσει επτά floats και ο names μπορεί να κρατήσει πενήντα strings. Συνήθως αυτό ονομάζεται ορισμός του πίνακα αφού καθορίζει το τμήμα της RAM που χρειάζεται ο πίνακας.
Εδώ θα δούμε για πρώτη φορά και τον τελεστή new. O new είναι δεσμευμένη λέξη στη Java και χρησιμοποιείται όχι μόνο για να ορίσει πίνακες αλλά και άλλα είδη αντικειμένων.
Αρχικοποίηση Πινάκων
Κάθε στοιχείο του πίνακα προσδιορίζεται από το όνομα του πίνακα και από έναν ακέραιο που φανερώνει τη θέση του στον πίνακα.
Οι αριθμοί που χρησιμοποιούνται ονομάζονται δείκτες του πίνακα. Οι δείκτες είναι συνεχόμενοι αριθμοί που ξεκινούν από το 0. Γι’ αυτό και ο πίνακας k έχει τα στοιχεία k[0], k[1] και k[2].
Εφόσον ξεκινάμε από το 0 δεν υπάρχει k[3] και αν προσπαθήσουμε να έχουμε πρόσβαση σ’ αυτό θα δημιουργήσουμε ένα ArrayIndexOutOfBoundsException.
Παρακάτω θα δούμε πώς αποθηκεύουμε τιμές στους πίνακες:
k[0] = 2; k[1] = 5; k[2] = -2; yt[6] = 7.5f; names[4] = "Fred";
Αυτό το βήμα ονομάζεται αρχικοποίηση του πίνακα ή καλύτερα αρχικοποίηση των στοιχείων του πίνακα.
Ακόμα και για τους πίνακες μεσαίου μεγέθους είναι σπάνιο να αρχικοποιούμε κάθε στοιχείο ξεχωριστά. Συχνά είναι πιο εύκολο να χρησιμοποιούμε τον βρόγχο for.
Για παράδειγμα ακολουθεί ένα loop που γεμίζει έναν πίνακα με τα τετράγωνα των αριθμών από το 0 ως το 100.
float[] squares = new float[101];
for (int i=0, i <= 100; i++) {
squares[i] = i*i;
}
Θα πρέπει να προσέξετε δύο σημεία του κώδικα:
- Εφόσον οι δείκτες ξεκινούν από το 0, χρειαζόμαστε 101 στοιχεία αν θέλουμε να συμπεριλάβουμε και το τετράγωνο του 100.
- Παρόλο που το i είναι int, γίνεται float όταν αποθηκεύει τετράγωνο αφού δηλώσαμε τα τετράγωνα σαν πίνακα float.
Ο τρόπος για να αποφύγουμε το πρώτο σημείο είναι το παράδειγμα που ακολουθεί:
float[] squares = new float[101];
for (int i=0, i < squares.length; i++) {
squares[i] = i*i;
}
Σημειώστε ότι το <= γίνεται <.
Συντομεύσεις (shortcuts)
Πιθανόν να φαίνεται δύσκολη η δημιουργία ενός πίνακα, ειδικά σε κάποιον που έχει μάθει να χειρίζεται γλώσσες όπως η [wiki base=”EL” title=”Fortran”]Fortran[/wiki]. Ευτυχώς η Java παρέχει πολλές ευκολίες για τη δήλωση, τον ορισμό και την αρχικοποίηση πινάκων.
Μπορούμε να δηλώσουμε και να ορίσουμε έναν πίνακα την ίδια στιγμή:
int[] k = new int[3]; float[] yt = new float[7]; String[] names = new String[50];
Μπορούμε ακόμα να δηλώσουμε, να ορίσουμε και να αρχικοποιήσουμε έναν πίνακα την ίδια στιγμή δημιουργώντας μια λίστα με τις αρχικές τιμές μέσα σε αγκύλες όπως πιο κάτω:
int[] k = {1, 2, 3};
float[] yt = {0.0f, 1.2f, 3.4f, -9.87f, 65.4f, 0.0f, 567.9f};