Выделение памяти для массива java
Большая часть методов работы с массивами определена в специальном классе Arrays пакета java.util. Ряд методов определены в классах java.lang.Object и java.lang.System.
На практике наиболее часто в основном используются методы класса java.util.Arrays, а также несколько методов классов java.lang.Object и java.lang.System. Указанные методы представлены ниже.
Методы перегружены для всех примитивных типов
[]b=Arrays.copyOf([]a, int newLength)
[]a – исходный массив
[]b – новый массив
newLength – длина нового массива
[]b=Arrays.copyOfRange ([]a, int index1, int index2)
копирование части массива,
[]a – исходный массив
[]b – новый массив
index1, index2– начальный и конечный индексы копирования
java.lang.System.arraycopy([] a, indexA , []b, indexB, count)
[]a – исходный массив
[]b – новый массив
indexA-начальный индекс копирования исходного массива
indexB-начальный индекс нового массива
count- количество элементов копирования
[]b= a.java.lang.Object.clone()
[]a – исходный массив
[]b – новый массив
Arrays.sort([]a)
Сортировка. Упорядочивание всего массива в порядке возрастания
Arrays.sort([]a,index1,index2)
Сортировка части массива
в порядке возрастания
Arrays.sort([]a, Collections.reverseOrder());
Сортировка. Упорядочивание всего массива в порядке убывания
Boolean f=Arrays.equals([]a,[]b)
String str=Arrays.toString([]a);
Вывод одномерных массивов. Все элементы представлены в виде одной строки
int index=Arrays.binarySearch([]a,элемент a)
поиск элемента методом бинарного поиска
Arrays.fill([]a, элемент заполнения)
заполнение массива переданным значением
Boolean f=Arrays.deepEquals([]a, []b)
сравнение двумерных массивов
List Arrays.asList( []a);
Перевод массива в коллекцию
Для работы с классом необходимо подключить библиотеку java.util.Arrays.
Объявление массива
Сортировка массивов
Метод arraycopy() из класса System
Быстродействие метода System.arraycopy() выше по сравнению с использованием цикла for для выполнения копирования. Метод System.arraycopy( ) перегружен для обработки всех типов.
java.lang.System.arraycopy([] a, indexA , []b, indexB, count),
[]a – исходный массив
[]b – новый массив
indexA-начальный индекс копирования исходного массива
indexB-начальный индекс нового массива
count- количество элементов копирования
Пример.
Пример.
Бинарный поиск элемента в одномерном массиве
Бинарный поиск – алгоритм поиска элемента в отсортированном массиве. Алгоритм основывается на принципе последовательного деления массива пополам.
int index=Arrays.binarySearch([]a,элемент x),
х - искомое значение
index – индекс элемента в массиве, если поиск успешный,
отрицательное число – если в массиве элемент не найден
Массив должен быть отсортирован! В противном случае результат будет неопределенным.
Пример.
До заполнения a: [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
До заполнения b: [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]
До заполнения bool: [false, false, false, false, false, false, false, false, false, false]
После заполнения a: [9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9]
После заполнения b: [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 2.0, 2.0, 2.0, 2.0, 2.0]
После заполнения: bool[true, true, true, true, true, false, false, false, false, false]
Динамические массивы в курсе JavaRush
Очень доходчиво и понятно эта тема раскрывается на 7 и частично — на 8 уровне курса JavaRush в квесте Java Syntax. В течение нескольких лекций и целых 18 задач раскрываются ключевые вопросы, виды динамических массивов и разница между ними, включая производительность. Эта тема максимально важная, так как динамические массивы избавляют разработчика от депрессии, головной боли и экономят невероятное количество времени.
Создание массива
Удаление элемента
Если происходит удаление объекта по индексу, метод возвращает удаленный объект. Если объект удаляется по значению (или у LinkedList удаляется первый или последний элементы), метод возвращает true, если объект найден и удален, false — в ином случае.
4. Резюмируем факты о массивах в Java
Давайте резюмируем известные факты о массивах:
Факт 1. Массив состоит из множества ячеек.
Факт 2. Доступ к конкретной ячейке идёт через указание её номера.
Факт 3. Все ячейки одного типа.
Факт 4. Начальное значение для всех ячеек — 0 и null (если в ячейке хранится адрес), false (для типа boolean ). Подробнее о значениях по умолчанию вы узнаете в этой лекции.
Факт 5. String[] list – это просто объявление переменной: сам контейнер(объект-массив) еще не создан. Чтобы с ним можно было работать, нужно создать массив (контейнер) и положить его в эту переменную, а потом уже им пользоваться. См. пример ниже.
Факт 6. Когда мы создаём объект-массив (контейнер), нужно указать, какой он длины — сколько в нем ячеек. Это делается командой вида: new TypeName[n] ;
Факт 7. Длину массива можно узнать через свойство .length .
Факт 8. После создания массива нельзя поменять ни тип его элементов, ни их количество.
Теперь list содержит массив из 0 элементов. Массив есть, но хранить элементы он не может.
Выделение памяти
Если массив объявлен, то выделение памяти под элементы массива выполняется с помощью ключевого слова new следующим образом:
имя_массива = new тип[размер];
Примеры.
После выделения памяти под массив (после создания массива) выполняются следующие свойства:
- После создания, массивы Java всегда инициализированы.
- Длина массива (количество элементов) хранится в поле c именем length.
- После создания массива изменить его размер нельзя.
- Если базовый тип массива примитивный, то в ячейках будут значения, соответсвующего типа массива:
- Если базовый тип ссылочный – в ячейках будут значения null.
Объявление и выделение памяти можно совместить.
Длина массива в Java
Метод java.util.Arrays.copyOf()
Arrays.copyOf возвращает массив-копию новой длины. Если новая длина меньше исходной, то массив усекается до этой длины, а если больше, то дополняется значениями по умолчанию соответствующего типа.
[]b=Arrays.copyOf([]a, int newLength),
[]a – исходный массив
[]b – новый массив
newLength – длина нового массива
Пример 1.
длина массива a:6
длина массива b: 6
массив a
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
новая длина массива b: 3
массив b
0.0 1.0 2.0
Пример 2.
массив flag1
true true true
массив flag2
false false false false false
длина массива flag2: 5
массив flag2
true true true false false
Копирование массивов
Добавление элемента
На первый взгляд методы add() И addLast() выполняют один и тот же функционал, однако метод add() пришел в LinkedList из интерфейса List , а метод addLast — из интерфейса Deque . LinkedList реализует оба этих интерфейса. Хорошей практикой в данном случае будет использовать тот метод, который больше подходит по контексту. Если LinkedList используется в качестве очереди, то лучше всего использовать метод addLast . Если LinkedList используется как список, уместно будет использовать add() .
Методы работы с массивами
Объявление
Имеется два формата объявления массива
различие состоит в местоположении скобок, которые являются элементом синтаксиса и указывают, что объявляется массив. Допустимы оба варианта, однако приветствуется первый вариант.
Тип массива задает тип элементов массива. Все элементы массива должны быть одного типа.
Примеры объявления массивов.
Что выполняет работу динамического массива в Java
В языке Java в качестве динамического массива выступают классы ArrayList и LinkedList. Чаще всего используется ArrayList, так как он выполняет роль классического массива, в отличие от LinkedList, который реализует концепцию двусвязанного списка. О нем речь пойдет немного позже.
Метод clone() из класса Object
[]b= a.java.lang.Object.clone();
[]a – исходный массив
[]b – новый массив
Пример.
Как объявить массив?
Как и любую переменную, массив в Java нужно объявить. Сделать это можно одним из двух способов. Они равноправны, но первый из них лучше соответствует стилю Java. Второй же — наследие языка Си (многие Си-программисты переходили на Java, и для их удобства был оставлен и альтернативный способ). В таблице приведены оба способа объявления массива в Java:№ | Объявление массива, Java-синтаксис | Примеры | Комментарий |
---|---|---|---|
1. | Желательно объявлять массив именно таким способом, это Java-стиль | ||
2. | Унаследованный от С/С++ способ объявления массивов, который работает и в Java |
Инициализация массива
Процесс присваивания начальных условий называется инициализацией. Присвоение начальных значений элементам массива можно выполнять различными способами:
- поэлементно
- одновременно создавать и инициализировать
- использовать операторы цикла
Поэлементная инициализация
Вот пример.
Использование операторов цикла
При работе с массивами наиболее часто используется оператор цикл for
Пример.
Всем элементам одномерного массива darray присвоить нуль:
Вывести на экран элементы любого массива с именем a:
Одновременное создание и инициализация
Если имеются начальные значения для массива, то создать массив и задать начальные условия можно так:
В результате выполнения этого оператора будет создан массив, состоящий из N элементов. Обратите внимание, в данном случае не используется оператор new, а память выделяется под фактически указанное количество элементов N.
Вот пример.
Будет создан целочисленный массив, состоящий из 7 элементов: нулевой элемент массива iday[0] будет иметь значение равное 1, а последний – шестой iday[6] значение 7.
При создании массивов (как и при создании строк) в памяти выделяются два блока памяти: один для хранения самого массива (контейнера), а второй — под переменную, которая хранит его адрес . Уточненная ситуация изображена на картинке ниже:
Зеленым цветом изображен массив на 10 элементов типа int и переменная типа int[] , которая хранит адрес (ссылку) массива типа int в памяти.
Для сравнения синим цветом обозначена обычная переменная типа int , которая хранит значение 199 .
Чем-то напоминает хранение строк в памяти, не находите?
Верно, строки. И как при работе со строками, «переменные типа массив» можно присваивать друг другу:
Код | Пояснение |
---|---|
Создаем массив на 10 элементов типа int . В ячейку с индексом 2 записываем значение 4 . В ячейку с индексом 7 записываем значение 9 . В переменную b сохраняем адрес, который есть в переменной a . Теперь a и b указывают на один и тот же объект-массив в памяти. В ячейку с индексом 9 объекта-массива записываем сумму значений, которые хранятся в ячейках 2 (хранится 4 ) и 7 (хранится 9 ). |
При этом объект-массив будет оставаться там, где и был, а переменные a и b будут хранить одинаковые адреса (ссылки) на один и тот же объект. Смотрите картинку:
ArrayList, LinkedList — понятия и правила работы
- Так же, как и статический массив, индексируется с 0;
- Вставка в конец и доступ по индексу очень быстрые — О(1);
- Чтобы вставить элемент в начало или середину, понадобится скопировать все элементы на одну ячейку вправо, а затем вставить новый элемент на необходимую позицию;
- Доступ по значению зависит от количества элементов — О(n);
- В отличие от классического массива, может хранить null;
- Так же, как и массив, индексируется с 0;
- Доступ к первому и последнему элементу не зависят от количества элементов — О(1);
- Получение элемента по индексу, вставка или удаление из середины списка зависят от количества элементов — О(n);
- Можно использовать механизм итератора: тогда вставка и удаление будут происходить за константное время;
- В отличие от классического массива, может хранить null.
Метод java.util. Arrays.copyOf()
Arrays.copyOfRange возвращает массив-копию новой длины, при этом копируется часть оригинального массива от начального индекса до конечного –1.
[]b=Arrays.copyOfRange ([]a, int index1, int index2),
[]a – исходный массив
[]b – новый массив
index1, index2– начальный и конечный индексы копирования
Пример.
Дни недели:
Понедельник Вторник Среда Четверг Пятница Суббота Воскресенье
Рабочие дни
Понедельник Вторник Среда Четверг Пятница
Что такое динамический массив?
Динамический массив — это массив, который умеет изменять свой размер во время выполнения программы. В Java эту роль играют в основном классы ArrayList и LinkedList. В отличие от массивов, ArrayList и LinkedList содержат только ссылочные типы данных, то есть сохранить в них можно только объекты. К счастью, в Java существуют механизмы автоупаковки и автораспаковки, которые позволяют хранить в динамических массивах примитивные типы. Подобно статическому массиву, динамический однороден, то есть может хранить один-единственный тип данных. Однако, благодаря механизму наследования и грамотному использованию интерфейсов, можно сохранять в одном динамическом массиве целый спектр разнообразных классов, которые унаследованы от одного общего, но об этом ниже. То есть статический массив работает так: А динамический массив в Java сработает следующим образом (продолжаем схему с третьего шага): В Java используется специальная нативная функция для копирования массива, поэтому такой “переезд” обходится не очень дорого.
Инициализация массива и доступ к его элементам
Как создать массив в Java уже понятно. После этой процедуры мы получаем не пустой массив, а массив, заполненный значениями по умолчанию. Например, в случае int это будут 0, а если у нас массив с данными ссылочного типа, то по умолчанию в каждой ячейке записаны null . Получаем доступ к элементу массива (то есть записываем в него значение или выводим его на экран или проделываем с ним какую-либо операцию) мы по его индексу. Инициализация массива — это заполнение его конкретными данными (не по умолчанию). Пример: давайте создадим массив из 4 сезонов и заполним его строковыми значениями — названиями этих сезонов. Теперь во всех четырёх ячейках нашего массива записаны названия сезонов. Инициализацию также можно провести по-другому, совместив с инициализацией и объявлением: Более того, оператор new можно опустить:
3. Длина массива
Как вы увидели в предыдущем примере, можно отдельно создать переменную типа массив и потом где-то в коде присвоить ей значение (ссылку на объект-массив). Можно сделать даже так:
Код | Пояснение |
---|---|
Создаем переменную-массив типа int[] Если переменная a меньше 10 , то создать массив из 10 элементов. Иначе создать массив из 20 элементов |
И как работать дальше с таким массивом? Как узнать, сколько в нем элементов?
Для этого у массива есть специальное свойство (переменная) — length . И узнать длину массива можно с помощью такого выражения:
Где array — это имя переменной-массива, а length — это имя свойства у объекта-массива. Значение в свойстве length поменять нельзя: само свойство length можно присваивать другим переменным, но ему ничего присваивать нельзя (программа просто не скомпилируется).
Вот как можно продолжить предыдущий пример:
Код | Пояснение |
---|---|
Создаем переменную-массив типа int[] Если переменная a меньше 10 , то создать массив из 10 элементов. Иначе создать массив из 20 элементов Цикл по всем элементам массива: от 0 и до длины array.length — 1 |
2. Работа с массивом более детально
Массив можно создать из абсолютно любого типа. Для этого нужно лишь после имени типа написать квадратные скобки. Общий вид создания массива будет такой:
Где тип — это тип элементов (ячеек) массива, которые мы будем хранить в массиве. Имя — это имя переменной, по которой мы будем к массиву обращаться, а количество — это количество ячеек в массиве.
В примере выше приведена каноническая форма: создание переменной-массива и создание объекта-массива. На самом деле это две независимые конструкции.
Можно создать переменную-массив и объект-массив отдельно:
И еще один немаловажный момент:
В качестве индекса массива и в качестве количества элементов массива могут выступать переменные и даже целые выражения.
Код | Пояснение |
---|---|
Создание массива из n элементов | |
Создание массива на 203 элемента |
Кстати, обращаем ваше внимание, что если попробовать обратиться к ячейке массива по индексу, которого в массиве нет (в нашем случае это все целые числа, кроме чисел 0..99 ), программа аварийно завершится с ошибкой ArrayIndexOfBoundException — индекс за границами массива.
Метод Arrays.sort([]a,index1,index2)
выполняет сортировку части массива по возрастанию массива от index1 до index2 минус единица
Arrays.sort([]a,index1,index2),
[]a – исходный массив
index1, index2 - начальный и конечный индексы, определяющие диапазон упорядочивания элементов по возрастанию.
Пример.
Вывод одномерных массивов
Имеется достаточно удобный метод вывода данных одномерного массива - Arrays.toString([]a, который возвращает строковое представление массива со строковым представлением элементов, заключенных в квадратные скобки.
String str=Arrays.toString([]a);
Пример.
Это адрес: [Ljava.lang.String;@1db9742
Это значения: [Красный, Синий, Зеленый]
До сортировки: [7, 2, 9, 1, 0, 3, 4, 8, 5, 6]
После сортировки: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
Сортировка массива по убыванию
Arrays.sort([]a, Collections.reverseOrder());
При сортировке массива в обратном порядке (по убыванию) нужно использовать вместо примитивного типа, объектный тип.
Пример.
15,39 1,54 17,47 15,50 3,83 16,43 18,87 15,54 8,23 12,97
Массив,отсотированный по убыванию
18,87 17,47 16,43 15,54 15,50 15,39 12,97 8,23 3,83 1,54
Доступ к элементу и поиск в списке
Вывод многомерных массивов
Для вывода многомерных массивов метод Arrays.deepToString.
String str= Arrays.deepToString([][]a);
Пример.
массив a: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
массив ch: [[а, б, в], [г, д, е], [ё, ж, з]]
Зачем нужен динамический массив?
- Создать массив большого размера, который с вероятностью в 100% покроет потребность;
- Создать статический массив, который будет выполнять функцию буфера;
- Применить другие динамические структуры, например, множества.
Сравнение массивов
Чтобы быть равными, массивы должны иметь одинаковый тип и число элементов, а каждый элемент должен быть равен каждому соответствующему элементу другого массива.
Класс Object имеет метод equals , который наследуется массивами и не является перегруженным и сравнение идет по адресам объектов, а не по содержимому. Метод equals перегружен только в классе Arrays . Отсюда вытекает правило сравнения массивов:
- a == b сравниваются адреса массивов
- a.equals(b) сравниваются адреса массивов
- Arrays.equals(a, b) сравнивается содержимое массивов
- Arrays.deepEquals(a, b) сравнивается содержимое многомерных массивов
Boolean f=Arrays.equals([]a,[]b);
Метод вернет true, если содержимое массивов равно, в противном случае false.
Пример.
Как создать массив?
Больше информации о массивах есть в статье “Кое-что о массивах”
Как вывести массив в Java на экран?
Вывести элементы массива на экран (то есть, в консоль) можно, например, с помощью цикла for . Ещё один, более короткий способ вывода массива на экран будет рассмотрен в пункте “Полезные методы для работы с массивами", ниже. А пока рассмотрим пример с циклическим выводом массива: В результате программа выведет следующий результат:
При создании программ разной степени сложности каждый разработчик использует множество типов данных, в том числе и массивы. Эта структура хорошо подходит для хранения набора одного типа, дает классную производительность, да и в целом удобна. Существенный минус массивов — статичность: необходимо заранее задавать их размер. Однако программисты пока не умеют предсказывать будущее (если, конечно, не появится ИИ, который будет обрабатывать информацию невероятно быстро и сможет предугадывать какие-либо события). По этой причине создали структуру, которая сможет изменять размер в момент работы программы. Она получила название динамический массив.
Примеры кода
Пройдемся немного по примерам. Фрагменты кода включают в себя примеры как для ArrayList, так и для LinkedList.
Обход в цикле
Здесь стоит сказать пару слов о поиске. Многие начинающие разработчики при поиске элемента в списке начинают поиск в цикле, сравнивая все элементы с искомым, несмотря на наличие методов indexOf() и lastIndexOf() . Также можно использовать метод contains() для получения факта наличия элемента в списке:
Так, совокупность целых чисе л -12, 14, 124, -1, 25 можно считать массивом и обозначить одним именем, например a .
Каждый элемент массива обозначается именем массива с индексом. Имя массива является единым для всех элементов. К каждому элементу массива можно обратиться с помощью индекса. Индекс – целая величина, характеризующая положение элемента относительно начала массива. Нумерация элементов массива начинается с 0 , т.е. индекс первого элемента равен 0. Индекс записывается в квадратных скобках, например, a[0], 0 – это индекс, указывающий на первый элемент массива с именем a.
Схематично одномерный массив можно представить таким образом:
Элемент массива с конкретным индексом ведёт себя также, как переменная. Например, чтобы вывести четвертый элемент массива a (его индекс равен 3) мы должны написать:
Создание массива, а также объекта любого ссылочного типа выполняется в три этапа:
- Объявление
- Выделение памяти
- Инициализация
Первые два этапа можно совместить.
Метод Arrays.sort([]a)
Метод sort() из класса Arrays использует усовершенствованный алгоритм Быстрой сортировки (Quicksort), который эффективен для большинства набора данных. Метод упорядочивает весь массив в порядке возрастания значений элементов.
Arrays.sort([]a),
[]a – исходный массив, после работы метода массив будет содержать упорядоченные значения элементов в порядке возрастания.
Пример.
Создание
Читайте также: