Ko'p o'lchovli massivlar

• Ko'p o'lchovli massivlar, umumiy sintaksis
• Ikki o'lchovli massivlar
• Ikki o'lchovli massivlarni e'lon qilish, yaratish va ishga tushirish
• Ikki o'lchovli massivni ekranda ko'rsatish
• Ikki o'lchovli massivning tez chiqishi
• Ikki o'lchovli massivning "uzunliklari"
• Ikki o'lchovli massivdan foydalanishga misol: shaxmat taxtasi
• Ikki o'lchovli massivdan foydalanishga misol: matritsani ko'paytirish
• To'rtburchaklar bo'lmagan ikki o'lchovli massivlar
• Uch o'lchovli massivlar
• Java dasturchisining haqiqiy ishida ko'p o'lchovli massivlar
• Ikki o'lchovli va uch o'lchovli massivlar bo'yicha qiziqarli masalalar

Bir o'lchovli Java massivi nima?

Massiv - bir xil turdagi, ibtidoiy yoki mos yozuvlar elementlarining tartiblangan to'plami. Massivlar (asosan bir o'lchovli) haqida umumiy ma'lumotni " Javadagi massivlar " maqolasida va JavaRush kursida topish mumkin . Ushbu maqolada biz elementlari boshqa massivlar bo'lgan massivlar haqida gapiramiz. Bunday massivlar ko'p o'lchovli deyiladi. Elementlari boshqa massivlar, ya'ni massivlar massivi bo'lgan massiv ikki o'lchovli deyiladi. Hamma tillarda ham shunday tuzilgan ko‘p o‘lchovli massivlar mavjud emas, lekin Java-da bu shunday.

Java ko'p o'lchovli massivlari, umumiy sintaksisi

Umuman olganda, Java-da ko'p o'lchovli massivlar quyidagicha ko'rinadi:

Data_type[dimension1][dimension2][]..[dimensionN] array_name = new data_type[size1][size2]….[sizeN];

Data_typeMassivdagi elementlarning turi qayerda . Primitiv yoki mos yozuvlar (sinf) bo'lishi mumkin. Ichkari bilan qavslar juftlari soni dimensionmassivning o'lchamidir (bizning holimizda - N). array_name— massiv nomi size1...sizN— massivning har bir o‘lchamidagi elementlar soni. Ko'p o'lchovli massivlarni e'lon qilish:

int[][] twoDimArray; //two-dimensional array
String[][][] threeDimArray; //three-dimensional array
double[][][][][] fiveDimArray; // five-dimensional array

Ehtimol, bularning barchasi juda mavhum ko'rinadi, shuning uchun endi ko'p o'lchovli massivlarning aniq ko'rinishlariga o'tamiz - ikki o'lchovli va uch o'lchovli. Gap shundaki, Java dasturchilari ba'zan ikki o'lchovli massivlardan foydalanadilar, kamroq - uch o'lchovli, hatto undan katta massivlar juda kam uchraydi. Ularga duch kelmaslik ehtimoli yuqori.

Ikki o'lchovli Java massivi nima?

Java tilidagi ikki oʻlchovli massiv massivlar massividir, yaʼni har bir katak massivga havolani oʻz ichiga oladi. Lekin uni berilgan qatorlar soni (birinchi o'lcham) va ustunlar soni (ikkinchi o'lchov) bo'lgan jadval ko'rinishida taqdim etish ancha oson. Barcha qatorlar teng sonli elementlarga ega bo'lgan ikki o'lchovli massiv to'rtburchaklar deyiladi.

Ikki o'lchovli massivlarni e'lon qilish, yaratish va ishga tushirish

Ikki o'lchovli massivni e'lon qilish va yaratish tartibi deyarli bir o'lchovli massiv bilan bir xil:

int[][] twoDimArray = new int[3][4];

Bu massivda 3 ta satr va 4 ta ustun mavjud. To'rtburchaklar ikki o'lchovli massivning o'lchami (ular to'rtburchaklar bo'lmasligi mumkin, quyida ko'proq), ya'ni elementlarning umumiy sonini qatorlar sonini ustunlar soniga ko'paytirish orqali aniqlash mumkin. Endi u standart qiymatlar bilan ishga tushirilgan (to'ldirilgan). Ya'ni, nollar. Keling, uni kerakli qadriyatlar bilan to'ldiramiz.

twoDimArray[0][0] = 5;//write the value 5 into the cell at the intersection of the zero row and zero column
twoDimArray[0][1] = 7; //write the value 7 into the cell at the intersection of the zero row and the first column
twoDimArray[0][2]  = 3;
twoDimArray[0][3] = 17;
twoDimArray[1][0] = 7;
twoDimArray[1][1] = 0;
twoDimArray[1][2] = 1;
twoDimArray[1][3] = 12;
twoDimArray[2][0] = 8;
twoDimArray[2][1] = 1;
twoDimArray[2][2] = 2;
twoDimArray[2][3] = 3;

Bir o'lchovli massivlarda bo'lgani kabi, siz ishga tushirish jarayonini tezroq bajarishingiz mumkin:

int [][] twoDimArray = {{5,7,3,17}, {7,0,1,12}, {8,1,2,3}};

Ikkala holatda ham biz butun sonlar bilan to'ldirilgan uchta qator va to'rtta ustunli ikki o'lchovli massivni olamiz.

Ikki o'lchovli massivni ekranda ko'rsatish

Ushbu operatsiyani bajarishning eng mantiqiy usuli - birinchi navbatda nol chiziq elementini element bo'yicha, keyin ikkinchisini va hokazo. Java-da ikki o'lchovli massivni chiqarishning eng keng tarqalgan usuli bu ikkita ichki o'rnatilgan tsikldan foydalanishdir.

int [][] twoDimArray = {{5,7,3,17}, {7,0,1,12}, {8,1,2,3}};//declared an array and filled it with elements
for (int i = 0; i < 3; i++) {  //go through the lines
            for (int j = 0; j < 4; j++) {//go through the columns
                System.out.print(" " + twoDimArray[i][j] + " "); //output element
            }
            System.out.println();// line wrap for the visual preservation of the tabular form
        }

Ikki o'lchovli massivning tez chiqishi

Ikki o'lchovli massiv elementlari ro'yxatini ekranda ko'rsatishning eng qisqa usuli bu deepToStringsinf usulidan foydalanishdir Arrays. Misol:

int[][] myArray = {{18,28,18},{28,45,90},{45,3,14}};
System.out.printLn(Arrays.deepToString(myArray));

Dastur natijasi quyidagi natijadir: [[18, 28, 18], [28, 45, 90], [45, 3, 14]]

Ikki o'lchovli massivning "uzunliklari"

Bir o'lchovli massivning uzunligini (ya'ni undagi elementlarning sonini) olish uchun siz o'zgaruvchidan foydalanishingiz mumkin length. Ya'ni, agar biz massivni aniqlasak int a[] = {1,2,3}, u holda operatsiya a.length3 ni qaytaradi. Ammo ikki o'lchovli massivimizga xuddi shu protsedurani qo'llasak nima bo'ladi?

int [][] twoDimArray = {{5,7,3,17}, {7,0,1,12}, {8,1,2,3}};
System.out.println(twoDimArray.length);

Chiqish: 3 Shunday qilib, bu amal massivdagi qatorlar sonini chiqaradi. Ustunlar sonini qanday olish mumkin? Agar biz to'rtburchaklar ikki o'lchovli massivlar (ya'ni, barcha chiziqlar bir xil uzunlikdagi massivlar) bilan ishlayotgan bo'lsak, biz operatsiyani twoDimArray[0].lengthyoki nol elementi (aslida nol chiziq) o'rniga - mavjud bo'lgan boshqasini qo'llashimiz mumkin. Biz buni qila olamiz, chunki Java-da ikki o'lchovli massiv massivlar massivi, nol element esa twoDimArray[0]4 uzunlikdagi massivdir. Buni o'zingiz tekshirishingiz mumkin.

Ikki o'lchovli massivdan foydalanishga misol: shaxmat taxtasi

Ikki o'lchovli massivlar har qanday chekli ikki o'lchovli maydonni yaratish uchun ishlatilishi mumkin, masalan, o'yinlarda va xususan, shaxmatda. Shaxmat taxtasini ikki o‘lchovli massiv deb tasavvur qilish oson. Siz bunga grafiklarni "birikishingiz" mumkin, ammo hozircha shaxmat taxtasini belgilar yordamida aniqlaymiz va uni konsolga chiqaramiz. Shaxmat taxtasining pastki chap kvadrati qora rangga bo'yalgan, keyingisi oq rangga, yuqoridagi kabi. Shunday qilib, har safar yon tomonga ulashgan katakka o'tganingizda rang o'zgaradi. Shaxmat rangini qo'lda emas, balki algoritm yordamida o'rnatish uchun siz paritet tekshiruvidan foydalanishingiz mumkin: agar satr va ustun indeksining yig'indisi juft yoki nolga teng bo'lsa, hujayra oq bo'ladi, aks holda u qora bo'ladi. Bu tekshirish uchun algoritmda qolgan % operatoridan foydalanamiz. WBiz grafikalar bilan emas, balki belgilar bilan ishlayotganimiz sababli, oq katakchani harf (oq), qora katakchani esa B(qora) bilan belgilaymiz .

//set the chessboard as a two-dimensional array
String [][] chessBoard = new String[8][8];
        for (int i = 0; i< chessBoard.length; i++) {
            for (int j = 0; j < chessBoard[0].length; j++) {
                if ((i + j) % 2 == 0) chessBoard[i][j] = "W";
                else chessBoard[i][j] = "B";
            }
        }

Dasturning chiqishi quyidagicha: WBWBWBWBBWBWBWBWWBWBW BWBBWBWBWBWWBWBWBWBBW BWBWBWBWBWBWBBWBWBWB W Hamma narsa haqiqiy shaxmat taxtasidagidek, uni tekshirishingiz mumkin. Endi kataklarni massiv tilida emas, balki “shaxmat” tilida to‘g‘ri raqamlash usulini yozamiz. Doskaning pastki chap katakchasi A1 deb ataladi, bizning massivimizda esa u chessBoard[7][0]. Keling, ikki o'lchovli massivning har bir juft indeksini ularning "shaxmat" ekvivalenti bilan bog'laymiz. Buning uchun biz ikkita qatordan foydalanamiz - " abcdefgh" va " 87654321" (teskari tartibda - oddiylik uchun, shashka 8 nol ustuniga to'g'ri keladi).

public static String chessBoardCoord(int a, int b) {
            String letters = "abcdefgh";
            String numbers = "87654321";
            if ((a > 7)|| (b>7)) return null; //if the number is outside the board, return the default value - null
            else return (Character.toString(letters.charAt(a)) + numbers.charAt(b)); /*charAt - a method with which we extract from the string the element under the passed number, here - under the numbers a and b. Character.toString - a method that converts the received character into a string */
        }

Endi usul yordamida har bir katakchada nafaqat uning rangini, balki raqamini ham ko'rsatamizchessBoardCoord

String [][] chessBoard = new String[8][8];
        for (int i = 0; i < chessBoard.length; i++) {
            for (int j = 0; j < chessBoard[0].length; j++) {
                if ((i + j) % 2 == 0) chessBoard[i][j] = "W" + chessBoardCoord(j,i);
                else chessBoard[i][j] = "B"+ chessBoardCoord(j,i);
            }
        }

            for (int i = 0; i < chessBoard.length; i++) {
                for (int j = 0; j < chessBoard[0].length; j++) {
                    System.out.print(" " + chessBoard[i][j] + " ");
                }
                System.out.println();
            }

Dastur chiqishi: Wa8 Bb8 Wc8 Bd8 We8 Bf8 Wg8 Bh8 Ba7 Wb7 Bc7 Wd7 Be7 Wf7 Bg7 Wh7 Wa6 Bb6 Wc6 Bd6 We6 Bf6 Wg6 Bh6 Ba5 Wb5 Bc5 Wd5 Be5 Wf5 Bg5 Wh5 Wa4 Bb4 Wc B3 Wh5 Wa4 Bb4 Wc B3 3 Be3 Wf3 Bg3 Wh3 Wa2 Bb2 Wc2 Bd2 We2 Bf2 Wg2 Bh2 Ba1 Wb1 Bc1 Wd1 Be1 Wf1 Bg1 Wh1 Bu erda We2e2 raqamli oq kvadratni bildiradi.

Ikki o'lchovli massivdan foydalanishga misol: matritsani ko'paytirish

Diqqat!Ushbu misol matritsalar bo'yicha asosiy bilimlarni talab qiladi. Bu erda ular haqida juda oz narsa aytiladi va bu ma'lumot matritsa arifmetikasini o'rgangan, ammo biroz unutganlar uchun mo'ljallangan. Biroq, bu bilimlarni ochiq manbalardan, xususan, Vikipediyadagi maqoladan olish mumkin . Bu ikki o'lchovli massivlardan foydalanishning yaxshi namunasidir, ammo biz usiz ham davom etishimiz mumkin. Shunday qilib, agar matematik nuqtai nazardan bu sizga tushunarsiz bo'lib tuyulsa va siz uni o'rganishni xohlamasangiz, misolni o'tkazib yuboring. Agar siz asosiy chiziqli algebrani o'rgangan bo'lsangiz, to'rtburchaklar matritsalar sifatida to'rtburchaklar massivlar haqida bilib olgan bo'lishingiz mumkin. Bu erda a11, a12... aNN ba'zi raqamlardir. Rasmda matritsa hatto to'rtburchaklar emas, balki kvadrat (satrlar soni ustunlar soniga teng, lekin bu har doim ham shunday emas). Haqiqiy hayotda bunday matritsalar kam uchraydi, lekin dasturlash va informatikada ular juda keng tarqalgan. Xususan, ular kompyuter grafikasi va o'yin dvigatellarida qo'llaniladi. Masalan, ekrandagi ob'ektning istalgan burchakka aylanishini aylanish matritsasi yordamida dasturlash mumkin. Ikki o'lchovli fazoda aylanish matritsasi quyidagicha ko'rinadi: Bu erda teta - ob'ektni aylantirish kerak bo'lgan burchak. Teng o'lchamdagi matritsalar bir-biriga qo'shilishi mumkin va qo'shilish elementma-element sodir bo'ladi (biz bir xil indekslarga ega elementlarni qo'shamiz). Ammo matritsalarni ko'paytirish amaliyoti kamroq tanish. Shunday qilib, birinchi matritsaning ustunlari soni ikkinchisining satrlari soniga to'g'ri kelsa, matritsalarni ko'paytirish va natijada olingan matritsani olish mumkin. Natija matritsasi birinchisi kabi qatorlar soniga va ikkinchisi kabi bir xil sonli ustunlarga ega bo'ladi. Ko'paytirish quyidagi tarzda amalga oshiriladi. Keling, matritsaga ega bo'lsin a[l][m]va b[m][n]. Ularni ko'paytirish natijasida biz matritsani olishimiz kerak c[l][n]. Mahsulot matritsasining elementini olish uchun birinchi matritsaning nol qatorining nol elementini ikkinchi matritsaning nol elementiga ko'paytirish c[0][0]kerak a[0][0], keyin birinchi matritsaning birinchi qatorining birinchi elementini birinchi elementga ko'paytirish kerak. ikkinchi matritsaning birinchi ustuni va hokazo, shundan so'ng barcha hosil bo'lgan mahsulotlar qo'shiladi.

a[0][0]*b[0][0] + a[0][1]*b[1][0] + … + a[0][m-1]*b[m-1][0]

Natija matritsasining birinchi qatorining ikkinchi elementini olish uchun biz ikkinchi qator bilan bir xil amalni bajaramiz

a[1][0]*b[0][0] + a[1][1]*b[0][1] + … + a[0][m-1]*b[m-1][0]

Va shunga o'xshash chiziq oxirigacha. Keyin biz keyingi qatorga o'tamiz va chiziqlar tugamaguncha protsedurani takrorlaymiz. Ya'ni, birinchi matritsaning qatorlarini ikkinchi matritsaning ustunlari bilan ko'paytiramiz. Quyida matritsalarni ko'paytirish uchun kod mavjud. Siz uni satr va ustunlar soni bo'yicha yuqorida ko'rsatilgan shartga muvofiqligini tekshirish bilan to'ldirishingiz mumkin.

//declaring two matrices
int [][] twoDimArray1 = {{1,0,0,0},{0,1,0,0},{0,0,0,0}};
int[][] twoDimArray2 = {{1,2,3},{1,1,1},{0,0,0},{2,1,0}};

//matrix multiplication process
int[][]twoDimArray3 = new int [twoDimArray1.length][twoDimArray2[0].length];
        for (int i=0; i<twoDimArray3[0].length; i++)
            for (int j=0; j<twoDimArray3.length; j++)
                for (int k=0; k<twoDimArray1[0].length; k++)
                              twoDimArray3[i][j] = twoDimArray3[i][j] + twoDimArray1[i][k] * twoDimArray2[k][j];

//output on display
        for (int i = 0; i < twoDimArray3.length; i++) {
            for (int j = 0; j < twoDimArray3[0].length; j++) {
                System.out.print(" " + twoDimArray3[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }

Dastur quyidagi natijani chiqaradi: 1 2 3 1 1 1 0 0 0

To'rtburchaklar bo'lmagan ikki o'lchovli massivlar

Ikki o'lchovli massivlar Java-da massivlar massivlari bo'lganligi sababli, ichki massivlarning har biri turli uzunliklarda bo'lishi mumkin. Massivni yaratishda biz ustunlar sonini emas, balki faqat satrlar sonini belgilashimiz mumkin (ya'ni, xuddi shu qatorlarning uzunligi). Keling, bir misolni ko'rib chiqaylik.

//declaring and creating an array, specifying only the number of rows
int [][] twoDimArray = new int[5][];

//initialize the array, filling it with arrays of different lengths
        twoDimArray[0] = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
        twoDimArray[1] = new int[]{1,2,3,4};
        twoDimArray[2] = new int[]{1,2,3};
        twoDimArray[3] = new int[]{1,2};
        twoDimArray[4] = new int[]{1};
//display the resulting non-rectangular two-dimensional array on the screen
        for (int i = 0; i < twoDimArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < twoDimArray[i].length; j++) {
                System.out.print(" " + twoDimArray[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }

Dastur chiqishi: 1 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 1 2 1 Shunday qilib, massivimizning nolinchi qatorida massiv {1,2,3,4,5}, toʻrtinchi qatorida esa massiv joylashgan {1}.

Java'da uch o'lchovli massivlar

Sog'lom fikr va Java tilining mantig'iga amal qilgan holda, uch o'lchovli massivni "massivlar massivi" yoki "har bir elementi ikki o'lchovli massiv bo'lgan massiv" deb atash mumkin. Bundan tashqari, bu ikki o'lchovli massivlar har xil bo'lishi mumkin. Misol:

// create a three-dimensional array consisting of two two-dimensional arrays
int[][][] threeDimArr = new int[2][][];
//create the first 2D array of a 5x2 3D array
        threeDimArr[0] = new int[5][2];
//create a second 2D array of a 1x1 3D array
        threeDimArr[1] = new int[1][1];

Ammo ko'pincha amalda uch o'lchovli massivlar mavjud bo'lib, ularda barcha uchta miqdor bir vaqtning o'zida aniqlanadi, bu to'rtburchaklar ikki o'lchovli massivlarning analogidir. Yuqorida aytib o'tganimizdek, uch o'lchovli yoki undan ko'p massivlar juda kam qo'llaniladi. Biroq, siz 3D massivi bilan qiziqarli narsalarni dasturlashingiz mumkin. Masalan, ko'p qavatli avtoturargoh. Har bir qavatni ikki o'lchovli massiv deb hisoblash mumkin va to'xtash joyini uch o'lchovli massivning o'ziga xos elementi deb hisoblash mumkin. Bunday massivning elementi, agar bo'sh joy bo'sh bo'lsa, false , bo'sh joy band bo'lsa, trueboolean qiymatiga ega bo'lgan tur bilan ifodalanishi mumkin.

//set a boolean three-dimensional array. This car park has 3 floors, each of which can accommodate 2x5 = 10 cars. By default, all cells are empty (false)
boolean[][][] parkingLot = new boolean[3][2][5];
//two cars arrived and parked on the ground floor in cell [1][0] and [1][3]
        parkingLot[0][1][0] = true;
        parkingLot[0][1][3] = true;

//Output the array to the console
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            for (int j = 0; j < 2; j++) {
                for (int k = 0; k < 5; k++) {
                    System.out.print("arr[" + i + "][" + j + "][" + k + "] = " + parkingLot[i][j][k] + "\t");

                }
                System.out.println();
            }
        }

Ikki o'lchovli va uch o'lchovli massivlar bo'yicha qiziqarli masalalar

Siz Java-da ko'p o'lchovli massivlar haqida yetarlicha ma'lumotga egasiz va agar o'zingizni ishonchingiz komil bo'lsa, quyida keltirilgan ba'zi muammolarni hal qilishga urinib ko'rishingiz mumkin. Ular oson emas, lekin qiziqarli. Tic-tac-toe. 3x3 maydonni o'rnating, navbatma-navbat ikkita o'yinchi yarating. Dastlab, maydon bo'sh va bo'sh maydonlarning har birida birinchi o'yinchi xochni, ikkinchisi esa nolni qo'yishi mumkin. Bir qatorda, bitta ustunda yoki diagonalda joylashtirilgan uchta xoch yoki uchta nolni birinchi bo'lib to'plagan kishi g'olib hisoblanadi. Langtonning chumoli . Hujayralarga bo'lingan ma'lum bir maydon mavjud (ikki o'lchovli massiv), qora yoki oq rangga bo'yalgan (tasodifiy funktsiya bilan o'rnatilishi mumkin). Hujayralarning birida tasodifiy "chumoli" paydo bo'ladi va har bir qadamda u to'rtta yo'nalishdan birida qo'shni hujayraga gorizontal yoki vertikal ravishda harakatlanishi mumkin. Chumolilar harakati qoidalari:

• Qora kvadratda chumoli 90 ° chapga burilib, hujayra rangini oq rangga o'zgartirishi kerak, keyin keyingi kvadratga oldinga qadam qo'yishi kerak.
• Oq kvadratda chumoli 90° o'ngga buriladi va hujayra rangini qora rangga o'zgartiradi, so'ngra keyingi kvadratga oldinga qadam qo'yadi.

nChumolining dastlabki holatini hisobga olgan holda, qadam raqami bo'yicha iteratsiyani hisoblaydigan usulni yozing . Maydon tasodifiy ravishda nol va birlar bilan to'ldirilishi mumkin (yoki shaxmat taxtasi misolida qilganimizdek Wva harflari bilan belgilanadi). BShuningdek, bizga yana ikkita parametr kerak - chumolining gorizontal va vertikal holati, shuningdek, uning ushbu bosqichdagi yo'nalishi (shimol, janub, g'arbiy, sharq), sukut bo'yicha chumoli shimolga qaraydi. Siz uch o'lchamli massivlar yordamida Rubik kubini modellashtirishga harakat qilishingiz mumkin. Oddiy Rubik kubining 6 ta yuzi bor va ularning har biri rangli kvadratlarning uch o'lchovli massividir Color[][][] rubik = new Color[6][3][3]. Biroq, Rubik kubini amalga oshirish arzimas ish emas.

Massivlar haqida foydali materiallar

JavaRush-dagi ko'plab maqolalar massivlarga bag'ishlangan (asosan bir o'lchovli, chunki ular amalda ko'proq qo'llaniladi). Ularga e'tibor bering.

1. Java-da massivlar - misollar bilan yangi boshlanuvchilar uchun massivlar haqida
2. Massivlar haqida bir narsa - massivlar haqida yaxshi batafsil maqola
3. Arrays klassi va undan foydalanish - maqolada sinfning ba'zi usullari tasvirlanganArray
4. Massivlar massivlarga bag'ishlangan birinchi JavaRush ma'ruzasidir.
5. Null emas, nol uzunlikdagi massivni qaytaring - Samarali dasturlash muallifi Joshua Bloch bo'sh massivlarni qanday qilib yaxshiroq qaytarish haqida gapiradi