Массивы в Java: создаём, заполняем, применяем

Как создать одномерный массив

В Java массив объявляется с помощью квадратных скобок и специального слова new.

Такой вот синтаксис пришёл из языка C:

тип_массива название_переменной[] = new тип_массива[размер_массива];

Но в Java предпочтительнее делать так:

тип_массива[] название_переменной = new тип_массива[размер_массива];

Тип массива может быть любым (int, Integer, String, Date, byte, char, Long и так далее).

Инициализация массива по умолчанию

Объявим массив типа int из 10 элементов:

int[] marks = new int[10];

При подобной инициализации все элементы массива будут иметь значение по умолчанию. Для int это 0; для float и double — 0.0; для char — \0; для boolean — false, а для String и любого другого класса это null.

В Java размер массива (длина, протяжённость) определяется при объявлении, а изменить его можно только пересоздав массив.

Доступ к элементам массива

Начнём с одномерного массива. Каждый элемент в нём хранится под своим индексом.

Для доступа к элементу массива указывают имя массива и номер ячейки в квадратных скобках. Например, обратимся к первому элементу массива и выведем его значение:

int[] marks = new int[10];
System.out.println(marks[0]);

--OUTPUT> 0

В консоли мы получим число 0. Почему ноль — читайте выше, в пункте про инициализацию по умолчанию.

Заполним элементы массива. Для этого обратимся к каждому по индексу и присвоим значения с помощью оператора «=»:

int[] marks = new int[10];
marks[0] = 5;
marks[1] = 3;
marks[2] = 5;
marks[3] = 3;
marks[4] = 4;
marks[5] = 4;
marks[6] = 3;
marks[7] = 2;
marks[8] = 5;
marks[9] = 4;

Инициализация массива на этапе объявления

Теперь у нас есть массив, куда мы записали оценки десяти учеников. С этим уже удобнее работать, чем объявлять 10 переменных, но можно записать ещё короче:

int[] marks = new int[] {5, 3, 5, 3, 4, 4, 3, 2, 5, 4};

Мы опустили размер массива, поставили фигурные скобки после квадратных и перечислили все значения через запятую. Размер массива теперь определяется числом элементов в фигурных скобках (в нашем случае их тоже 10).

Но нет предела совершенству:

int[] marks = {5, 3, 5, 3, 4, 4, 3, 2, 5, 4};

После знака «=» остались только фигурные скобки с перечислением значений через запятую.

N-мерные массивы

Массивы бывают одномерными (векторы), двумерными (матрицы), трёхмерными и так далее. То есть можно создавать не просто массивы, но и массивы массивов, а также массивы массивов массивов и так далее.

Рассмотрим вариант с двумерным массивом. Остальные многомерные массивы создаются похоже.

Объявление двумерного массива

Чтобы создать двумерный массив в Java, укажем его размеры в квадратных скобках:

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

Доступ к элементу подобного массива выглядит так:

int[][] mas = new int[3][4];
mas[0][1] = 2;

Мы присвоили значение 2 элементу с индексами [0,1].

Для простоты представим двумерный массив в виде таблицы. Вот как выглядит наш массив (столбцы — это первый индекс в квадратных скобках, а строки — второй):

Массивы внутри массива в Java могут быть разной длины. Зададим двумерный массив, где размер третьего массива (по индексу второго) равен двум элементам, а размер всех остальных — трём:

int[][] mas2 = {{1, 3, 5}, {1, 3, 4}, {1, 3}};

Как помним, размер массива нам не изменить, но мы можем присвоить новый массив элементу с нужным индексом.

Если мы объявляем двумерный массив так:

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

то размер каждого вложенного массива будет равен четырём элементам.

А теперь заменим массив под индексом 1 (длиной в четыре элемента) массивом из двух элементов:

int[][] mas = new int[3][4];
mas[1] = new int[2];

Как видно из примера, мы можем обращаться к внутренним массивам нашего двумерного массива, а не только к значениям в этих массивах.

Проверим, что размер массива под индексом 1 теперь равен двум элементам. Для этого используем цикл с выводом в консоль:

for (int i = 0; i < mas.length; i++) {
   System.out.printf("Индекс массива в двумерном массиве: %d; длина массива: %d%n", i, mas[i].length);
}

--OUTPUT> Индекс массива в двумерном массиве: 0; длина массива: 4
--OUTPUT> Индекс массива в двумерном массиве: 1; длина массива: 2
--OUTPUT> Индекс массива в двумерном массиве: 2; длина массива: 4

Для обхода элементов двумерного массива применяем уже два цикла:

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

Квадратная матрица и куб

Пример создания квадратной матрицы:

int[][] mas = new int[3][3];

Поворот квадратной матрицы на 90 градусов по часовой стрелке:

int[][] mas = {
       {1, 2, 3},
       {4, 5, 6},
       {7, 8, 9}};
for (int i = 0; i < mas.length / 2; i++) {
   int n = mas.length - 1;
   for (int j = i; j < mas.length - i - 1; j++) {
       int temp = mas[i][j];
       mas[i][j] = mas[n - j][i];
       mas[n - j][i] = mas[n - i][n - j];
       mas[n - i][n - j] = mas[j][n - i];
       mas[j][n - i] = temp;
   }
}

И против часовой:

int[][] mas = {
       {1, 2, 3},
       {4, 5, 6},
       {7, 8, 9}};

for (int i = 0; i < mas.length / 2; i++) {
   int n = mas.length - 1;
   for (int j = i; j < mas.length - i - 1; j++) {
       int temp = mas[i][j];
       mas[i][j] = mas[j][n - i];
       mas[j][n - i] = mas[n - i][n - j];
       mas[n - i][n - j] = mas[n - j][i];
       mas[n - j][i] = temp;
   }
}

Пример создания трёхмерного массива (кубический массив):

int[][][] mas = {{{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}}, {{10, 11, 12}, {13, 14, 15}, {16, 17, 18}}, {{19, 20, 21}, {22, 23, 24}, {25, 26, 27}}};

Классы и методы работы с массивами

В Java есть класс Arrays, который здорово облегчает работу с массивами (вроде сортировки и поиска). Полная документация по нему здесь.

Например, вывести массив в консоль помогает метод Arrays.toString:

int[] mas = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(Arrays.toString(mas));

А можно сделать из массива stream и работать со stream api:

int[] mas = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
Arrays.stream(mas);

Чтобы скопировать один массив в другой, есть метод System.arraycopy. Заменим кусок одного массива частью другого:

int[] mas = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
int[] mas2 = new int[2];

System.arraycopy(mas, 3, mas2, 0, 2);

System.out.println(Arrays.toString(mas2));

Из массива mas мы копируем элементы в массив mas2, начиная с индекса под номером 3. Копируем два элемента, поэтому в массиве mas2 окажутся числа 4 и 5.