7. díl - Pole v Javě

Java Základní konstrukce Pole v Javě

ONEbit hosting Unicorn College Tento obsah je dostupný zdarma v rámci projektu IT lidem. Vydávání, hosting a aktualizace umožňují jeho sponzoři.

V minulé lekci, Cykly v Javě, jsme si v našem Java seriálu ukázali cykly. Dnes si v tutoriálu představíme datovou strukturu pole a vyzkoušíme si, co všechno umí.

Pole

Představte si, že si chcete uložit nějaké údaje o více prvcích. Např. chcete v paměti uchovávat 10 čísel, políčka šachovnice nebo jména 50ti uživatelů. Asi vám dojde, že v programování bude nějaká lepší cesta, než začít bušit proměnné uzivatel1, uzivatel2... až uzivatel50. Nehledě na to, že jich může být třeba 1000. A jak by se v tom potom hledalo? Brrr, takle ne :)

Pokud potřebujeme uchovávat větší množství proměnných stejného typu, tento problém nám řeší pole. Můžeme si ho představit jako řadu přihrádek, kde v každé máme uložený jeden prvek. Přihrádky jsou očíslované tzv. indexy, první má index 0.

Struktura pole

(Na obrázku je vidět pole osmi čísel)

Programovací jazyky se velmi liší v tom, jak s polem pracují. V některých jazycích (zejména starších, kompilovaných) nebylo možné za běhu programu vytvořit pole s dynamickou velikostí (např. mu dát velikost dle nějaké proměnné). Pole se muselo deklarovat s konstantní velikostí přímo ve zdrojovém kódu. Toto se obcházelo tzv. pointery a vlastními datovými strukturami, což často vedlo k chybám při manuální správě paměti a nestabilitě programu (např. v C++). Naopak některé interpretované jazyky umožňují nejen deklarovat pole s libovolnou velikostí, ale dokonce tuto velikost na již existujícím poli měnit (např. PHP). My víme, že Java je virtuální stroj, tedy cosi mezi kompilerem a interpretem. Proto můžeme pole založit s velikostí, kterou dynamicky zadáme až za běhu programu, ale velikost existujícího pole modifikovat nemůžeme. Lze to samozřejmě obejít nebo použít jiné datové struktury, ale k tomu se dostaneme.

Možná vás napadá, proč se tu zabýváme s polem, když má evidentně mnoho omezení a existují lepší datové struktury. Odpověď je prostá: pole je totiž jednoduché. Nemyslím pro nás na pochopení (to také), ale zejména pro Javu. Rychle se s ním pracuje, protože prvky jsou v paměti jednoduše uloženy za sebou, zabírají všechny stejně místa a rychle se k nim přistupuje. Mnoho vnitřních funkčností v Javě proto nějak pracuje s polem nebo pole vrací. Je to klíčová struktura.

Pro hromadnou manipulaci s prvky pole se používají cykly.

Pole deklarujeme pomocí hranatých závorek:

int[] pole;

Pole je samozřejmě název naší proměnné. Nyní jsme však pouze deklarovali, že v proměnné bude pole intů. Nyní ho musíme založit, abychom ho mohli používat. Použijeme k tomu klíčové slovo new, které zatím nebudeme vysvětlovat. Spokojme se s tím, že je to kvůli tomu, že je pole referenční datový typ (můžeme chápat jako složitější typ):

int[] pole = new int[10];

Nyní máme v proměnné pole pole o velikosti deseti intů.

K prvkům pole potom přistupujeme přes hranatou závorku, pojďme na první index (tedy index 0) uložit číslo 1.

int[] pole = new int[10];
pole[0] = 1;

Plnit pole takhle ručně by bylo příliš pracné, použijeme cyklus a naplníme si pole čísly od 1 do 10. K naplnění použijeme for cyklus:

int[] pole = new int[10];
pole[0] = 1;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pole[i] = i + 1;
}

Abychom pole vypsali, můžeme za předchozí kód připsat:

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

Všimněte si, že pole má konstantu length, kde je uložena jeho délka, tedy počet prvků. Stejně tak můžeme použít metodu size(), která vrátí stejný výsledek.

Konzolová aplikace
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Můžeme použít zjednodušenou verzi cyklu pro práci s kolekcemi, známou jako foreach. Ten projede všechny prvky v poli a jeho délku si zjistí sám. Jeho syntaxe je následující:

for (datovytyp promenna : kolekce) {
        // příkazy
}

Cyklus projede prvky v kolekci (to je obecný název pro struktury, které obsahují více prvků, u nás to bude pole) postupně od prvního do posledního. Prvek máme v každé iteraci cyklu uložený v dané proměnné.

Přepišme tedy náš dosavadní program pro foreach. Foreach nemá řídící proměnnou, není tedy vhodný pro vytvoření našeho pole a použijeme ho jen pro výpis.

int[] pole = new int[10];
pole[0] = 1;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pole[i] = i + 1;
}
for (int i : pole) {
        System.out.print(i + " ");
}

Výstup programu:

Konzolová aplikace
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pole samozřejmě můžeme naplnit ručně a to i bez toho, abychom dosazovali postupně do každého indexu. Použijeme k tomu složených závorek a prvky oddělujeme čárkou:

String[] simpsonovi = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Meggie"};

Pole často slouží k ukládání mezivýsledků, které se potom dále v programu používají. Když něco potřebujeme 10x, tak to nebudeme 10x počítat, ale spočítáme to jednou a uložíme do pole, odtud poté výsledek jen načteme.

Metody na třídě Arrays

Java nám poskytuje třídu Arrays, která obsahuje pomocné metody pro práci s poli.

K jejímu použití je třeba ji naimportovat:

import java.util.Arrays;

Pojďme se na ně podívat:

Sort()

Jak již název napovídá, metoda nám pole seřadí. Její jediný parametr je pole, které chceme seřadit. Je dokonce tak chytrá, že pracuje podle toho, co máme v poli uložené. Stringy třídí podle abecedy, čísla podle velikosti. Zkusme si seřadit a vypsat naši rodinku Simpsnů:

String[] simpsonovi = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Meggie"};
Arrays.sort(simpsonovi);
for (String s : simpsonovi) {
        System.out.print(s + " ");
}

Konzolová aplikace
Bart Homer Lisa Maggie Marge

Zkuste si udělat pole čísel a vyzkoušejte si, že to opravdu funguje i pro ně.

BinarySearch()

Když pole seřadíme, umožní nám v něm Java vyhledávat prvky. Metoda binarySearch() nám vrátí index prvního nalezeného prvku. V případě nenalezení prvku vrátí -1. Metoda bere dva parametry, prvním je pole, druhým hledaný prvek. Umožníme uživateli zadat jméno Simpsna a poté zkontrolujeme, zda je to opravdu Simpson. Pole musí být opravdu setříděné, než metodu zavoláme!

Scanner sc = new Scanner(System.in, "Windows-1250");

String[] simpsonovi = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Meggie"};
System.out.println("Zadej Simpsna (z rodiny Simpsů): ");
String simpson = sc.nextLine();

Arrays.sort(simpsonovi);
int pozice = Arrays.binarySearch(simpsonovi, simpson);
if (pozice >= 0)
        System.out.println("Jo, to je Simpson!");
else
        System.out.println("Hele, tohle není Simpson!");

Konzolová aplikace
Zadej Simpsna (z rodiny Simpsů):
Homer
Jo, to je Simpson!

CopyOfRange()

copyOfRange() již podle názvu zkopíruje část pole do jiného pole. Prvním parametrem je zdrojové pole, druhým startovní pozice a třetím konečná pozice. Metoda vrací nové pole, které je výsekem původního pole.

Proměnná délka pole

Říkali jsme si, že délku pole můžeme definovat i za běhu programu, pojďme si to zkusit:

Scanner sc = new Scanner(System.in, "Windows-1250");

System.out.println("Ahoj, spočítám ti průměr známek. Kolik známek zadáš?");
int pocet = Integer.parseInt(sc.nextLine());
int[] cisla = new int[pocet];
for (int i = 0; i < pocet; i++) {
        System.out.printf("Zadejte %d. číslo: ", i + 1);
        cisla[i] = Integer.parseInt(sc.nextLine());
}
// spočítání průměru
int soucet = 0;
for (int i: cisla) {
        soucet += i;
}
float prumer = soucet / (float)cisla.length;

System.out.printf("Průměr tvých známek je: %f", prumer);

Konzolová aplikace
Ahoj, spočítám ti průměr známek. Kolik známek zadáš?
5
Zadejte 1. číslo: 1
Zadejte 2. číslo: 2
Zadejte 3. číslo: 2
Zadejte 4. číslo: 3
Zadejte 5. číslo: 5
Průměr tvých známek je: 2.6

Tento příklad by šel samozřejmě napsat i bez použití pole, ale co kdybychom chtěli spočítat např. medián? Nebo např. vypsat zadaná čísla pozpátku? To už by bez pole nešlo. Takhle máme k dispozici v poli původní hodnoty a můžeme s nimi neomezeně a jednoduše pracovat.

U výpočtu průměru si všimněte, že při dělení je před jedním operandem napsáno (float), tím říkáme, že chceme dělit neceločíselně. Jistě si vzpomínáte, že při zadávání čísel při dělení jsme při 3 / 2 dostali výsledek 1 a při 3 / 2.0F dostali výsledek 1.5. Zde je princip stejný.

To by pro dnešek stačilo, můžete si s polem hrát. V příští lekci, Textové řetězce v Javě podruhé - práce s jednotlivými znaky, na vás čeká překvapení ;-)


 

Stáhnout

Staženo 776x (76.35 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce java

 

 

Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Jak se ti líbí článek?
24 hlasů
Autor pracuje jako softwarový architekt a pedagog na projektu ITnetwork.cz (a jeho zahraničních verzích). Velmi si váží svobody podnikání v naší zemi a věří, že když se člověk neštítí práce, tak dokáže úplně cokoli.
Unicorn College Autor se informační technologie naučil na Unicorn College - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.
Miniatura
Předchozí článek
Cykly v Javě
Miniatura
Všechny články v sekci
Základní konstrukce jazyka Java
Miniatura
Následující článek
Cvičení k 7. lekci Javy
Aktivity (6)

 

 

Komentáře
Zobrazit starší komentáře (65)

Avatar
Filip Gajdos
Člen
Avatar
Filip Gajdos:4. února 15:13

Pardon postol som do ineho clanku

 
Odpovědět 4. února 15:13
Avatar
Honza B.
Člen
Avatar
Honza B.:6. března 11:11

Ahoj,

mám za úkol:

naplnit pole o n-prvcích náhodnými čísly od 1-10. Poté vyhledejte číslo, které se vyskytlo nejčastěji a kolikrát se vyskytlo..

Počet prvků jsem nastavil tak, že si je zvolí uživatel, poté se pole naplní náhodnými čísly. Při snaze nalézt vhodný způsob, jak zjistit výskyt a počet výskytů onoho nejčastějšího čísla jsem se zasekl. Pole jsem si seřadil s tím, že budu vědět, jak dál, ale bohužel nevím. Můžu poprosit o radu?

import java.util.Arrays;
public class Ukol {
        public static void main (String[] args){
                int m;
                System.out.print("zadej pocet prvků pole: ");
                m = VstupDat.ctiInt();
                System.out.println();
                int[] a = naplnPole(m);
                tiskPole(a);

                System.out.println();

   Arrays.sort(a);
   System.out.println("Seřazené pole:\n");
   for (int cislo : a) {
   System.out.print(" " + cislo + " ");
   }

   System.out.println();

}

        static int[] naplnPole(int m){
                int[] x = new int[m];
                for (int i = 0; i<x.length; i++){
                                x[i] = (int)(Math.random()*10+1);
                }
                return x;
        }

        static void tiskPole(int[] x){
                for (int i = 0; i<x.length; i++){
                                System.out.printf("%3d",x[i]);
                        }
                        System.out.println();
                }
        }

Předem moc děkuju :-)

 
Odpovědět 6. března 11:11
Avatar
Taskkill
Šéfredaktor
Avatar
Odpovídá na Honza B.
Taskkill:6. března 11:30

Pokud sis ho seřadil, tak stačí cyklem projít každý prvek.
Před cyklem si vytvořit své proměnné, nejcastejsi_cislo a pocet_vyskytu a favorit a pocet_noveho_fa­vorita.
Inicializovat nejcastejsi_cislo na první hodnotu seřazeného pole a pocet_vyskytu na 1.
Pak v každém průchodu cyklu zkontroluj jestli současná hodnota pole je stejná jako tvoje nejčastější číslo, pokud ano zvětši počet výskytu. Pokud ne, umísti tohle číslo do favorita a zvětši mu výskyt. Pokud při dalším průchodu zjistíš že se favorit změnil, změn favorita a vynuluj, respektive vyjedničkuj mu počet. Pokud nějaký favorit překoná nejčastější číslo, změn nejčastější číslo a změn jeho počet.

Jsem na mobilu, takže bez kódu, sry.
Ale mohl jsi použít fórum.

Editováno 6. března 11:30
 
Odpovědět 6. března 11:30
Avatar
Honza B.
Člen
Avatar
Odpovídá na Taskkill
Honza B.:6. března 12:16

Děkuji, zkusím to, ještě dám vědět :-) A omlouvám se, přesunu se do fóra, nedocvaklo mi to..

 
Odpovědět 6. března 12:16
Avatar
Kuba
Člen
Avatar
Kuba:6. května 17:23

Ahoj,

nějak si nevím rady, dávám dohromady program na výpočet mediánu, ale mám tam nějakou kravinu, sice mi to správně vypíše číselné pořadí polí ve středu, ale vypíše to nějak nesmyslně hodnoty. Může se mi na to někdo mrknout? Jde o výpočet mediánu v případě zadání sudého počtu prvků.

Děkuji!

package median;
import java.util.Scanner;
import java.util.Arrays;
public class Median{
    public static void main(String[] args){
        Scanner sc = new Scanner(System.in, "Windows-1250");
        System.out.println("Ahoj, zadej prvky, určím medián");
        System.out.println("Napiš počet prvků:");
        int pocet = Integer.parseInt(sc.nextLine().trim());
        int[] prvky = new int[pocet];
        System.out.println("Nyní zadej hodnoty:");
        for (int i = 0; i < pocet; i ++){
            System.out.printf("Zadej hodnotu %d. prvku:", i + 1);
            prvky[i] = Integer.parseInt(sc.nextLine().trim());
            Arrays.sort(prvky);
        }

        for (int vystup : prvky){
        }
        if (pocet % 2 == 1){        //lichý

            }
            else {                      //sudý
                int x1 = pocet/2 ;
            int x2 = (pocet/2+1);
            //zkouška
            System.out.printf("Střední pole jsou %d. a %d.\nHodnoty v polích jsou %d a %d", x1, x2, prvky[x1], prvky[x2]);

            float medianS = prvky[x1] + prvky[x2];
            medianS = medianS / 2;
            System.out.println();
            System.out.printf("Medián je: %.2f", medianS);

        }
    }
}
 
Odpovědět 6. května 17:23
Avatar
Atrament
Člen
Avatar
Odpovídá na Kuba
Atrament:6. května 18:08

To proto, že při každém vložení prvku do pole 'prvky' to pole zároveň seřadíš pomocí Arrays.sort. Seřaď to pole až poté co v něm máš všechny prvky. (Prostě to Arrays.sort(prvky) posuň o dva řádky dolů).

 
Odpovědět 6. května 18:08
Avatar
Kuba
Člen
Avatar
Odpovídá na Atrament
Kuba:6. května 22:12

Dobře děkuji, ale stále mi to píše prvek o jeden výš, chybí tam nějaký detail ohledně počítání od 0, a zároveň od 1, ale nemůžu přijít na to co to je.

Výstup je:
Ahoj, zadej prvky, určím medián
Napiš počet prvků:
4
Nyní zadej hodnoty:
Zadej hodnotu 1. prvku:15
Zadej hodnotu 2. prvku:5
Zadej hodnotu 3. prvku:10
Zadej hodnotu 4. prvku:20
Střední pole jsou 2. a 3.
Hodnoty v polích jsou 15 a 20
Medián je: 17,50

Přitom 2. a 3. prvek má být logicky 10 a 15

 
Odpovědět 6. května 22:12
Avatar
gcx11
Redaktor
Avatar
Odpovídá na Kuba
gcx11:6. května 22:34

Ahoj, promysli si, co dělá algoritmus.
Seřazené prvky jsou 5, 10, 15, 20.

int x1 = pocet/2

x1 bude 2, protože pocet/2 = 4/2
x2 je o jednu větší, takže 3
-> prvek s indexem 2 (15), prvek s indexem 3 (20).
Takže musíš ještě odečíst jedničku u obou indexů.

 
Odpovědět  +1 6. května 22:34
Avatar
Kuba
Člen
Avatar
Odpovídá na gcx11
Kuba:7. května 18:21

Děkuji ti.

 
Odpovědět 7. května 18:21
Avatar
Michal Athanasios Devecka:21. června 11:28

Programik ktory nacita zoznam mien, ulozi ich do pola, zoradi a nasledne vypise podla abecedy. Velmi rychlo som to pochopil - tieto lekcie su fakt bomba. Po prvom precitani som to dokazal napisat - akurat naucit sa presnu syntax chce este popracovat. niekedy musim snorit.

package hladaj.v.poli;
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class HladajVPoli {

/**
* @param args the command line arguments
*/
public static void main(String[] args) {
String [] mena = new String [5];
Scanner sc = new Scanner(System.in, "Windows-1250");

for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.prin­tln("Zadaj meno: ");
String citacka;
citacka = sc.nextLine();
mena [i] = citacka;
}

Arrays.sort(mena);

for (String s: mena) {
System.out.print (s + " ");

}
}

}

 
Odpovědět 21. června 11:28
Děláme co je v našich silách, aby byly zdejší diskuze co nejkvalitnější. Proto do nich také mohou přispívat pouze registrovaní členové. Pro zapojení do diskuze se přihlas. Pokud ještě nemáš účet, zaregistruj se, je to zdarma.

Zobrazeno 10 zpráv z 75. Zobrazit vše