Slevový týden - Červenec C# týden
30 % bodů zdarma na online výuku díky naší Slevové akci!
Pouze tento týden sleva až 80 % na e-learning týkající se C#

Lekce 7 - Pole v Javě

V předešlém cvičení, Řešené úlohy k 6. lekci Javy, jsme si procvičili nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.

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, takhle 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;

Slovo pole je samozřejmě název naší proměnné. Nyní jsme však pouze deklarovali, že v proměnné bude pole prvků typu int. 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 čísel typu int.

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;
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!

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", "Maggie"};

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", "Maggie"};
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", "Maggie"};
System.out.println("Zadej Simpsna (z rodiny Simpsnů): ");
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 Simpsnů):
Homer
Jo, to je Simpson!

copyOfRange()

Metoda 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 následujícím cvičení, Řešené úlohy k 7. lekci Javy, si procvičíme nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.


 

Stáhnout

Staženo 935x (79.04 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce java

 

Předchozí článek
Řešené úlohy k 6. lekci Javy
Všechny články v sekci
Základní konstrukce jazyka Java
Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Jak se ti líbí článek?
47 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 sítě se informační technologie naučil na Unicorn College - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.
Aktivity (17)

 

 

Komentáře
Zobrazit starší komentáře (135)

Avatar
Rozbita Zaluzie:22. dubna 20:02

Příjde mi že poslední kód je moc málo popsaný myslím si že by nedělalo problém psát komentáře přímo i do kódu napšíklad d% nebo f% už možná byli v jiných lekcích ale je potřeba to vysvětlit i tady :)

 
Odpovědět
22. dubna 20:02
Avatar
Alesh
Překladatel
Avatar
Alesh:22. dubna 22:41

Zřejmě narážíš na tuto pasáž, viz níže. Nevidím jediný důvod, proč by načtení do pole a jeho výpis při výukových činnostech měli patlat dohromady. ;-) Zkrátka první případ ukazuje studentovi, jak pole naplnit, druhý, jak ho vypsat. I z doprovodného textu je to jasně patrné.


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] + " ");
}
 
Odpovědět
22. dubna 22:41
Avatar
Alesh
Překladatel
Avatar
Odpovídá na Rozbita Zaluzie
Alesh:22. dubna 22:50

Máš to vysvětleno ve Lekce 4 - Typový systém podruhé: Datové typy, nepochybně se předpokládá postupné studium, kdyby měl v každé další lekci vše znovu opakovat, nedělal by nic jiného. :-)

Značky jsou:

  • %d pro celá čísla
  • %s pro String
  • %f pro float. U float můžeme definovat délku desetinné části, např: %.2f pro dvě desetinná místa.
 
Odpovědět
22. dubna 22:50
Avatar
Karel Sabo
Člen
Avatar
Odpovídá na Alesh
Karel Sabo:23. dubna 6:22

Takže logicky je ten kratší zápis v pořádku, ale tady je to rozepsané pro názornost, chápu a díky. Jdu pokračovat :)

 
Odpovědět
23. dubna 6:22
Avatar
Alesh
Překladatel
Avatar
Odpovídá na Karel Sabo
Alesh:23. dubna 10:28

Logicky to dát rovnou takto do sebe moc není, protože většinou to pole nejdřív naplníš, pak během programu s ním nějak pracuješ, jako že do něj něco přidáš, ubereš, upravíš apod. a někde na konci to upravené pole vypíšeš.
Pokud bys potřeboval udělat to, co ty navrhuješ, tak je zbytečné používat pole a může rovnou cyklem vypisovat:

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    System.out.print(i + " ");
}
 
Odpovědět
23. dubna 10:28
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!
Avatar
Karel Sabo
Člen
Avatar
Odpovídá na Alesh
Karel Sabo:23. dubna 11:46

Veliká pravda, díky :)

 
Odpovědět
23. dubna 11:46
Avatar
Rozbita Zaluzie:23. dubna 13:00

jaký je rozdíl println() a printf() nebo spíše kde se musí rozlišovat.. jestli je teda jiný důvod než že do println() nejdou napsat %d / %f /%s

 
Odpovědět
23. dubna 13:00
Avatar
Alesh
Překladatel
Avatar
Odpovídá na Rozbita Zaluzie
Alesh:23. dubna 13:30

Ještě existuje metoda print(). Záleží na situaci, co v dané chvíli použít, většinou půjde použít vše, pokud nebudeš chtít odřádkovat, tak samozřejmě nelze použít println().

  • print - vytiskne to, co je v závorce, buďto jen nějaký řetězec nebo víc spojených plusem
  • println - je totéž co print, jen to na konci odřádkuje
  • printf - umí umožňuje atributy dát za řetězec
//každý řádek je stejná akce, vypíše "ahoj10" a odřádkuje
int i = 10;
System.out.print("ahoj" + i + "\n");    //vypíše ahoj připojí obsah proměnné i (10) a odřádkuje (\n)
System.out.println("ahoj" + i);         //vypíše ahoj připojí obsah proměnné i (10) a odřádkuje sama ta metoda
System.out.printf("ahoj%d\n", i);       //za %d se dosadí obsah proměnné i (10) a vypíše se tedy ahoj10 a odřádkuje (\n)
 
Odpovědět
23. dubna 13:30
Avatar
Michal Maleňák:11. července 22:19

Mohl bych být tak nesmělý a poprosit o nějaký příklad k metodě copyOfRange().. (jde mi o to jak by to vypadalo v kódu jestli se to dává před nazev pole nebo se deklaruje nova promena s metodou copyOfRange()? Děkuji za odpověď

 
Odpovědět
11. července 22:19
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 145. Zobrazit vše