Создать двумерный массив из 8 строк по 5 столбцов в каждой из случайных целых чисел из отрезка . Вывести массив на экран.

Создать двумерный массив из 5 строк по 8 столбцов в каждой из случайных целых чисел из отрезка [-99;99]. Вывести массив на экран. После на отдельной строке вывести на экран значение максимального элемента этого массива (его индекс не имеет значения).

Cоздать двумерный массив из 7 строк по 4 столбца в каждой из случайных целых чисел из отрезка [-5;5]. Вывести массив на экран. Определить и вывести на экран индекс строки с наибольшим по модулю произведением элементов. Если таких строк несколько, то вывести индекс первой встретившейся из них.

Создать двумерный массив из 6 строк по 7 столбцов в каждой из случайных целых чисел из отрезка . Вывести массив на экран. Преобразовать массив таким образом, чтобы на первом месте в каждой строке стоял её наибольший элемент. При этом изменять состав массива нельзя, а можно только переставлять элементы в рамках одной строки. Порядок остальных элементов строки не важен (т.е. можно соврешить только одну перестановку, а можно отсортировать по убыванию каждую строку). Вывести преобразованный массив на экран.

Для проверки остаточных знаний учеников после летних каникул, учитель младших классов решил начинать каждый урок с того, чтобы задавать каждому ученику пример из таблицы умножения, но в классе 15 человек, а примеры среди них не должны повторяться. В помощь учителю напишите программу, которая будет выводить на экран 15 случайных примеров из таблицы умножения (от 2*2 до 9*9, потому что задания по умножению на 1 и на 10 - слишком просты). При этом среди 15 примеров не должно быть повторяющихся (примеры 2*3 и 3*2 и им подобные пары считать повторяющимися).

2010, Алексей Николаевич Костин. Кафедра ТИДМ математического факультета МПГУ.

• Tutorial

Думаю, мало кто из готовящихся к своему первому интервью, при приеме на первую работу в должности (pre)junior программиста, ответит на этот вопрос отрицательно. Или хотя бы усомнится в положительном ответе. Конечно, такая простая структура данных с прямым доступом по индексу - никаких подвохов! Нет, в некоторых языках типа JavaScript или PHP массивы, конечно, реализованы очень интересно и по сути являются много большим чем просто массив. Но речь не об этом, а о «традиционной» реализации массивов в виде «сплошного участка памяти». В этом случае на основании индексов и размера одного элемента просто вычисляется адрес и осуществляется доступ к соответствующему значению. Что тут сложного?
Давайте разберемся. Например, на Java. Просим ничего не подозревающего претендента создать массив целых чисел n x n . Человек уверено пишет что-то в духе:
int g = new int[n][n];
Отлично. Теперь просим инициализировать элементы массива чем-нибудь. Хоть единицами, хоть суммой индексов. Получаем:
for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { g[i][j] = i + j; } }
Даже чаще пишут
for(int i = 0; i < g.length; i++) { for(int j = 0; j < g[i].length; j++) { g[i][j] = i + j; } }
что тоже повод для беседы, но сейчас речь о другом. Мы ведь пытаемся выяснить, что человек знает и посмотреть, как он думает. По этому обращаем его внимание на тот факт, что значения расположены симметрично и просим сэкономить на итерациях циклов. Конечно, зачем пробегать все значения индексов, когда можно пройти только нижний треугольник? Испытуемый обычно легко соглашается и мудро выделяя главную диагональ старательно пишет что-то в духе:
for(int i = 0; i < n; i++) { g[i][i] = 2* i; for(int j = 0; j < i; j++) { g[j][i] = g[i][j] = i + j; } }
Вместо g[i][i] = 2* i; часто пишут g[i][i] = i + i; или g[i][i] = i << 1; и это тоже повод поговорить. Но мы идем дальше и задаем ключевой вопрос: На сколько быстрее станет работать программа? . Обычные рассуждения такие: почти в 2 раза меньше вычислений индексов; почти в 2 раза меньше вычислений значений (суммирование); столько же присваиваний. Значит быстрее процентов на 30. Если у человека за плечами хорошая математическая школа, то можно даже увидеть точное количество сэкономленных операций и более аргументированную оценку эффективности оптимизации.
Теперь самое время для главного удара. Запускаем оба варианта кода на каком-нибудь достаточно большом значении n (порядка нескольких тысяч), например, так .

Код с контролем времени

class A { public static void main(String args) { int n = 8000; int g = new int[n][n]; long st, en; // one st = System.nanoTime(); for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { g[i][j] = i + j; } } en = System.nanoTime(); System.out.println("\nOne time " + (en - st)/1000000.d + " msc"); // two st = System.nanoTime(); for(int i = 0; i < n; i++) { g[i][i] = i + i; for(int j = 0; j < i; j++) { g[j][i] = g[i][j] = i + j; } } en = System.nanoTime(); System.out.println("\nTwo time " + (en - st)/1000000.d + " msc"); } }

под спойлер

program Time; uses Windows; var start, finish, res: int64; n, i, j: Integer; g: Array of Array of Integer; begin n:= 10000; SetLength(g, n, n); QueryPerformanceFrequency(res); QueryPerformanceCounter(start); for i:=1 to n-1 do for j:=1 to n-1 do g := i + j; QueryPerformanceCounter(finish); writeln("Time by rows:", (finish - start) / res, " sec"); QueryPerformanceCounter(start); for i:=1 to n-1 do for j:=1 to n-1 do g := i + j; QueryPerformanceCounter(finish); writeln("Time by cols:", (finish - start) / res, " sec"); end.

Если есть необходимость копнуть глубже именно в реализацию Java, то просим соискателя понаблюдать за временем выполнения для небольших значений n . Например, на ideone.com для n=117 «оптимизированный» вариант работает вдвое медленнее. Но для следующего значения n=118 он оказывается уже в 100 (сто) раз быстрее не оптимизированного! Предложите поэкспериментировать на локальной машине. Пусть поиграет с настройками.
Кстати, а всем понятно, что происходит?

Несколько слов в оправдание

Хочу сказать несколько слов в оправдание такого способа собеседования при найме. Да, я не проверяю знание синтаксиса языка и владение структурами данных. Возможно, при цивилизованном рынке труда это все работает. Но в наших условиях тотальной нехватки квалифицированных кадров, приходится оценивать скорее перспективную адекватность претендента той работе с которой он столкнется. Т.е. способность научиться, прорваться, разобраться, сделать.
По духу это похоже на «собеседованию» при наборе легионеров в древнем Риме. Будущего вояку сильно пугали и смотрели краснеет он или бледнеет. Если бледнеет, то в стрессовой ситуации у претендента кровь отливает от головы и он склонен к пассивной реакции. Например, упасть в обморок. Если же соискатель краснел, то кровь у него к голове приливает. Т.е. он склонен к активным действиям, бросаться в драку. Такой считался годным.
Ну и последнее. Почему я рассказал об этой задаче всем, а не продолжаю использовать её на собеседованиях? Просто, эту задачу уже «выучили» потенциальные соискатели и приходится использовать другие.
Собственно на этот эффект я обратил внимание именно в связи с реальной задачей обработки изображений. Ситуация была несколько запутанная и я не сразу понял почему у меня так просел fps после рефакторинга. А вообще таких чуднЫх моментов наверное много накопилось у каждого.

Пока лидирует версия, что «виноват» кэш процессора. Т.е. последовательный доступ в первом варианте работает в пределах хэша, который обновляется при переходе за определенную границу. При доступе по столбцам хэш вынужден постоянно обновляться и это занимает много времени. Давайте проверим эту версию в самом чистом виде. Заведем массив и сравним, что быстрее - обработать все элементы подряд или столько же раз обработать элементы массива со случайным номером? Вот эта программа - ideone.com/tMaR2S . Для 100000 элементов массива случайный доступ обычно оказывается заметно быстрее. Что же это означает?
Тут мне совершенно справедливо указали (Big_Lebowski), что перестановка циклов меняет результаты в пользу последовательного варианта. Пришлось для чистоты эксперимента поставить цикл для разогрева. Заодно сделал несколько повторов, чтобы вывести среднее время работы как советовал leventov. Получилось так ideone.com/yN1H4g . Т.е. случайный доступ к элементам большого массива на ~10% медленнее чем последовательный. Возможно и в правду какую-то роль может сыграть кэш. Однако, в исходной ситуации производительность проседала в разы. Значит есть еще что-то.

Постепенно в лидеры выходит версия про дополнительные действия при переходе от одной строки массива к другой. И это правильно. Осталось разобраться, что же именно там происходит.

Теги: Добавить метки

Массив (англ. Array) это объект, хранящий в себе фиксированное количество значений одного типа. Другими словами, массив — это нумерованный набор переменных. Переменная в массиве называется элементом массива , а ее позиция в массиве задается индексом . Например, нам нужно хранить 50 различных имен, согласитесь, неудобно для каждого имени создавать отдельную переменную, поэтому мы будем использовать массив. Нумерация элементов массива начинается с 0, а длинна массива устанавливается в момент его создания и фиксируется.

Для наглядности картинка, взятая мною с The Java Tutorial .

Для того чтобы создать массив нужно его объявить, зарезервировать для него память и инициализировать.

Объявление массива в Java

При создании массива в Java первым делом его нужно объявить. Это можно сделать следующим образом:

Int myFirstArray;

Можно также объявить массив так:

Int mySecondArray;

Однако, это не приветствуется соглашением по оформлению кода в Java, поскольку скобки обозначают то, что мы имеем дело с массивом и логичнее, когда они находятся рядом с обозначением типа.

Исходя из данного примера, мы объявили 2 массива с именами myFirstArray и mySecondArray . Оба массива будут содержать элементы типа int .

Подобным образом можно объявить массив любого типа:

Byte anArrayOfBytes; short anArrayOfShorts; long anArrayOfLongs; float anArrayOfFloats; double anArrayOfDoubles; boolean anArrayOfBooleans; char anArrayOfChars; String anArrayOfStrings; ...

Тип массива задается следующим образом type, где type это тип данных содержащихся в нем элементов. Скобки являются специальным обозначением того, что переменные содержатся в массиве. Имя массива может быль любым, однако, оно должно соответствовать .

Массивы можно создавать не только из переменных базовых типов, но и из произвольных объектов.

При объявлении массива в языке Java не указывается его размер и не резервируется память для него. Происходит лишь создание ссылки на массив.

Резервация памяти для массива и его инициализация.

Int myFirstArray; myFirstArray = new int;

В нашем примере мы создали массив из 15 элементов типа int и присвоили его ранее объявленной переменной myFirstArray .

Объявлять имя массива и резервировать для него память также можно на одной строке.

Int myArray = new int;

При создании массива с помощью ключевого слова new , все элементы массива автоматически инициализированы нулевыми значениями. Для того, чтобы присвоить элементам массива свои начальные значения, необходимо провести его инициализацию . Инициализацию можно проводить как поэлементно

MyFirstArray = 10; // инициализация первого элемента myFirstArray = 20; // инициализация второго элемента myFirstArray = 30; // и т.д.

так и в цикле, с помощью индекса проходя все элементы массива и присваивая им значения.

For(int i = 0; i < 15; i++){ myFirstArray[i] = 10; }

Как видно из предыдущих примеров, для того, чтобы обратиться к элементу массива, нужно указать его имя и, затем, в квадратных скобках — индекс элемента. Элемент массива с конкретным индексом ведёт себя также, как и переменная.

Рассмотрим создание и инициализацию массива на следующем примере. В нем мы создаем массив, содержащий цифры 0-9 и выводим значения на консоль.

//создание и инициализация массива int numberArray = new int; for(int i = 0; i < 10; i++){ numberArray[i] = i; } //вывод значений на консоль for(int i = 0; i < 10; i++){ System.out.println((i+1) + "-й элемент массива = " + numberArray[i]); }

Упрощенная форма записи

Для создания и инициализации массива можно также использовать упрощенную запись. Она не содержит слово new , а в скобках перечисляются начальные значения массива.

Int myColor = {255, 255, 0};

Здесь длина массива определяется числом значений, расположенных между скобками и разделенных запятыми. Такая запись больше подходит для создания небольших массивов

Определение размера массива

Размер массива не всегда очевиден, поэтому для того, чтобы его узнать следует использовать свойство length, которое возвращает длину массива.

MyColor.length;

Данный код поможет нам узнать, что длина массива myColor равна 3.

Пример: Задано 4 числа, необходимо найти минимальное

Int numbers = {-9, 6, 0, -59}; int min = numbers; for(int i = 0; i < numbers.length; i++){ if(min>numbers[i]) min = numbers[i]; } System.out.println(min);

Упражнения на тему одномерные массивы в Java:

1. Создайте массив, содержащий 10 первых нечетных чисел. Выведете элементы массива на консоль в одну строку, разделяя запятой.
2. Дан массив размерности N, найти наименьший элемент массива и вывести на консоль (если наименьших элементов несколько — вывести их все).
3. В массиве из задания 2. найти наибольший элемент.
4. Поменять наибольший и наименьший элементы массива местами. Пример: дан массив {4, -5, 0, 6, 8}. После замены будет выглядеть {4, 8, 0, 6, -5}.
5. Найти среднее арифметическое всех элементов массива.

Последнее обновление: 09.11.2018

Массив представляет набор однотипных значений. Объявление массива похоже на объявление обычной переменной, которая хранит одиночное значение, причем есть два способа объявления массива:

Тип_данных название_массива; // либо тип_данных название_массива;

Например, определим массив чисел:

Int nums; int nums2;

После объявления массива мы можем инициализовать его:

Int nums; nums = new int; // массив из 4 чисел

Создание массива производится с помощью следующей конструкции: new тип_данных[количество_элементов] , где new - ключевое слово, выделяющее память для указанного в скобках количества элементов. Например, nums = new int; - в этом выражении создается массив из четырех элементов int, и каждый элемент будет иметь значение по умолчанию - число 0.

Также можно сразу при объявлении массива инициализировать его:

Int nums = new int; // массив из 4 чисел int nums2 = new int; // массив из 5 чисел

При подобной инициализации все элементы массива имеют значение по умолчанию. Для числовых типов (в том числе для типа char) это число 0, для типа boolean это значение false , а для остальных объектов это значение null . Например, для типа int значением по умолчанию является число 0, поэтому выше определенный массив nums будет состоять из четырех нулей.

Однако также можно задать конкретные значения для элементов массива при его создании:

// эти два способа равноценны int nums = new int { 1, 2, 3, 5 }; int nums2 = { 1, 2, 3, 5 };

Стоит отметить, что в этом случае в квадратных скобках не указывается размер массива, так как он вычисляется по количеству элементов в фигурных скобках.

После создания массива мы можем обратиться к любому его элементу по индексу, который передается в квадратных скобках после названия переменной массива:

Int nums = new int; // устанавливаем значения элементов массива nums = 1; nums = 2; nums = 4; nums = 100; // получаем значение третьего элемента массива System.out.println(nums); // 4

Индексация элементов массива начинается с 0, поэтому в данном случае, чтобы обратиться к четвертому элементу в массиве, нам надо использовать выражение nums .

И так как у нас массив определен только для 4 элементов, то мы не можем обратиться, например, к шестому элементу: nums = 5; . Если мы так попытаемся сделать, то мы получим ошибку.

Длина массива

Важнейшее свойство, которым обладают массивы, является свойство length , возвращающее длину массива, то есть количество его элементов:

Int nums = {1, 2, 3, 4, 5}; int length = nums.length; // 5

Нередко бывает неизвестным последний индекс, и чтобы получить последний элемент массива, мы можем использовать это свойство:

Int last = nums;

Многомерные массивы

Ранее мы рассматривали одномерные массивы, которые можно представить как цепочку или строку однотипных значений. Но кроме одномерных массивов также бывают и многомерными. Наиболее известный многомерный массив - таблица, представляющая двухмерный массив:

Int nums1 = new int { 0, 1, 2, 3, 4, 5 }; int nums2 = { { 0, 1, 2 }, { 3, 4, 5 } };

Визуально оба массива можно представить следующим образом:

Одномерный массив nums1

Двухмерный массив nums2

Поскольку массив nums2 двухмерный, он представляет собой простую таблицу. Его также можно было создать следующим образом: int nums2 = new int; . Количество квадратных скобок указывает на размерность массива. А числа в скобках - на количество строк и столбцов. И также, используя индексы, мы можем использовать элементы массива в программе:

// установим элемент первого столбца второй строки nums2=44; System.out.println(nums2);

Объявление трехмерного массива могло бы выглядеть так:

Int nums3 = new int;

Зубчатый массив

Многомерные массивы могут быть также представлены как "зубчатые массивы". В вышеприведенном примере двухмерный массив имел 3 строчки и три столбца, поэтому у нас получалась ровная таблица. Но мы можем каждому элементу в двухмерном массиве присвоить отдельный массив с различным количеством элементов:

Int nums = new int; nums = new int; nums = new int; nums = new int;

foreach

Специальная версия цикла for предназначена для перебора элементов в наборах элементов, например, в массивах и коллекциях. Она аналогична действию цикла foreach , который имеется в других языках программирования. Формальное ее объявление:

For (тип_данных название_переменной: контейнер){ // действия }

Например:

Int array = new int { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (int i: array){ System.out.println(i); }

В качестве контейнера в данном случае выступает массив данных типа int . Затем объявляется переменная с типом int

То же самое можно было бы сделать и с помощью обычной версии for:

Int array = new int { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (int i = 0; i < array.length; i++){ System.out.println(array[i]); }

В то же время эта версия цикла for более гибкая по сравнению for (int i: array) . В частности, в этой версии мы можем изменять элементы:

Int array = new int { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (int i=0; i

Перебор многомерных массивов в цикле

Сначала создается цикл для перебора по строкам, а затем внутри первого цикла создается внутренний цикл для перебора по столбцам конкретной строки. Подобным образом можно перебрать и трехмерные массивы и наборы с большим количеством размерностей.

Массив (англ. array) представляет собой мощный инструмент, позволяющий работать с большим количеством данных. Очевидно, что если вам в процессе работы вашего кода где-то нужно сохранить, к примеру, 100 значений, то делать для этого такое же количество переменных как минимум неразумно. Массив позволяет хранить большое количество значений под одним именем и обращаться к ним по соответствующему индексу. Понятие массивов является краеугольным камнем в изучении курса Java для начинающих. Ведь они являются основой для многих структур данных.

Поскольку Java это, прежде всего, ООП, по сравнению с массивами в других языках программирования имеет одну отличительную особенность - они представляются в виде объектов. Помимо прочих преимуществ, это избавляет от нужды следить за очисткой памяти, поскольку она освобождается автоматически.

Создание и манипуляции одномерными массивами

Одномерный массив представляется собой классический и является совокупностью связанных общим именем элементов, каждому из которых соответствует определенный индекс. Способ объявления массива приведен на рисунке ниже.

Вначале объявляется тип Java array, который определяет тип значений, хранящихся в нем. Это может быть любой допустимый в Далее идут имя массива и квадратные скобки, сообщающие компилятору, что данная переменная является массивом. Обратите внимание на важный факт. можно ставить как после базового типа массива, так и после имени массива. После знака равенства указывается оператор new, инициирующий выделение памяти под массив (так же, как и в случае с объектами), тип элементов, которые будут храниться в нем (должен быть совместим с базовым типом, объявленным ранее), и, наконец, их количество, указанное в квадратных скобках.

Нумерация элементов в Java array начинается с 0. Так, индекс первого элемента в данном массиве будет равен 0, а шестого - 5. Чтобы обратиться к конкретному элементу массива, например, пятому, достаточно указать имя массива и индекс элемента в квадратных скобках рядом с именем. Таким образом можно как присваивать значение элементу, так и извлекать его. Однако следует быть внимательным, поскольку если передать индекс, по которому не существует элемента, то возникнет ошибка.

Многомерные массивы в Java

Многомерные массивы представляют собой ряды одномерных, на которые ссылаются элементы других массивов. Иными словами, Наиболее простыми среди них являются двумерные. На их примере мы и попытаемся разобраться с понятием. Для наглядности на рисунке ниже приведены синтаксис и схема, описывающая структуру двумерного массива.

Как видим, синтаксис не особо отличается от одномерных массивов. Давайте разберем структуру. В первых скобках мы выделили место под 5 элементов. Эти элементы являются ничем иным как ссылками на отдельные массивы. При этом размер каждого из них определен числом во вторых скобках. По сути, аналогом двумерных массивов в математике являются матрицы. Обратите внимание, что помимо элементов, в памяти выделяется отдельное место, где хранится значение длины массива (length). Как правило, работа с многомерными массивами осуществляется посредством вложенных циклов for.

Нерегулярные массивы

Двумерный массив является массивом массивов. Это мы уже выяснили. Но могут ли массивы, содержащиеся в нем, иметь разную длину? Ответ - да, могут. Для этого в Java предусмотрена возможность объявлять двумерный массив специальным образом. К примеру, мы хотим создать двумерный массив, который хранил бы в себе три одномерных массива длиной 2, 3 и 4 соответственно. Объявляется он следующим образом:

intarr = newint;

Обратите внимание, что мы не указали число во вторых скобках. Определение размера массивов в arr делается так:

Обращаясь к элементу под индексом 0, указывающему на первый массив, мы объявляем его с размерностью 2. Под элементом с индексом 1 будет храниться массив размерностью 3, и так далее. Все довольно просто.

Альтернативный синтаксис объявления java array

Инициализировать массивы можно и непосредственно при их создании. Это довольно просто.

Обратите внимание на объявление массивов jerseyNumber и playerName.

В случае с двумерными массивами данное объявление выглядит так:

Для этого вместо оператора new открываются фигурные скобки, в которых через запятую идет перечисление всех элементов. Java в этом случае автоматически выделяет память под них и индексирует их соответствующим образом.

Вспомогательный класс Arrays

Для работы с такими сущностями, как массивы в Java, в пакете java.util имеется специальный класс Arrays, который предоставляет множество статических методов, значительно облегчающих операции с ними. Перечень основных методов представлен на рисунке ниже.

Разберем некоторые самые полезные Java array методы:

CopyOf (массив, длина) - возвращает копию переданного массива соответствующей длины. Если переданная длина больше оригинального массива, то все «лишние» элементы заполняются значением по умолчанию (0, если простой тип, и null , если ссылочный).

CopyOfRange (массив, первый индекс, последний индекс) - не указанный на рисунке, но полезный метод. Он копирует часть переданного массива, определенную соответствующими индексами, начиная с первого и заканчивая последним.

Sort (массив) - сортирует элементы массива по возрастанию.

Fill (массив, значение) - заполняет переданный массив соответствующим значением.

BinarySearch (массив, значение) - возвращает индекс, под которым элемент с соответствующим значением находится в переданном отсортированном массиве. Если же такой элемент отсутствует, то возвращается отрицательное число.

Поскольку методы статические, то для их вызова не требуется создавать экземпляр класса Arrays. Они вызываются напрямую из него: Arrays.sort(arr).

Заключение

Мы рассмотрели наиболее важные аспекты относительно массивов, и для тех, кто только приступает к изучению Java для начинающих, этого хватит для базового понимания такой сущности, как массив, и основных приемов работы с ним. Конечно, практика даст больше понимания работы данного инструмента. Поэтом не поленитесь сделать несколько упражнений, манипулируя массивами различными способами.

Вспомогательный класс Array Java используется уже в «боевых» условиях, поэтому для начала рекомендуется учиться производить все основные операции с массивами вручную.