12. diel - Pole v Jave

V predchádzajúcom cvičení, Riešené úlohy k 10.-11. lekcii Javy, sme si precvičili získané skúsenosti z predchádzajúcich lekcií.

V dnešnom Java tutoriále si predstavíme dátovú štruktúru poľa a vyskúšame si, čo všetko vie.

Pole

Predstavme si, že si chceme uložiť nejaké údaje o viacerých prvkoch. Napríklad chceme v pamäti uchovávať 10 čísel, políčka šachovnice alebo mená päťdesiatich používateľov. Asi nám dôjde, že v programovaní bude nejaká lepšia cesta než začať písať premenné user1, user2 až napr. user50. Nehľadiac na to, že ich môže byť trebárs 1000! Ako by sa potom navyše v takom systéme hľadalo? Brrr, takto nie

Ak potrebujeme uchovávať väčšie množstvo premenných rovnakého typu, tento problém nám rieši pole. Môžeme si ho predstaviť ako množstvo priehradiek, kde v každej máme uložený jeden prvok. Priehradky sú očíslované tzv. indexmi, prvá má index 0:

(Na obrázku je vidieť pole ôsmich čísel.)

Informácie navyše

V Jave môžeme pole založiť s veľkosťou, ktorú zadáme v kóde alebo až za behu programu. Veľkosť existujúceho poľa už modifikovať nemôžeme. Toto možno samozrejme obísť alebo použiť iné dátové štruktúry, ale k tomu sa dostaneme.

Informácie navyše

Na hromadnú manipuláciu s prvkami poľa sa používajú cykly.

Práca s poľom

V niekoľkých ďalších krokoch si pole deklarujeme, následne ho založíme a na záver naplníme vlastnými dátami.

Deklarácia poľa

Pole deklarujeme pomocou hranatých zátvoriek:

int[] numbers;

Na slovenskej klávesnici sú hranaté zátvorky ukryté pod Pravým Alt spoločne s klávesmi F a G:

Slovo numbers je samozrejme názov našej premennej. Teraz sme však iba deklarovali, že v premennej bude pole prvkov typu int. Teraz ho musíme založiť, aby sme ho mohli používať. Pole pomenovávame vždy množným číslom podľa toho, čo pole obsahuje.

Založenie poľa

Na založenie použijeme kľúčové slovo new, ktoré zatiaľ nebudeme vysvetľovať. Uspokojme sa s tým, že je to kvôli tomu, že pole je referenčný dátový typ (môžeme chápať ako zložitejší typ):

int[] numbers = new int[10];

Teraz máme v premennej numbers pole o veľkosti desiatich čísel typu int.

Prístup k prvkom poľa

K prvkom poľa potom pristupujeme cez hranatú zátvorku, poďme na prvý index (teda index 0) uložiť číslo 1:

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

Naplnenie poľa cyklom

Plniť pole ručne dátami by bolo príliš pracné, použijeme cyklus a naplníme si pole číslami od 1 do 10. Na naplnenie použijeme cyklus for:

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

Aby sme pole vypísali, môžeme za predchádzajúci kód pripísať:

{JAVA_CONSOLE}

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

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

Všimnite si, že pole má konštantu length, kde je uložená jeho dĺžka, teda počet prvkov.

Výstup programu:

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

Cyklus foreach

Môžeme použiť zjednodušenú verziu cyklu pre prácu s kolekciami známu ako tzv. foreach. Ten prejde všetky prvky v poli a jeho dĺžku si zistí sám. Jeho syntax je nasledovná:

for (datatype variable : collection) {
    // commands
}

Cyklus prejde prvky v kolekcii (to je všeobecný názov pre štruktúry, ktoré obsahujú viac prvkov, u nás to bude pole) postupne od prvého do posledného. Prvok máme v každej iterácii cyklu uložený v danej premennej.

Keď pracujeme s poľom, často potrebujeme prejsť všetky jeho prvky. S tým nám pomôže AI autocomplete. Stačí napísať začiatok cyklu:

for ( ...

AI v editore sama ponúkne doplnenie celého cyklu for alebo foreach. To sa hodí hlavne vo chvíli, keď už vieme, čo chceme urobiť:

Prepíšme teda náš doterajší program pre cyklus foreach. Cyklus foreach nemá riadiacu premennú, nie je teda vhodný na vytvorenie nášho poľa a použijeme ho len na výpis:

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

Výstup programu:

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

Naplnenie poľa ručne

Pole samozrejme môžeme naplniť ručne a to aj bez toho, aby sme dosadzovali postupne do každého indexu. Použijeme na to zložené zátvorky a prvky oddelíme čiarkou:

String[] simpsons = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Maggie"};

Polia často slúžia na ukladanie medzivýsledkov, ktoré sa potom ďalej v programe používajú. Keď niečo potrebujeme 10x, tak to nebudeme 10x počítať, ale spočítame to raz a uložíme do poľa, odkiaľ potom výsledok iba načítame.

Metódy na triede Arrays

Java nám poskytuje triedu Arrays, ktorá obsahuje pomocné metódy pre prácu s poľami.

Na jej použitie je potrebné ju naimportovať:

import java.util.Arrays;

Poďme sa na metódy pozrieť bližšie:

Metóda sort()

Ako už názov napovedá, metóda sort() nám pole zoradí. Jej jediný parameter je pole, ktoré chceme zoradiť. Metóda je dokonca taká múdra, že pracuje podľa toho, čo máme v poli uložené. Reťazce triedi podľa abecedy, čísla podľa veľkosti. Skúsme si zoradiť a vypísať našu rodinku Simpsonovcov:

package onlineapp;

import java.util.Arrays;

public class Program {

public static void main(String[] args) {

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

}
}

Výstup programu:

Konzolová aplikácia
Bart Homer Lisa Maggie Marge

Skúste si urobiť pole čísel a vyskúšajte si, že to naozaj funguje aj pre ne.

Keď si nepamätáme, ako v Jave zoradiť pole, skúsme sa spýtať AI. Do Copilota zadajme napríklad: "Zoraď mi pole Stringov v Jave podľa abecedy.".

Metóda binarySearch()

Keď pole zoradíme, Java nám v ňom umožní vyhľadávať prvky. Metóda binarySearch() nám vráti index prvého nájdeného prvku. V prípade nenájdenia prvku metóda vráti záporné číslo, ktorého presná hodnota závisí od pozície, kam by daný prvok v poli patril. Metóda berie dva parametre, prvým je pole a druhým hľadaný prvok. Umožníme používateľovi zadať meno Simpsona a potom skontrolujeme, či je to naozaj Simpson:

package onlineapp;

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class Program {

public static void main(String[] args) {

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

String[] simpsons = {"Homer", "Marge", "Bart", "Lisa", "Maggie"};
System.out.println("Hello! Enter the name of a character in the Simpsons (you may only choose from the core family members): ");
String simpson = scanner.nextLine();

Arrays.sort(simpsons);
int position = Arrays.binarySearch(simpsons, simpson);
if (position >= 0)
        System.out.println("Yes, it's a Simpson!");
else
        System.out.println("Hey! That's not a Simpson!");

}
}

Pole musí byť naozaj zoradené, kým metódu zavoláme!

Výstup programu:

Konzolová aplikácia
Hello! Enter the name of a character in the Simpsons (you may only choose from the core family members):
Homer
Yes, it's a Simpson!

Informácie navyše

Premenná dĺžka poľa

Hovorili sme si, že dĺžku poľa môžeme definovať aj za behu programu, poďme si to skúsiť:

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

System.out.println("Hello, I'll calculate your grade average. How many grades would you like to enter?");
int count = Integer.parseInt(scanner.nextLine());
int[] grades = new int[count];
for (int i = 0; i < count; i++) {
        System.out.printf("Enter grade number %d: ", i + 1);
        grades[i] = Integer.parseInt(scanner.nextLine());
}
// computing the average
int sum = 0;
for (int grade : grades) {
        sum += grade;
}
double average = sum / (double)grades.length;

System.out.printf("Your grade average is: %.1f", average);

Príkaz sum += grade je iba skrátený zápis pre sum = sum + grade.

Výstup programu:

Konzolová aplikácia
Hello, I'll calculate your grade average. How many grades would you like to enter?
5
Enter grade number 1: 1
Enter grade number 2: 2
Enter grade number 3: 2
Enter grade number 4: 3
Enter grade number 5: 5
Your grade average is: 2.6

Tento príklad by šiel samozrejme napísať aj bez použitia poľa, ale čo keby sme chceli spočítať napr. medián? Alebo vypísať zadané čísla pospiatky? To už by bez poľa nešlo. Takto máme k dispozícii v poli pôvodné hodnoty a môžeme s nimi neobmedzene a jednoducho pracovať.

Pri výpočte priemeru si všimnite, že pri delení je pred jedným operandom napísané (double), tým hovoríme, že chceme deliť neceločíselne. Pri delení 3 / 2 dostaneme výsledok 1 a pri delení 3 / 2.0F dostaneme výsledok 1.5. Druhé číslo musí byť vždy reálne, aby Java delila taktiež reálne (na viac desatinných miest).

To by pre dnešok stačilo, môžete sa s poľom hrať.

Zhrnutie lekcie

Pole slúži na ukladanie viacerých hodnôt rovnakého typu pod jednu premennú, napríklad viacerých čísel alebo mien. Každý prvok v poli má svoj index a prvý prvok je uložený na indexe 0. Pole v Jave má pevnú veľkosť, ktorú po vytvorení nejde zmeniť. Prvky poľa často prechádzame cyklom for alebo cyklom foreach. Dĺžku poľa zistíme pomocou vlastnosti length. Trieda Arrays ponúka metódy na prácu s poľom, napríklad sort() na zoradenie alebo binarySearch() na vyhľadávanie. Pole sa hodí tam, kde potrebujeme uchovať viac hodnôt a ďalej s nimi pracovať.

V nasledujúcom kvíze, Kvíz - Podmienky, cykly a polia v Jave, si vyskúšame nadobudnuté skúsenosti z predchádzajúcich lekcií.

 

Mal si s čímkoľvek problém? Stiahni si vzorovú aplikáciu nižšie a porovnaj ju so svojím projektom, chybu tak ľahko nájdeš.