آرایه ها در جاوا چه کاربردی دارند و چگونه از آنها استفاده کنیم + فیلم آموزش جاوا

آرایه ها در جاوا چیست؟

آرایه به ساختار داده ای اشاره دارد که حاوی عناصر همگن است. این بدان معنی است که تمام عناصر موجود در آرایه از یک نوع داده (Type) هستند. بیایید مثالی بزنیم:

این آرایه ای از هفت عنصر (Elements) است. همه عناصر اعداد صحیح و همگن هستند. کادر سبز رنگ زیر آرایه را اندیس (Index) می نامند که همیشه از صفر شروع می شود و تا n-1 عنصر بالا می رود. در این حالت، چون هفت عنصر وجود دارد، اندیس از صفر تا شش است. نام یک آرایه تغییر نمی کند، اما متغیر می تواند تغییر کند. از آرایه ها می توان برای پیگیری لیستی از اقلام یا چیزهای سفارش داده شده استفاده کرد.

یک آرایه سه ویژگی اصلی دارد که عبارت‌اند از:

1. تخصیص پویا: در آرایه ها، حافظه به صورت پویا ایجاد می شود که باعث کاهش حجم ذخیره سازی مورد نیاز برای کد می شود.
2. عناصر ذخیره شده تحت یک نام واحد: همه عناصر تحت یک نام ذخیره می شوند. هر زمانی که از یک آرایه استفاده می کنیم از این نام استفاده می شود.
3. مکان پیوسته را اشغال می کند: عناصر موجود در آرایه ها در موقعیت های مجاور ذخیره می شوند. این باعث می شود کاربر به راحتی مکان عناصر خود را پیدا کند.

مزایای آرایه ها در جاوا

• آرایه‌های جاوا شما را قادر می‌سازد تا با کمک شاخص‌ها به هر عنصری به‌طور تصادفی دسترسی داشته باشید.
• ذخیره و تغییر مجموعه داده های بزرگ آسان است.

معایب آرایه ها در جاوا

• اندازه آرایه پس از اعلام نمی‌تواند کم یا زیاد شود – آرایه‌ها اندازه ثابتی دارند
• جاوا نمی تواند داده های ناهمگن را ذخیره کند. فقط می‌تواند یک نوع اولیه را ذخیره کند

اکنون که متوجه شدیم آرایه‌های جاوا چیست، اجازه دهید به نحوه اعلام و تعریف آرایه‌ها در جاوا نگاهی بیاندازیم. اگر هنوز بر مفاهیم اولیه جاوا تسلط ندارید. اصول و پایه جاوا را به صورت صفر تا صد از اساتید مجرب فرادرس بیاموزید.

• آموزش برنامه نویسی جاوا Java — کلیک کنید

تعریف یک آرایه در جاوا

تعریف و اعلام آرایه ها در جاوا آسان است. فرآیند ساخت آرایه شامل سه مرحله است:

• اعلام آرایه
• ایجاد یک مکان حافظه
• افزودن مقادیر به محل حافظه

اعلام آرایه ها در جاوا

دو روش وجود دارد برای اینکه شما یک آرایه را در جاوا اعلام کنید. سینتکس تعریف آرایه بدین صورت است:

Type arrayname[];

Or

Type [] arrayname;

در اینجا نوع (Type) آن int، String، double یا long است. arrayname نام متغیر آرایه است.

ایجاد یک آرایه در جاوا

پس از اعلام آرایه باید در حافظه ایجاد شود.

طول یک آرایه تعداد متغیرهای اندیس است که عددی است که بعد از نوع آرایه در پرانتز داده می شود. یک آرایه نیز می تواند همزمان اعلام و ایجاد شود.

مقداردهی اولیه آرایه ها در جاوا

مرحله آخر اکنون اضافه کردن یا تخصیص مقادیر به آرایه ایجاد شده است. مقداردهی اولیه با استفاده از اندیس آرایه و تنظیم مقادیر انجام می شود. فرآیند مقداردهی از صفر به عنوان اولین اندیس شروع می شود و به (n-1) ختم می شود، جایی که n حافظه اختصاص داده شده برای آن آرایه است.

شما می توانید مقادیری را به عناصر آرایه به صورت زیر اختصاص دهید:

یک آرایه از نوع عدد صحیح به نام arr اعلام کرده ایم. اندازه آرایه ۵ است، یعنی می تواند پنج عنصر داشته باشد. آرایه با عناصری برای هر یک از موقعیت های اندیس تخصیص داده می شود. برای چاپ عناصر آرایه یک حلقه for اجرا می کنیم. پس از بررسی اینکه آیا اندیس فعلی کمتر از طول آرایه است، از متغیر شمارنده i برای افزایش موقعیت اندیس استفاده می شود.

همانطور که مشاهده کردید اندازه اختصاص داده شده در آرایه در متغیری به نام length ذخیره می شود. طول یک آرایه، مثلا arr، با استفاده از arr.length به دست می آید.

int arrsize = arr.length;

در شرایطی که اندازه آرایه تنظیم نشده است، طول متغیر نمونه به طور پیش‌فرض به اندازه آرایه ایجاد شده تنظیم می‌شود. هنگامی که یک آرایه ایجاد می شود، طول آن را نمی توان تغییر داد. فقط از طریق ایجاد یک آرایه جدید و تغییر اندازه مجموعه آرایه می توان آن را تغییر داد.

اکنون که نحوه ایجاد و استفاده از یک آرایه در جاوا را می دانید، بیایید به انواع آن نگاهی بیندازیم.

انواع آرایه ها

سه نوع آرایه وجود دارد. نسبت به نیاز برنامه ممکن است از هر یک از آن ها استفاده کنیم.

۱. آرایه یک بعدی

همچنین به عنوان آرایه خطی شناخته می شود، عناصر در یک ردیف ذخیره می شوند؛ مثلا:

در این مثال، آرایه ای از پنج عنصر داریم. آن‌ها در یک خط یا مکان های حافظه مجاور ذخیره می شوند.

به مثال بالا نگاه کنید. در اینجا، پنج عنصر ۱، ۲، ۳، ۴ و ۵ هستند. ما از حلقه for برای چاپ عناصر آرایه استفاده می کنیم.

۲. آرایه دو بعدی

آرایه های دو بعدی داده ها را در ردیف ها و ستون ها ذخیره می کنند و از بیش از یک اندیس استفاده می کند که نشان دهنده سطرها و ستون ها است. همچنین ما را قادر می سازد تا مقادیر را در جدول ذخیره کنیم.

عدد اول تعداد ردیف ها را نشان می دهد، در حالی که عدد دوم نشان دهنده تعداد ستون ها است. در مثال بالا، آرایه دارای دو ردیف و پنج ستون است. اندیس از عدد صفر شروع می‌شود و صفر در گوشه سمت چپ بالا قرار دارد. در کد جاوا زیر یک آرایه دو بعدی داریم که دارای دو سطر و سه ستون است. تعداد آکولادها ({}) نشان دهنده تعداد ردیف ها هستند و مقادیر هر ردیف را جدا می کنند و تعداد عناصر درون هر آکولاد نشان دهنده تعداد ستون ها است. برای چاپ این عناصر از دو حلقه استفاده می کنیم: یکی برای ردیف ها و یکی برای هر عنصر در ردیف. وقتی این برنامه را اجرا می کنیم، نتیجه به صورت زیر خواهد بود:

۳. آرایه چند بعدی

این ترکیبی از دو یا چند آرایه یا آرایه تو در تو است. حتی می توانیم با استفاده از کد زیر از بیش از دو سطر و ستون استفاده کنیم:

در اینجا، ما از سه ردیف و سه ستون استفاده می کنیم، اما فقط از دو حلقه for استفاده می کنیم. صرف نظر از اینکه چند سطر و ستون وارد شده است، تعداد حلقه های for همیشه دو خواهد بود. اکنون که انواع آرایه ها در جاوا را می دانیم، اجازه دهید به چند نمونه در زیر نگاه کنیم.

جمع کردن با استفاده از آرایه های جاوا

برنامه فوق تمام عناصر تعریف شده در my_array[] را اضافه می کند و نتیجه را ایجاد می کند.

ضرب با استفاده از آرایه های جاوا

برنامه فوق تمام عناصر تعریف شده در my_array[] را ضرب می کند و نتیجه را ایجاد می کند.

کپی کردن با استفاده از آرایه های جاوا

با استفاده از دستور  Arrays.copyOf() می توانید یک آرایه را به آرایه دیگر کپی کنید.

• آموزش پروژه محور جاوا – کار با فایل های PDF پی دی اف — کلیک کنید

قطعه کد بالا عناصر آرایه a را در آرایه جدید ایجاد شد b ذخیره می کند.

شبیه سازی با استفاده از آرایه های جاوا

جاوا از شبیه سازی شی با کمک دستور ()clone برای ایجاد یک کپی دقیق از یک شی پشتیبانی می کند.

جستجوی باینری با استفاده از آرایه ها در جاوا

توصیه می شود الگوریتم های جستجوی باینری را برای درک بهتر آرایه ها یاد بگیرید چراکه همه الگوریتم های جستجو و مرتب سازی با آرایه ها شروع می شوند. جستجوی باینری الگوریتمی است که برای یافتن عنصر در یک آرایه استفاده می شود. بدین صورت که آرایه را به نصف تقسیم می کند و عناصر موجود در آرایه باید به ترتیب صعودی باشند. سپس مقدار عنصر و عنصر میانی آرایه مقایسه می شود. اگر مقدار عنصر کوچک‌تر از مقدار عنصر میانی باشد، نیمه بزرگ‌تر آرایه نادیده گرفته می شود و جستجو در نیمه پایینی با همان فرآیند انجام می شود.

کد زیر یک کد جاوا برای جستجوی باینری است:

کد زیر برای برنامه main() است.

این برنامه عناصر آرایه را از کاربر دریافت می کند و سپس از کاربر می خواهد که عنصر موجود در آرایه را پیدا کند.

ابتدا عناصر را به ترتیب صعودی وارد کنید. در مرحله بعد باید عنصری را که می خواهید جستجو کنید قرار دهید و نتیجه به صورت زیر خواهد بود:

انتقال آرایه ها به متدها

همانطور که متغیرها را به عنوان پارامتر ارسال می کنیم، می توانیم آرایه را به متدها منتقل کنیم. هنگام منتقل کردن، نیازی به اضافه کردن یک براکت مربع با نام آرایه نداریم، اما در پارامترهای رسمی به آن نیاز داریم. در هنگام ارسال یک آرایه هنگام فراخوانی متدها، نیازی به ذکر اندازه آرایه نیست.

اگر این کار را انجام دهید، خطای کامپایل ایجاد می کند. توجه داشته باشید که نیازی به استفاده از همان نام متغیر آرایه در پارامتر یک تابع به عنوان نام آرایه نیست، می توانیم از هر نامی که بخواهیم استفاده کنیم؛ اما مطمئن شوید که متغیر پارامتر را با همان نوع داده تعریف شده در یک آرایه در تابع اصلی تعریف کنید، در غیر این صورت یک خطای کامپایل مشاهده خواهید کرد. بیایید با یک برنامه کوچک جاوا آن را واضح تر درک کنیم.

خروجی:

در کد بالا یک تابع استاتیک ایجاد کرده ایم که در آن آرایه myArray را از تابع اصلی انتقال داده‌ایم. توجه داشته باشید که هنگام انتقال یک آرایه، نیازی به استفاده از براکت [] نیست، اما در پارامترهای تابع، باید از براکت های [] برای تعریف آرایه استفاده کنید.

برگرداندن آرایه ها از متد

گاهی برای انجام برخی عملیات باید آرایه ای را به یک متد ارسال کنیم و آن آرایه اصلاح شده را به عنوان مقدار بازگشتی تابع بخواهیم. قبلاً یاد گرفته‌ایم که چگونه می‌توانیم آرایه‌ها را به متدها ارسال کنیم، اکنون بیایید ببینیم چگونه با استفاده از کلمه کلیدی بازگشت، آرایه‌ها را از تابع برگردانیم. بیایید با یک برنامه کوچک جاوا آن را واضح تر درک کنیم.

خروجی:

همانطور که نوع داده تابع را با توجه به نوع برگشتی تعریف کردیم، در یک آرایه نیز باید تابعی را با نوع داده آرایه تعریف کنیم. ما در کد بالا همین کار را انجام دادیم، تابع doMultiplication از نوع int[] را تعریف کردیم و نتیجه این روش را در آرایه array multiplyArr ذخیره کردیم.

سخن آخر

در این مقاله اصول اولیه آرایه ها در جاوا گفته شد و شما یاد گرفتید که چگونه آرایه ها را اعلام کنید و به آن‌ها مقادیر اختصاص دهید. سپس سه نوع آرایه را با یک مثال از هر کدام به همراه کد جاوا مشاهده کردید. شما نحوه پیاده سازی یک برنامه برای افزودن عناصر در یک آرایه، ضرب عناصر آرایه و نحوه کپی و شبیه سازی آرایه ها را یاد گرفتید. در نهایت، ایده ای برای پیاده سازی یک برنامه جستجوی باینری به دست آوردید که مفهوم آرایه را روشن می کند.

اگر می‌خواهید حرفه توسعه نرم‌افزار خود را به سطح بالاتر ارتقا دهید، از دوره های آموزشی فرادرس بهره بگیرید. فرادرس آموزش های جامع و کاربردی آنلاین را ارائه می دهد که در آن هر آنچه را که باید در مورد ابزارها و تکنیک های مورد استفاده در برنامه نویسی جاوا بدانید، به شما آموزش می دهد. این آموزش ها شامل تمرین‌ برای یادگیری بیشتر، مشاوره‌های تخصصی و پروژه‌های دنیای واقعی صنعت است.

• مجموعه آموزش جاوا — کلیک کنید