Масиви в програмуванні

Що таке масив?

Масив – це колекція значень.

На зображенні нижче показано, як можна уявити масив з назвою myFruits, у якому зберігатимуться значення 'banana', 'apple' та 'orange'.

Кожне значення в масиві має позицію, яка називається індексом, і починається з 0.

Нижче показано, як створюється масив myFruits за допомогою коду Python:

Перше значення 'banana' позиціонується за індексом 0 у масиві.

Що я можу зробити з масивом?

Масиви спрощують роботу з групами значень порівняно з використанням окремої змінної для кожного значення.

Отже, замість створення 3 змінних:

fruit1 = 'banana'
fruit2 = 'apple'
fruit3 = 'orange'

Ми можемо просто створити масив:

myFruits = ['banana','apple','orange']

За допомогою масиву ви можете:

• Зберігайте колекцію чисел, слів або об'єктів.
• Мати доступ до будь-якого значення за його індексом (позицією).
• Зчитувати, оновлювати, вставляти або видаляти будь-які значення масиву.

Дивіться, як можна створити та використовувати масив, у розділах нижче.

Створення масиву

Під час створення масиву нам потрібно вказати ім'я масиву та значення всередині нього.

Ось як можна створити масив myFruits за допомогою різних мов програмування:

myFruits = ['banana','apple','orange']

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

String[] myFruits = {"banana","apple","orange"};

string myFruits[] = {"banana","apple","orange"};

У наведеному вище коді Python:

• myFruits – це назва масиву.
• Знак рівності = зберігає значення з правого боку в масиві.
• Квадратні дужки [ ] означають, що ми створюємо масив.
• 'banana','apple','orange' – це значення всередині масиву, розділені комою.

Операції з масивами

Масиви можна читати та маніпулювати ними багатьма різними способами, ось деякі поширені дії, які можна робити з масивом:

Перейдіть до розділів нижче, щоб побачити, як виглядає код для цих операцій з масивами різними мовами програмування.

Зчитування значення масиву

Щоб прочитати значення масиву, ми використовуємо ім'я масиву з індексом значення, яке ми хочемо прочитати, в дужках, ось так myFruits[0].

Ми також повинні використати команду для запису myFruits[0] у консоль/термінал, щоб ми могли побачити результат, і це робиться дещо по-різному залежно від мови програмування.

myFruits = ['banana','apple','orange']

print(myFruits[0])

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

console.log(myFruits[0]);

String[] myFruits = {"banana","apple","orange"};

System.out.println(myFruits[0]);

string myFruits[] = {"banana","apple","orange"};

cout << myFruits[0];

Оновлення значення масиву

Щоб оновити значення в масиві, ми використовуємо назву масиву з позицією індексу значення, яке ми хочемо оновити, наприклад, myFruits[0], а потім використовуємо знак рівності =, щоб зберегти там нове значення.

Ось як можна виконати оновлення значення масиву з індексом 0 різними мовами програмування:

myFruits = ['banana','apple','orange']

myFruits[0] = 'kiwi'

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

myFruits[0] = 'kiwi';

String[] myFruits = {"banana","apple","orange"};

myFruits[0] = "kiwi";

string myFruits[] = {"banana","apple","orange"};

myFruits[0] = "kiwi";

Вставка значення масиву

Щоб вставити значення в масив, на додаток до існуючих значень, нам потрібно:

• ім'я масиву
• команда для виконання операції вставки
• значення, яке потрібно вставити

Коли ми вставляємо значення таким чином, нове значення вставляється в кінець масиву.

Команда вставки значення в масив дещо відрізняється залежно від мови програмування.

myFruits = ['banana','apple','orange']

myFruits.append('kiwi')

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

myFruits.push('kiwi');

ArrayList<String> myFruits = new ArrayList<String>();
myFruits.add("banana");
myFruits.add("apple");
myFruits.add("orange");

myFruits.add("kiwi");

vector<string> myFruits = {"banana", "apple", "orange"};

myFruits.push_back("kiwi");

Значення також можна додати до певної позиції в масиві, використовуючи індекс, ось так:

myFruits = ['banana','apple','orange']

myFruits.insert(1,'kiwi')

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

myFruits.splice(1,0,'kiwi');

ArrayList<String> myFruits = new ArrayList<String>();
myFruits.add("banana");
myFruits.add("apple");
myFruits.add("orange");

myFruits.add(1,"kiwi");

vector<string> myFruits = {"banana", "apple", "orange"};

myFruits.insert(myFruits.begin() + 1, "kiwi");

Видалення значення масиву

Значення масиву видаляється шляхом вказівки індексу, з якого слід видалити значення.

Ось як можна видалити значення масиву, розміщене за індексом 1, у різних мовах програмування:

myFruits = ['banana','apple','orange']

myFruits.pop(1)

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

myFruits.splice(1,1);

ArrayList<String> myFruits = new ArrayList<String>();
myFruits.add("banana");
myFruits.add("apple");
myFruits.add("orange");

myFruits.remove(1);

vector<string> myFruits = {"banana", "apple", "orange"};

myFruits.erase(myFruits.begin() + 1);

Значення також можна видалити з кінця масиву без використання індексу (за винятком Java), ось так:

myFruits = ['banana','apple','orange']

myFruits.pop()

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

myFruits.pop();

ArrayList<String> myFruits = new ArrayList<String>();
myFruits.add("banana");
myFruits.add("apple");
myFruits.add("orange");

myFruits.remove(myFruits.size()-1);

vector<string> myFruits = {"banana", "apple", "orange"};

myFruits.pop_back();

Знаходження довжини масиву

Ви завжди можете перевірити довжину масиву:

Ось як визначається довжина масиву в різних мовах програмування:

myFruits = ['banana','apple','orange']

print(len(myFruits))

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

console.log(myFruits.length);

ArrayList<String> myFruits = new ArrayList<String>();
myFruits.add("banana");
myFruits.add("apple");
myFruits.add("orange");

System.out.println(myFruits.size());

vector<string> myFruits = {"banana", "apple", "orange"};

cout << myFruits.size();

Цикл через масив

Дивіться розділ Цикли для пояснення того, що таке цикл.

Перебір масиву означає перегляд кожного значення в масиві.

Ось як ми можемо перебрати масив myFruits за допомогою циклу for, виводячи кожне значення:

Існує більше одного способу перебору масиву, але використання циклу for, мабуть, є найпростішим способом, який також підтримується всіма мовами програмування, ось так:

myFruits = ['banana','apple','orange']

for fruit in myFruits:
  print(fruit)

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

for (let fruit of myFruits) {
  console.log(fruit);
}

String[] myFruits = {"banana", "apple", "orange"};

for (String fruit : myFruits) {
  System.out.println(fruit);
}

string myFruits[] = {"banana", "apple", "orange"};

for (auto fruit : myFruits) {
  cout << fruit + "\n";
}

Інший спосіб перебрати масив – це використовувати цикл for зі змінною підрахунку для індексів, ось так:

myFruits = ['banana','apple','orange']

for i in range(len(myFruits)):
  print(myFruits[i])

const myFruits = ['banana','apple','orange'];

for (let i = 0; i < myFruits.length; i++) {
  console.log(myFruits[i]);
}

String[] myFruits = {"banana", "apple", "orange"};

for (int i = 0; i < myFruits.length; i++) {
  System.out.println(myFruits[i]);
}

string myFruits[] = {"banana", "apple", "orange"};
int size = sizeof(myFruits) / sizeof(myFruits[0]);

for (int i = 0; i < size; i++) {
  cout << myFruits[i] + "\n";
}

Інші речі, які ми можемо робити за допомогою циклу по масивах, це з'ясовувати, чи з'являється "Bob" у масиві імен, або ж ми можемо, наприклад, перебирати масив продуктів, щоб знайти загальну суму, яку нам потрібно за них заплатити.

Нижче наведено приклад циклу по масиву імен у пошуках "Bob".

listOfNames = ['Jones','Jill','Lisa','Stan','Bob','Alice']

for i in range(len(listOfNames)):
  print(listOfNames[i])
  if listOfNames[i] == 'Bob':
    print('Found Bob!')
    break

let listOfNames = ['Jones','Jill','Lisa','Stan','Bob','Alice'];

for (let i = 0; i < listOfNames.length; i++) {
  console.log(listOfNames[i]);
  if (listOfNames[i] === 'Bob') {
    console.log('Found Bob!');
     break;
  }
}

String[] listOfNames = {"Jones", "Jill", "Lisa", "Stan", "Bob", "Alice"};

for (int i = 0; i < listOfNames.length; i++) {
  System.out.println(listOfNames[i]);
  if (listOfNames[i] == "Bob") {
    System.out.println("Found Bob!");
    break;
  }
}

string listOfNames[] = {"Jones", "Jill", "Lisa", "Stan", "Bob", "Alice"};
int size = sizeof(listOfNames) / sizeof(listOfNames[0]);

for (int i = 0; i < size; i++) {
  cout << listOfNames[i] + "\n";
  if (listOfNames[i] == "Bob") {
    cout << "Found Bob!\n";
    break;
  }
}

У наведеному вище коді оператор break зупиняє цикл, як тільки знайдено "Bob". Саме тому "Alice" не виводиться.

Суворе визначення масиву

Масиви, що використовуються в сучасних мовах програмування, таких як Python або JavaScript, є гнучкими, тобто масиви можуть збільшуватися, зменшуватися та зберігати різні типи значень. Інші мови програмування, такі як C та Java, вимагають чіткішого визначення масивів.

Більш суворе визначення масиву означає, що масив, окрім того, що є колекцією значень, також є:

• фіксована довжина
• однаковий тип даних для всіх значень
• зберігаються послідовно в пам'яті

Фіксована довжина означає, що довжину масиву (кількість значень усередині масиву) не можна змінити.

Наприклад, під час використання мови програмування C, якщо ви створили масив із 4 значень, довжина масиву (4) фіксована і не може бути змінена. Тому, якщо ви хочете вставити 5-те значення в кінець масиву, ви повинні створити новий масив довжиною 5 значень, вставити туди початкові 4 значення та помістити 5-те значення в останнє місце в новому масиві, де тепер є для нього місце.

Однаковий тип даних означає, що всі значення в масиві повинні бути одного типу, тобто всі вони повинні бути цілими числами, наприклад, десятковими числами, символами, рядками або іншим типом даних.

Те, що масив зберігається в пам'яті безперервно, означає, що значення зберігаються одне за одним в одному блоці пам'яті, як-от група друзів, які живуть поруч один з одним на одній вулиці. Дізнайтеся більше про те, як масиви зберігаються в пам'яті тут.

Використання масивів у їхній суворій формі дає користувачеві повний контроль над тим, як програма фактично виконується, але також ускладнює виконання певних дій і робить програму більш схильною до помилок.

Коли розробники потребують більш гнучкої/динамічної функціональності масивів у таких мовах, як C або Java, вони часто використовують бібліотеки, щоб отримати розширену функціональність динамічних масивів, яку вони шукають.

У прикладах коду на цій сторінці, щоб досягти динамічної довжини масиву, щоб ми могли вставляти та видаляти значення, ми використовували Python Списки, JavaScript Масиви, Java Список масивів та C++ Вектори.