Многомерные массивы в Java

Для примера рассмотрим двумерный массив в Java.

Двумерные массивы Java - это прямоугольная или не прямоугольная таблица чисел.

Двумерный массив Java состоит из рядов и столбцов.

Первый индекс двумерного массива Java - это число рядов.

Пример двумерного прямоугольного массива Java:

Int multyArr; multyArr = new int; /* * multyArr structure * | (0,0) | (0,1) | * | (1,0) | (1,1) | */

Здесь объявлен и определен двумерный массив, имеющий две строки и два столбца.

Загрузим массив элементами:

MultyArr = 1; multyArr = 2; multyArr = 3; multyArr = 4;

Вывод двумерного массива (перебираем массив):

System.out.println("multyArr"); for(int inn = 0; inn < 2; inn++) { for(int jnn = 0; jnn < 2; jnn++) { System.out.println("multyArr[" + inn + "][" + jnn + "] = " + multyArr ); } }

Получаем:

for(int inn = 0; inn < 2; inn++)

мы проходим по рядам, а в цикле

for(int jnn = 0; jnn < 2; jnn++)

по столбцам.

Можно объявить и определить многомерный массив одновременно:

int multyArr = {{1,2}, {3,4}};

Длина многомерного массива в Java

Int multyArr = {{1,2}, {3,4}, {5,6}}; /* * multyArr structure * | 1 | 2 | * | 3 | 4 | * | 5 | 6 | */ System.out.println("Array length = " + multyArr.length);

Array length = 3

Здесь три ряда по два элемента каждый. Первая размерность - три, это и есть длина двумерного массива.

Трехмерный массив в Java

Пример трехмерного массива в Java:

int triArray;
triArray = new int;

Здесь объявлен и определен трехмерный массив. Его можно представит как куб, состоящий из двух слоёв (layer), каждый слой состоит из двух рядов и двух столбцов, т.е. каждый слой - это двумерный массив.

Как заполнить трехмерный массив? Можно в цикле, но мы для примера вручную заполним:

//**************** //THE FIRST LAYER //**************** //the first row of the first layer triArray = 1; triArray = 2; //the second row of the first layer triArray = 3; triArray = 4; //**************** //THE SECOND LAYER //**************** //the first row of the second layer triArray = 5; triArray = 6; //the second row of the second layer triArray = 7; triArray = 8;

Как вывести трехмерный массив? Или как перебрать трехмерный массив? Так.

Массив – это набор однотипных переменных, на которые ссылаются по общему имени. Массивы можно создавать из элементов любого типа, и они могут иметь одно или несколько измерений. К определенному элементу в массиве обращаются по его индексу (номеру). В заметке мы рассмотрим обработку одномерных и двумерных массивов.

Одномерные массивы в Java

Одномерный массив – это, по существу, список однотипных переменных. Чтобы создать массив, сначала следует создать переменную массива (array variable) желательного типа. Общий формат объявления одномерного массива:
type var-name ;
Здесь type объявляет базовый тип массива; var-name – имя переменной массива. Базовый тип определяет тип данных каждого элемента массива. Например, объявление одномерного массива int-компонентов с именем month_days имеет вид:
int month_days ;
Хотя это объявление и устанавливает факт, что month_days является переменной массива, никакой массив в действительности не существует. Фактически, значение month_days установлено в null (пустой указатель), который представляет массив без значения. Чтобы связать month_days с факти­ческим, физическим массивом целых чисел, нужно выделить память для него, используя операцию new , и назначать ее массиву month_days ; new – это специальная операция, которая распределяет память.

Общий формат new в применении к одномерным массивам имеет вид:
array-var = new type ;
где type – тип распределяемых данных, size – число элементов в массиве, array-var– переменная, которая связана с массивом. Чтобы использовать new для распределения памяти под массив, нужно специфицировать тип и число элементов массива. Элементы в массиве, выделенные операцией new , будут автоматически инициализированы нулями. Следующий пример распределяет память для 12-элементного массива целых чисел и связывает его с переменной month_days .
month_days = new int;
После того как эта инструкция выполнится, month_days будет ссылаться на массив из двенадцати целых чисел. Затем все элементы в массиве будут инициализированы нулями.
Процесс получения массива включает два шага. Во-первых, следует объявить переменную массива желательного типа. Во-вторых, необходимо выделить память, которая будет содержать массив, используя операцию new , и назначать ее переменной массива. Таким образом, в Java все массивы явля­ются динамически распределяемыми.

Как только вы выделили память для массива, можно обращаться к определенному элементу в нем, указывая в квадратных скобках индекс. Нумерация элементов массива начинается с нуля. Имена массивов являются ссылками.

Возможна комбинация объявления переменной типа массив с выделением массиву памяти непосредственно в объявлении:
int month_days = new int;

Рассмотрим код программы, выполняющей замену отрицательных элементов массива на максимальный элемент:

Public class FindReplace { public static void main(String args) { int myArray; // объявление без инициализации int mySecond = new int; /* выделение памяти с инициализацией значениями по умолчанию */ int a = {5, 10, 0, -5, 16, -2}; // объявление с инициализацией int max = a; for (int i = 0; i < a.length; i++) { if (a[i]<0) a[i] = max; mySecond[i] = a[i]; System.out.println("a[" + i + "]=" + a[i]); } myArray = a; // установка ссылки на массив a } }

В результате выполнения будет выведено:

>java FindReplace a=5 a=10 a=0 a=5 a=16 a=5

Присваивание mySecond[i] = a[i] приведет к тому, что части элементов массива mySecond , а именно шести, будут присвоены значения элементов массива a . Остальные элементы mySecond сохранят значения, полученные при инициализации, то есть нули. Если же присваивание организовать в виде mySecond = a или myArray = a , то оба массива участвующие в присваивании получат ссылку на массив a , то есть оба будут содержать по шесть элементов и ссылаться на один и тот же участок памяти.
Массивы можно инициализировать во время их объявления. Процесс во многом аналогичен тому, что используется при инициализации простых ти­пов. Инициализатор массива – это список разделенных запятыми выражений, окруженный фигурными скобками. Массив будет автоматически создаваться достаточно большим, чтобы содержать столько элементов, сколько вы определяете в инициализаторе массива. Нет необходимости использовать операцию new . Например, чтобы хранить число дней в каждом месяце, сле­дующий код создает инициализированный массив целых чисел:

Public class MonthDays { public static void main(String args) { int month_days = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}; System.out.println("Апрель содержит " + month_days + " дней."); } }

В результате выполнения программы на экран будет выведено:

Апрель содержит 30 дней.

Замечание: Java делает строгие проверки, чтобы удостовериться, что вы случайно не пробуете сохранять или читать значения вне области хранения массива. Исполнительная система Java тоже делает тщательные проверки, чтобы убедиться, что все индексы массивов находятся в правильном диапазоне. (В этом отношении Java существенно отличается от языков C/C++ , которые не обеспечивают проверки границ во время выполнения).

Многомерные массивы в Java

В Java многомерные массивы – это, фактически, массивы массивов. Они выглядят и действуют подобно регулярным многомерным массивам. Однако имеется пара тонких различий. Чтобы объявить многомерную переменную массива, определите каждый дополнительный индекс, используя другой набор квадратных скобок. Например, следующее утверждение объявляет переменную двумерного массива с именем twoD:
int twoD = new int;
Оно распределяет память для массива 4x5 и назначает ее переменной twoD . Внутренне эта матрица реализована как массив массивов целых чисел тип int .
Многомерные массивы возможно инициализировать. Для этого просто включают инициализатор каждого измерения в его собственный набор фи­гурных скобок.
В следующей программе создаются и инициализируются массивы массивов равной длины (матрицы), и выполняется произведение одной матрицы на другую:

Public class Matrix { private int a; Matrix(int n, int m) { // создание и заполнение с random a = new int[n][m]; for (int i = 0; i < n; ++i) for (int j = 0; j < m; ++j) a[i][j] = (int) (Math.random()*5); show(); } public Matrix(int n, int m, int k) { // создание и заполнение с random a = new int[n][m]; for (int i = 0; i < n; ++i) for (int j = 0; j < m; ++j) a[i][j] = k; if (k != 0) show(); } public void show() { System.out.println("Матрица:" + a.length + " на " + a.length); for (int i = 0; i < a.length; ++i) { for (int j = 0; j < a.length; ++j) System.out.print(a[i][j] + " "); System.out.println(); } } public static void main(String args) { int n = 2, m = 3, z = 4; Matrix p = new Matrix(n, m); Matrix q = new Matrix(m, z); Matrix r = new Matrix(n, z, 0); for (int i = 0; i < p.a.length; ++i) for (int j = 0; j < q.a.length; ++j) for (int k = 0; k < p.a[i].length; ++k) r.a[i][j] += p.a[i][k]*q.a[k][j]; System.out.println("Произведение матриц: "); r.show(); } }

Так как значения элементам массивов присваиваются при помощи метода random() , то одним и вариантов выполнения кода может быть следующий:

> javac Matrix.java > java Matrix Матрица:2 на 3 3 2 0 3 3 1 Матрица:3 на 4 1 2 2 3 3 2 3 2 1 2 3 2 Произведение матриц: Матрица:2 на 4 9 10 12 13 13 14 18 17

Следующий пример демонстрирует копирование массива:

Public class ArrayCopyDemo { public static void main(String args) { int mas1 = {1,2,3}, mas2 = {4,5,6,7,8,9}; System.out.print("mas1: "); show(mas1); System.out.print("mas2: "); show(mas2); // копирование массива mas1 в mas2 System.arraycopy(mas1, 0, mas2, 2, 3); /* 0 - mas1 копируется начиная с нулевого элемента * 2 - элемент, с которого начинается замена * 3 - количество копируемых элементов */ System.out.println("\n после arraycopy(): "); System.out.print("mas1: "); show(mas1); System.out.print("\nmas2: "); show(mas2); } private static void show(int mas) { for (int i = 0; i < mas.length; ++i) System.out.print(" " + mas[i]); } }

Результат выполнения программы:

> javac ArrayCopyDemo.java > java ArrayCopyDemo mas1: 1 2 3mas2: 4 5 6 7 8 9 после arraycopy(): mas1: 1 2 3 mas2: 4 5 1 2 3 9

Альтернативный синтаксис объявления массива

Существует иная форма, которая может использоваться для объявления массива:
type var-name;
Здесь квадратные скобки следуют за спецификатором типа, а не именем переменной массива. Например, следующие два объявления эквивалентны:

Int al = new int; int a2 = new int;
Представленные здесь объявления также эквивалентны:
char twodi = new char; char twod2 = new char;
Эта альтернативная форма объявления включена, главным образом, для удобства.

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

int nums = new int { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9} }; for (int i = 0; i < nums.length; i++){ for(int j=0; j < nums[i].length; j++){ System.out.printf("%d ", nums[i][j]); } System.out.println(); }

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.

19 ответов

Вы можете использовать объявление массива или литерал массива (но только когда вы сразу объявляете и влияете на переменную, литералы массива не могут использоваться для переназначения массива).

Для примитивных типов:

Int myIntArray = new int; int myIntArray = {1,2,3}; int myIntArray = new int{1,2,3};

Для классов, например String , это то же самое:

String myStringArray = new String; String myStringArray = {"a","b","c"}; String myStringArray = new String{"a","b","c"};

Третий способ инициализации полезен, когда вы сначала объявляете массив, а затем инициализируете его. Приведение необходимо здесь.

String myStringArray; myStringArray = new String{"a","b","c"};

Существует два типа массива.

Один размерный массив

Синтаксис значений по умолчанию:

Int num = new int;

Или (менее предпочтительный)

Int num = new int;

Синтаксис с указанными значениями (инициализация переменной/поля):

Int num = {1,2,3,4,5};

Или (менее предпочтительный)

Int num = {1, 2, 3, 4, 5};

Примечание. Для удобства int num предпочтительнее, потому что в нем четко сказано, что вы говорите здесь о массиве. Иначе никакой разницы. Совсем нет.

Многомерный массив

Декларация

int num = new int;

Int num = new int;

Int num = new int;

Инициализация

num=1; num=2; num=1; num=2; num=1; num=2; num=1; num=2; num=1; num=2;

Int num={ {1,2}, {1,2}, {1,2}, {1,2}, {1,2} };

Ragged Array (или непрямоугольный массив)

int num = new int; num = new int; num = new int; num = new int; num = new int;

Итак, здесь мы явно определяем столбцы.
Другой способ:

Int num={ {1}, {1,2}, {1,2,3,4,5}, {1,2}, {1,2,3} };

Для доступа:

for (int i=0; i<(num.length); i++) { for (int j=0;jВ качестве альтернативы:

For (int a: num) { for (int i: a) { System.out.println(i); } }

Type variableName = new Type; Type variableName = {comma-delimited values}; Type variableName = new Type; Type variableName = {comma-delimited values};

также действителен, но я предпочитаю скобки после типа, потому что легче видеть, что тип переменной на самом деле является массивом.

Ниже показано объявление массива, но массив не инициализирован:

Int myIntArray = new int;

Ниже показано объявление, а также инициализация массива:

Int myIntArray = {1,2,3};

Теперь следующее также показывает объявление, а также инициализацию массива:

Int myIntArray = new int{1,2,3};

Но этот третий показывает свойство анонимного создания массива-объекта, которое указывается ссылочной переменной "myIntArray", поэтому, если мы пишем только "new int {1,2,3};" то это может быть анонимный массив-объект.

Если мы просто напишем:

Int myIntArray;

это не объявление массива, но следующий оператор делает следующее выражение завершенным:

MyIntArray=new int;

Я считаю полезным, если вы понимаете каждую часть:

Type name = new Type;

Type - это тип переменной, называемой именем ("имя" называется идентификатором). Литеральный "Тип" - это базовый тип, а скобки означают, что это тип массива этой базы. Типы массивов в свою очередь являются собственными, что позволяет создавать многомерные массивы типа Type (тип массива Type ). Ключевое слово new говорит о распределении памяти для нового массива. Число между скобкой говорит о том, насколько большой будет новый массив и сколько памяти будет выделено. Например, если Java знает, что базовый тип Type занимает 32 байта, и вам нужен массив размером 5, ему необходимо внутренне выделить 32 * 5 = 160 байт.

Вы также можете создавать массивы с уже имеющимися значениями, такими как

Int name = {1, 2, 3, 4, 5};

который не только создает пустое пространство, но и заполняет его этими значениями. Java может сказать, что примитивы являются целыми числами и что их 5, поэтому размер массива может быть определен неявно.

Кроме того, если вы хотите что-то более динамичное, есть интерфейс List. Это не будет работать, но более гибко:

List listOfString = new ArrayList(); listOfString.add("foo"); listOfString.add("bar"); String value = listOfString.get(0); assertEquals(value, "foo");

Существует два основных способа создания массива:

Этот, для пустого массива:

Int array = new int[n]; // "n" being the number of spaces to allocate in the array

И этот, для инициализированного массива:

Int array = {1,2,3,4 ...};

Вы также можете создавать многомерные массивы, например:

Int array2d = new int[x][y]; // "x" and "y" specify the dimensions int array2d = { {1,2,3 ...}, {4,5,6 ...} ...};

Возьмите примитивный тип int , например. Существует несколько способов объявления и массив int:

Int i = new int; int i = new int {value1, value2, value3, etc}; int i = {value1, value2, value3, etc};

где во всех этих случаях вы можете использовать int i вместо int i .

С отражением вы можете использовать (Type) Array.newInstance(Type.class, capacity);

Обратите внимание, что в параметрах метода... отображается variable arguments . По сути, любое количество параметров в порядке. Это проще объяснить с помощью кода:

Public static void varargs(int fixed1, String fixed2, int... varargs) {...} ... varargs(0, "", 100); // fixed1 = 0, fixed2 = "", varargs = {100} varargs(0, "", 100, 200); // fixed1 = 0, fixed2 = "", varargs = {100, 200};

Внутри метода varargs рассматривается как нормальный int . Type... может использоваться только в параметрах метода, поэтому int... i = new int {} не будет компилироваться.

Обратите внимание, что при передаче int методу (или любому другому Type) вы не можете использовать третий способ. В заявлении int i = *{a, b, c, d, etc}* компилятор предполагает, что {...} означает int . Но это потому, что вы объявляете переменную. При передаче массива методу декларация должна быть либо new Type , либо new Type {...} .

Многомерные массивы

Многомерные массивы гораздо сложнее справиться. По существу, 2D-массив представляет собой массив массивов. int означает массив int s. Ключ состоит в том, что если int объявлен как int[x][y] , максимальный индекс равен i . По существу, прямоугольник int равен:

Объявление массива ссылок на объекты:

Class Animal {} class Horse extends Animal { public static void main(String args) { /* * Array of Animal can hold Animal and Horse (all subtypes of Animal allowed) */ Animal a1 = new Animal; a1 = new Animal(); a1 = new Horse(); /* * Array of Animal can hold Animal and Horse and all subtype of Horse */ Animal a2 = new Horse; a2 = new Animal(); a2 = new Horse(); /* * Array of Horse can hold only Horse and its subtype (if any) and not allowed supertype of Horse nor other subtype of Animal. */ Horse h1 = new Horse; h1 = new Animal(); // Not allowed h1 = new Horse(); /* * This can not be declared. */ Horse h2 = new Animal; // Not allowed } }

Массив - это последовательный список элементов

Int item = value; int one_dimensional_array = { value, value, value, .., value }; int two_dimensional_array = { { value, value, value, .. value }, { value, value, value, .. value }, .. .. .. .. { value, value, value, .. value } };

Если это объект, то это же понятие

Object item = new Object(); Object one_dimensional_array = { new Object(), new Object(), .. new Object() }; Object two_dimensional_array = { { new Object(), new Object(), .. new Object() }, { new Object(), new Object(), .. new Object() }, .. .. .. { new Object(), new Object(), .. new Object() } };

В случае объектов вам нужно либо назначить его null для инициализации с помощью new Type(..) , классы, такие как String и Integer , являются особыми случаями, которые будут обрабатываться как следующие

String a = { "hello", "world" }; // is equivalent to String a = { new String({"h","e","l","l","o"}), new String({"w","o","r","l","d"}) }; Integer b = { 1234, 5678 }; // is equivalent to Integer b = { new Integer(1234), new Integer(5678) };

В общем случае вы можете создавать массивы, которые M мерные

Int .. array = // ^ M times brackets {{..{ // ^ M times { bracket // this is array.. // ^ M times }}..} // ^ M times } bracket ;

Стоит отметить, что создание размерного массива M является дорогостоящим с точки зрения Space. Поскольку при создании массива M с N во всех измерениях общий размер массива больше, чем N^M , так как каждый массив имеет ссылку, а в M-размерности есть (M -1) -мерный массив ссылок. Общий размер выглядит следующим образом

Java ,

Алгоритмы

• 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"); } }

Что же мы видим? Оптимизированный вариант работает в 10-100 раз медленнее! Теперь самое время понаблюдать за реакцией претендента на должность. Какая будет реакция на необычную (точнее обычную в практике разработчика) стрессовую ситуацию. Если на лице подзащитного изобразился азарт и он стал жать на кнопочки временно забыв о Вашем существовании, то это хороший признак. До определенной степени. Вы ведь не хотите взять на работу исследователя, которому плевать на результат проекта? Тогда не задавайте ему вопрос «Почему?». Попросите переделать второй вариант так, чтобы он действительно работал быстрее первого.
Теперь можно смело заниматься некоторое время своими делами. Через пол часа у Вас будет достаточно материала, для того, чтобы оценить основные личностные и профессиональные качества претендента.
Кстати, когда я коротко описал эту задачку на своем рабочем сайте, то наиболее популярный комментарий был «Вот такая эта Ваша Java кривая». Специально для них выкладываю код на Великом и Свободном. А счастливые обладатели Free Pascal под Windows могут заглянуть

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.

В приведенном коде на Паскале я убрал «запутывающие» моменты и оставил только суть проблемы. Если это можно назвать проблемой.
Какие мы в итоге получаем вопросы к подзащитному?
1. Почему стало работать медленнее? И поподробнее…
2. Как сделать инициализацию быстрее?

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:

• Программирование
• массивы
• память

Добавить метки