Vectores y Matrices

Es un error frecuente acceder a un elemento de un array fuera del rango en que está definido. Java comprueba en tiempo de compilación que los índices estén dentro de rango, en caso contrario genera un error. Durante la ejecución del programa, un acceso fuera de rango genera una excepción .

Subíndices de un array

El índice de un array se denomina, con frecuencia, subíndice del array. El término procede de las matemáticas, en las que un subíndice se utiliza para representar un elemento determinado.

numeros0 equivale a numeros[0]

numeros3 equivale a numeros[3]

El método de numeración del elemento i-ésimo con el índice o subíndice i-1 se denomina indexación basada en cero. Se utiliza para que el índice de un elemento del array sea siempre igual que el número de “pasos” desde el elemento inicial numeros[0] a ese elemento. 

Por ejemplo,

numeros[3] está a 3 pasos o posiciones del elemento numeros[0].

Ejemplo :

Acceso a elementos de diferentes arrays.

1. int []mes = new int[12];                            mes contiene 12 elementos: el primero, mes[0],  y el último, mes[11].

float salarios[];                                               Declara un array de tipo float.

salarios = new float[25];                                Crea el array de 25 elementos.

mes[4] = 5;

salario[mes[4]*3];                                         Accede al elemento salario[15].

2. final int MX = 20;

Racional []ra = new Racional[MX];            Declara un array de 20 objetos Racional.

ra[MX - 4];                                                    Accede al elemento ra[16].

En los programas se pueden referenciar elementos del array utilizando fórmulas para los subíndices.

Siempre que el subíndice pueda evaluarse a un entero, se puede utilizar una constante, una variable o una expresión para el subíndice

Tamaño de los arrays. Atributo length

Java considera cada array como un objeto que, además de tener capacidad para almacenar elementos, dispone del atributo length con el número de elementos.

double [] v = new double[15];

System.out.print(v.length); //escribe 15, número de elementos de v.

Java conoce el número de elementos de un array cuando se establece su tamaño con el operador new, o bien con una expresión de inicialización. length está protegido, no puede ser modificado ya que está definido con el cualificador final.

Ejemplo 

Haciendo uso del atributo length se calcula la suma de los elementos de un array de tipo double.

double suma (double [] w)

{

double s = 0.0;

for (int i = 0; i < w.length; i++)

s += w[i];

return s;

}

Precaución 

El número de elementos de un array es un campo del array, no un método:w.length; // es correcto

                    w.length(); // es un error

Verificación del índice de un array

Java, al contrario que el lenguaje C, verifica que el índice de un array esté en el rango de definición.

Si, por ejemplo, se define un array a de 6 elementos, los índices válidos están en el rango 0 a 5, entonces el acceso a[6] es detectado por el compilador y genera un mensaje de error. Durante la ejecución del programa también puede producirse el acceso a un elemento fuera de los índices, y provocará que el programa se “rompa” en tiempo de ejecución, generando una excepción

Ejemplo 

Protección frente a errores en el intervalo (rango) de valores de una variable de índice que

representa un array

int datos(double a[])throws Exception

{

int n;

System.out.println("Entrada de datos, cuantos elementos: ? ");

n = Integer.parseInt(entrada.readLine());

if (n > a.length)

return 0;

for (int i = 0; i < n; i++)

a[i]= Double.valueOf(entrada.readLine()).doubleValue();

return 1;

}

Inicialización de un array

Los elementos del array se pueden inicializar con valores constantes en una sentencia que, además, determina su tamaño. Estas constantes se separan por comas y se encierran entre llaves,

como en los siguientes ejemplos:

int numeros[] = {10, 20, 30, 40, 50, 60}; /* Define un array de 6 elementos

y se inicializan a las constantes */

int n[] = {3, 4, 5} // Define un array de 3 elementos

char c[] = {'L','u','i','s'}; // Define un array de 4 elementos

El array numeros tiene 6 elementos, n tiene 3 elementos y el array c 4 elementos.

Nota

La serie de valores entre llaves sólo puede ser usada para inicializar un array, no en

sentencias de asignación posteriores.

int cuenta[] = {15, 25, -45, 0, 50};

El compilador asigna automáticamente cinco elementos a cuenta.

El método de inicializar arrays mediante valores constantes después de su definición es adecuado cuando el número de elementos del array es pequeño. Por ejemplo:

final int ENE = 31, FEB = 28, MAR = 31, ABR = 30, MAY = 31,

JUN = 30, JUL = 31, AGO = 31, SEP = 30, OCT = 31,

NOV = 30, DIC = 31;

int meses[] = {ENE, FEB, MAR, ABR, MAY, JUN,

JUL, AGO, SEP, OCT, NOV, DIC};

Pueden asignarse valores a un array utilizando un bucle for o while/do-while, y éste suele ser el sistema más empleado normalmente. Por ejemplo, para inicializar todos los valores del array numeros al valor -1 se puede utilizar la siguiente sentencia:

for (i = 0; i < numeros.length; i++)

numeros[i] = -1;

Por defecto, Java inicializa cada elemento de un array a ceros binarios, ya sea de tipo int, char, ...

Ejercicio 

El programa escrito a continuación lee NUM enteros en un array, multiplica los elementos del array y visualiza el producto.

import java.io.*;

class Inicial

{

public static void main(String [] a) throws IOException

{

final int NUM = 10;

BufferedReader entrada = new BufferedReader(

new InputStreamReader(System.in));

int nums[]= new int[NUM];

int total = 1;

System.out.println("Por favor, introduzca " + NUM + " datos");

for (int i = 0; i < NUM; i++)

{

nums[i] = Integer.parseInt(entrada.readLine());

}

System.out.print("\nLista de números: ");

for (int i = 0; i < NUM; i++)

{

System.out.print(" " + nums[i]);

total *= nums[i];

}

System.out.println("\nEl producto de los números es " + total);

}

}

 Copia de arrays

En Java, los nombres de arrays son referencias a un bloque de memoria distribuida según el número de elementos; por ello, si se hace una asignación entre dos variables array, éstas se refieren al mismo array. Por ejemplo:

double [] r, w;

r = new double[11];

w = new double[15];

for (int j = 0; j < r.length; j++)

r[j] = (double) 2*j-1;

// asignación del array r a w

w = r;

Esta asignación hace que se pueda acceder a los elementos desde r o desde w, pero no se ha creado un nuevo almacenamiento para los elementos; los 15 elementos que inicialmente se referencian desde w se han perdido.

Los elementos de un array se pueden asignar a otro array del mismo tipo. Se construye un bucle que accede a cada elemento del origen y destino; el array destino debe estar definido con al menos los mismo elementos. 

Por ejemplo:

final int N = 12;

int v1[] = new int[N], v2[] = new int[N];

for (int i = 0; i < N; i++)

v1[i] = (int)Math.random()*199 +1 ;

// Los elementos de v1 son copiados a v2

for (int i = 0; i < N; i++)

v2[i] = v1[i];

Esta copia se puede hacer con un método de la clase System, arraycopy(). Para copiar los N elementos que tiene el array v1 en v2 con el método arraycopy()se especifica la posición inicial del vector desde el que se copia, la posición del vector destino donde se inicia la copia y el

número de elementos:

System.arraycopy(v1,0,v2,0,N);

La sintaxis del método arraycopy:

System.arraycopy(arrayOrigen,inicioOrigen,arrayDestino,inicioDestino,numElementos)

arrayOrigen: nombre del array desde el que se va a copiar.

inicioOrigen: posición del array origen desde el que se inicia la copia.

arrayDestino: nombre del array en el que se hace la copia.

inicioDestino: posición del array destino donde empieza la copia.

numElementos: número de elementos del array origen que se van a copiar

Ejercicio

Definir dos arrays de tipo double, v y w con 15 y 20 elementos respectivamente. En el array v se guardan los valores de la función e2x-1 para x ≥ 1.0; el array w se inicializa cada elemento al ordinal del elemento. A continuación se copian los 10 últimos elementos de v a partir del elemento 11 de w. Por último, se escriben los elementos de ambos arrays.

El programa que se escribe a continuación sigue los pasos indicados en el enunciado. Se

usa la función exp() de la clase Math para el cálculo de la función e2x-1 ; así como el método

arraycopy() para realizar la copia de elementos de array pedida.

import java.io.*;

class copiArray

{

public static void main(String [] a)

{

final int N = 15;

final int M = 20;

double [] v = new double[N], w = new double [M];

double x = 1.0;

for (int i = 0; i < N; x += 0.2, i++)

v[i] = Math.exp(2*x-1);

for (int i = 0; i < M; i++)

w[i] = (double)i;

// Se imprimen los elementos del vector v

System.out.println("\n Valores del vector v");

for (int i = 0; i < N; i++)

System.out.print(v[i] + " ");

System.out.flush();

// Es realizada la copia de v a w

System.arraycopy(v, (N-1)-10 +1, w, 10, 10);

// Se impimen los elementos del vector w

System.out.println("\n Valores del vector w");

for (int i = 0; i < M; i++)

System.out.print(w[i] + " ");

System.out.flush();

}

}

Precaución

arrays se conocen también por el término listas. Los arrays multidimensionales son aquellos que tienen más de una dimensión y, en consecuencia, más de un índice. Los más usuales son los de dos dimensiones, conocidos también por el nombre de tablas o matrices. Sin embargo, es posible crear arrays de tantas dimensiones como requieran sus aplicaciones, ya sean tres, cuatro o más.Un array de dos dimensiones (m × n) equivale a una tabla con múltiples filas y múltiples columnas (Figura ).