Array

Einführung

Eine wörtliche Übersetzung des Wortes Array aus dem Englischen ins Deutsche liefert: Ansammlung oder Aufstellung.

Ein Array ist ein Container-Objekt, das eine feste Anzahl von Werten eines Datentyps enthält. Arrays werden in Java in einer eigenen Klasse der Standardbibliothek verwaltet. Diese stellt diverse Methoden zur Erzeugung und Wertezuweisung zur Verfügung. Das Array ist ein komplexer Datentyp und ist die Grundlage für die Implementierung unterschiedlicher dynamischer Datenstrukturen wie z.B. der ArrayList, die in der Bibliothek java.util.* bereitgestellt werden.

Test Im folgenden Kaptitel II wird das eindimensionale Array vorgestellt. In der Praxis benötigt man außerdem mehrdimensionale um z.B. eine Matrix darzustellen. In der Bildverarbeitung ist ein Bild eine Matrix von Farb- oder Grauwerten. Im Kapitel III wird auf die Besonderheiten mehrdimensionaler Arrays eingegangen.

Eindimensionale Arrays

Grundsätzlicher Aufbau

Bei der Deklaration eines Arrays wird der eigentliche Container definiert. Das bedeutet, dass das Array zunächst exakt in seiner Größe und Typ bestimmt wird.

(Schematische Darstellung eindimensionales Array http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/arrays.html)

Ein Array setzt sich aus einer festdefinierten Anzahl von Speicherplätzen zusammen. Jeder Speicherplatz kann so genannte Elemente speichern. Jedes Element ist durch seinen numerischen Index abrufbar. Wie in der Abbildung gezeigt, beginnt die Nummerierung mit 0. Das 9. Element, zum Beispiel, ist daher bei Index 8 zu finden.

Die Anzahl von möglichen Speicherplätzen bezeichnet man auch als Länge des Arrays. Die Länge eines Arrays wird festgelegt, wenn das Array erstellt/instanziiert wird. Ein einfaches Array ist ein eindimensionales Array. Ein eindimensionales Array speichert eine Menge von Elementen, so wie ein Bücherregal eine Menge von Bücher aufnimmt.

Syntax

Deklaration

Die Deklaration eines Arrays erfolgt im Beispiel-Programm (siehe Tabelle) durch folgende Codezeile:

// Deklariere ein Array, das nur Integer speichert

int[] einArray;

Wie bei der Deklarationen anderer Variablen besteht eine Array-Deklaration aus drei Komponenten:

• Sichtbarkeit des Arrays (wurde hier weggelassen)

• Array-Typ

• Name des Arrays

Der Datentyp wird vor die eckigen Klammern [] geschrieben (in diesem Beispiel int). Der Datentyp gibt an, welche Datentypen die zu speichernden Elemente haben müssen.

Die eckigen Klammern [] sind Sonderzeichen die dem Compiler anzeigen, dass die deklarierte Variable ein Array ist.

Die Größe des Arrays ist nicht Teil der Deklaration (weshalb die Klammern leer sind). Der Name des Arrays ist - wie bei allen Variablen - freiwählbar. Es sollten aber auch hier die Namenskonventionen eingehalten werden. Wie bei anderen komplexen Datentypen auch, wird durch die Deklaration noch kein Objekt der Klasse Array erzeugt. Hierfür ist eine Initialisierung notwendig.

Im Beispiel wurde ein Array mit dem Datentyp int deklariert. Natürlich können Arrays beliebiger komplexer und primitiver Datentypen deklariert werden:

Sechs Arrays mit primitiven Datentypen:

byte[] einArrayMitBytes;

short[] einArrayMitShorts;

long[] einArraMitfLongs;

double[] einArrayMitDoubles;

boolean[] einArrayMitBooleans;

char[] einArrayMitChars;

Ein Array mit einem komplexen Datentyp:

Mitarbeiter[] einArrayMitMitarbeiter;

Instanziierung und Initalisierung

Die Instanziierung eines Arrays erfolgt mit Schlüsselwort new, gefolgt von dem Datentyp und eckigen Klammern []. In den eckigen Klammern muss die Länge des Arrays festgelegt werden.

// Intialisiere das Array und

//definiere die Länge des Arrays auf 10

einArray = new int[10];

Alternativ kann auch eine Kurzschreibweise verwendet werden, um ein Array zu erzeugen und es initial mit Elementen zu befüllen.

int[] einArray = { 100, 200, 300,400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000};

In diesem Beispiel wird das Array deklariert und initialisiert. Es wird also das Array-Objekt erzeugt und mit den in geschweiften Klammern stehenden Werten befüllt. Die Länge des Arrays wird auch hier mit 10 definiert. Die Länge ergibt sich nun durch die Anzahl der Element in den geschweiften Klammern.

Speichern

Mit Hilfe des Gleichheitszeichens und des Index des Arrays können Werte oder Objekte in einem Array gespeichert werden. Der Index in der eckigen Klammer gibt an, in welches Feld des Arrays Elemente gespeichert werden.

// Speichere im Index 0 das 1. Element

einArray[0] = 100;

// Speichere im Index 1 das 2. Element

einArray[1] = 200;

Lesen

Der Zugriff um Elemente aus Arrays auszulesen erfolgt ebenfalls über den Index. Durch Angabe des Array-Namens und des Index in eckigen Klammern wird das Element im Index zurück gegeben.

System.out.println("Element Index 0: " + einArray[0]);

Im Beispiel wird der Integer-Wert im Array mit dem Index 0 zurückgegeben; also die Natürliche Zahl 100.

Beispiel

In einer realen Situation, würden wir wahrscheinlich ein Schleifenkonstrukt wählen, um jedes Element des Array zu durchlaufen. Dieses Beispiel konzentriert sich auf die Array-Syntax und setzt kein Wissen über Schleifen voraus.

Mehrdimensionale Arrays

Neben eindimensionalen Arrays gibt es auch mehrdimensionale Arrays. Ein mehrdimensionales Array ist eine Menge von eindimensionalen Arrays, ähnlich einer Reihe von Bücherregalen in einer Bücherei.

In der Praxis benötigt man mehrdimensionale um z.B. eine Matrix darzustellen. In der Bildverarbeitung ist ein Bild eine Matrix von Farb- oder Grauwerten.

Grundsätzlicher Aufbau

Wie beim eindimensionalen Array wird der Deklaration eines mehrdimensionalen Arrays ein Container definiert. In diesem Fall hält der Container n Arrays. Ein zweidimensionales Array kann man sich als Matrix oder Tabelle vorstellen. Bekanntermaßen ist jede Zelle einer Tabelle eindeutig durch die Position in einer Reihe und einer Spalte identifizierbar. Um den Inhalt einer Tabellenzelle durch ein bestimmtes Array-Element zu beschreiben, bietet sich ein zweidimensionales Array an: Eine Dimension beschreibt die Reihe, die andere Dimension die Spalte. Angenommen, eine Tabelle hat vier Reihen und drei Spalten, dann ergibt sich folgendes Schema:

Ein dreidimensionales Array lässt sich wie folgt darstellen:

Demo