Java 程式設計(二)  ：第三章 二維陣列      下一頁

 

第三章  二維陣列

3-1 二維陣列

內容：

  • 3-1-1 二維陣列結構

  • 3-1-2 二維陣列宣告

  • 3-1-3 範例研討：印出二維陣列內容

  • 3-1-4 範例研討：將二維陣列內容加倍

  • 3-1-5 自我挑戰：印出最高與最低成績者

  • 3-1-6 自我挑戰：成績查詢系統

3-1-1 二維陣列結構

既然陣列是由若干個相同資料型態的變數整合而成，變數的排列格式也延伸了不同的陣列格式。如果所有變數排列成一行或一列，則稱之為『一維陣列』（如 array[]）；如果排列成平面形狀，則稱為『二維陣列』（如 array[][]）；如果是立體形狀，則為『三維陣列』（如 array[][][]）；如是四度空間型態，則是『四維陣列』（如 array[][][][]），其中每一維都需要一個變數作為指標，索引其相對位置。各種陣列型態都有其運用範圍，如沒有特殊情況的話，還是一維與二維陣列的應用最普遍，本書僅介紹到二維陣列，更多維數陣列的處理方式，也大致相同的。

將變數排列成『縱橫』的平面形狀，則稱之為『二維陣列』。二維陣列需要兩個位置指標，如 score[x][y] 變數，前面指標（如 x）是標示第幾行數（由 0 開始）； 第二個指標（如 y），則標示第幾列數；如是 4 * 3 陣列共計有 12 個相同型態（int）變數的元素。另外，陣列被宣告完成之後（如 int score[][] = { ..}）。以 score[][] 陣列為例，java 利用 score.length 變數來表該陣列的行數。又 Java 允許陣列中各行的列數目不一定要相同，以 score[x].length 表示該行（x）元素的數目（即是列數目）。陣列內各元素與行列變數的表示方法，如圖 3-1 所示。

 圖 3-1 二維陣列的結構

3-1-2 二維陣列宣告

陣列的宣告方法有兩種，一者先宣告陣列變數名稱與結構，當需要使用時再指定所需空間，其稱之為動態宣告。另一者是宣告時就限定空間並給予出直，稱之為靜態宣告。語法分別如下：

 

二維陣列宣告語法

範        例

動態宣告

Data_type Array_name[][];

Array_name = new Data_type[num1][num2];

Data_type[][] name = new Data_type[num1][num2];

int score[];

score = new int[20][10];

int[][] score = new int [20][10];

靜態宣告

Data_type Array_name[] []= { …};

int score[][] = {{1, 2, 3},

{4, 5, 6},

{7, 8, 9},

{10, 11, 12}};

第一行語法是宣告產生二維陣列，第二行則再給予初值。如敘述句如：int [] [] score = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}, {10, 11, 12}};則產生各個元素與變數內容如下：

score[0][0] = 1, score[0][1]=2, score[0][2]=3  =>score[0].length=3

score[1][0] = 4, score[1][1]=5, score[1][2]=6, score[1][3]=7  =>score[1].length=4

score[2][0] = 8, score[2][1]=9                 =>score[2].length=2

score[3][0] = 10, score[3][1]=11, score[3][2]=12  =>score[3].length=3

score.length = 4

3-1-3 範例研討：印出二維陣列內容

（A）程式功能：Ex3_1.java

請編寫一程式，印出陣列 score [][] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6},{7, 8, 9}, {10, 11, 12}} 內容並依照相對位置排列（平面形狀）。 期望操作介面如下：

D:\Java2_book\chap3>javac Ex3_1.java

D:\Java2_book\chap3>java Ex3_1

         1       2       3

         4       5       6

         7       8       8

        10      11      12

（B）製作技巧研討：

吾人利用 x 與 y 變數作為陣列位置索引，x 是行數指標，y 為列數指標，則任何一元素可由 score[x][y] 表示。如欲平面型態印出陣列內容，則需要二重迴圈敘述，外迴圈標示共計列印幾行（x = 0, 1, …, score.length）；內迴圈索引每行的列數（y = 0, 1, 2, …, score[x].length）。

（C）程式範例：

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//Ex3_1.java

 

public class Ex3_1 {

    public static void main(String args[]) {

        int score[][]={{1, 2, 3},

                   {4, 5, 6},

                   {7, 8, 8},

                   {10, 11, 12}};

        int x;                    // 行指標 (外迴圈)

        int y;                    // 列指標 (內迴圈)

        for(x=0; x<score.length; x++) {

             for(y=0; y<score[x].length; y++)

                 System.out.printf("\t%2d", score[x][y]);

             System.out.printf("\n");

        }

    }

}

(D) 程式重點說明：

  • (1) 第 5~8 行：『int score[][] = { …};』。宣告二維陣列並給予初值。

  • (2) 第 11~15 行：『for(x=0; x<score.length; x++) {…}』。外迴圈指定列印行數，其中 score.length 表示該陣列的行數。

  • (3) 第 12~13 行：『for(y=0; y<score[x].length; y++){…}』。內迴圈指定每行的列的數目，其中 score[x].length 表示該行（x）列的數目。

  • (4) 第 13 行：『System.out.printf("\t%2d", score[x][y]);』。列印 score[x][y] 元素的內容，列印格式是開始先跳一個『Tab』（\t）定格，再以兩個位置的格式列印整數（%2d）。

  • (5) 第 14 行：『System.out.printf(“\n”);』。每行列印完成之後，跳至下一行。

3-1-4 範例研討：將二維陣列內容加倍

（A）程式功能：Ex3_2.java

請編寫一程式，請修改 Ex3_1 範例，將陣列 score [][] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6},{7, 8, 9}, {10, 11, 12}} 內容加 3 倍，再依照相對位置排列（平面形狀）。 期望操作介面如下：

D:\Java2_book\chap3>java Ex3_2

原陣列內容：

         1       2       3

         4       5       6

         7       8       8

        10      11      12

加倍後陣列內容：

         2       4       6

         8      10      12

        14      16      16

        20      22      24

（B）製作技巧提示：

我們建構一個比較容易擴充的程式，將 score[][] 宣告成類別變數，使其允許類別內所有方法使用，又將列印陣列的功能製作成一個獨立的 disp_arr() 方法，程式架構如圖 3-2 所示。

圖 3-2 Ex3-2 程式架構

 (C) 程式範例

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//Ex3_2.java

public class Ex3_2 {

  /*宣告類別變數 score[] */

  static int score[][]={{1, 2, 3},

                        {4, 5, 6},

                        {7, 8, 8},

                        {10, 11, 12}};

  /* 主程式 main() */

  public static void main(String args[]) {

      System.out.printf("原陣列內容：\n");                  

      disp_Arr();

      for(int x=0; x<score.length; x++) {         // 行指標 (外迴圈)

           for(int y=0; y<score[x].length; y++)   // 列指標 (內迴圈)

               score[x][y] = score[x][y] * 2;

      }

      System.out.printf("加倍後陣列內容：\n");

      disp_Arr();

  }

 

  /* 列印陣列方法 disp_arr()  */

  static void disp_Arr() {

      for(int x=0; x<score.length; x++) {

           for(int y=0; y<score[x].length; y++)

               System.out.printf("\t%2d", score[x][y]);

      System.out.printf("\n");

      }

  }

}

3-1-5 自我挑戰：印出最高與最低成績者

（A）程式功能：PM3_1.java

數學老師利用一個二維陣列儲存某一班級學生的成績，score[][] = {{411101, 70}, {411102, 80}, {411103, 75}, {411104, 90}, {411105, 85}, {4111106, 65}, {411107, 83}, {411108, 78}}。請編寫一程式列印出該班成績最高與最低分數與姓名，期望操作介面如下：

D:\Java2_book\chap3>javac PM3_1.java

D:\Java2_book\chap3>java PM3_1

最高者 411104 成績= 90

最低者 411106 成績= 65

（B）製作技巧提示：

二維陣列（score[][]）的每行（score[i], i =0, 1, 2 .., 7）紀錄一筆學生資料，第 0 列（score[i][0]）儲存學號、第 1 列（score[i][1]）儲存數學成績。吾人可利用兩只一維陣列（max[] 與 min[]）儲存最高成績與最低成績，其中第 0 列（如max[0]）儲存學號、第 1 列（如max[1]）存放成績。圖 3-# 為搜尋運作程序，起先將最高成績的陣列設定為 0（max = {0, 0}）；最低成績設定成超過成績界線（min = {0, 999}），再依序比較每位學生成績，如果高於 max，則該紀錄複製到 max 陣列內；如果低於 min，則複製到 min 上。如此由第 0 筆到最後一筆搜尋之後，max 與  min 陣列分別得到最高與最低成績的紀錄。虛擬碼提示如下：

圖 3-3 最高與最低成績搜尋

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宣告成績儲存陣列並給初值（int score[][]= {{411101, 70}, …}）；

宣告最高成績陣列（int max[] = {0, 0}）；

宣告最低成績陣列（int min[] = {0, 9999}）；

搜尋最高與最低成績者：

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

             if(score[i][1] > max[1])

                  max = score[i];

             if(score[i][1] < min[1])

                  min = score[i];

        }

3-1-6 自我挑戰：成績查詢系統

（A）程式功能：PM3_2.java

數學老師利用一個二維陣列儲存某一班級學生的成績，score[][] = {{411101, 70}, {411102, 80}, {411103, 75}, {411104, 90}, {411105, 85}, {4111106, 65}, {411107, 83}, {411108, 78}}。請編寫程式可允許輸入學生學號，並輸出該學生的數學成績，期望操作介面如下：

D:\Java2_book\chap3>java PM3_2

== 成績查詢系統 ==

請輸入學生學號 =>4111120

沒有學號 = 4111120 的資料

D:\Java2_book\chap3>java PM3_2

== 成績查詢系統 ==

請輸入學生學號 =>411103

學號 = 411103, 成績= 75

（B）製作技巧提示：

利用輸入學號作為查詢關鍵，由陣列的起頭到結尾依序比較第 0 個欄位（score[i][0], i=0, 1, 2, …, score.length-1），如果相同則印出第 1 個欄位的內容（score[i][1]，成績欄位）；虛擬碼提示如下：

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宣告輸入物件（Scanner）；

宣告成績儲存陣列並給初值（int score[][]= {{411101, 70}, …}）；

宣告旗號並給予初值（int flag=0）；

讀入查詢學號（num）；

搜尋查詢成績：

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

             if(score[i][0] == num){

                輸出顯示學號與成績；

                flag = 1;

             }

         }

         if(flag ==0)

            輸出顯示沒有資料；

翻轉工作室：粘添壽

 

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