Tablice, klasa String i operacje w Javie

Poprzednio poznaliśmy podstawowe typy danych w Javie. W tym wpisie pokażemy jak można posługiwać się w wygodny sposób wieloma elementami tego samego typu. Na koniec zapoznamy się z ważną klasą, która pozwala obsługiwać łańcuchy znakowe. Ich znajomość oraz umiejętność manipulowania nimi jest jednym z najważniejszych etapów szkolenia i należy do zdecydowanych podstaw.

Tablice – deklaracja, inicjacja, dostęp

Tablice są strukturą danych określonego typu, której elementy zajmują kolejne miejsce w pamięci – każdy tyle samo. Ta cecha pozwala do tworzenia kolekcji określonego typu.

Dostęp do elementów tablicy

Operator [] umożliwia pobranie lub wpisanie wartości do miejsca wyznaczonego przez indeks z przedziału od 0 do n-1, gdzie n jest rozmiarem struktury (n >= 0). Nigdy nie należy przekraczać rozmiarów tablicy, gdyż spowoduje to wyjątek typu unchecked IndexOutOfBoundException. Dokładne znaczenie wystąpienia wyjątku wyjaśni się dalej w szkoleniu, jednakże zachęcamy choćby do pobieżnego zapoznania się z materiałem z linku.

Jeśli nie mamy pewności jaki jest rozmiar tablicy należy użyć metody length(), która zwraca rozmiar tablicy. Jeżeli logika programu na to pozwala można też zastosować nowy typ pętli typu for each. Dzięki jej użyciu nie ma potrzeby uważania na indeksy tablicy.

Należy pamiętać, że zmienna tablicowa jest tak naprawdę referencją. Etykieta wskazuje miejsce w pamięci. W związku z tym gdy użyjemy poleceń:

tak naprawdę przypiszemy do zmiennej tablicowej numery referencję do tej samej tablicy, która znajduje się pod adresem wskazanym przez zmienną liczby. Rysunek poniżej zobrazuje podane polecenia.

Tablice wielowymiarowe

Te tablice są w rzeczywistości tablicami, które wskazują na tablice. Deklaracja i dostęp do nich odbywa się w podobny sposób jak w przypadku tablicy jednowymiarowej – wystarczy użyć dwóch operatorów [].

Najważniejsze metody klasy Arrays

Do działań z tablicami przydają się metody z klasy Arrays. Poniżej znajduje się lista kilku najważniejszych metod z dokumentacji. Wszystkie są statyczne, co oznacza, że wywołując je posługujemy się nazwą klasy, a nie instancją obiektu.

• byte copyOf(byte[] originalTab, int newLength) – zwraca kopię tablicy originalTab o rozmiarze podanym w parametrze newLength.
• void sort(T[] a) – sortuje tablicę stosując algorytm QuickSort.
• String toString(typ a) – w zależności od typu tablicy wypisuje wszystkie elementy tablicy ujęte w nawias kwadratowy, rozdzielone przecinkami.
• boolean equals(typ [] a, typ [] b) – sprawdza czy tablice są tego samego rozmiaru i odpowiednie elementy są tej samej wartości.
• void fill(typ [] a, typ v) – ustawia wszystkie elementy tablicy wartością v – pozwala to zaoszczędzić czas gdy chcemy wypełnić całą tablicę jedną wartością.

Klasa String

Łańcuchy znakowe służą do przechowywania danych tekstowych. Ich poprawna obsługa jest kluczowa w wielu dziedzinach programowania dlatego warto dobrze poznać tę klasę. Oprócz prostych komunikatów, które wyświetlimy użytkownikowi w oknie konsoli, pozwalają na przechowywanie danych, takich jak nazwy, opisy, polecenia SQL, czy też ścieżki dostępu do plików.

W niektórych językach np. PHP typ String jest wbudowany. W Javie String jest elementem biblioteki standardowej, która zawiera klasę o tej nazwie. Zwróćmy uwagę, że po raz pierwszy użyjemy innej klasy niż ta, w której znajduje się nasza metoda main().

Programistom przyzwyczajonym do korzystania z łańcuchów np. w języku C polecamy jak najszybciej przestawić się na korzystanie z klasy String. Posiada on wiele zalet, a podstawową jest zwolnienie obowiązku pilnowania czy łańcuch jest odpowiednio duży, aby pomieścić tekst. Używanie łańcuchów w Javie jest niezwykle proste. Poniżej znajduje się porównanie podejścia łańcuchowego znanego z C oraz klasa String z Javy.

Kolejnym argumentem jest też wygoda uzupełniania danych – dużo prościej przypisać literał do obiektu klasy String niż wypełniaj każdy element tablicy osobnym znakiem.

Jaka jest podstawowa różnica?

W obu przypadkach obiekty składają się ze znaków (w przypadku Javy Unicode), natomiast w C tablica posiada z góry zadeklarowany rozmiar – 20 znaków. W związku z tym imię nie może przekroczyć tego rozmiaru gdyż konsekwencją może być awaryjne wyście z programu lub w najlepszym przypadku praca z nieprawidłowymi danymi. Klasa String nie posiada tych ograniczeń i nie jesteśmy zmuszeni, aby z góry przewidzieć ile maksymalnie znaków zostanie użytych.

Z drugiej strony czy problemem byłoby zadeklarować tablicę o większym rozmiarze np. 1000 znaków? Oczywiście można tak zrobić, ale jeżeli imię składa się z 4 liter, to zużyjemy niepotrzebnie wiele pamięci komputera.

Kolejną zaletą klasy String jest cały szereg metod, które dostarcza. Poniżej wypiszemy najważniejsze z nich (wszystkie są wymienione w dokumentacji dostępnej w internecie).

Metody klasy String

• int length() – długość łańcucha.
• String toLowerCase() – zwraca łańcuch, w którym wszystkie znaki zostają zastąpione małymi literami.
• String toUpperCase() – zwraca łańcuch, w którym wszystkie znaki zostają zastąpione dużymi literami.
• boolean equals(Object other) – sprawdza czy łańcuch jest identyczny z łańcuchem other. Warto zwrócić uwagę na to, że obiekt other jest klasy Object czyli klasy, która jest nadrzędna dla wszystkich klas w Javie – to właśnie ona zawiera metodę equals(), ale o tym napiszemy w następnych rozdziałach.
• String replace(CharSequence oldString, CharSequence newString) – zwraca łańcuch, w którym wszystkie wystąpienia łańcucha oldString zostają zastąpione łańcuchem newString.
• String substring(int beginIndex) – zwraca łańuch, który zaczyna się od beginIndex.
• boolean equalsIgnoreCase(String other) – sprawdza czy łańcuch jest identyczny z other ignorując wielkość znaków.
• String substring(int beginIndex, int endIndex) – sprawdza łańcuch, który zaczyna się od beginIndex, a kończy na endIndex.
• String trim() – zwraca kopię łańcucha bez wiodącego i znajdującego się na końcu ciągu białego znaku

Oprócz metod należy zwrócić uwagę na konkatenację łańcuchów operatorem „+”. Jest to jedyny przeciążony operator w Javie. Używa się go tak samo jak znaku „dodać” przy działaniach arytmetycznych. Tak samo z operatorem przypisania. Poniżej przedstawimy omawiane sytuacje.

W przypadku, łączenie wielu łańcuchów w jeden obiekt typu String warto rozważyć użycie specjalnego obiektu klasy StringBuffer lub StringBuilder.

Porównywanie łańcuchów znakowych

Co jednak gdy chcemy porównać dwa łańcuchy? Czy można użyć operatora == znanego z poprzedniej części? Innymi słowy czy wynik porównania str3 == str1 + str2? Odpowiedź brzmi nie, ponieważ nazwy obiektów wskazują miejsce w pamięci (referencja) i to one zostaną porównane zatem ta operacja zwróci prawdę tylko w przypadku gdy porównamy ten sam łańcuch, a nie możemy nigdy założyć, że tak będzie. Aby otrzymać wynik prawidłowy należy użyć metody equals().

W następnym wpisie przyjrzymy się pętlom oraz przepływom sterowania.