Java開發筆記（二十一）二維數組的擴展

前面介紹的數組容納的是一串數字，彷彿一根線把這組數字串了起來，故而它只是一維數組。一維數組用來表示簡單的數列尚可，要是表達複雜的平面座標系，那就力不從心了。因爲平面座標系存在水平和垂直兩個方向，所以可用二維數組來保存平面座標系上的一組座標頂點，其中第一維是頂點隊列，第二維是頂點的橫縱座標。許多個平面組合起來變成一幅動畫，每一個平面都構成動畫的一個幀，這樣就造成了三維數組。二維數組、三維數組，乃至更多維度的數組，統稱爲多維數組。多維數組全由一維數組擴展而來，它們的用法大同小異，於是只要學會如何使用二維數組，便可觸類旁通運用其餘多維數組。下面就以二維數組爲例，統一介紹多維數組的常見用法。
如同一維數組那樣，二維數組也有兩種聲明形式，一種是在變量名稱後面添加兩對方括號，例如「double triangle[][]」；另外一種是在類型後面添加兩對方括號，例如「int[][] triangle」。前述的二維數組triangle表示平面座標系上的三角形，其中第一對方括號表示這個三角形有幾個頂點，第二對方括號表示每一個頂點由幾個座標方向構成。
給二維數組分配存儲空間也有三種方式，分別說明以下：
一、利用語句「new 變量類型[頂點數量][方向數量]」分配空間，好比三角形triangle有三個頂點，每一個頂點由橫縱兩個座標方向組成，則可經過下面這行語句實現：

		// 在兩對方括號內分別填入數字，表示數組有多少行多少列
		triangle = new double[3][2];

 

二、在分配存儲空間的時候當即對數組進行初始化賦值，此時方括號中間不填數字，而在方括號後面添加花括號，而且花括號內部是以逗號分隔的幾個一維數組。此時初始化賦值的代碼以下所示：

		// 方括號內留空，而後緊跟花括號，花括號內部是以逗號分隔的幾個一維數組
		double[][] triangle = new double[][]{
				new double[]{-2.0, 0.0},
				new double[]{0.0, -1.0},
				new double[]{2.0, 1.0}
		};

 

三、可見上面的第二種寫法實在囉嗦，徹底能夠參照一維數組的簡化寫法，把多餘的「new double***」通通去掉，因而整個初始化代碼精簡以下：

		// 賦值等號右邊直接跟着花括號，花括號又內嵌好幾個花括號分別表示對應的一維數組
		double[][] triangle = { {-2.0, 0.0}, {0.0, -1.0}, {2.0, 1.0} };

以上的賦值等號右邊直接跟着花括號，花括號裏面又有三組花括號，每組花括號分別容納兩個數字。這便告訴編譯器：該二維數組須要分配三個頂點，而且每一個頂點都有兩個座標方向。

若要獲取二維數組裏面的某個元素，可採起「數組名稱[元素行號][元素列號]」的形式，表示當前操做的是第幾行第幾列的數組元素。與一維數組不一樣的是，對於二維數組來講，「數組名稱.length」不能得到全部元素的數量，而是得到該數組的行數；要想獲取某行的列數，則需經過「triangle[行號].length」來獲得，把全部行的列數累加起來，才能求得該二維數組的元素個數。下面是聲明一個浮點型的二維數組，並對每一個數組元素賦值，最後遍歷打印各元素的完整代碼例子：

		// 如下是聲明二維數組的第一種形式：「變量類型 數組名稱[][]」
		double triangle[][];
		// 如下是分配二維數組空間的第一種形式
		// 在兩對方括號內分別填入數字，表示數組有多少行多少列
		triangle = new double[3][2];
		// 數組名稱後面的「[數字1][數字2]」，就是數組元素的行列下標，表示當前操做的是第幾行第幾列的數組元素
		triangle[0][0] = -2.0;
		triangle[0][1] = 0.0;
		triangle[1][0] = 0.0;
		triangle[1][1] = -1.0;
		triangle[2][0] = 2.0;
		triangle[2][1] = 1.0;
		// 下面經過循環語句依次讀出數組中的全部元素。
		// 「二維數組名稱.length」表示獲取該數組的行數
		for (int i=0; i<triangle.length; i++) {
			// 「triangle[i].length」表示獲取該數組第i行的列數
			for (int j=0; j<triangle[i].length; j++) {
				// 打印第i行第j列的數組元素
				System.out.println("triangle["+i+"]["+j+"]="+triangle[i][j]);
			}
		}

 

上述示例代碼中的二維數組，存放了平面座標系上的三個頂點，它們的座標分別是(-2.0, 0.0)、(0.0, -1.0)、(2.0, 1.0)。這三個座標點構成了一個三角形的三個頂點，正以下圖所示的A點（座標爲(-2,0)）、B點（座標爲(0,-1)）、C點（座標爲(2,1)）。

看到了熟悉的平面座標圖，這下平面幾何的知識可派上用場了，例如根據兩點的座標來計算兩點之間的距離。既然三角形有三個頂點A、B、C，接下來不妨計算它的三條邊長，包括AB、AC和BC三條邊的長度。因而分別求得兩個頂點在橫軸方向的距離，以及在縱軸方向的距離，而後利用勾股定理算出鏈接兩頂點的斜邊長度。如下即是由二維數組保存的座標數值求解三角形各邊長的演示代碼：

		// 下面經過循環語句依次計算三角形每條邊的長度
		// 假設第一個數組元素表明點A，第二個數組元素表明點B，第三個數組元素表明點C，
		// 則本循環將依次求得AB、AC、BC這三條邊的長度
		for (int i=0; i<triangle.length-1; i++) {
			for (int j=i+1; j<triangle.length; j++) {
				// 獲取兩個頂點在橫軸方向的距離
				double xDistance = Math.abs(triangle[j][0] - triangle[i][0]);
				// 獲取兩個頂點在縱軸方向的距離
				double yDistance = Math.abs(triangle[j][1] - triangle[i][1]);
				// 根據勾股定理計算鏈接兩頂點的斜邊長度
				double distance = Math.sqrt(xDistance*xDistance + yDistance*yDistance);
				System.out.println("i="+i+",j="+j+",distance="+distance);
			}
		}

 

運行上述的演示代碼，打印出來的三角形邊長計算結果以下所示：

i=0,j=1,distance=2.23606797749979
i=0,j=2,distance=4.123105625617661
i=1,j=2,distance=2.8284271247461903