Многомерные массивы

Многомерные массивы представляют собой массивы массивов.

При объявлении переменной многомерного массива для указания каждого дополнительного индекса используется отдельный ряд квадратных скобок. Например:

int[][] twoD = new int[5][4];

Следующий рисунок показывает как можно визуально представить двумерный массив 5 на 4. Левый индекс определяет строку, а правый столбец:

Следующий пример демонстрирует каким образом можно установить значения в двухмерный массив 5x4. Для перебора строк используется внешний цикл for, для перебора столбцов - внутренний. Каждому следующему элементу присваивается значение на единицу большее чем предыдущее.

public class TwoDArray1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] twoD = new int[5][4];
        int i, j, k = 0;
        for (i = 0; i < 5; i++) {
            for (j = 0; j < 4; j++) {
                twoD[i][j] = k++;
                System.out.print(twoD[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Рассмотрим теперь как представлен двумерный массив int[][] twoD = new int[3][4]; в памяти. Переменная twoD указывает не на матрицу, а на строку (красного цвета)  состоящую из трех элементов. Значение каждого элемента - это ссылка на строку из четырех элементов (фиолетового цвета).

Следующая картинка показывает каким образом, хранится трехмерный массив int[][][] threeD = new int[3][4][2] в памяти:

Подобным образом может храниться массив любой размерности в памяти.

В двумерных массивах, которые мы рассматривали до сих пор, количество элементов в каждой строке одинаково - чаще всего так и бывает. Но это не обязательно, каждая строка может содержать разное количество элементов. Например:

Посмотрим код, реализующий такой массив. При объявлении двумерного массива необходимо задать количество элементов только для первой размерности - int[][] array = new int[4][]. Таким образом, мы указываем количество строк в массиве, но под каждую строку память не выделяем. Далее выделяем отдельно память под каждую строку массива. Например, строка с индексом ноль будет размера 1 - array[0] = new int[1]. 

public class TwoDArray2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = new int[4][];
        array[0] = new int[1];
        array[1] = new int[2];
        array[2] = new int[3];
        array[3] = new int[4];
        int i, j, k = 0;
        for (i = 0; i < 4; i++) {
            for (j = 0; j < i + 1; j++) {
                array[i][j] = k++;
                System.out.print(array[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Для многомерных массивов можно также использовать блок для инициализации, если значения всех элементов заранее известны. Каждая отдельная строка заключается в фигурные скобки:

public class TwoDArray3 {
    public static void main(String[] args) {
        double[][] arrayTwoD = {
                {0, 1, 2, 3},
                {4, 5, 6, 7},
                {8, 9, 10, 11},
                {12, 13, 14, 15}
        };
        for (double[] arrayOneD : arrayTwoD) {
            for (double element : arrayOneD) {
                System.out.print(element + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Презентацию с видео можно скачать на Patreon.