Java : 配列 (Array) の使い方

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Javaの配列の使い方まとめです。
配列の宣言や初期化、要素へのアクセス方法などをご紹介します。

概要

配列とは、複数の変数(値)をまとめて管理するためのデータ構造です。

例えば、果物を表す３つの文字列

• リンゴ
• メロン
• バナナ

を管理したいとします。

まずは配列を使わずに、変数で管理してみましょう。

apple, melon, banana 変数にそれぞれの果物の文字列をいれます。
そして、それらをコンソールへ出力します。

final var apple = "リンゴ";
final var melon = "メロン";
final var banana = "バナナ";

System.out.println(apple);
System.out.println(melon);
System.out.println(banana);

// 結果
// ↓
//リンゴ
//メロン
//バナナ

これを配列に変えてみましょう。

final String[] fruits = {"リンゴ", "メロン", "バナナ"};

for (final var fruit : fruits) {
    System.out.println(fruit);
}

// 結果
// ↓
//リンゴ
//メロン
//バナナ

変数で１つ１つ管理するよりかは、配列を使ったほうが管理しやすく感じますでしょうか？

今回は変数が３つなので、そこまで違いを感じないかもしれません。
しかし、これが１００個くらい多くなってくるとどうでしょうか。

final var apple = "リンゴ";
final var melon = "メロン";
final var banana = "バナナ";
...
...
１００個分続く
...

System.out.println(apple);
System.out.println(melon);
System.out.println(banana);
...
...
１００個分続く
...

記述が大変なだけではなく、apple や melon といった変数名を考えるのも大変ですね。
また、これだけの量を手作業で書いていくと、うっかり１つ書き忘れてしまう、ということも十分起こりえます。

変数が増えると、その変数を管理するだけでも大変です。
結果として不具合の発生しやすい（メンテナンスしにくい）プログラムになります。

final String[] fruits = {"リンゴ", "メロン", "バナナ", ... １００個分続く ...};

for (final var fruit : fruits) {
    System.out.println(fruit);
}

配列で管理すれば、fruits という変数が１つで済みます。
また、拡張for文 を使えば確実にすべての内容を出力できます。

宣言

配列を宣言するには、変数宣言の型のところに [] を追加します。

int型を例に見てみましょう。

// 変数
int value;

// 配列
int[] array;

value は通常の変数です。

array は配列です。
もう少し詳しくいうと、１次元の配列です。

２次元の配列を宣言するには [] を追加してあげます。
３次元ではさらに追加します。

// ２次元配列
int[][] array2;

// ３次元配列
int[][][] array3;

これで配列としての変数を宣言できました。

ただし、これだけではまだ配列は使えません。
配列の変数には 初期化 が必要です。

初期化

初期化子

配列の初期値がわかっている場合は、初期化子(Array Initializers)を使うのが便利です。
{ } で初期値を指定してあげます。

※配列の内容を文字列に変換する便利なクラスとして Arrays を使っています。

// １次元配列の例です。
final String[] array = {"a1", "a2", "a3", "a4"};

// [a1, a2, a3, a4]
System.out.println(Arrays.toString(array));

// ２次元配列の例です。
final String[][] array = {
        {"a1-1", "a1-2", "a1-3"},
        {"a2-1", "a2-2", "a2-3"}
};

// [[a1-1, a1-2, a1-3], [a2-1, a2-2, a2-3]]
System.out.println(Arrays.deepToString(array));

動的生成

new で生成してから初期化する方法です。
配列のサイズが、プログラム実行時まで決まらないときに使います。

※配列の length フィールドで、配列のサイズを取得できます。

final var size = 5;

final var array = new int[size];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
    array[i] = i * 10;
}

// [0, 10, 20, 30, 40]
System.out.println(Arrays.toString(array));

final var size = 3;

final var array = new int[size][size];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
    for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
        array[i][j] = (i * 10) + j;
    }
}

// [[0, 1, 2], [10, 11, 12], [20, 21, 22]]
System.out.println(Arrays.deepToString(array));

要素へのアクセス

インデックス

[ ] にインデックスを指定してアクセスします。

インデックスの範囲は

• 0 ～ 配列のサイズ -1

です。
もし、範囲外のインデックスを指定した場合は、ArrayIndexOutOfBoundsException が発生します。

final int[] array = {0, 10, 20, 30, 40};
System.out.println(Arrays.toString(array)); // [0, 10, 20, 30, 40]

System.out.println(array.length); // 5

//System.out.println(array[-1]); // ArrayIndexOutOfBoundsException
System.out.println(array[0]); // 0
System.out.println(array[1]); // 10
System.out.println(array[2]); // 20
System.out.println(array[3]); // 30
System.out.println(array[4]); // 40
//System.out.println(array[5]); // ArrayIndexOutOfBoundsException

array[2] *= 10;
array[3] *= 100;
System.out.println(Arrays.toString(array)); // [0, 10, 200, 3000, 40]

拡張for文

全要素にアクセスしたい場合は 拡張for文 が便利です。

final int[] array = {10, 20, 30, 40, 50};

for (int v : array) {
    System.out.println(v);
}

// 結果
// ↓
//10
//20
//30
//40
//50

配列はObject

Javaプログラム言語では、配列は Object でもあります。
よって、Objectクラスの各メソッドを呼び出すことができます。

final int[] array = {0, 10, 20, 30, 40};
System.out.println(Arrays.toString(array)); // [0, 10, 20, 30, 40]

final var cls = array.getClass();
System.out.println(cls.getSimpleName()); // int[]
System.out.println(cls.isArray()); // true
System.out.println(cls.getSuperclass().getSimpleName()); // Object

final var cloned = array.clone();
System.out.println(Arrays.toString(cloned)); // [0, 10, 20, 30, 40]

equalsとhashCodeは注意

配列の equals と hashCode は、配列の内容を考慮しません。

final int[] array1 = {1, 2, 3};
final int[] array2 = {1, 2, 3};

// 内容は同じですが、ハッシュ・コードは違います。
System.out.println(array1.hashCode()); // 1426882610
System.out.println(array2.hashCode()); // 70686931

// equalsも"等しくない"を返します。
System.out.println(array1.equals(array2)); // false

もし配列の内容を考慮したい場合は、Arraysクラス を使います。

final int[] array1 = {1, 2, 3};
final int[] array2 = {1, 2, 3};

System.out.println(Arrays.hashCode(array1)); // 30817
System.out.println(Arrays.hashCode(array2)); // 30817

System.out.println(Arrays.equals(array1, array2)); // true

変更不可能(イミュータブル)な配列は作れない

不変性 を意識してプログラミングすることは、堅牢なプログラムを作る上で重要です。
残念ながら配列は変更不可能なインスタンスを生成できません。

変更不可能な配列を使いたい場合は、代わりに List を使うことをおすすめします。

• 配列を変更不可能なリストへ変換する例

final String[] array = {"a", "b", "c"};
System.out.println(Arrays.toString(array)); // [a, b, c]

// 変更可能！
array[1] = "ZZZ";
System.out.println(Arrays.toString(array)); // [a, ZZZ, c]

final var list = List.of(array);
System.out.println(list); // [a, ZZZ, c]

list.set(0, "YYY"); // UnsupportedOperationException

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