В практике программирования существует огромное количество различных наборов и типов данных, которыми система может манипулировать и с помощью которых программист может организовывать обрабатываемую информацию.
Типы данных в языках программирования
Это неотъемлемая часть большинства языков программирования, при помощи которой описывается размер и характеристика данных, размещенных в конкретной ячейке памяти, что обеспечивает корректную работу программ в процессе выполнения той или иной предписанной операции.
К примеру, одним из основополагающих типов данных являются целочисленные переменные. Они могут быть как знаковыми, так и наоборот, а само название уже передает информацию о содержимом ячейки такого рода.
Помимо целочисленных переменных, существуют их аналоги с плавающей запятой, которые используются для представления вещественных величин. Наконец, к так называемым примитивным типам данных относятся строковые и символьные переменные и указатели. Все вместе это представляет собой обособленную языковую единицу.
Структуры данных
Более высоким уровнем организации в программировании считается объединение нескольких единиц примитивного типа данных в более сложную структуру. Среди композитных типов наиболее распространенными считаются так называемые Java-массивы. Также можно выделить списки, кортежи, стеки и очереди.
Основным отличием массивов является то, что они предоставляют произвольный доступ к своим элементам. Тем не менее, сложность заключается в том, что размер необходимо максимально точно указывать на этапе инициализации структуры. Этот недостаток устраняется в более сложных типах данных, например, в списках. Такого рода системы имеют возможность динамически расширяться с добавлением новых элементов, однако доступ к данным в них занимает большее количество времени.
В большинстве современных языков программирования все эти структуры присутствуют и играют крайне важную роль в функционировании как прикладных программ, так и в работе самой экосистемы. И Java - не исключение.
Язык программирования Java. Основные единицы
Java является строго типизированным языком программирования, байткод которого выполняется внутри виртуальной машины, что позволяет выполнять операции и получать одинаковый результат вне зависимости от архитектуры вычислительной среды и операционной системы.
В последнем релизе языка Java существует восемь примитивных типов: логический boolean, целочисленные byte, integer, short, long, виды чисел с плавающей запятой, представленные float и double и символьный char.
Java-массив представляет собой набор данных одного типа, расположенных в памяти друг за другом и имеющих свой порядковый номер (индекс), по которому программист или система могут получать доступ к отдельному элементу, хранящемуся в массиве. Нумерация в индексе начинается с нуля (первый элемент) и увеличивается на единицу для каждого последующего. При этом Java-массив предоставляет произвольный доступ к данным - пользовательский код может обращаться к любому элементу массива, вне зависимости от его расположения в пределах структуры.
Объекты
Не стоит забывать, что Java – это прежде всего объектно-ориентированный язык программирования. Поэтому данные элементы являются неотъемлемой частью модели памяти. Особенностью систем такого типа можно назвать то, что Java-массивы могут хранить объекты точно так же, как они хранят примитивные типы данных. Наиболее распространенным объектом в языке являются строки. Они представляют собой наборы символов, организованных в единой и неизменяемой ячейке памяти.
Массив строк Java является упорядоченным набором указателей на другие участки памяти, в каждом из которых хранится искомый объект. Необходимый набор символов пользователь получает, таким образом, из удаленного места в памяти виртуальной машины и работает с ней непрямую.
Двумерные массивы (матрицы)
Такое явление, как матрица, представляет собой двумерный массив Java-объектов или примитивов, организовывающий их по принципу "ряд-столбец". Такую структуру данных иногда описывают как "массив массивов". Связано это с тем, что каждый ряд элементов или столбец представляют собой обычный одномерный Java-массив, а их совокупность составляет матрицу.
В двумерном варианте каждый из векторов может иметь свою собственную длину, отличную от остальных. При обращении к отдельно взятому элементу массива используется два индекса для указания расположения нужной ячейки памяти. Первый - это номер строки, в которой расположен необходимый объект. Второй индекс - это номер столбца, или порядковый номер элемента внутри вектора. Индексация элементов внутри двумерных структур начинается с нуля, как и в случае с одномерными массивами. Поэтому для обращения к последнему элементу массива длиной N символов будет использоваться индекс [N-1].
Сортировка элементов
Наиболее распространенной задачей при работе с массивами является именно сортировка. Эта тривиальная на первый взгляд задача значительно усложняется при увеличении количества элементов внутри вектора или матрицы.
Существует большое количество различных алгоритмов, предназначенных для сортировки элементов внутри той или иной структуры - метод пузырька, сортировка выбором, выборка слиянием или методом вставки. Все методы отличаются между собой скоростью выполнения поставленной задачи и количеством памяти, дополнительно необходимой для хранения временных данных и результатов, полученных в ходе промежуточных операций.
Некоторые алгоритмы могут иметь разный коэффициент оптимальности в зависимости от набора входных данных. В Java сортировка массива может выполняться средствами стандартного вспомогательного класса Arrays, который имеет статический метод sort, сортирующий элементы по возрастанию и использующий метод быстрой выборки. Тем не менее, данный алгоритм является неустойчивым, а время его выполнения может отличаться даже при обработке массивов одинаковой длины. Эта сортировка известна как быстрейшая для упорядоченных больших случайных списков. Программистам же доступны все средства для реализации любого другого алгоритма сортировки в соответствии с параметрами задачи и требованиями к результату.
