配列 | Teaching Programming

C言語の配列

C言語では、データをまとめて扱う方法（の1つ）として、「配列」があった。例えば、int型の変数を5つ扱う場合には、

int a[5];

int a[5];

と宣言することによって、a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]という5つの変数が使える。

Java言語の配列

Java言語でも配列が使えるが、C言語とは違うところがある。

宣言とインスタンス化

int[] a = new int[5];

1	int[] a = new int[5];

Java言語では、「int型の配列」は「「int型の配列」という型」があると考えた方が良い。だからというわけでもないが、C言語のように変数名の後ろにかっこがくるのではなく、「int[]」を型として扱うように書く。そして「インスタンス化」が必要。インスタンス化はnew演算子を用いる。

注意して欲しいのは、プリミティブ型の配列の場合、インスタンス化時に各要素は勝手に初期化されてしまう、ということ。例えば、

int b;
System.out.println(b);

1 2	int b; System.out.println(b);

は、bが初期化（値の代入）がされていないのでエラーだが、

int[] a = new int[5];
System.out.println(a[0]);

1 2	int[] a = new int[5]; System.out.println(a[0]);

はエラーにならない。aの各要素は0で初期化されている。もちろん、

int[] a;

int[] a;

はaの宣言だけでインスタンス化がされていないので、何もできない。次のように宣言とインスタンス化を分けるのはOK。

int[] a;
a = new int[5];

1 2	int[] a; a = new int[5];

要素へのアクセス

C言語と同様に添え字でアクセスできる。

a[0] = 1; // 0番目の要素に1を代入
int b = a[0]; // 0番目の要素から値を取得しbに代入

1 2	a[0] = 1; // 0番目の要素に1を代入 int b = a[0]; // 0番目の要素から値を取得しbに代入

添え字に変数を使うこともできるので、for文を使ってアクセスすることもできる。例えば、全ての値を表示するには次のようにする。

package lesson09.d00000;

import lesson05.d00000.Book;

public class MainArray {

    public static void main(String[] args) {
        // プリミティブ型の配列
        int[] a = new int[5];
        for (int i=0; i<a.length; i++) {
            System.out.println(a[i]); // プリミティブ型の要素は初期値が入ってる。
        }

        // lesson05で作ったBookの配列
        Book[] bookArray = new Book[3]; // bookArrayをインスタンス化しただけであって、要素はインスタンス化されてない！

        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo(); // Null Pointer Exception
        }

        // 個別に要素をインスタンス化
        bookArray[0] = new Book("Java言語入門", "たろう", 1000);
        bookArray[1] = new Book("C言語入門", "じろう", 2000);
        bookArray[2] = new Book("Kotlin入門", "はなこ", 3000);
        bookArray[3] = new Book("PHP入門", "たけし", 4000); // ArrayIndexOutOfBoundsException

        // 各要素のprintInfoを実行
        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo();
        }

        // forで要素をインスタンス化
        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            int num = i+1;
            bookArray[i] = new Book("タイトル"+num, "著者"+num, 1000*num);
        }

        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo();
        }
    }

}

int[] a = new int[5];

for (int i=0; i<a.length; i++) {

System.out.println(a[i]); // プリミティブ型の要素は初期値が入ってる。

}

ここで、a.lengthに注目しよう。これは「配列aの要素数」を表している。

実は、配列というのは、クラスのインスタンスのようなもので、lengthというフィールドを持っているように扱える（ただし読み出し専用）。配列の要素も、「添え字でアクセスできる特殊なフィールド」と考えて良い。

つまり、

int[] a = new int[5];

1	int[] a = new int[5];

のイメージはこんな感じ。

クラス型（参照型）の配列

参照型の配列も同様だが、各要素はそれぞれインスタンス化する必要がある。
例えば、lesson05で作成したBookクラスの配列を作ってみよう。

package lesson09.d00000;

import lesson05.d00000.Book;

public class MainArray {

    public static void main(String[] args) {
        // プリミティブ型の配列
        int[] a = new int[5];
        for (int i=0; i<a.length; i++) {
            System.out.println(a[i]); // プリミティブ型の要素は初期値が入ってる。
        }

        // lesson05で作ったBookの配列
        Book[] bookArray = new Book[3]; // bookArrayをインスタンス化しただけであって、要素はインスタンス化されてない！

        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo(); // Null Pointer Exception
        }

        // 個別に要素をインスタンス化
        bookArray[0] = new Book("Java言語入門", "たろう", 1000);
        bookArray[1] = new Book("C言語入門", "じろう", 2000);
        bookArray[2] = new Book("Kotlin入門", "はなこ", 3000);
        bookArray[3] = new Book("PHP入門", "たけし", 4000); // ArrayIndexOutOfBoundsException

        // 各要素のprintInfoを実行
        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo();
        }

        // forで要素をインスタンス化
        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            int num = i+1;
            bookArray[i] = new Book("タイトル"+num, "著者"+num, 1000*num);
        }

        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo();
        }
    }

}

Book[] bookArray = new Book[3]; // bookArrayをインスタンス化しただけであって、要素はインスタンス化されてない！

for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {

bookArray[i].printInfo(); // Null Pointer Exception

}

これは、18行目でエラーになる。bookArrayの要素bookArray[0]がインスタンス化されていない（つまりbookArray[0]という入れ物が空っぽ）だからだ。これが有名な「ヌルポ」である。

だから、各要素をインスタンス化（あるいはインスタンスを代入）してやらなければならない。17〜19行目を削除して、次を追加しよう。

package lesson09.d00000;

import lesson05.d00000.Book;

public class MainArray {

    public static void main(String[] args) {
        // プリミティブ型の配列
        int[] a = new int[5];
        for (int i=0; i<a.length; i++) {
            System.out.println(a[i]); // プリミティブ型の要素は初期値が入ってる。
        }

        // lesson05で作ったBookの配列
        Book[] bookArray = new Book[3]; // bookArrayをインスタンス化しただけであって、要素はインスタンス化されてない！

        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo(); // Null Pointer Exception
        }

        // 個別に要素をインスタンス化
        bookArray[0] = new Book("Java言語入門", "たろう", 1000);
        bookArray[1] = new Book("C言語入門", "じろう", 2000);
        bookArray[2] = new Book("Kotlin入門", "はなこ", 3000);
        bookArray[3] = new Book("PHP入門", "たけし", 4000); // ArrayIndexOutOfBoundsException

        // 各要素のprintInfoを実行
        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo();
        }

        // forで要素をインスタンス化
        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            int num = i+1;
            bookArray[i] = new Book("タイトル"+num, "著者"+num, 1000*num);
        }

        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo();
        }
    }

}

bookArray[0] = new Book("Java言語入門", "たろう", 1000);

bookArray[1] = new Book("C言語入門", "じろう", 2000);

bookArray[2] = new Book("Kotlin入門", "はなこ", 3000);

これで、先ほどのループも実行できる（28〜30行目を追加）。

もちろん（条件が合えば）for文を使って各要素のインスタンス化をしても良い。

package lesson09.d00000;

import lesson05.d00000.Book;

public class MainArray {

    public static void main(String[] args) {
        // プリミティブ型の配列
        int[] a = new int[5];
        for (int i=0; i<a.length; i++) {
            System.out.println(a[i]); // プリミティブ型の要素は初期値が入ってる。
        }

        // lesson05で作ったBookの配列
        Book[] bookArray = new Book[3]; // bookArrayをインスタンス化しただけであって、要素はインスタンス化されてない！

        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo(); // Null Pointer Exception
        }

        // 個別に要素をインスタンス化
        bookArray[0] = new Book("Java言語入門", "たろう", 1000);
        bookArray[1] = new Book("C言語入門", "じろう", 2000);
        bookArray[2] = new Book("Kotlin入門", "はなこ", 3000);
        bookArray[3] = new Book("PHP入門", "たけし", 4000); // ArrayIndexOutOfBoundsException

        // 各要素のprintInfoを実行
        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo();
        }

        // forで要素をインスタンス化
        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            int num = i+1;
            bookArray[i] = new Book("タイトル"+num, "著者"+num, 1000*num);
        }

        for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {
            bookArray[i].printInfo();
        }
    }

}

for (int i=0; i<bookArray.length; i++) {

int num = i+1;

bookArray[i] = new Book("タイトル"+num, "著者"+num, 1000*num);

}

mainメソッドの引数

mainメソッドの引数はString[]である。これはコマンドラインから実行するときに指定することができる。つまり、プログラムの実行時に（コンパイル時ではなく）値を渡すことができる!!

その他のトピックス

他にも、初期化や多次元配列に関して知っておいた方がいいことがあるが、本講義では取り扱わない。実用の観点からは配列よりもコレクションフレームワークを使うことの方が多く、その説明に時間を使いたいからである。ただし、処理二よっては配列を使った方が都合が良い場合もあるので、ぜひ調べてみて欲しい。