Taulukot

Edellä käsitelty lista — ArrayList — tarjoaa ohjelmoijan elämää helpottavia toiminnallisuuksia. Näistä ehkäpä tärkein liittyy arvon lisäämiseen: ohjelmoijan näkökulmasta listan koko ei ole rajoitettu. Todellisuudessa listoissa ei ole taikatemppuja — ne ovat ohjelmoitu siinä missä kaikki muutkin ohjelmointikielen tarjoamat välineet ja ohjelmat. Kun lista luodaan, sille varataan rajattu tila koneen muistista. Listan metodit ovat toteutettu siten, että varatun tilan loppuessa metodi varaa suuremman tilan listan käyttöön ja kopioi vanhassa tilassa olevat tiedot uuteen paikkaan.

ArrayListin helppokäyttöisyydesta huolimatta ohjelmissa on joskus tarvetta ArrayListin esi-isälle eli taulukolle.

Taulukko sisältää rajatun määrän numeroituja paikkoja arvoille. Taulukon pituus (tai koko) on siinä olevien paikkojen lukumäärä, eli kuinka monta arvoa taulukkoon voi laittaa. Taulukon arvoja kutsutaan taulukon alkioiksi.

Taulukon luominen

Taulukon voi luoda kahdella eri tavalla. Tutustutaan ensin tapaan, jossa taulukon koko määritellään eksplisiittisesti taulukon luonnin yhteydessä. Kolme kokonaislukupaikkaa sisältävä taulukko luodaan seuraavasti:

int[] luvut = new int[3];

Taulukko määritellään hakasuluilla, jotka tulevat taulukon sisältämien alkioiden tyypin jälkeen (alkioidentyyppi[]). Uuden taulukon luominen tapahtuu new-kutsulla, jota seuraa taulukon alkioiden tyyppi, hakasulut, sekä hakasulkujen sisään taulukon alkioiden lukumäärä.

Taulukon, johon voi asettaa viisi merkkijonoa, voi luoda seuraavasti:

String[] merkkijonot = new String[5];

Arvon asettamien ja arvon hakeminen

Taulukon alkioihin viitataan taulukon indeksien perusteella. Alla olevassa esimerkissä luodaan kolmepaikkainen kokonaislukutaulukko, jonka jälkeen taulukon indekseihin 0 ja 2 asetetaan arvot. Tämän jälkeen arvot tulostetaan.

int[] luvut = new int[3];
luvut[0] = 2;
luvut[2] = 5;

System.out.println(luvut[0]);
System.out.println(luvut[2]);

Yksittäisen arvon asettaminen taulukon tiettyyn paikkaan tapahtuu aivan kuten arvon asetus tavalliseen muuttujaan, mutta taulukkoon asetettaessa kerrotaan indeksi, eli taulukon kohta mihin arvo tullaan asettamaan. Indeksi kerrotaan hakasulkeiden sisällä. ArrayListin metodi get käyttäytyy hyvin samalla tavalla kuin taulukon tietystä indeksistä haku. Taulukon kohdalla vain syntaksi, eli merkintätapa, on erilainen.

Indeksi on kokonaisluku, jonka arvo on välillä [0, taulukon pituus - 1]. Esimerkiksi viiden alkion pituisessa taulukossa on indeksit 0, 1, 2, 3, ja 4.

Scanner lukija = new Scanner(System.in);

int[] luvut = new int[5];
luvut[0] = 42;
luvut[1] = 13;
luvut[2] = 12;
luvut[3] = 7;
luvut[4] = 1;

System.out.println("Mistä indeksistä haetaan? ");
int indeksi = Integer.valueOf(lukija.nextLine());

System.out.println(luvut[indeksi]);

Taulukossa olevan muuttujan voi tulostuksen sijaan hyvin esimerkiksi asettaa uuden muuttujan arvoksi.

Scanner lukija = new Scanner(System.in);

int[] luvut = new int[5];
luvut[0] = 42;
luvut[1] = 13;
luvut[2] = 12;
luvut[3] = 7;
luvut[4] = 1;

System.out.println("Mistä indeksistä haetaan? ");
int indeksi = Integer.valueOf(lukija.nextLine());

int luku = luvut[indeksi];
System.out.println(luku);

Taulukon koko ja läpikäynti

Taulukon koon saa selville taulukko-olioon liittyvän muuttujan length avulla. Tähän taulukkoon liittyvään muuttujaan pääsee käsiksi kirjoittamalla taulukon nimi piste muuttujan nimi, eli esimerkiksi taulukko.length. Huomaa, että kyseessä ei ole metodikutsu, eli taulukko.length() ei toimi.

Taulukon alkioiden läpikäynti voidaan toteuttaa while-toistolauseen avulla.

int[] luvut = new int[4];
luvut[0] = 42;
luvut[1] = 13;
luvut[2] = 12;
luvut[3] = 7;

System.out.println("Taulukossa on " + luvut.length + " alkiota.");

int indeksi = 0;
while (indeksi < luvut.length) {
    System.out.println(luvut[indeksi]);
    indeksi = indeksi + 1;
}

Yllä olevassa esimerkissä käydään indeksimuuttujan avulla läpi indeksit 0, 1, 2 ja 3, ja tulostetaan taulukon kussakin indeksissä olevan muuttujan arvo. Ensin siis tulostuu luvut[0], sitten luvut[1] jne. Taulukon läpikäynti loppuu kun toistolauseen ehtolause indeksi < luvut.length on epätotta, eli kun indeksimuuttujan arvo on suurempi tai yhtäsuuri kuin taulukon pituus. Huom! Taulukon läpikäynti ei lopu heti kun indeksimuuttujan arvo kasvaa tarpeeksi suureksi; toistolauseen suorituksen jatkumista arvioidaan aina toistolauseen alussa.

Jos indeksillä osoitetaan taulukon ohi, eli alkioon jota ei ole olemassa, niin saadaan virheilmoitus ArrayIndexOutOfBoundsException. Virhe ArrayIndexOutOfBoundsException kertoo että taulukossa ei ole haluttua indeksiä. Taulukon ohi, eli indeksiin joka on pienempi kuin 0 tai suurempi tai yhtäsuuri kuin taulukon koko ei saa viitata.

Seuraavassa esimerkissä on ohjelma, joka kysyy käyttäjältä lukujen määrän ja joukon lukuja. Tämän jälkeen ohjelma tulostaa luvut uudestaan samassa järjestyksessä. Käyttäjän antamat luvut säilötään taulukkoon.

System.out.print("Kuinka monta lukua? ");
int lukuja = Integer.valueOf(lukija.nextLine());

int[] luvut = new int[lukuja];

System.out.println("Anna luvut:");

int indeksi = 0;
while (indeksi < luvut.length) {
    luvut[indeksi] = Integer.valueOf(lukija.nextLine());
    indeksi = indeksi + 1;
}


System.out.println("Luvut uudestaan:");

indeksi = 0;
while (indeksi < luvut.length) {
    System.out.println(luvut[indeksi]);
    indeksi = indeksi + 1;
}

Eräs ohjelman suorituskerta voisi olla seuraavanlainen:

Taulukon alkioiden tyyppi

Taulukon luominen tapahtuu kertomalla ensin taulukon sisältämien alkioiden tyyppi, jota seuraa hakasulut (alkiontyyppi[]). Taulukko-olion alkiot voivat siis olla käytännössä minkä tahansa tyyppisiä. Alla muutamia esimerkkejä:

String[] kuukaudet = new String[12];
double[] approksimaatiot = new double[100];

kuukaudet[0] = "Tammikuu";
approksimaatiot[0] = 3.14;

Taulukko metodin parametrina

Taulukkoja voidaan käyttää metodin parametrina aivan kuten kaikkia muitakin muuttujia. Koska taulukko on viittaustyyppinen muuttuja, on taulukon arvo viite taulukkoon liittyviin tietoihin. Kun taulukkoa käytetään metodin parametrina, metodin käyttöön kopioidaan viite taulukkoon.

public static void listaaAlkiot(int[] kokonaislukuTaulukko) {
    System.out.println("taulukon alkiot ovat: ");
    int indeksi = 0;
    while (indeksi < kokonaislukuTaulukko.length) {
        int luku = kokonaislukuTaulukko[indeksi];
        System.out.print(luku + " ");
        indeksi = indeksi + 1;
    }

    System.out.println("");
}

int[] luvut = new int[3];
luvut[0] = 1;
luvut[1] = 2;
luvut[2] = 3;

listaaAlkiot(luvut);

Kuten olemme aiemmin jo huomanneet, parametrin nimi metodin sisällä voi olla aivan vapaasti valittu, nimen ei tarvitse missään tapauksessa olla sama kuin kutsuvassa. Edellä taulukkoa kutsutaan metodin sisällä nimellä kokonaislukuTaulukko, metodin kutsuja taas näkee saman taulukon luvut-nimisenä.

Taulukko on olio, joten kaikki metodissa tapahtuvat taulukon sisältöön vaikuttavat muutokset ovat olemassa myös metodin suorituksen jälkeen.

Lyhyempi merkintätapa taulukon luomiseen

Merkkijono-olioiden lisäksi taulukko-olioiden luomiseen löytyy lyhyempi merkintätapa. Alla olevassa esimerkissä luodaan kolmepaikkainen kokonaislukutaulukko, johon asetetaan arvot 100, 1 ja 42.

int[] luvut = {100, 1, 42};

Taulukko-olio voidaan siis aiemmin näkemämme new-kutsun lisäksi alustaa myös lohkolla, jossa taulukkoon asetettavat arvot esitellään pilkulla eriteltyinä. Tämä toimii kaikille muuttujatyypeille: alla on esitelty ensin merkkijonoja sisältävä taulukko, jonka jälkeen esitellään liukulukuja sisältävä taulukko. Tämän jälkeen luvut tulostetaan.

String[] merkkijonotaulukko = {"Matti L.", "Matti P.", "Matti V."};
double[] liukulukutaulukko = {1.20, 3.14, 100.0, 0.6666666667};

for (int i = 0; i < merkkijonotaulukko.length; i++) {
    System.out.println(merkkijonotaulukko[i] + " " +  liukulukutaulukko[i]);
}

Lohkoalustusta käytettäessä taulukon koko on aina täsmälleen lohkossa määriteltyjen arvojen määrä. Lohkossa määritellyt arvot asetetaan taulukkoon järjestestyksessä siten, että ensimmäinen arvo asetetaan nollanteen indeksiin, toinen arvo ensimmäiseen indeksiin jne.

// indeksi       0   1    2    3   4   5     6     7
int[] luvut = {100,  1,  42,  23,  1,  1, 3200, 3201};

// tulostaa luvun taulukon indeksistä 0, eli luvun 100
System.out.println(luvut[0]);
// tulostaa luvun taulukon indeksistä 2, eli luvun 42
System.out.println(luvut[2]);

Viittaus taulukon ulkopuolelle aivan kuten listan ulkopuolellekaan ei voi viitata. Kokeile alla olevaa esimerkkiä omalla koneella esimerkiksi hiekkalaatikossa.

String[] merkkijonotaulukko = {"Matti L.", "Matti P.", "Matti V."};
double[] liukulukutaulukko = {1.20, 3.14, 100.0, 0.6666666667};

for (int i = 0; i < liukulukutaulukko.length; i++) {
    System.out.println(merkkijonotaulukko[i] + " " +  liukulukutaulukko[i]);
}

Muistathan tarkistaa pistetilanteesi materiaalin oikeassa alareunassa olevasta pallosta!