Java 中的矩陣 - 二維數組

什麼是 Java 中的矩陣/二維數組？

“矩陣是排列成固定數量的行和列的數字集合。” 通常這些是實數。一般來說，矩陣可以包含複數，但為了簡單起見，我們在這裡只使用整數。讓我們看看矩陣是什麼樣子的。這是一個具有 4 行和 4 列的矩陣的示例。 圖 1：一個簡單的 4x4 矩陣 為了在 Java 中表示這個矩陣，我們可以使用二維數組。二維數組有兩個維度，一個用於行，一個用於列。例如，如果您指定一個整數數組int arr[4][4]那麼這意味著矩陣將有 4 行和 4 列。或者你可以說每一行都有 4 列。矩陣中的總大小/單元格數將為行*列= mxn = 4x4 = 16。 圖 2：圖 1 中的矩陣 [4][4] 在 Java 中表示為二維數組

聲明並初始化一個二維數組

這裡有一些不同的方法，可以只聲明數組的大小，也可以在不提及大小的情況下對其進行初始化。

public class Matrices {

	public static void main(String[] args) {

		// declare & initialize 2D arrays for int and string
		int[][] matrix1 = new int[2][2];
		int matrix2[][] = new int[2][3];
           
           //the size of matrix3 will be 4x4
		int[][] matrix3 = { { 3, 2, 1, 7 }, 
					   { 9, 11, 5, 4 }, 
					   { 6, 0, 13, 17 }, 
					   { 7, 21, 14, 15 } };

		String[][] matrix4 = new String[2][2];

           //the size of matrix5 will be 2x3 
           // 3 cols because at max there are 3 columns
		String[][] matrix5 = { { "a", "lion", "meo" },  
				            { "jaguar", "hunt" } };
	}
}

二維數組遍歷

我們都知道如何在 Java 中遍歷常規數組。對於二維數組也不難。我們通常為此使用嵌套的“for”循環。一些初學者可能會認為它是一些陌生的概念，但是只要您深入研究它，您就可以通過一些實踐來實現它。看看下面的片段。它只顯示每行對應的列數，以供您透徹理解。

public class MatrixTraversal {
	public static void main(String[] args) {

	    int[][] matrix = new int[4][4];
	    for (int i = 0; i < matrix.length; i++) 
	    {   
		 // length returns number of rows
		 System.out.print("row " + i + " : ");		
		 for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) 
		 { 
		    // here length returns # of columns corresponding to current row
		    System.out.print("col " + j + "  ");
		 }
	    System.out.println();
	   }
	}
}

輸出

如何在 Java 中打印二維數組？

熟悉二維數組遍歷後，讓我們看一下在 Java 中打印二維數組的幾種方法。

使用嵌套的“for”循環

這是在 Java 中打印矩陣的最基本方法。

public class MatrixTraversal {

    public static void printMatrix(int matrix[][])
    {
        for (int i = 0; i < matrix.length; i++) 
	  {   
	    // length returns number of rows		
	    for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) 
	    { 
	      // here length returns number of columns corresponding to current row
		// using tabs for equal spaces, looks better aligned
		// matrix[i][j] will return each element placed at row ‘i',column 'j'
		System.out.print( matrix[i][j]  + "\t"); 
	     }
	     System.out.println();
	   }
	}
	
	public static void main(String[] args) {

		int[][] matrix = { { 3, 2, 1, 7 }, 
					 { 9, 11, 5, 4 }, 
					 { 6, 0, 13, 17 }, 
					 { 7, 21, 14, 15 } };
		printMatrix(matrix);
	}
}

輸出

使用“for-each”循環

這是使用“ foreach 循環”在 Java 中打印二維數組的另一種方法。這是 Java 提供的一種特殊類型的循環，其中 int[]row 將循環遍歷矩陣中的每一行。然而，變量“element”將包含通過行放置在列索引處的每個元素。

public class MatrixTraversal {

	public static void printMatrix(int matrix[][]){
		for (int [] row : matrix) 
		{   
			// traverses through number of rows		
			for (int element : row) 
			{ 
				// 'element' has current element of row index
				System.out.print( element  + "\t"); 
			}
			System.out.println();
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {

		int[][] matrix = {  { 3, 2, 1, 7 }, 
					  { 9, 11, 5, 4 }, 
					  { 6, 0, 13, 17 }, 
					  { 7, 21, 14, 15 } };
		printMatrix(matrix);
	}
}

輸出

使用“Arays.toString()”方法

Java 中的Arrays.toString()方法，將傳遞給它的每個參數轉換為單個數組，並使用其內置方法打印它。我們創建了一個虛擬的 String 2D 數組來玩。同樣的方法也適用於整數數組。我們鼓勵您在鍛煉時練習它。

import java.util.Arrays;
public class MatrixTraversal {
	public static void printMatrix(String matrix[][]){
	
		for (String[] row : matrix) {
			// convert each row to a String before printing
			System.out.println(Arrays.toString(row));
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {

		String [][] matrix = {  { "Hi, I am Karen" }, 
						{ "I'm new to Java"}, 
						{ "I love swimming" }, 
						{ "sometimes I play keyboard"} };
		printMatrix(matrix);
	}
}

輸出

代碼說明

在第一次迭代中，String[]row會將“嗨，我是 Karen”讀取為一個數組，將其轉換為一個字符串，然後打印出來。這就是所有迭代的發生方式。這裡提供的實用程序是您不必跟踪任何索引 (i, j) 或嵌套循環。

結論

Java 中的二維數組是多維數組中最簡單的。到本文結束時，我們希望您不再害怕使用它們，而是準備好捲起袖子從事一些嚴肅的工作。您可以根據您的方便逐行運行所有這些示例代碼或調試。但最後，我們想（一如既往）建議技能來自良好的練習和耐心。希望您在 Java 二維數組方面有愉快的學習體驗。祝你好運！