Programacao Java: Arrays

  Arrays

"Quanto mais silencioso fores,  mais capaz seras de ouvir"--Kali Linux
Ao término desse capítulo, você será capaz de:

• declarar e instanciar arrays;
• popular e percorrer arrays.

14.1 O problema

Dentro de um bloco, podemos declarar diversas variáveis e usá-las:

double saldoDaConta1 = conta1.getSaldo();
double saldoDaConta2 = conta2.getSaldo();
double saldoDaConta3 = conta3.getSaldo();
double saldoDaConta4 = conta4.getSaldo();

Isso pode se tornar um problema quando precisamos mudar a quantidade de variáveis a serem declaradas de acordo com um parâmetro. Esse parâmetro pode variar, como por exemplo, a quantidade de número contidos num bilhete de loteria. Um jogo simples possui 6 números, mas podemos comprar um bilhete mais caro, com 7 números ou mais.
Para facilitar esse tipo de caso podemos declarar um vetor (array) de doubles:

double[] saldosDasContas;

O double[] é um tipo. Uma array é sempre um objeto, portanto, a variável saldosDasContas é uma referência. Vamos precisar criar um objeto para poder usar a array. Como criamos o objeto-array?

saldosDasContas= new double[10];

O que fizemos foi criar uma array de double de 10 posições e atribuir o endereço no qual ela foi criada. Podemos ainda acessar as posições do array:

saldosDasContas[5] = conta5.getSaldo();

O código acima altera a sexta posição do array. No Java, os índices do array vão de 0 a n-1, onde n é o tamanho dado no momento em que você criou o array. Se você tentar acessar uma posição fora desse alcance, um erro ocorrerá durante a execução.

 

Arrays - um problema no aprendizado de muitas linguagens

Aprender a usar arrays pode ser um problema em qualquer linguagem. Isso porque envolve uma série de conceitos, sintaxe e outros. No Java, muitas vezes utilizamos outros recursos em vez de arrays, em especial os pacotes de coleções do Java, que veremos no capítulo 15. Portanto, fique tranquilo caso não consiga digerir toda sintaxe das arrays num primeiro momento.

No caso do bilhete de loteria, podemos utilizar o mesmo recurso. Mais ainda, a quantidade de números do nosso bilhete pode ser definido por uma variável. Considere que n indica quantos números nosso bilhete terá, podemos então fazer:

int[] numerosDoBilhete = new int[n];

E assim podemos acessar e modificar os inteiros com índice de 0 a n-1.

14.2 Arrays de referências

É comum ouvirmos "array de objetos". Porém quando criamos uma array de alguma classe, ela possui referências. O objeto, como sempre, está na memória principal e, na sua array, só ficam guardadas as referências (endereços).

ContaCorrente[] minhasContas;
minhasContas = new ContaCorrente[10];

Quantas contas foram criadas aqui? Na verdade, nenhuma. Foram criados 10 espaços que você pode utilizar para guardar uma referência a uma ContaCorrente. Por enquanto, eles se referenciam para lugar nenhum (null). Se você tentar:

System.out.println(minhasContas[0].getSaldo());

Um erro durante a execução ocorrerá! Pois, na primeira posição da array, não há uma referência para uma conta, nem para lugar nenhum. Você deve popular sua array antes.

ContaCorrente contaNova = new ContaCorrente();
contaNova.deposita(1000.0);
minhasContas[0] = contaNova;

Ou você pode fazer isso diretamente:

minhasContas[1] = new ContaCorrente();
minhasContas[1].deposita(3200.0);

Uma array de tipos primitivos guarda valores, um array de objetos guarda referências.
Mas e se agora quisermos guardar tanto Conta Corrente quanto Conta Poupança? Um array de Conta Corrente só consegue guardar objetos do mesmo tipo. Se quisermos guardar os dois tipos de conta, devemos criar um array de Conta!

Conta[] minhasContas = new Conta[10];
minhasContas[0] = new ContaCorrente();
minhasContas[1] = new ContaPoupanca();

Perceba que não estamos criando um objeto do tipo Conta, que é abstrata, estamos criando 10 espaços que guardam referências para qualquer tipo de conta.

14.3 Percorrendo uma array

Percorrer um array é muito simples quando fomos nós que a criamos:

public static void main(String[] args) {
    int[] idades = new int[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        idades[i] = i * 10;
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.println(idades[i]);
    }
}

Porém, em muitos casos, recebemos uma array como argumento em um método:

public void imprimeArray(int[] array) {
    // não compila!!
    for (int i = 0; i < ????; i++) {
        System.out.println(array[i]);
    }
}

Até onde o for deve ir? Toda array em Java tem um atributo que se chama length, e você pode acessá-lo para saber o tamanho do array ao qual você está se referenciando naquele momento:

public void imprimeArray(int[] array) {
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        System.out.println(array[i]);
    }
}
 

Arrays não podem mudar de tamanho

A partir do momento que uma array foi criada, ela não pode mudar de tamanho.

Se você precisar de mais espaço, será necessário criar uma nova array e, antes de se referir ela, copie os elementos da array velha.

14.4 Percorrendo uma array no Java 5.0

O Java 5.0 traz uma nova sintaxe para percorremos arrays (e coleções, que veremos mais a frente).
No caso de você não ter necessidade de manter uma variável com o índice que indica a posição do elemento no vetor (que é uma grande parte dos casos), podemos usar o enhanced-for.

public class AlgumaClasse{
    public static void main(String[] args) {
        int[] idades = new int[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            idades[i] = i * 10;
        }

        // imprimindo toda a array
        for (int x : idades) {
            System.out.println(x);
        }
    }
}

Não precisamos mais do length para percorrer matrizes cujo tamanho não conhecemos:

public class AlgumaClasse {
    public void imprimeArray(int[] array) {
        for (int x : array) {
            System.out.println(x);
        }
    }
}

O mesmo é válido para arrays de referências. Esse for nada mais é que um truque de compilação para facilitar essa tarefa de percorrer arrays e torná-la mais legível.

 Exercícios: Arrays

Para consolidarmos os conceitos sobre arrays, vamos fazer alguns exercícios que não interferem em nosso projeto.

1. Crie uma classe TestaArrays e no método main crie um array de contas de tamanho 10. Em seguida, faça um laço para criar 10 contas com saldos distintos e colocá-las no array. Por exemplo, você pode utilizar o índice do laço e multiplicá-lo por 100 para gerar o saldo de cada conta: 
   

    Conta[] contas = new Conta[10];
   
    for (int i = 0; i < contas.length; i++) {
      Conta conta = new ContaCorrente();
      conta.deposita(i * 100.0);
      // escreva o código para guardar a conta na posição i do array
    }

2. Ainda na classe TestaArrays, faça um outro laço para calcular e imprimir a média dos saldos de todas as contas do array.
   
3. (opcional) Crie uma classe TestaSplit que reescreva uma frase com as palavras na ordem invertida. "Socorram-me, subi no ônibus em Marrocos" deve retornar "Marrocos em ônibus no subi Socorram-me,". Utilize o método split da String para te auxiliar. Esse método divide uma String de acordo com o separador especificado e devolve as partes em um array de String, por exemplo:
   

    String frase = "Uma mensagem qualquer";
    String[] palavras = frase.split(" ");
   
    // Agora só basta percorrer o array na ordem inversa imprimindo as palavras
   

4. (opcional) Crie uma classe Banco dentro do pacote br.com.caelum.contas.modelo O Banco deve ter um nome e um número (obrigatoriamente) e uma referência a uma array de Conta de tamanho 10, além de outros atributos que você julgar necessário.
   

   public class Banco {
      private String nome;
      private int numero;
      private Conta[] contas;
   
      // outros atributos que você achar necessário
   
      public Banco(String nome, int numero) {
          this.nome = nome;
          this.numero = numero;
          this.contas = new ContaCorrente[10];
      }
   
      // getters para nome e número, não colocar os setters pois já recebemos no
      // construtor
   }
   

5. (opcional) A classe Banco deve ter um método adiciona, que recebe uma referência a Conta como argumento e guarda essa conta.
   Você deve inserir a Conta em uma posição da array que esteja livre. Existem várias maneiras para você fazer isso: guardar um contador para indicar qual a próxima posição vazia ou procurar por uma posição vazia toda vez. O que seria mais interessante?
   Se quiser verificar qual a primeira posição vazia (nula) e adicionar nela, poderia ser feito algo como:
   

   public void adiciona(Conta c) {
      for(int i = 0; i < this.contas.length; i++){
          // verificar se a posição está vazia
          // adicionar no array
      }
   }
   

   É importante reparar que o método adiciona não recebe titular, agencia, saldo, etc. Essa seria uma maneira nem um pouco estruturada, muito menos orientada a objetos de se trabalhar. Você antes cria uma Conta e já passa a referência dela, que dentro do objeto possui titular, saldo, etc.
   
6. (opcional) Crie uma classe TestaBanco que possuirá um método main. Dentro dele crie algumas instâncias de Conta e passe para o banco pelo método adiciona.
   

   Banco banco = new Banco("CaelumBank", 999);
   //     ....
   

   Crie algumas contas e passe como argumento para o adiciona do banco:
   

   ContaCorrente c1 = new ContaCorrente();
   c1.setTitular("Batman");
   c1.setNumero(1);
   c1.setAgencia(1000);
   c1.deposita(100000);
   banco.adiciona(c1);
   
   ContaPoupanca c2 = new ContaPoupanca();
   c2.setTitular("Coringa");
   c2.setNumero(2);
   c2.setAgencia(1000);
   c2.deposita(890000);
   banco.adiciona(c2);
   

   Você pode criar essas contas dentro de um loop e dar a cada um deles valores diferentes de depósitos:
   

   for (int i = 0; i < 5; i++) {
      ContaCorrente conta = new ContaCorrente();
      conta.setTitular("Titular " + i);
      conta.setNumero(i);
      conta.setAgencia(1000);
      conta.deposita(i * 1000);
      banco.adiciona(conta);
   }
   

   Repare que temos de instanciar ContaCorrente dentro do laço. Se a instanciação de ContaCorrente ficasse acima do laço, estaríamos adicionado cinco vezes a mesma instância de ContaCorrente neste Banco e apenas mudando seu depósito a cada iteração, que nesse caso não é o efeito desejado.
   Opcional: o método adiciona pode gerar uma mensagem de erro indicando quando o array já está cheio.
   
7. (opcional) Percorra o atributo contas da sua instância de Banco e imprima os dados de todas as suas contas. Para fazer isso, você pode criar um método chamado mostraContas dentro da classe Banco:
   

   public void mostraContas() {
      for (int i = 0; i < this.contas.length; i++) {
          System.out.println("Conta na posição " + i);
          // preencher para mostrar outras informacoes da conta
      }
   }
   

   Cuidado ao preencher esse método: alguns índices do seu array podem não conter referência para uma Conta construída, isto é, ainda se referirem para null. Se preferir, use o for novo do java 5.0.
   Aí, através do seu main, depois de adicionar algumas contas, basta fazer:
   

    banco.mostraContas();
   

8. (opcional) Em vez de mostrar apenas o salário de cada funcionário, você pode usar o método toString() de cada Conta do seu array. 
9. (opcional) Crie um método para verificar se uma determinada Conta se encontra ou não como conta deste banco:
   

   public boolean contem(Conta conta) {
      // ...
   }
   

   Você vai precisar fazer um for em seu array e verificar se a conta passada como argumento se encontra dentro do array. Evite ao máximo usar números hard-coded, isto é, use o .length.
   
10. (opcional) Caso o array já esteja cheio no momento de adicionar uma outra conta, crie um array novo com uma capacidade maior e copie os valores do array atual. Isto é, vamos fazer a realocação dos elementos do array já que java não tem isso: um array nasce e morre com o mesmo length.
    

    Usando o this para passar argumento
    Dentro de um método, você pode usar a palavra this para referenciar a si mesmo e pode passar essa referência como argumento.

Um pouco mais...

• Arrays podem ter mais de uma dimensão. Isto é, em vez de termos uma array de 10 contas, podemos ter uma array de 10 por 10 contas e você pode acessar a conta na posição da coluna x e linha y. Na verdade, uma array bidimensional em Java é uma array de arrays. Pesquise sobre isso.

• Uma array bidimensional não precisa ser retangular, isto é, cada linha pode ter um número diferente de colunas. Como? Porque?

• O que acontece se criarmos uma array de 0 elementos? e -1?
  
• O método main recebe uma array de Strings como argumento. Essa array é passada pelo usuário quando ele invoca o programa:
  

$ java Teste argumento1 outro maisoutro

E nossa classe:

public class Teste {
    public static void main (String[] args) {
        for(String argumento: args) {
            System.out.println(argumento);
        }
    }
}

Isso imprimirá:

argumento1
outro
maisoutro

Desafios Opcionais

1. Nos primeiros capítulos, você deve ter reparado que a versão recursiva para o problema de Fibonacci é lenta porque toda hora estamos recalculando valores. Faça com que a versão recursiva seja tão boa quanto a versão iterativa. (Dica: use arrays para isso)
   
2. O objetivo deste exercício é fixar os conceitos vistos. Se você está com dificuldade em alguma parte desse capítulo, aproveite e treine tudo o que vimos até agora no pequeno programa abaixo:
   
   • Programa:
     Classe: Casa Atributos: cor, totalDePortas, portas[] Métodos: void pinta(String s), int quantasPortasEstaoAbertas(), void adicionaPorta(Porta p), int totalDePortas()
     Crie uma casa, pinte-a. Crie três portas e coloque-as na casa através do método adicionaPorta, abra e feche-as como desejar. Utilize o método quantasPortasEstaoAbertas para imprimir o número de portas abertas e o método totalDePortas para imprimir o total de portas em sua casa.