После этого массив, на который указывала данная ссылка, теряется, если на него не было других ссылок .

Размер или длину массива можно получить при помощи константы length , которая определена для каждого массива и возвращает его длину. Мы ей уже не раз пользовались в примерах когда работали с аргументами переданной в командной строке.

Можно создавать и использовать массивы нулевой длины (пустой массив). Например:

Инициализировать такой массив нельзя, так как у него просто нет элементов которые можно инициализировать. Сразу же возникает вопрос, а на кой ляд они тогда вообще нужны эти пустые массивы? Но они нужны и даже очень полезны!

Пустой массив принято использовать в тех местах программы, где заранее неизвестно, будут элементы или нет. Если элементы будут, то возвращается непустой массив, если элементов нет - пустой массив. Примером может служить массив строк который передается в метод main() и содержит аргументы командной строки, а если их нет, то возвращается пустой массив.

Пустой массив лучше, чем null , потому что не требует отдельного if"а для обработки. То же верно для списков и других коллекций. Именно поэтому существуют методы Collections.emptyList, emptySet, emptyMap.

Инициализация (initialization) массива

На этом этапе элементы массива получают начальные значения. Инициализировать элементы массива значениями можно несколькими способами:

1. Присвоить каждому элементу массива конкретное значение (это можно сделать например в цикле, но до этого массив уже должен быть объявлен и создан)
2. Инициализировать массив при помощи перечисления значений его элементов в фигурных скобках (это можно сделать как на этапе объявления, так и на этапе создания, но синтаксис при этом разный)

Обращается к конкретному элементу массива можно по его индексу , который начинается с нуля, как это уже говорилось.

Индексы можно задавать любыми целочисленными выражениями, кроме типа long , например a , a , a[++i] . Исполняющая система Java следит за тем, чтобы значения этих выражений не выходили за границы длины массива. Если же выход все же произойдет интерпретатор Java в таком случае прекратит выполнение программы и выведет на консоль сообщение о выходе индекса массива за границы его определения (ArrayIndexOutOfBoundsException ).

Рассмотрим пример первого способа инициализации:

Второй способ инициализации можно реализовать по разному.

Инициализацию массива можно совместить с этапом создания, но до этой операции массив уже должен быть объявлен . Например:

До создания и инициализации массива ar он уже был объявлен.

Так же инициализировать массив можно на этапе его объявления следующим синтаксисом:

Внимание! Этот синтаксис инициализации массива работает только при объявлении массива и совмещает сразу все три операции объявление, создание и инициализацию. Если массив уже объявлен, то такой синтаксис использовать нельзя. Компилятор выдаст ошибку. То есть:

int ar ; // объявление массива
ar = { 1 , 2 } ; // ОШИБКА!!! создание и инициализация массива

Такое действо не прокатит.

Так же можно инициализировать на этапе объявления и чуть чуть по другому:

Хотя этот синтаксис более длинный. Если вы заметили, то данный синтаксис это тоже совмещение всех трех операций: объявления, создания и инициализации.

В Java предусмотрен синтаксис, который поддерживает анонимные массивы (они не присваиваются переменным и, следовательно, у них нет имен). Иногда массив нужно задействовать лишь один раз (например, передать его методу), следовательно, вы не хотите тратить время на присваивание его переменной, поэтому можно сразу же использовать результат оператора new . Например:

Синтаксис инициализации массивов с помощью фигурных скобок называется литеральным, поскольку для инициализации используется массив-литерал.

Важно понимать что массивы-литералы создаются и инициализируются во время выполнения программы, а не во время ее компиляции . Рассмотрим следующий массив-литерал:

Он компилируется в такой байт-код Java:

Поэтому если вам нужно разместить в Java программе много данных, лучше не включать их непосредственно в массив, поскольку компилятору Java придется создавать много байткодов инициализации массива, а затем интерпретатору Java нужно будет кропотливо выполнять весь этот код. В таких случаях лучше сохранять данные во внешнем файле и считывать их в программу во время ее выполнения.

Однако тот факт, что Java инициализирует массив во время выполнения программы, имеет важные последствия. Это означает, что элементы массива-литерала являются произвольными выражениями, вычисляемыми во время выполнения программы, а не постоянными выражениями, вычисляемыми компилятором . Например:

Теперь немножко попрактикуемся.

В хорошо нам известном методе main(), как раз и используется возможность возврата массива нулевой длины если в командной строке нет аргументов, что позволяет избежать использования оператора if для проверки на null, дабы избежать ошибки во время исполнения программы.

То есть мы сразу можем использовать массив в цикле, правда соблюдая правила чтобы не выйти за пределы максимального индекса.

В начале программы мы выводим значение длины массива, а затем в первом цикле последовательно выводим все значения элементов массива. Второй цикл делает то же самое, но извращенным способом.

Второй пример я привет чтобы порадовать ваш мозг расширить ваше сознание вам не было скучно знали как можно делать, но как не нужно, ну и чисто в учебно-образовательных целях. Может на досуге разберетесь как работает второй цикл.

Данная программа генерирует следующий вывод:

В первом случае мы не вводили ни каких аргументов, поэтому получили массив нулевой длины, который не был обработан в циклах, поскольку не удовлетворяет условиям циклов.

Во втором случае мы передали аргументы в командной строке и следовательно массив был обработан в циклах.

• Tutorial

Думаю, мало кто из готовящихся к своему первому интервью, при приеме на первую работу в должности (pre)junior программиста, ответит на этот вопрос отрицательно. Или хотя бы усомнится в положительном ответе. Конечно, такая простая структура данных с прямым доступом по индексу - никаких подвохов! Нет, в некоторых языках типа JavaScript или PHP массивы, конечно, реализованы очень интересно и по сути являются много большим чем просто массив. Но речь не об этом, а о «традиционной» реализации массивов в виде «сплошного участка памяти». В этом случае на основании индексов и размера одного элемента просто вычисляется адрес и осуществляется доступ к соответствующему значению. Что тут сложного?
Давайте разберемся. Например, на Java. Просим ничего не подозревающего претендента создать массив целых чисел n x n . Человек уверено пишет что-то в духе:
int g = new int[n][n];
Отлично. Теперь просим инициализировать элементы массива чем-нибудь. Хоть единицами, хоть суммой индексов. Получаем:
for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { g[i][j] = i + j; } }
Даже чаще пишут
for(int i = 0; i < g.length; i++) { for(int j = 0; j < g[i].length; j++) { g[i][j] = i + j; } }
что тоже повод для беседы, но сейчас речь о другом. Мы ведь пытаемся выяснить, что человек знает и посмотреть, как он думает. По этому обращаем его внимание на тот факт, что значения расположены симметрично и просим сэкономить на итерациях циклов. Конечно, зачем пробегать все значения индексов, когда можно пройти только нижний треугольник? Испытуемый обычно легко соглашается и мудро выделяя главную диагональ старательно пишет что-то в духе:
for(int i = 0; i < n; i++) { g[i][i] = 2* i; for(int j = 0; j < i; j++) { g[j][i] = g[i][j] = i + j; } }
Вместо g[i][i] = 2* i; часто пишут g[i][i] = i + i; или g[i][i] = i << 1; и это тоже повод поговорить. Но мы идем дальше и задаем ключевой вопрос: На сколько быстрее станет работать программа? . Обычные рассуждения такие: почти в 2 раза меньше вычислений индексов; почти в 2 раза меньше вычислений значений (суммирование); столько же присваиваний. Значит быстрее процентов на 30. Если у человека за плечами хорошая математическая школа, то можно даже увидеть точное количество сэкономленных операций и более аргументированную оценку эффективности оптимизации.
Теперь самое время для главного удара. Запускаем оба варианта кода на каком-нибудь достаточно большом значении n (порядка нескольких тысяч), например, так .

Код с контролем времени

class A { public static void main(String args) { int n = 8000; int g = new int[n][n]; long st, en; // one st = System.nanoTime(); for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { g[i][j] = i + j; } } en = System.nanoTime(); System.out.println("\nOne time " + (en - st)/1000000.d + " msc"); // two st = System.nanoTime(); for(int i = 0; i < n; i++) { g[i][i] = i + i; for(int j = 0; j < i; j++) { g[j][i] = g[i][j] = i + j; } } en = System.nanoTime(); System.out.println("\nTwo time " + (en - st)/1000000.d + " msc"); } }

под спойлер

program Time; uses Windows; var start, finish, res: int64; n, i, j: Integer; g: Array of Array of Integer; begin n:= 10000; SetLength(g, n, n); QueryPerformanceFrequency(res); QueryPerformanceCounter(start); for i:=1 to n-1 do for j:=1 to n-1 do g := i + j; QueryPerformanceCounter(finish); writeln("Time by rows:", (finish - start) / res, " sec"); QueryPerformanceCounter(start); for i:=1 to n-1 do for j:=1 to n-1 do g := i + j; QueryPerformanceCounter(finish); writeln("Time by cols:", (finish - start) / res, " sec"); end.

Если есть необходимость копнуть глубже именно в реализацию Java, то просим соискателя понаблюдать за временем выполнения для небольших значений n . Например, на ideone.com для n=117 «оптимизированный» вариант работает вдвое медленнее. Но для следующего значения n=118 он оказывается уже в 100 (сто) раз быстрее не оптимизированного! Предложите поэкспериментировать на локальной машине. Пусть поиграет с настройками.
Кстати, а всем понятно, что происходит?

Несколько слов в оправдание

Хочу сказать несколько слов в оправдание такого способа собеседования при найме. Да, я не проверяю знание синтаксиса языка и владение структурами данных. Возможно, при цивилизованном рынке труда это все работает. Но в наших условиях тотальной нехватки квалифицированных кадров, приходится оценивать скорее перспективную адекватность претендента той работе с которой он столкнется. Т.е. способность научиться, прорваться, разобраться, сделать.
По духу это похоже на «собеседованию» при наборе легионеров в древнем Риме. Будущего вояку сильно пугали и смотрели краснеет он или бледнеет. Если бледнеет, то в стрессовой ситуации у претендента кровь отливает от головы и он склонен к пассивной реакции. Например, упасть в обморок. Если же соискатель краснел, то кровь у него к голове приливает. Т.е. он склонен к активным действиям, бросаться в драку. Такой считался годным.
Ну и последнее. Почему я рассказал об этой задаче всем, а не продолжаю использовать её на собеседованиях? Просто, эту задачу уже «выучили» потенциальные соискатели и приходится использовать другие.
Собственно на этот эффект я обратил внимание именно в связи с реальной задачей обработки изображений. Ситуация была несколько запутанная и я не сразу понял почему у меня так просел fps после рефакторинга. А вообще таких чуднЫх моментов наверное много накопилось у каждого.

Пока лидирует версия, что «виноват» кэш процессора. Т.е. последовательный доступ в первом варианте работает в пределах хэша, который обновляется при переходе за определенную границу. При доступе по столбцам хэш вынужден постоянно обновляться и это занимает много времени. Давайте проверим эту версию в самом чистом виде. Заведем массив и сравним, что быстрее - обработать все элементы подряд или столько же раз обработать элементы массива со случайным номером? Вот эта программа - ideone.com/tMaR2S . Для 100000 элементов массива случайный доступ обычно оказывается заметно быстрее. Что же это означает?
Тут мне совершенно справедливо указали (Big_Lebowski), что перестановка циклов меняет результаты в пользу последовательного варианта. Пришлось для чистоты эксперимента поставить цикл для разогрева. Заодно сделал несколько повторов, чтобы вывести среднее время работы как советовал leventov. Получилось так ideone.com/yN1H4g . Т.е. случайный доступ к элементам большого массива на ~10% медленнее чем последовательный. Возможно и в правду какую-то роль может сыграть кэш. Однако, в исходной ситуации производительность проседала в разы. Значит есть еще что-то.

Постепенно в лидеры выходит версия про дополнительные действия при переходе от одной строки массива к другой. И это правильно. Осталось разобраться, что же именно там происходит.

Теги: Добавить метки

Массив - это структура данных, которая предназначена для хранения однотипных данных. Массивы в Java работают иначе, чем в C/C++. Особенности:

• Поскольку массивы являются объектами, мы можем найти их длину. Это отличается от C/C++, где мы находим длину с помощью sizeof.
• Переменная массива может также быть .
• Переменные упорядочены и имеют индекс, начинающийся с 0.
• Может также использоваться как статическое поле, локальная переменная или параметр метода.
• Размер массива должен быть задан значением int, а не long или short.
• Прямым суперклассом типа массива является Object.
• Каждый тип массива реализует интерфейсы Cloneable and java.io.Serializable.

Инициализация и доступ к массиву

Одномерные Массивы: общая форма объявления

Type var-name; или type var-name;

Объявление состоит из двух компонентов: типа и имени. type объявляет тип элемента массива. Тип элемента определяет тип данных каждого элемента.

Кроме типа int, мы также можем создать массив других типов данных, таких как char, float, double или определяемый пользователем тип данных (объекты класса).Таким образом, тип элемента определяет, какой тип данных будет храниться в массиве. Например:

// both are valid declarations int intArray; or int intArray; byte byteArray; short shortsArray; boolean booleanArray; long longArray; float floatArray; double doubleArray; char charArray; // an array of references to objects of // the class MyClass (a class created by // user) MyClass myClassArray; Object ao, // array of Object Collection ca; // array of Collection // of unknown type

Хотя приведенное выше первое объявление устанавливает тот факт, что intArray является переменной массива, массив фактически не существует. Он просто говорит компилятору, что эта переменная типа integer.

Чтобы связать массив int с фактическим физическим массивом целых чисел, необходимо обозначить его с помощью new и назначить int.

Как создать массив в Java

При объявлении массива создается только ссылка на массив. Чтобы фактически создать или предоставить память массиву, надо создать массив следующим образом: общая форма new применительно к одномерным и выглядит следующим образом:
var-name = new type ;

Здесь type указывает тип данных, size — количество элементов в массиве, а var-name-имя переменной массива.

Int intArray; //объявление intArray = new int; // выделение памяти

Int intArray = new int; // объединение

Важно знать, что элементы массива, выделенные функцией new, автоматически инициализируются нулем (для числовых типов), ложью (для логических типов) или нулем (для ссылочных типов).
Получение массива — это двухэтапный процесс. Во-первых, необходимо объявить переменную нужного типа. Во-вторых, необходимо выделить память, которая будет содержать массив, с помощью new, и назначить ее переменной. Таким образом, в Java все массивы выделяются динамически.

Литералы массива

В ситуации, когда размер массива и переменные уже известны, можно использовать литералы.

Int intArray = new int{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; // Declaring array literal

• Длина этого массива определяет длину созданного массива.
• Нет необходимости писать int в последних версиях Java

Доступ к элементам массива Java с помощью цикла for

Доступ к каждому элементу массива осуществляется через его индекс. Индекс начинается с 0 и заканчивается на (общий размер)-1. Все элементы могут быть доступны с помощью цикла for.

For (int i = 0; i < arr.length; i++) System.out.println("Element at index " + i + " : "+ arr[i]);

// Пример для иллюстрации создания array
// целых чисел, помещает некоторые значения в массив,
// и выводит каждое значение.

class GFG
{
{
int arr;

// allocating memory for 5 integers.
arr = new int;

arr = 10;

arr = 20;

//so on...
arr = 30;
arr = 40;
arr = 50;

// accessing the elements of the specified array
for (int i = 0; i < arr.length; i++)
System.out.println("Element at index " + i +
" : "+ arr[i]);
}
}
В итоге получаем:

Element at index 0: 10 Element at index 1: 20 Element at index 2: 30 Element at index 3: 40 Element at index 4: 50

Массивы объектов

Массив объектов создается так же, как элементов данных следующим образом:

Student arr = new Student;

StudentArray содержит семь элементов памяти каждый из класса student, в котором адреса семи объектов Student могут быть сохранены. Student объекты должны быть созданы с помощью конструктора класса student и их ссылки должны быть присвоены элементам массива следующим образом:

Student arr = new Student;

// Java program to illustrate creating an array of
// objects

class Student
{
public int roll_no;
public String name;
Student(int roll_no, String name)
{
this.roll_no = roll_no;
this.name = name;
}
}

// Elements of array are objects of a class Student.
public class GFG
{
public static void main (String args)
{
// declares an Array of integers.
Student arr;

// allocating memory for 5 objects of type Student.
arr = new Student;

// initialize the first elements of the array
arr = new Student(1,"aman");

// initialize the second elements of the array
arr = new Student(2,"vaibhav");

// so on...
arr = new Student(3,"shikar");
arr = new Student(4,"dharmesh");
arr = new Student(5,"mohit");

// accessing the elements of the specified array
for (int i = 0; i < arr.length; i++)
System.out.println("Element at " + i + " : " +
arr[i].roll_no +" "+ arr[i].name);
}
}

Получаем:

Element at 0: 1 aman Element at 1: 2 vaibhav Element at 2: 3 shikar Element at 3: 4 dharmesh Element at 4: 5 mohit

Что произойдет, если мы попытаемся получить доступ к элементу за пределами массива?
Компилятор создает исключение ArrayIndexOutOfBoundsException, указывающее, что к массиву был получен доступ с недопустимым индексом. Индекс либо отрицательный, либо больше или равен размеру массива.

Многомерные

Многомерные массивы — это массивы массивов, каждый элемент которых содержит ссылку на другой массив. Создается путем добавления одного набора квадратных скобок () для каждого измерения. Рассмотрим пример:

Int intArray = new int; //a 2D array or matrix int intArray = new int; //a 3D array

Class multiDimensional
{
public static void main(String args)
{
// declaring and initializing 2D array
int arr = { {2,7,9},{3,6,1},{7,4,2} };

// printing 2D array
for (int i=0; i< 3 ; i++)
{
for (int j=0; j < 3 ; j++)
System.out.print(arr[i][j] + " ");

System.out.println();
}
}
}

Output: 2 7 9 3 6 1 7 4 2

Передача массивов в метод

Как и переменные, мы можем передавать массивы в методы.

// Java program to demonstrate // passing of array to method class Test { // Driver method public static void main(String args) { int arr = {3, 1, 2, 5, 4}; // passing array to method m1 sum(arr); } public static void sum(int arr) { // getting sum of array values int sum = 0; for (int i = 0; i < arr.length; i++) sum+=arr[i]; System.out.println("sum of array values: " + sum); } }

На выходе получим:

sum of array values: 15

Возврат массивов из методов

Как обычно, метод также может возвращать массив. Например, ниже программа возвращает массив из метода m1.

// Java program to demonstrate // return of array from method class Test { // Driver method public static void main(String args) { int arr = m1(); for (int i = 0; i < arr.length; i++) System.out.print(arr[i]+" "); } public static int m1() { // returning array return new int{1,2,3}; } }

Объекты класса

Каждый массив имеет связанный объект класса, совместно используемый со всеми другими массивами с тем же типом компонента.

// Java program to demonstrate // Class Objects for Arrays class Test { public static void main(String args) { int intArray = new int; byte byteArray = new byte; short shortsArray = new short; // array of Strings String strArray = new String; System.out.println(intArray.getClass()); System.out.println(intArray.getClass().getSuperclass()); System.out.println(byteArray.getClass()); System.out.println(shortsArray.getClass()); System.out.println(strArray.getClass()); } }

class +" "); } } }

Клон многомерного массива (например, Object ) является копией и это означает, что он создает только один новый массив с каждым элементом и ссылкой на исходный массив элементов, но вложенные массивы являются общими.

// Java program to demonstrate // cloning of multi-dimensional arrays class Test { public static void main(String args) { int intArray = {{1,2,3},{4,5}}; int cloneArray = intArray.clone(); // will print false System.out.println(intArray == cloneArray); // will print true as shallow copy is created // i.e. sub-arrays are shared System.out.println(intArray == cloneArray); System.out.println(intArray == cloneArray); } }

false
true
true

Учеба на "Разработчика игр" + трудоустройство

Java массивы

Массив - это структура данных, в которой хранятся величины одинакового типа. Доступ к отдельному элементу массива осуществляется с помощью целого индекса. Например, если а - массив целых чисел, то значение выражения а [ i ] равно i-му целому числу в массиве.

Массив объявляется следующим образом: сначала указывается тип массива, т.е тип элементов, содержащихся в массиве, за которым ставится пара пустых квадратных скобок, а затем - имя переменной. Например, вот как объявляется массив, состоящий из целых чисел:
int a;

Однако этот оператор лишь объявляет переменную а, не инициализируя ее настоящим массивом. Чтобы создать массив, нужно применить оператор new.

Этот оператор создает массив, состоящий из 100 целых чисел. Элементы этого массива нумеруются от 0 до 99 (а не от 1 до 100). После создания массив можно заполнять, например, с помощью цикла.

int а = new int;
for (int i = 0; i < 100; i++)
a[i] = i; // Заполняет массив числами от 0 до 99.

Если вы попытаетесь обратиться к элементу а (или любому другому элементу, индекс которого выходит за пределы диапазона от 0 до 99), создав массив, состоящий из 100 элементов, программа прекратит работу, поскольку возникнет исключительная ситуация, связанная с выходом индекса массива за пределы допустимого диапазона.
Чтобы подсчитать количество элементов в массиве, используйте метод имяМасси-
ва.length.

Например,

for (int i = 0; i < a. length; i++ System.out.println (a[i]);

После создания массива изменить его размер невозможно (хотя можно, конечно, изменять отдельные его элементы). Если в ходе выполнения программы необходимо часто изменять размер массива, лучше использовать другую структуру данных, называемую списком массивов (array list).

Массив можно объявить двумя способами:

int a;
или
int a;

Большинство программистов на языке Java предпочитают первый стиль, поскольку в нем четче отделяется тип массива int (целочисленный массив) от имени переменной.

Инициализаторы массивов и безымянные массивы

В языке Java есть средство для одновременного создания массива и его инициализации. Вот пример такой синтаксической конструкции:

int smallPrimes = { 2, 3, 5, 7, 11, 13};

Отметим, что в этом случае не нужно применять оператор new. Кроме того, можно даже инициализировать безымянный массив:

new int { 16, 19, 23 , 29 , 31, 37}

Это выражение выделяет память для нового массива и заполняет его числами, указанными в фигурных скобках. При этом подсчитывается их количество и, соответственно, определяется размер массива. Эту синтаксическую конструкцию удобно применять для повторной инициализации массива без образования новой переменной. Например, выражение

smallPrimes = new int{ 17, 19, 23, 29, 31, 37 };
представляет собой укороченную запись выражения
int anonymous = { 17, 19, 23, 29, 31, 37 };
smailPrimes = anonymous;

Можно создать массив нулевого размера. Такой массив может оказаться полезным при написании метода, вычисляющего некий массив, который оказывается пустым. Массив нулевой длины объявляется следующим образом:

new типЭлементов

Заметим, что такой массив не эквивалентен объекту null.

Копирование массивов

Один массив можно скопировать в другой, но при этом обе переменные будут ссылаться на один и тот же массив.

int luckyNumbers = smailPrimes;
luckyNuimbers = 12; // Теперь элемент smailPrimesтакже равен 12.

Результат показан на рис. 3.14. Если необходимо скопировать все элементы одного массива в другой, следует использовать метод arraycopy из класса System. Его вызов выглядит следующим образом:

System.arraycopy(from, fromlndex, to, tolndex, count);

Массив to должен иметь достаточный размер, чтобы в нем поместились все копируемые элементы.

Рис. 3.14. Копирование массива

Например, показанные ниже операторы, результаты работы которых изображены на рис. 3.15, создают два массива, а затем копируют последние четыре элемента первого массива во второй. Копирование начинается со второй позиции в исходном массиве, а копируемые элементы помещаются в целевой массив, начиная с третьей позиции.

int smailPrimes = {2, 3, 5, 7, 11, 13};
int luckyNumbers = {1001, 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007};
System.аггаусору(smailPrimes, 2, luckyNumbers, 3, 4);
for (int i = 0; i < luckyNumbers.length; i++)
System.println(i +.": " + luckyNumbersfi]);

Выполнение этих операторов приводит к следующему результату.

0: 1001
1: 1002
2: 1003
3: 5
4: 7
5: 11
6: 13

Рис. 3.15. Копирование элементов массива

Массив в языке Java значительно отличается от массива в языке C++. Однако он практически совпадает с указателем на динамический массив. Это значит, что оператор

int a = new int; //Java
эквивалентен оператору
i n t * = new i n t [ 1 0 0 ] ; // C++,
а не
int a; // C++

В языке Java оператор no умолчанию проверяет диапазон изменения индексов. Кроме того, в языке Java нет арифметики указателей - нельзя увеличить указатель а, чтобы обратиться к следующему элементу массива.

Java ,

Алгоритмы

• Tutorial

Думаю, мало кто из готовящихся к своему первому интервью, при приеме на первую работу в должности (pre)junior программиста, ответит на этот вопрос отрицательно. Или хотя бы усомнится в положительном ответе. Конечно, такая простая структура данных с прямым доступом по индексу - никаких подвохов! Нет, в некоторых языках типа JavaScript или PHP массивы, конечно, реализованы очень интересно и по сути являются много большим чем просто массив. Но речь не об этом, а о «традиционной» реализации массивов в виде «сплошного участка памяти». В этом случае на основании индексов и размера одного элемента просто вычисляется адрес и осуществляется доступ к соответствующему значению. Что тут сложного?
Давайте разберемся. Например, на Java. Просим ничего не подозревающего претендента создать массив целых чисел n x n . Человек уверено пишет что-то в духе:
int g = new int[n][n];
Отлично. Теперь просим инициализировать элементы массива чем-нибудь. Хоть единицами, хоть суммой индексов. Получаем:
for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { g[i][j] = i + j; } }
Даже чаще пишут
for(int i = 0; i < g.length; i++) { for(int j = 0; j < g[i].length; j++) { g[i][j] = i + j; } }
что тоже повод для беседы, но сейчас речь о другом. Мы ведь пытаемся выяснить, что человек знает и посмотреть, как он думает. По этому обращаем его внимание на тот факт, что значения расположены симметрично и просим сэкономить на итерациях циклов. Конечно, зачем пробегать все значения индексов, когда можно пройти только нижний треугольник? Испытуемый обычно легко соглашается и мудро выделяя главную диагональ старательно пишет что-то в духе:
for(int i = 0; i < n; i++) { g[i][i] = 2* i; for(int j = 0; j < i; j++) { g[j][i] = g[i][j] = i + j; } }
Вместо g[i][i] = 2* i; часто пишут g[i][i] = i + i; или g[i][i] = i << 1; и это тоже повод поговорить. Но мы идем дальше и задаем ключевой вопрос: На сколько быстрее станет работать программа? . Обычные рассуждения такие: почти в 2 раза меньше вычислений индексов; почти в 2 раза меньше вычислений значений (суммирование); столько же присваиваний. Значит быстрее процентов на 30. Если у человека за плечами хорошая математическая школа, то можно даже увидеть точное количество сэкономленных операций и более аргументированную оценку эффективности оптимизации.
Теперь самое время для главного удара. Запускаем оба варианта кода на каком-нибудь достаточно большом значении n (порядка нескольких тысяч), например, так .

Код с контролем времени

class A { public static void main(String args) { int n = 8000; int g = new int[n][n]; long st, en; // one st = System.nanoTime(); for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { g[i][j] = i + j; } } en = System.nanoTime(); System.out.println("\nOne time " + (en - st)/1000000.d + " msc"); // two st = System.nanoTime(); for(int i = 0; i < n; i++) { g[i][i] = i + i; for(int j = 0; j < i; j++) { g[j][i] = g[i][j] = i + j; } } en = System.nanoTime(); System.out.println("\nTwo time " + (en - st)/1000000.d + " msc"); } }

Что же мы видим? Оптимизированный вариант работает в 10-100 раз медленнее! Теперь самое время понаблюдать за реакцией претендента на должность. Какая будет реакция на необычную (точнее обычную в практике разработчика) стрессовую ситуацию. Если на лице подзащитного изобразился азарт и он стал жать на кнопочки временно забыв о Вашем существовании, то это хороший признак. До определенной степени. Вы ведь не хотите взять на работу исследователя, которому плевать на результат проекта? Тогда не задавайте ему вопрос «Почему?». Попросите переделать второй вариант так, чтобы он действительно работал быстрее первого.
Теперь можно смело заниматься некоторое время своими делами. Через пол часа у Вас будет достаточно материала, для того, чтобы оценить основные личностные и профессиональные качества претендента.
Кстати, когда я коротко описал эту задачку на своем рабочем сайте, то наиболее популярный комментарий был «Вот такая эта Ваша Java кривая». Специально для них выкладываю код на Великом и Свободном. А счастливые обладатели Free Pascal под Windows могут заглянуть

под спойлер

program Time; uses Windows; var start, finish, res: int64; n, i, j: Integer; g: Array of Array of Integer; begin n:= 10000; SetLength(g, n, n); QueryPerformanceFrequency(res); QueryPerformanceCounter(start); for i:=1 to n-1 do for j:=1 to n-1 do g := i + j; QueryPerformanceCounter(finish); writeln("Time by rows:", (finish - start) / res, " sec"); QueryPerformanceCounter(start); for i:=1 to n-1 do for j:=1 to n-1 do g := i + j; QueryPerformanceCounter(finish); writeln("Time by cols:", (finish - start) / res, " sec"); end.

В приведенном коде на Паскале я убрал «запутывающие» моменты и оставил только суть проблемы. Если это можно назвать проблемой.
Какие мы в итоге получаем вопросы к подзащитному?
1. Почему стало работать медленнее? И поподробнее…
2. Как сделать инициализацию быстрее?

Если есть необходимость копнуть глубже именно в реализацию Java, то просим соискателя понаблюдать за временем выполнения для небольших значений n . Например, на ideone.com для n=117 «оптимизированный» вариант работает вдвое медленнее. Но для следующего значения n=118 он оказывается уже в 100 (сто) раз быстрее не оптимизированного! Предложите поэкспериментировать на локальной машине. Пусть поиграет с настройками.
Кстати, а всем понятно, что происходит?

Несколько слов в оправдание

Хочу сказать несколько слов в оправдание такого способа собеседования при найме. Да, я не проверяю знание синтаксиса языка и владение структурами данных. Возможно, при цивилизованном рынке труда это все работает. Но в наших условиях тотальной нехватки квалифицированных кадров, приходится оценивать скорее перспективную адекватность претендента той работе с которой он столкнется. Т.е. способность научиться, прорваться, разобраться, сделать.
По духу это похоже на «собеседованию» при наборе легионеров в древнем Риме. Будущего вояку сильно пугали и смотрели краснеет он или бледнеет. Если бледнеет, то в стрессовой ситуации у претендента кровь отливает от головы и он склонен к пассивной реакции. Например, упасть в обморок. Если же соискатель краснел, то кровь у него к голове приливает. Т.е. он склонен к активным действиям, бросаться в драку. Такой считался годным.
Ну и последнее. Почему я рассказал об этой задаче всем, а не продолжаю использовать её на собеседованиях? Просто, эту задачу уже «выучили» потенциальные соискатели и приходится использовать другие.
Собственно на этот эффект я обратил внимание именно в связи с реальной задачей обработки изображений. Ситуация была несколько запутанная и я не сразу понял почему у меня так просел fps после рефакторинга. А вообще таких чуднЫх моментов наверное много накопилось у каждого.

Пока лидирует версия, что «виноват» кэш процессора. Т.е. последовательный доступ в первом варианте работает в пределах хэша, который обновляется при переходе за определенную границу. При доступе по столбцам хэш вынужден постоянно обновляться и это занимает много времени. Давайте проверим эту версию в самом чистом виде. Заведем массив и сравним, что быстрее - обработать все элементы подряд или столько же раз обработать элементы массива со случайным номером? Вот эта программа - ideone.com/tMaR2S . Для 100000 элементов массива случайный доступ обычно оказывается заметно быстрее. Что же это означает?
Тут мне совершенно справедливо указали (Big_Lebowski), что перестановка циклов меняет результаты в пользу последовательного варианта. Пришлось для чистоты эксперимента поставить цикл для разогрева. Заодно сделал несколько повторов, чтобы вывести среднее время работы как советовал leventov. Получилось так ideone.com/yN1H4g . Т.е. случайный доступ к элементам большого массива на ~10% медленнее чем последовательный. Возможно и в правду какую-то роль может сыграть кэш. Однако, в исходной ситуации производительность проседала в разы. Значит есть еще что-то.

Постепенно в лидеры выходит версия про дополнительные действия при переходе от одной строки массива к другой. И это правильно. Осталось разобраться, что же именно там происходит.

Теги:

• Программирование
• массивы
• память

Добавить метки