Кому и для чего нужны массивы

Что такое массив в программировании

Массив — это структура данных, которая используется в разработке, при обработке данных и аналитике. Их применяют в следующих случаях:

• для хранения данных: например, списков имен, чисел или дат. Массивы позволяют быстро обратиться к этой информации в любое время.

• для реализации алгоритмов: массивы нередко становятся базовой структурой для алгоритмов, например, при сортировке и поиске.
• обработки данных: например, их агрегирования, фильтрации или преобразования.
• научных и математических вычислений: при хранении большого объема данных и для управления ими необходимы массивы. Например, их удобно использовать для представления матриц в линейной алгебре или хранения цифровых данных в симуляциях и моделях.

Массивы активно используются в программировании и структурируют данные в разных областях. Что такое массив в программировании дугими словами — это удобный способ хранения и обработки информации.

Устройство массива

К каждому элементу массива можно получить доступ через специальный индекс, представленный целочисленным значением. Нумерация элементов начинается с нуля. Одномерные массивы хранятся в одной строке, многомерные — в сеткообразной структуре.

Элементы могут быть представлены в виде целых чисел, с плавающей запятой, строки, других массивов. Это дает возможность хранить данные более широкого спектра: не только числовые, но и текстовые. Используя индекс элемента массива, можно извлекать и обновлять  его значение.

Для работы нужно знать тот язык программирования, который массив сможет поддержать — например, C, Java, JavaScript, Python.

Какие операции можно выполнять с помощью массивов

С помощью массивов данных возможны различные операции:

• Изменение элементов. Чтобы изменить значение элемента, нужно указать его индекс.  
• Сортировка элементов. Можно выстраивать элементы в порядке убывания и возрастания.  
• Поиск элементов. Поиск осуществляется с помощью разных алгоритмов, например, линейного или двоичного.  
• Преобразование элементов. Возможны математические и логические операции, например, вычитание, деление, умножение, нахождение  максимального и минимального значения.   
• Фильтрующие элементы. Это можно делать, используя условных операторов, таких как «if». Например, с их помощью создать новый массив, содержащий элементы, соответствующие определенным условиям.

Какие бывают массивы

Одномерные и многомерные

Элементы в одномерном массиве расположены в одну строку и каждый из них связан с одним индексом. Например, в нем хранится список целых чисел: 1, 2, 3, 4, 5.

Многомерный вид содержит больше одного измерения и может хранить больше одной строки элементов. В таких массивах идентификация каждого элемента происходит через несколько индексных номеров, по одному для каждого измерения.

Двумерный массив, являющийся матрицей, может хранить таблицу значений:

1 2 3

4 5 6

7 8 9

Многомерные массивы могут обрабатывать и хранить сложные данные — таблицы, изображения и т. п. Число измерений в них может варьироваться, например, три и более, хотя такие применяют реже остальных.

Статические и динамические

Статические отличаются фиксированным размером, который не может изменяться после его фиксации. Количество его элементов также не подлежит изменению и определяется в момент создании. Для сохранения большего количества элементов придется создавать массив больших размеров и перемещать данные туда из старой версии, в которой не помещается вся информация.

Динамические версии меняются в размерах по необходимости. Достаточно добавить туда больший объем памяти. Таким образом, они считаются эффективнее и гибче. Если нужно уменьшить объемы хранения, то и это не проблема.

Однородные и гетерогенные

Однородным считается тот массив, который содержит элементы одного и того же типа данных. К ним относят целые числа, строки, числа с плавающей запятой.

Гетерогенный, напротив, содержит элементы разных типов данных. Например, в одном массиве могут содержаться и целые числа, и строки, и другие данные.

Ассоциативные

Это тип структуры данных, в которой ключи сопоставляются со значениями. Для доступа к ним массив использует строковые ключи. Для того, чтобы получить информацию, достаточно использовать не числовой индекс, а ее название. Например, используя название страны в качестве ключа, можно получить доступ к столице.

Идеальный массив

К понятию идеального массива относят простоту использования и понимания, он должен иметь простой синтаксис для доступа. Другим критерием является эффективность. Доступ к массиву должен осуществляться максимально быстро, чтобы получить необходимые данные в любой момент.

Гибкость работы с данными приветствуется. Пользователю должно быть легко манипулировать с его элементами, при необходимости удалять и изменять их, не трогая другие части массива.

Масштабы играют большую роль. Идеальный массив должен позволять быстро обрабатывать большие объемы. Память также должна быть вместительной, не переполняться.

Массивоподобные структуры данных

Существуют подобные массивам структуры данных, у них есть схожие с ними характеристики. Можно хранить и манипулировать элементами с помощью индекса. К таким структурам относятся: списки, стеки, очереди, деревья. Стеки работают по принципу «Последний вход, первый выход». Очереди имеют структуру данных: «Первый вход, первый выход». Деревья представляют иерархическую структуру, представляющую связи между элементами. Все они могут существовать в виде массивов либо связанных списков.