3. Vetores e Matrizes 3. Vetores e Matrizes

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• A Java API contém diversas classes para a manipulação de estruturas de dados. A estrutura de dados mais simples é o vetor ( array ).

• Um vetor é um agrupamento de valores de um mesmo tipo primitivo ou um agrupamento de objetos de uma mesma classe.

• Cada elemento de um vetor armazena um valor. Os elementos de um vetor são referenciados por meio de um índice. O primeiro elemento tem sempre o índice 0 (zero). Portanto, para um vetor de n

elementos, os índices variam de 0 a n-1.

• Em Java, vetores têm tamanho fixo e, uma vez criados, não podem ser redimensionados. O campo length contém o tamanho do vetor.

• Um vetor é um objeto da classe Object, ou seja, a criação de um vetor cria, implicitamente, um objeto da classe java.lang.Object.

v[0] v[1] v[2] v[3] v[4] v[5]

v

• Vetores são declarados utilizando-se colchetes. Exemplo: int x[];

• Ao declarar vetores, os colchetes podem ser colocados no início da declaração para indicar que todos os identificadores são vetores.

Exemplo: double a[], b[], c[];

pode ser escrito como: double[] a, b, c;

• Como em qualquer classe, apenas a declaração do vetor não cria o objeto. A declaração só cria uma referência (ponteiro) para o vetor. A memória a ser utilizada pelo vetor é alocada ou pela instrução new ou pela inicialização do vetor.

Exemplo:

• O acesso a um elemento de índice fora do intervalo declarado para o vetor gera uma exceção (erro em tempo de execução).

• Depois de criado, o vetor possui atributos e métodos como qualquer outro objeto.

3. Vetores e Matrizes 3. Vetores e Matrizes

char letra[] = new char[26]; // vetor de 26 valores do tipo char Ponto p[] = new Ponto[3]; // vetor de 3 objetos da classe Ponto int x[] = {2,8,3,5,1}; // declaração e inicialização

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• Vetores podem ser parâmetros de métodos. Na chamada ao método, somente o nome do vetor é passado. Vetores, como são objetos (e, portanto, o nome do vetor é um ponteiro) são sempre passados por referência.

Exemplo:

public class MeuVetor {

public void mostrarValores(String nome, int vetor[]) {

for (int i = 0; i < vetor.length; i++)

System.out.println(nome + "[" + i + "] = " + vetor[i]);

} }

public class ProgVetor {

public static void main(String[] args) {

int x[] = {1,2,3,4,5};

MeuVetor mv = new MeuVetor();

mv.mostrarValores("x",x);

} }

MeuVetor.java

ProgVetor.java

A saída será:

x[0] = 1 x[1] = 2 x[2] = 3 x[3] = 4 x[4] = 5

Recordando:

• Existem duas maneiras de passar parâmetros para os métodos: a passagem por valor e a passagem por referência.

• Quando um parâmetro é passado por valor, uma cópia do valor do parâmetro é passada para o método chamado. O método chamado trabalha exclusivamente com a cópia. As alterações feitas na cópia pelo método chamado não afetam o valor do parâmetro original.

• Quando um parâmetro é passado por referência, o método chamado trabalha diretamente com o parâmetro original e, portanto, as

alterações feitas pelo método chamado afetam o parâmetro original.

• Em Java, o programador não escolhe o tipo de passagem de

parâmetros: valores primitivos são passados por valor e referências a objetos são passados por referência.

• Notar que:

• Vetores são passados por referência (pois o nome do vetor é uma variável de referência)

• Elementos de vetores de tipos primitivos são passados por valor.

(3)

• Após a criação, os elementos do vetor devem ser inicializados, antes de serem usados (na criação, os elementos são inicializados com o valor padrão). Existem diferentes modos de declaração e de

inicialização de vetores.

Exemplo:

String nome[];

int n = 3;

nome = new String[n];

nome[0] = "Zé";

nome[1] = "Jó";

nome[2] = "Lu";

String nome[] = new String[3];

nome[0] = "Zé";

nome[1] = "Jó";

nome[2] = "Lu";

String nome[] = {"Zé","Jó","Lu"}; Declara e inicializa. O tamanho do vetor é dado pelo número de valores na lista de inicialização. A alocação de memória é feita durante a inicialização.

Declara primeiro e inicializa depois. O tamanho do vetor é dado na declaração. A alocação de memória é feita pela declaração. A inicialização ocorre depois da memória ter sido alocada.

Declara somente o ponteiro. Em seguinda cria os objetos. Notar que entre a declaração do ponteiro e a criação dos objetos, o tamanho do vetor pode ser lido, atribuído ou calculado. Com isso, o vetor pode ter exatamente o tamanho

necessário. A inicialização ocorre depois da memória ter sido alocada.

Exemplo:

import javax.swing.JOptionPane;

public class LerTamanhoVetor {

int v[];

String sTam;

int tam;

sTam = JOptionPane.showInputDialog("Tamanho do vetor");

tam = Integer.parseInt(sTam);

// Construir o vetor do tamanho desejado v = new int[tam];

for (int i = 0; i < tam; i++) v[i] = 2*(i + 1);

MeuVetor mv = new MeuVetor();

mv.mostrarValores("v",v);

} }

LerTamanhoVetor.java

Com tamanho = 5, a saída será:

v[0] = 2 v[1] = 4 v[2] = 6 v[3] = 8 v[4] = 10

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import java.util.*;

public class ExemploVetor {

public static void lerVetor(int v[]) {

Scanner in = new Scanner(System.in);

for (int i = 0; i < v.length; i++) {

System.out.print("v[" + i + "] = ");

v[i] = in.nextInt();

} }

public static int somarVetor(int v[]) {

int soma = 0;

soma = soma + v[i];

}

return soma;

}

ExemploVetor.java

Outro exemplo:

public static void mostrarVetor(int v[]) {

System.out.print("[");

System.out.print(v[i]);

if (i < v.length-1)

System.out.print(", ");

}

System.out.println("]");

}

public static void main (String [] args) {

int n,x[];

System.out.print("Tamanho do vetor: ");

n = in.nextInt();

x = new int[n];

lerVetor(x);

mostrarVetor(x);

int s = somarVetor(x);

System.out.println("Soma = " + s);

} }

Se o vetor lido for:

x = [2, 4, 6, 8, 10]

a saída será:

Soma = 30

(5)

• Exercício. Considere que um vetor v contém o número de notas dos alunos de PC-2 agrupadas em categorias, ou seja: v[0] contém o número de notas de 0.0 a 0.9, v[1] contém o número de notas de 1.0 a 1.9, v[2] contém o número de notas de 2.0 a 2.9, assim por diante, até v[10], que contém o número de notas 10. Mostrar a distribuição de notas por meio de um gráfico de barra de asteriscos (*).

public class GraficoBarras {

public void mostrarGrafico(int vetor[]) {

for (int i = 0; i < vetor.length; i++) {

if (i < 10)

System.out.printf("%3.1f-%3.1f: ",(i+0.0),(i+0.9));

else

System.out.printf("%7.1f: ",10.0);

for (int j = 0; j < vetor[i]; j++) System.out.print("*");

System.out.println();

} } }

GraficoBarras.java

public class DistribuicaoNotas {

public static void main(String[] args) { int v[] = new int[11];

String s;

int nAlunos, nota, categ;

for (int i = 0; i < 11; i++) v[i] = 0;

s = JOptionPane.showInputDialog("Numero de alunos");

nAlunos = Integer.parseInt(s);

// Ler as notas dos alunos e distribuir nas categorias for (int i = 0; i < nAlunos; i++) {

s = JOptionPane.showInputDialog("Nota do aluno " + (i+1));

nota = Integer.parseInt(s);

categ = nota / 10;

v[categ]++;

}

GraficoBarras gb = new GraficoBarras();

gb.mostrarGrafico(v);

} }

DistribuicaoNotas.java

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Vetores Multidimensionais

• Vetores podem ter diversas dimensões. Um vetor bidimensional é também conhecido como matriz.

• É possível construir vetores multidimensionais não-retangulares em Java.

• Como um vetor pode conter qualquer objeto, para definir vetores multidimensionais basta definir um vetor de vetores.

Exemplos:

int v[][] = new int[2][];

v[0] = new int[2];

v[1] = new int[2];

Vetor retangular 2x2 (ou matriz de 2 linhas e 2 colunas).

int vet[][] = new int[3][];

vet[0] = new int[2];

vet[1] = new int[4];

vet[2] = new int[3];

Um vetor bidimensional não retangular.

int m[][] = {{1,2},{3,4}}; Corresponde à matriz:

1 2 3 4

import java.util.*;

public class ExemploMatriz {

public static void lerMatriz(int m[][]) {

for (int i = 0; i < m.length; i++) {

for (int j = 0; j < m[i].length; j++) {

System.out.print("m[" + i + "," + j + "] = ");

m[i][j] = in.nextInt();

} } }

public static void modificarMatriz(int n, int m[][]) {

m[i][j] = n * m[i][j];

} } }

ExemploMatriz.java

Note que o método

modificarMatriz(n,m)multiplica cada elemento de m pelo valor de n.

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public static int[][] somarMatrizes(int a[][], int b[][]) {

int soma[][] = a;

for (int i = 0; i < a.length; i++) {

for (int j = 0; j < a[i].length; j++) {

soma[i][j] = a[i][j] + b[i][j];

} }

return soma;

}

public static void mostrarMatriz(int m[][]) {

System.out.printf("%4d",m[i][j]);

}

System.out.println();

} }

public static void main (String [] args) {

int numLins,numCols,mat1[][];

System.out.print("Número de linhas: ");

numLins = in.nextInt();

System.out.print("Número de colunas: ");

numCols = in.nextInt();

mat1 = new int[numLins][numCols];

lerMatriz(mat1);

System.out.println("\nMatriz 1:");

mostrarMatriz(mat1);

int mat2[][] = new int[numLins][numCols];

mat2 = (int[][])mat1.clone();

modificarMatriz(2,mat2);

int mat3[][] = somarMatrizes(mat1,mat2);

} }

Se mat1 for:

1 2 3 4 quais serão as matrizes mat2e mat3?

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• Exercício. Construir uma classe que represente uma carta de baralho.

Construir um programa que simula a distribuição de um conjunto de cartas.

public class CartaBaralho {

private int face; // face da carta private int naipe; // naipe da carta public CartaBaralho(int nFace, int nNaipe) {

face = nFace;

naipe = nNaipe;

}

public String toString() { String faces[] =

{"Não usado","Ás","Dois","Trê̂̂̂s","Quatro","Cinco","Seis",

"Sete","Oito","Nove","Dez","Valete","Dama","Rei"};

String naipes[] =

{"Não usado","Ouros","Copas","Espadas","Paus"};

return faces[face] + " de " + naipes[naipe];

} }

CartaBaralho.java

Notar que a face da carta é um inteiro de 1 (ás) até 13 (rei). O naipe da carta é um inteiro de 1 a 4. O índice 0 não é usado.

import java.util.Random;

public class DistribuicaoCartas {

String s;

CartaBaralho cb[];

boolean jaSaiu[][] = new boolean[14][5];

int nCartas, face, naipe;

Random r = new Random();

for (int i = 0; i < 14; i++) for (int j = 0; j < 5; j++)

jaSaiu[i][j] = false;

s = JOptionPane.showInputDialog("Quantas cartas?");

nCartas = Integer.parseInt(s);

cb = new CartaBaralho[nCartas];

DistribuicaoCartas.java

Notar que cbé um vetor de objetos da classe CartaBaralho. A matriz jaSaiuindica as cartas que já sairam.

(9)

// Gerar as cartas, aleatoriamente for (int i = 0; i < nCartas; i++) {

do {

face = r.nextInt(13)+1;

naipe = r.nextInt(4)+1;

}

while (jaSaiu[face][naipe]);

jaSaiu[face][naipe] = true;

cb[i] = new CartaBaralho(face,naipe);

}

// Mostrar as cartas geradas for (int i = 0; i < nCartas; i++) {

System.out.println("Carta " + (i+1) + ": " + cb[i].toString());

} } }

O método toString()já existe para todo objeto e efetua a conversão do objeto para um string. Para a classe CartaBaralho esse método foi redefinido.

Operações com Vetores

• Após um vetor ter sido criado não é possível redimensioná-lo. Se isto for necessário, deve-se criar um outro vetor da dimensão desejada e fazer o vetor antigo apontar para o novo.

• A classe System oferece um método especial: arraycopy(), que permite realizar cópias de vetores.

Exemplo:

// redimensionamento através de uma cópia int v1[] = {1, 2, 3, 4, 5};

v1[5] = 10 // Erro: índice fora dos limites int v2[] = new int[10];

System.arraycopy(v1, 0, v2, 0, v1.length);

v2[5] = 10; // Ok, os índices de v2 vão de 0 a 9

arraycopy(v1, i1, v2, i2, n) - Copia nelementos do vetor v1(a partir do elemento de índice igual a i1) para posições do vetor v2que iniciam em i2. Após a cópia, novos elementos podem ser definidos para o novo vetor.

(10)

• Outra forma de copiar um vetor é produzir um "clone" do vetor.

public class TestaClone1 {

public static void main(String[] args) { int a1[] = {1, 2, 3, 4};

int a2[] = (int[])a1.clone();

System.out.println((a1 == a2));

a1[1]++;

System.out.println(a1[1]);

System.out.println(a2[1]);

} }

TestaClone1.java

A saída será:

false 3 2

public class TestaClone2 {

public static void main(String[] args) { int m1[][] = {{1, 2}, {3, 4}};

int m2[][] = (int[][])m1.clone();

System.out.println((m1 == m2));

System.out.println(m1[0] == m2[0]);

m1[1][1]++;

System.out.println(m1[1][1] + " " + m2[1][1]);

} }

TestaClone2.java Note que os componentes de um vetor e de um clone

desse vetor são variáveis diferentes.

A saída será:

false true 5 5 Note que para matrizes, a clonagem ésuperficial, ou seja, cria

apenas uma nova referência. Os subvetores(linhas da matriz) são compartilhados.

• Em Java é possível criar métodos que recebem um número não especificado de parâmetros. Um tipo seguido por reticências (...) indica que o método recebe um número variável de parâmetros deste tipo. As reticências podem ocorrer apenas uma vez e devem ser

colocadas no fim da lista de parâmetros.

• No corpo do método, a lista de parâmetros de comprimento variável é tratada como um vetor.

Exemplo:

public class CalcularMedia {

public double media(double... valor) {

double soma = 0.0;

for (int i = 0; i < valor.length; i++) {

soma = soma + valor[i];

}

return (soma/valor.length);

} }

CalcularMedia.java

Notar que o parâmetro valor é tratado como um vetor no corpo do método.

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import java.util.Locale;

public class TesteMedias {

double d1 = 10.0;

double d2 = 20.0;

double d3 = 30.0;

double d4 = 40.0;

CalcularMedia cm = new CalcularMedia();

System.out.printf(Locale.US,"Valores: %4.1f, %4.1f, %4.1f, %4.1f\n", d1,d2,d3,d4);

System.out.printf(Locale.US,"Média dos dois primeiros = %5.2f\n", cm.media(d1,d2));

System.out.printf(Locale.US,"Média dos trê̂̂̂s primeiros = %5.2f\n", cm.media(d1,d2,d3));

System.out.printf(Locale.US,"Média de todos os quatro = %5.2f\n", cm.media(d1,d2,d3,d4));

} }

TesteMedias.java

O método printf() pode ser usado com um primeiro parâmetro opcional, que indica como os valores de ponto flutuante devem ser exibidos: com vírgula ou com ponto.

O parâmetro Locale.US usado no método printf() indica que os valores devem ser formatados como nos USA, ou seja, usando ponto decimal. Sem este parâmetro será usado o formato conforme configurado no sistema operacional.

• Exercício. Construir um programa que simula o lançamento de dois dados. O programa deve usar um objeto da classe Random para lançar os dados. Como cada dado pode mostrar um valor de 1 a 6, a soma dos dois dados varia de 2 a 12. O programa deve lançar os dados 30000 vezes. Utilizar um vetor para guardar o número de vezes que cada possível valor da soma ocorreu. Mostrar o valor da soma mais frequente e o valor da soma menos frequente.

• Qual deverá ser a soma mais frequente?

• Qual deverá ser a soma menos frequente?