Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-02-21

1 <a>#статьи</a>

2 <ul><li>2 фев 2023</li>

3 <li>0</li>

4 </ul><h2>Что такое массив и как он устроен</h2>

5 Заглядываем под капот одной из главных структур данных в программировании.

6 Иллюстрация: Оля Ежак для Skillbox Media

7 Журналист, изучает Python. Любит разбираться в мелочах, общаться с людьми и понимать их.

8 В языках программирования информация представлена разнымитипами данных: целые числа, числа с плавающей точкой, символы, строки, булевы значения и так далее. Благодаря этому компьютер понимает, как хранить информацию и что с ней делать.

9 Но есть и более сложные сущности, которые называютсяструктурами данных. Они содержат данные, которые, как правило, связаны определённым образом. Одна из таких структур -массивы.

10 В этой статье мы расскажем, что такое массивы и зачем они нужны. Если же вы хотите научиться работать с ними в коде, почитайте материалы про массивы<a>в C++</a>и <a>в Java</a>.

11 Массив в программировании - это структура данных, которая хранит упорядоченный набор однотипных элементов. Его можно представить в виде шкафчика или камеры хранения на вокзале или в магазине: набор ячеек, в каждой из которых может что-то лежать.

12 Массив можно представить как шкафчикИзображение: архив автораКак и в шкафчике, каждая ячейка массивапронумерована, номер - это её индекс. Причём счёт идёт не от единицы, а от нуля.

13 Массивы есть в большинстве востребованных языков программирования, часто сразу в нескольких видах. Взгляните на семь самых популярных языков в <a>рейтинге TIOBE</a> - этот тип данных реализован в каждом из них.

14 Индекс TIOBEИнфографика:<a>TIOBE</a>При этом в разных языках программирования их могут называть по-разномуи даже предлагатьнесколько реализаций. Например, в Python это lists (списки) и tuples (кортежи), в C++ - arrays (массивы) и vectors (векторы). Всё это массивы, но разных видов.

15 Представьте: мы пишем программу, в которой будет храниться температура окружающей среды по дням за декабрь. Если не использовать массивы, для каждого значения температуры придётся создавать свою переменную.

16 Запись погоды без использования массивовИллюстрация: Оля Ежак для Skillbox MediaЭта информация хранится разрозненно, и переменные никак не связаны друг с другом. Если мы захотим посчитать среднюю температуру за декабрь, придётся писать длинную формулу:

17 Расчёт средней температуры без использования массивовИллюстрация: Оля Ежак для Skillbox MediaА если вдруг окажется, что термометр даёт ошибку в +3 градуса? Чтобы исправить ошибку, придётся вручную отнимать от каждой переменной 3 - и так для каждой из 31 строки кода.

18 Или, допустим, мы захотим учитывать температуру не только в нашем городе, но и в соседнем. Тогда в названии каждой переменной нужно будет дополнительно указывать не только дату, но и название города - так и запутаться можно.

19 Гораздо проще пойти другим путём: создать массив "Декабрь" и записывать температуру уже внутри него.

20 Запись погоды с использованием массивовИллюстрация: Оля Ежак для Skillbox MediaТак программа понимает, что этиэлементы связаны между собой. Теперь мы за пару строчек кода можем найти среднемесячную температуру - достаточно сказать программе: сложи все элементы и раздели их на длину массива. Или прибавить три градуса (сказать: прибавь 3 к каждому элементу).

21 Если захотим измерять температуру в другом городе, можно просто создать другой массив - и их значения точно не перемешаются.

22 При этом обратиться к температуре любого - легче лёгкого, ведь каждый элемент имеет свой индекс, как номер ячейки в камере хранения. Нужно лишь запомнить, чтонумерация обычно идёт от нуля.

23 Данные хранятся более упорядоченно, нет никакого нагромождения из десятков и сотен переменных, которые нужно держать в голове, чтобы не запутаться и не ошибиться.

24 В некоторых массивах можно хранить даже другие массивы. Например, мы можем объявить переменную Город_N_2022 и положить в неё массивы каждого из месяцев.

25 Использование массивов для записи погоды по городамИллюстрация: Оля Ежак для Skillbox MediaМассивы - очень полезный инструмент, о котором нередко спрашивают<a>на собеседованиях</a>. В разных языках программирования с ними можно совершать множество разных операций. Например, в PHP есть <a>13 способов</a> для одной только сортировки массивов.

26 Память в компьютере поделена на ячейки - фрагменты информации, которые имеют свой адрес. Можно сказать, это такой супермассив для всех данных внутри машины.

27 При создании массива компьютер выделяет непрерывный участок памяти и складывает в негоэлементы один за другим. Рассмотрим этот процесс подробнее.

28 Когда мы объявляемклассический массив, мы также указываем его длину (сколько в нём будет элементов) и тип данных, которые будут в нём храниться. В случае массива "Декабрь" длина будет равна 31, а тип данных - float (число с плавающей запятой - мы всё-таки температуру записываем).

29 Так как все элементы принадлежат одному типу, они занимают одинаковый объём памяти. Допустим, в нашей архитектуре числа с плавающей запятой весят 4 байта. Компьютер умножает вес одного элемента на длину списка и получает количество памяти, которое ему нужно зарезервировать:

30 4 * 31 = 124 байта

31 И вот эти 124 соседних байта резервируются под массив "Декабрь". А до и после них в памяти могут быть какие угодно данные.

32 Ячейки памятиИллюстрация: Оля Ежак для Skillbox MediaКогда мы обращаемся к элементу массива по индексу, компьютеру нужно найти среди всей своей памяти ячейки, в которых лежит нужный элемент.

33 Для этого он определяетначальный адрес массива. Это адрес ячейки памяти, с которой начинается массив. Если он будет 54921, то память компьютера будет выглядеть следующим образом.

34 Начальный адрес массиваИллюстрация: Оля Ежак для Skillbox MediaИзвлечь из такой структуры элемент с нужным индексом несложно. Это делается по следующейформуле:

35 начальный адрес массива+индекс*число ячеек, которые занимает один элемент

36 Для наглядности подставим в эту формулу несколько индексов.

37 Индекс 0:54921 + 0 * 4 = 54921 + 0 = 54921

38 Индекс 1:54921 + 1 * 4 = 54921 + 4 = 54925

39 Индекс 2:54921 + 2 * 4 = 54921 + 8 = 54929

40 За каждый индекс после нуля адрес ячейкисмещаетсяна 4, потому что именно столько весит каждый элемент массива. А если индекс равен нулю, смещения нет. Именно поэтому индексы считают с нуля, а не с единицы.

41 Теперь становится понятно, почему для классических массивов нужно заранее указывать тип данных и количество элементов:

42 <ul><li>Если компьютер не знает тип данных, то он не понимает, сколько памяти нужно выделять под каждый элемент и на сколько ячеек смещаться при поиске элемента по индексу.</li>

43 <li>Если компьютер не знает длину массива, то он не понимает, сколько памяти нужно под него выделить.</li>

44 </ul>Классический массив понятен, предсказуем, занимает мало места и быстро работает, но и возможности его применения ограничены. Чтобы массивы были более гибкими и подходили под разные задачи, в некоторых языках программирования придумали их более сложные реализации.

45 Длинастатического массиваопределена заранее. При его создании программист сразу пишет, сколько в массиве будет элементов. Если положить в него меньше элементов, чем объявлено, то в остальных будут находиться пустые значения.

46 Это удобно, когда программист сразу знает, сколько элементов ему нужно. Если он записывает среднесуточную температуру за каждый день в декабре, то понадобится 31 элемент, если буквы русского алфавита - 33 элемента.

47 Длинадинамических массивов, напротив, может изменяться во время выполнения программы. Например, программа должна хранить оценки школьника по информатике. Учитель ставит новую оценку - в массив добавляется новый элемент. Так это выглядит со стороны.

48 На самом деле при добавлении нового элемента компьютерсоздаёт новый массив, в который копирует старые элементы и добавляет новые. Старый массив при этом удаляется.

49 Так что по сутидинамический массив - это тот же статический, но способный пересоздаваться с другой длиной.

50 Часто компьютер резервирует под динамические массивы немного больше места, чем нужно при создании. Он делает это для того, чтобы не пришлось пересоздавать массив, когда в него добавляют всего один или два новых элемента.

51 Однородные массивысостоят из элементов одинакового типа данных. Например, только целые числа или только строки. Хранить элементы разных типов в них нельзя.

52 В гетерогенных массиваходним элементом может быть целое число, другим - строка, третьим - вообще другой массив. Часто это может быть удобно, но среднее арифметическое всех его элементов, конечно, не посчитаешь. И ладно, если программа выдаст ошибку, - а если действительно<a>решит посчитать и выведет результат</a>?

53 На самом деле гетерогенные массивы хранят в себене сами данные, а ссылку на них. Например, питоновский список может выглядеть так: [1, 'строка', False]. Но внутреннее его устройство сложнее: [ссылка на 1, ссылка на 'строка', ссылка на False]. А сами данные хранятся где-то ещё в разрозненном виде, никак не связанные друг с другом.

54 Получается, с технической точки зрениягетерогенный массив практически не отличается от гомогенного. Он тоже хранит в себе один тип данных - ссылочный.

55 Одномерный массив - это ряд пронумерованных элементов. Они, как вагоны поезда, следуют друг за другом, и к ним можно обратиться по номеру: первый, второй, третий, десятый.

56 Двумерный массив - несколько рядов элементов. Его можно представить как таблицу, в которой есть строки и столбцы, а сами элементы находятся на их пересечении. Соответственно, индекс такого массива состоит из двух чисел: номера ряда (столбца) и номера элемента в этом ряду.

57 С точки зрения реализации он представляет собой массив, в котором лежат одномерные массивы.

58 Также бываютмассивытрёхмерные, четырёхмерные, пятимерныеи так далее. Чем больше измерений, тем сложнее структура и тем из большего количества чисел состоят индексы элементов.

59 <ul><li>Массив - этоструктура данныхфиксированной длины для хранения упорядоченного набора элементов. Элементы при этом должны относиться к одному типу данных.</li>

60 <li>Элементы массива физически хранятся в соседних ячейках памяти. К каждому из них можно обратиться по индексу.</li>

61 <li>У массива может бытьболее сложная реализацияв зависимости от языка программирования. Длинудинамическогоможно изменять,гетерогенныемогут хранить ссылки на разные типы данных, а в многомерныхкаждый элемент имеет сразу несколько индексов.</li>

62 </ul><a>Бесплатный курс по Python ➞Мини-курс для новичков и для опытных кодеров. 4 крутых проекта в портфолио, живое общение со спикером. Кликните и узнайте, чему можно научиться на курсе. Смотреть программу</a>