Utilisation de tableaux en Java

Formatage de chaînes de caractères Les types énumérés en Java

Accès rapide :
La vidéo
La syntaxe Java de définition d'un tableau
La syntaxe de base
Attention aux bornes de votre tableau
Les différentes syntaxes possibles
Parcourir un tableau
Parcours avec un for traditionnel
Parcours avec un foreach
Parcours des arguments passés à votre exécutable à partir de la ligne de commande
Tableau de tableaux (ou tableau multidimensionnels)
Tableaux Java VS Collections Java

La vidéo

Cette vidéo vous montre comment définir un tableau de données en Java. Différentes syntaxes vous sont proposées (liste d'initialisation, ...). Une comparaison entre tableaux et collections Java est faite à la fin de cette vidéo.

La syntaxe Java de définition d'un tableau

La syntaxe de base

Bien entendu, comme tout langage de programmation digne de ce nom, Java permet d'utiliser les tableaux. Un tableau est un ensemble d'éléments basé sur un même type : par exemple, un tableau d'entiers, un tableau de chaînes de caractères, ... Les éléments d'un tableau sont placés consécutivement en mémoire, du premier au dernier. Un tableau sera introduit par la syntaxe [] qui pourra être placée à la suite du type utilisé pour les éléments stockés dans ce tableau. En fait, ces deux éléments (type suivit des crochet) definissent votre « type tableau ». A la suite des crochets, devra suivre le nom de la variable, ainsi qu'une éventuelle liste d'initialisation.

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int [] myArray1;
int [] myArray3 = { 10, 20, 30 };

Pour accéder à un élément du tableau, on utilisera le nom de la variable associé ainsi que son indice (une valeur numérique indiquant la position de l'élément dans le tableau) comprit entre deux crochets (crochets ouvrant et crochet fermant).

Il est possible de demander la taille d'un tableau via l'attribut length : celui-ci est en lecture seule. Il ne sera donc plus possible de changer sa taille après son initialisation. Par contre, il sera possible de stocker dans la variable un nouveau tableau qui lui pourra avoir une nouvelle taille. En fait, un tableau est un type objet : il est donc géré par références (par pointeurs, si vous préférez).

Voici un exemple d'utilisation d'un tableau de 10 valeurs entières. Ici le tableau est défini via une liste d'initialisation (la séquence de valeurs comprises entre les deux accolades).

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public class Demo {
            
    public static void main( String [] args ) {
    
        // Le tableau est typé int []
        // Il est initialisé avec 10 valeurs (les multiples de 10).
        int [] myArray = { 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 };

        // Quelle est la taille du tableau myArray ?
        System.out.println( "Size == " + myArray.length );
        
        // On accède à certaines valeurs de ce tableau
        System.out.println( myArray[0] );       // Affiche 10
        System.out.println( myArray[5] );       // Affiche 60
        System.out.println( myArray[9] );       // Affiche 100
    
    } 
            
}

En fait, depuis notre premier exemple de code Java, nous avions introduit le concept de tableau. Effectivement, tout programme Java peut être lancé à partir de la ligne de commande et peut donc accepter un certain nombre d'arguments. La méthode statique main prend donc, en paramètre, en tableau de chaînes de caractères appelé args : il correspond à l'ensemble des arguments fournis sur la ligne de commande. Il est lui aussi indicé à partir de 0.

Attention aux bornes de votre tableau

Nous l'avons dit, dans un tableau, les éléments sont placés en séquence (les uns derrières les autres) et on y accède via un indice. De plus, ces indices doivent être basés à partir de 0. D'où la question suivante : que ce passe-t-il si l'on exécute le programme suivant ?

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public class Demo {
            
    public static void main( String [] args ) {
    
        int [] myArray = { 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 };

        // Quelle est la taille du tableau myArray ?
        System.out.println( "Size == " + myArray.length );
        
        // On imagine accéder à certaines valeurs de ce tableau.
        // Mais dans les deux cas, on est hors bornes.
        System.out.println( myArray[-1] );
        System.out.println( myArray[10] );
    
    } 
            
}

Voici le résultat produit par l'exécution de ce code : une exception (une erreur) est déclenchée.

$> javac Demo.java
$> java Demo 
Size == 10
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: -1
    at Demo.main(Demo.java:12)
$> 

Ce qui est affiché sur la console se nomme la « call stack » (la pile des appels de méthodes). Cette « call stack » indique que l'exception déclenchée (de type java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException) a été produite par la ligne 12 du fichier Demo.java et plus précisément dans sa méthode main.

Les différentes syntaxes possibles

Pour introduire une variable de type tableau il vous faut utiliser la syntaxe []. Néanmoins les crochets peuvent être placés à différents endroits. Le tableau ci-dessus vous propose quelques exemples de définition de tableaux Java. Pour information, en Java, un tableau est un objet, il est donc géré par référence (par un pointeur). Une variable typée tableau contiendra donc un pointeur : à défaut d'initialisation, elle aura la valeur null et devra être initialisée ultérieurement. L'initialisation d'un tableau peut s'effectuer soit via un appel à l'opérateur new, soit via une liste d'initialisation.

Parcourir un tableau

Il existe plusieurs manières de parcourir un tableau : je vous en propose deux. Dans tous les cas, des instructions de boucles, non encore étudiées, sont utilisées pour ces parcours. Je vous renvoie sur les chapitres relatifs à ces instructions pour de plus amples détails.

Parcours avec un for traditionnel

Pour parcourir un tableau, il est possible d'utiliser l'instruction for. Elle existe depuis la version 1.0 de Java. Ce for doit avoir trois expressions placées entre parenthèses et séparées par des caractères ;. Ensuite le corps de la boucle est placé entre accolades (en tout cas, c'est fortement conseillé).

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

Revenons sur les trois expressions placées entre parenthèses et voici leurs significations.

• int i=0 : permet de déclarer et d'initialiser la variable i qui servira d'index lors du parcours.

• i<array.length : c'est la condition de rebouclage. Un nouveau tour de boucle a lieu tant que cette expression renvoie true : Dit autrement, on boucle tant que i est strictement inférieur à la taille du tableau.

• i++ : cette expression, exécutée à chaque fin de tour de boucle, permet d'incrémenter la variable i d'une unité.

Pour ce qui est du corps de la boucle (placé entre accolades), il se contente d'afficher la valeur stockée dans chaque cellule du tableau (la valeur à l'indice i). Voici le programme complet.

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public class Demo {

    public static void main( String [] args ) {

        // Déclaration et initialisation du tableau
        int [] array = { 10, 20, 30, 40, 50 };
     
        // Parcours du tableau
        for ( int i=0; i<array.length; i++ ) {
            System.out.println( array[ i ] );
        }
        
    }
    
}

Et voici les résultats produits par ce programme.

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20
30
40
50

Parcours avec un foreach

L'intérêt d'un « for each », par rapport à un for traditionnel, est que vous n'avez pas à gérer l'indice de boucle. Du coup, la syntaxe est un petit peu plus simple, comme en atteste le programme suivant en mettant les deux syntaxes côte à côte pour comparaison.

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public class Demo {

    public static void main( String [] args ) {

        // Déclaration et initialisation du tableau
        int [] array = { 10, 20, 30, 40, 50 };
     
        System.out.println( "---Parcours du tableau avec un for traditionnel---" );
        for ( int i=0; i<array.length; i++ ) {
            int value = array[i];
            System.out.println( value );
        }
        
        System.out.println( "---Parcours du tableau avec un for each---" );
        for ( int value : array ) {
            System.out.println( value );
        }
        
    }
    
}

Ce qui diverge, entre les deux syntaxes, c'est surtout ce qui est placé entre les parenthèses. Au lieu d'y gérer un indice de parcours, on dit simplement qu'on veut extraire toutes les données du tableau mentionné à la droite du caractère :. Le parcours sera, bien entendu, réaliser en commençant de la première donnée et jusqu'à la dernière. A la gauche du caractère :, on spécifie le type (int) et le nom (value) de la variable qui va reçevoir, une à une, ces données. Si value ne vous convient pas, vous pouvez nommer cette variable comme bon vous semble.

Encore une fois, voici les résultats produit par ce programme. Bien entendu, nous réalisons deux fois la même chose, avec des techniques différentes : donc les résultats produits sont les mêmes.

---Parcours du tableau avec un for traditionnel---
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---Parcours du tableau avec un for each---
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Parcours des arguments passés à votre exécutable à partir de la ligne de commande

Comme nous l'avons dit plus haut, le paramètre args de la méthode main est un tableau de chaînes de caractères. Ce tableau contient normalement les paramètres passés à l'application lors de son démarrage. L'exemple proposé ci-dessous parcourt tous les paramètres passés dans args et part du principe qu'ils contiennent des valeurs entières. Du coup il en fait la somme est affiche cette somme sur la console.

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public class Adder {
            
    public static void main( String [] args ) {
        
        int accumulator = 0;
        
        for( String param : args ) {
            accumulator += Integer.parseInt( param );
        }
        
        System.out.println( accumulator );
        
    }
            
}

Et voici quelques exemples de lancement de ce programme avec diverses listes d'arguments.

$> javac Adder.java
$> java Adder
0
$> java Adder 10 20 30
60
$> java Adder 10 20 30 40 50
150

Si vous souhaitez lancer le programme avec Eclipse (sans démarrer de console), il est possible de fixer les valeurs des arguments passés à votre application. Pour ce faire, cliquez avec le bouton droit de la souris en plein milieu du code de la classe Adder.Java. Un menu contextuel doit apparaitre : sélectionnez-y « Run As » puis « Run Configurations... ».

La boîte de dialogue présentée ci-dessous doit apparaître. Dans l'onglet « Main », vérifiez bien que la classe Adder soit sélectionnée comme étant la classe de démarrage, puis dans l'onglet « Arguments » renseignez les valeurs souhaitées au niveau de « Program Arguments ». Puis cliquez sur le bouton « Run » situé en bas et à droite de la boîte de dialogue. Le résultat devrait apparaître dans la console.

Tableau de tableaux (ou tableau multidimensionnels)

Imaginons que vous cherchiez à développer un jeu d'échec. Ce jeu se joue sur un plateau de 8 cases horizontalement sur 8 cases verticalement. Il y a donc 64 cellules dans lesquelles peuvent être placées les différentes pièces de jeu. Du coup, comment stocker, informatiquement parlant, l'état de l'échiquier en mémoire ? Et bien, nous allons certainement utiliser les tableaux !

Mais comment gérer les lignes et les colonnes de notre échiquier ? C'est là qu'intervient la notion de tableau multidimensionnel et plus précisément de tableau à deux dimensions dans notre cas. Regarder le code suivant : il créé le tableau associé à notre jeu d'échec, puis affiche le contenu de ce tableau à l'écran et enfin tente de déplacer une pièce.

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public class ChessGame {
           
    public static void displayBoard( String [][] board ) {
        for ( int line=0; line<board.length; line++ ) {
            for ( int column=0; column<board[line].length; column++ ) {
                    System.out.print( board[line][column] + " " );
            }
            System.out.println();
        }
    }

 
    public static void main( String [] args ) {
        
        // Définition de notre échiquier.
        // Conventions : TN=Tour Noire, CN=Cavalier Noir,
        //               FN=Fou Noir, QN=Reine (Queen) Noire,
        //               KN=Roi (King) Noir, PN=Pion Noir
        // Idem pour les pièces blanches PB, TB, CB, ...
        //               VD=ViDe
        String [][] board = {
            { "TN", "CN", "FN", "QN", "KN", "FN", "CN", "TN" },
            { "PN", "PN", "PN", "PN", "PN", "PN", "PN", "PN" },
            { "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD" },
            { "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD" },
            { "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD" },
            { "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD", "VD" },
            { "PB", "PB", "PB", "PB", "PB", "PB", "PB", "PB" },
            { "TB", "CB", "FB", "QB", "KB", "FB", "CB", "TB" }
        };
            
        // Affichage de l'échiquier sur l'écran
        displayBoard( board );
        System.out.println( "-----------------------" );
    
        // On tente d'avancer le pion blanc devant le roi blanc
        // d'une case en avant.
        board[5][4] = "PB";    // 6ième ligne / 5ième colonne
        board[6][4] = "VD";    // 7ième ligne / 5ième colonne
        
        // Affichage de l'échiquier sur l'écran
        displayBoard( board );

    }
            
}

Quelques explications sont peut-être nécessaires. Le programme au niveau du main en ligne 13. La première chose qu'on y fait, c'est de déclarer une variable board : elle est de type String [][], donc on parle bien d'un tableau de tableaux de chaînes de caractères. Le tableau de premier niveau va contenir des lignes. Chacune de ces lignes est donc bien un tableau de chaînes de caractères.

Comme indiqué dans les commentaires au-dessus de la déclaration de la variable board, les chaînes de caractères correspondent à l'état de la case considérée. La chaine de caractère "VD" représente une case vide. Toutes les chaînes se terminant par N sont des pièces noires alors que celles se terminant par un B sont des pièces blanches. Et la première lettre d'une pièce représente sa nature : P=pion, T=tour, C=cavalier, F=fou, K=roi (king) et Q=reine (Queen).

Ensuite, on demande à afficher le tableau. Mais comme, nous allons devoir afficher le tableau deux fois, j'ai préféré déplacer le code d'affichage dans une méthode statique (en gros, une procédure) que je pourrais ensuite appeler autant de fois que nécessaire. Cette méthode statique se nomme displayBoard et elle débute en ligne 3 de l'exemple de code. Comme nous avons à tableau de tableau, deux boucles for sont nécessaire au parcours de toutes les cases de l'échiquier. La première, en ligne 4, permet de parcourir toutes les lignes : elle déclare un variable line qui correspond à l'indice de la ligne en cours de traitement. La seconde boucle, en ligne 5, permet le parcours d'une ligne : elle déclare aussi une variable nommée column qui correspond à l'indice de chaque cellule du tableau (de la ligne). La ligne 6 réalise l'affichage de chaque cellule. En fin de ligne, lors de l'affichage de l'échiquier, on rajoute un retour à la ligne pour que l'affichage soit parfait : c'est ce qui est réalisé en ligne 8 du code proposé.

Revenons au main, donc en ligne 33, on invoque displayBoard en lui passant en paramètre le tableau. Petit rappel, un tableau Java est un type objet, c'est donc une référence (un pointeur, si vous préférez) qui sera passé à la méthode. Il en résulte qu'il n'y a pas de clonage du tableau et donc, si par erreur, vous modifier l'état du tableau dans la méthode d'affichage, alors cette modification sera aussi visible dans le main.

Ensuite, les deux lignes 38 et 39, effectuent un déplacement du pion situé devant le roi blanc. Et on finit, en ligne 42 par réafficher l'échiquier. Voici les résultats produit par ce programme.

TN CN FN QN KN FN CN TN 
PN PN PN PN PN PN PN PN 
VD VD VD VD VD VD VD VD 
VD VD VD VD VD VD VD VD 
VD VD VD VD VD VD VD VD 
VD VD VD VD VD VD VD VD 
PB PB PB PB PB PB PB PB 
TB CB FB QB KB FB CB TB 
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TN CN FN QN KN FN CN TN 
PN PN PN PN PN PN PN PN 
VD VD VD VD VD VD VD VD 
VD VD VD VD VD VD VD VD 
VD VD VD VD VD VD VD VD 
VD VD VD VD PB VD VD VD 
PB PB PB PB VD PB PB PB 
TB CB FB QB KB FB CB TB

Tableaux Java VS Collections Java

En Java, il n'y a pas que les tableaux qui permettent de stocker un ensemble de valeurs. Il y a aussi les collections Java. En fait, ces collections sont des classes qui, pour les principales, sont localisées dans le paquetage java.util. Ces classes sont dites génériques, car elles permettent de typer les éléments qui seront stockés dans ces collections. Nous reviendrons dans un futur chapitre sur cette notion de classes génériques.

Une des différences entre un tableau Java et une collection Java, réside dans le fait qu'un tableau est dimensionné une fois pour toute lors de sa déclaration (si vous dépasser des bornes, une exception sera déclenchée, comme nous l'avons déjà vu plus haut dans ce document) alors qu'une collection est dynamique (tant qu'il y a de la mémoire de disponible, on peut continuer à ajouter des éléments dans une collection).

Un autre point remarquable est qu'il existe différentes implémentations (différentes classes). En fonction de la classe choisie, vous aurez aussi choisi un algorithme, associé à cette classe, ce qui pourra avoir des impacts sur les performances si vous n'avez pas choisi le bon. Par exemple, la classe java.util.ArrayList implémente un tableau d'éléments, mais extensible en fonction des besoins. Au contaire, la classe java.util.LinkedList implémente un algorithme de liste doublement chainée.

Voici un petit exemple d'utilisation d'une collection Java de type java.util.ArrayList. Notez bien que lors de la déclaration de notre collection, aucune information de taille n'est spécifiée.

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import java.util.ArrayList;

public class Demo {

    public static void main( String [] args ) {

        // Création de notre collection et ajouts de données        
        ArrayList<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add( "azerty" );
        coll.add( "qwerty" );

        // Combien y a t'il de données dans la collection ?
        System.out.println( "Size == " + coll.size() );

        // Affichage des données de la collection
        for (String string : coll) {
            System.out.println( string );
        }

    }
    
}

La ligne la plus importante est la 8 : c'est elle qui déclare et instancie notre collection. Notez-y la présence de typage <String>. Nous avons donc à faire à une collection de chaînes de caractères. Avant Java SE 7.0, il était nécessaire de rappeler ce typage au niveau du new. Aujourd'hui, un simple <> suffit, vu qu'il est déjà mentionné sur la déclaration de la variable.

La ligne 13 nous montre qu'il faut maintenant invoquer la méthode size() pour obtenir la taille de la collection. Ici, une taille de deux.

Enfin, remarquez en ligne 16 qu'on peut parcourir la collection avec la même syntaxe « for each » que pour un tableau classique. Voici les résultats produits par l'exemple précédent.

Size == 2
azerty
qwerty

Pour finir ce chapitre, voici un dernier programme un peu idiot. Une boucle infinie (true est toujours vrai) pousse des nouvelles données dans une collection Java. Comme celle-ci est extensible, elle ne cesse de grossir jusqu'à ... saturer la mémoire et produire une erreur grave.

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import java.util.ArrayList;

public class Demo {

    public static void main( String [] args ) {

        long counter = 0;
        ArrayList<String> collection = new ArrayList<>();
        while ( true ) {
            collection.add( "Value " + counter );
            if ( counter % 1_000_000 == 0 ) {
                System.out.printf( "counter == %,d\n", counter );
            }
            counter++;
        }

    }
    
}

Et voici les dernières lignes produites sur la console, par le programme ci-dessus.

counter == 41 000 000
counter == 42 000 000
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
    at Demo.main(Demo.java:10)

Formatage de chaînes de caractères Les types énumérés en Java