Mehrdimensionale Arrays

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1 Informatik Studiengang Chemische Technologie Michael Roth Hochschule Darmstadt -Fachbereich Informatik- WS 2012/2013 Inhalt Teil X Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19

2 Inhalt Inhalt 1 Wiederholung Arrays (eindimensional) 2 3 Fallbeispiel Tic-Tac-Toe Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19 Wiederholung Arrays (eindimensional) Motivation: Arrays Variablen können lediglich einen einzigen Wert annehmen bzw. speichern Arrays im Allgemeinen sind Sammlungen von Daten gleichen Datentyps Einzelne Elemente eines Arrays werden über einen Index adressiert Behandelt wurden bislang eindimensionale Arrays Die Analogie war ein langes Band, wobei einzelne Abschnitte des Bandes jeweils einen Wert enthalten Der Index ist hier analog zu einer Nummer des Abschnittes Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19

3 Wiederholung Arrays (eindimensional) Motivation: Arrays Wozu dienen Arrays? Gruppieren zusammengehöriger Daten z.b. feld1, feld2, feld3, feld4,... (Hamster) oder name1, name2, name3, name4,... (Namensliste) feld[], name[] So gruppierte Variablen lassen sich algorithmisch besser erfassen Siehe auch Praktikum 4, Aufgabe 2.2 (Bubble Sort) Der Bubble Sort Algorithmus arbeitet auf Arrays Die Funktionsweise ist unabhängig für die Anzahl der Elemente Es sind keine Änderungen am Programm nötig, egal ob Sie 3, 10 oder 7384 Elemente betrachten Artverwandt in der Mathematik sind Vektoren a 1 a 2 a 3 a =. Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19 Wiederholung Arrays (eindimensional) Eindimensionale Arrays Die Dimension eines Arrays bezieht sich auf die Anzahl der Indizes Im Beispiel langes Band existiert ein Index, der für die Adressierung eines Elementes ausreicht Dieses Band (bzw. ein Array) ist eindimensional, da es sich nur entlang einer Achse ausbreitet Eindimensionale Arrays eignen sich also zur Darstellung eindimensionaler Daten: Namenslisten Zahlenreihenfolgen Temperaturmessungen Tagebucheinträge... Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19

4 Motivation Manche Sachverhalte lassen sich in einem eindimensionalen Container nicht geschickt darstellen Hamsterwelt Die Welt des Hamster ist zweidimensional Um eine Kachel korrekt zu adressieren sind zwei Angaben nötig: Reihe und Spalte Zur Adressierung werden zwei Informationen verwendet, der Index besteht also nicht mehr aus einer, sondern aus zwei Angaben Artverwandt in der Mathematik: Matrizen a 11 a 12 a 13 A = a 21 a 22 a 23 a 31 a 32 a 33 Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19 Java Erzeugung und Iteration 1 double [][] matrix = new double [ 3][ 3]; // Erzeugt eine 3 x3 Matrix 2 matrix [0][0] = 1; // Element 0/0 ( links oben ) 3 matrix [0][1] = 2; // Element 0/1 ( mitte oben ) 4 matrix [0][2] = 3; // rechts oben matrix [2][2] = 9; // rechts unten 7 8 // Ausgabe : 9 for ( int i = 0; i < 3; i ++) 10 { 11 for ( int j = 0; j < 3; j ++) 12 { 13 System. out. print ( matrix [i][j]); 14 } 15 System. out. println (""); // Umbruch nach einer Zeile 16 } Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19

5 Arrays der Dimension > 2 Arrays können beliebig viele Dimensionen annehmen: 1 int [][][] test = new int [3][3][3]; 2 3 for ( int i = 0; i < 3; i ++) 4 { 5 for ( int j = 0; j < 3; j ++) 6 { 7 for ( int k = 0; k < 3; k ++) 8 { 9 test [i][j][k] = i + j + k; 10 } 11 } 12 } Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19 Anwendungsbeispiele Spielfelder (2D) Hamsterwelt Schach Tic-Tac-Toe... Rasterbilder wie Bitmap (.bmp) Evtl. 3D mit RGB-Farbwerten als dritte Dimension Matrizenrechnung Simulation von Flüssigkeiten (3D) Spielfeld von Minecraft (3D)... Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19

6 Motivation Fallbeispiel Tic-Tac-Toe Das Spiel Tic-Tac-Toe: Ist (vermutlich) jedem bekannt Die Regeln sind einfach Das Spielfeld ist endlich Erfordert in der Minimalimplementierung keine neuen Kenntnisse Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19 Daten Fallbeispiel Tic-Tac-Toe Welche Daten werden benötigt, um den Zustand einer Partie Tic-Tac-Toe zu beschreiben? Das Spielbrett z.b. ein 3x3 char Array Jedes Feld des Arrays stellt ein Feld des Spielbrett dar, welches durch, X oder O belegt ist. Namen der Spieler 2x String Variablen Aktiver Spieler evtl. String mit Namen des Aktiven Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19

7 Spielregeln Fallbeispiel Tic-Tac-Toe 1 Das Spiel beginnt auf einem leeren Spielbrett 2 Jeder Spieler setzt abwechselnd einen seiner Spielsteine auf das Brett 3 Das Spiel endet wenn ein Spieler gewonnen hat, oder ein Spieler keinen Zug mehr machen kann Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19 Computergegner Demo Als kleine Hausaufgabe : Bauen Sie das bestehende Programm (Link) so um, dass nur noch ein menschlicher Spieler gegen eine künstliche Intelligenz spielt. Einige Möglichkeiten umfassen: Der Computer wählt zufällig Der Computer sucht gezielt Felder aus, auf denen er in diesem Zug gewinnen kann Der Computer sucht Felder aus, auf denen er nächste Runde gewinnen kann, wenn der menschliche Spieler ihm nicht in die Quere kommt Michael Roth (h_da) Informatik (CT) WS 2012/ / 19