【Java】2次元(多次元)配列の使い方やソート・検索方法などまとめて解説！

Javaの2次元(多次元)配列とは？

この記事では、Javaの2次元配列について解説します。

2次元配列は、1次元配列に縦の並びを加えた配列です。

そして、2次元配列の配列を多次元配列と言います。

配列については、以下の記事で詳しく説明しています。

【関連記事】
▶︎【Java入門】配列と初期化について

2次元配列を宣言する

2次元配列を使うには、まず宣言する必要があります。

宣言方法は、次のように記述できます。

型名 [][] 配列変数名;
配列変数名 = new 型名[ 行数 ][ 列数 ];

もしくは、1文で記述してもOKです。

型名 [][] 配列変数名 = new 型名[ 行数 ][ 列数 ];

2次元配列を宣言するときは、「[ ]」（ブラケット）記号を2つ並べます。

これによって、行と列の2つの要素数を指定可能です。

要素数は必ずしも同じ必要はないので、例えば「行は2」「列は3」といったように書けます。

2次元配列を初期化する

2次元配列を初期化するには、次のように記述します。

型名 [][] 配列変数名 = { {値1-1, 値1-2, ..}, {値2-1, 値2-2, ..} };

値全体を「{}」（中括弧）で括ります。

その中でさらに「{}」で括り、1行目、2行目…と値を格納していきます。

「値1-1」が「1行目の1列目」、「値1-2」が「1行目の2列目」といった形です。

また、次のように初期化してもOKです。

配列変数名[0][0] = 値1-1;
配列変数名[0][1] = 値1-2;
配列変数名[1][0] = 値2-1;
配列変数名[1][1] = 値2-2;

2次元配列に追加して表示

では、実際にプログラムを動かして確認してみましょう。

次のように、scoresという2次元配列に値を1つずつ追加してみます。

■記述例
public class Main {
  public static void main(String args[]){
    // ２次元配列の初期化
    int[][] scores = new int[3][2];

    // 2次元配列に値を追加
    scores[0][0] = 67;
    scores[0][1] = 90;
    scores[1][0] = 74;
    scores[1][1] = 81;
    scores[2][0] = 69;
    scores[2][1] = 55;

    // 値を出力
    System.out.println("1人目の国語の成績：" + scores[0][0] + "　数学の成績：" + scores[0][1]);
    System.out.println("2人目の国語の成績：" + scores[1][0] + "　数学の成績：" + scores[1][1]);
    System.out.println("3人目の国語の成績：" + scores[2][0] + "　数学の成績：" + scores[2][1]);
  }
}

■実行結果
mbp:Desktop potepan$ java Main
1人目の国語の成績：67　数学の成績：90
2人目の国語の成績：74　数学の成績：81
3人目の国語の成績：69　数学の成績：55

それぞれ、追加した値が出力されました。

また、2次元配列の初期化と追加を同時に行う方法もあります。

今回は、for文も使って出力方法を変えてみました。

■記述例
public class Main {
  public static void main(String args[]){
    // ２次元配列の初期化と値の追加
    int[][] scores = {
      {67, 90},
      {74, 81},
      {69, 55}
    };

    // 値を出力
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
      System.out.println(i+1 + "人目の成績");

      for (int j = 0; j < 2; j++) {

        if (j == 0) {
          System.out.println("国語の成績：" + scores[i][j]);
        } else {
          System.out.println("数学の成績：" + scores[i][j]);
        }

      }

      System.out.println();
    }
  }
}

■実行結果
mbp:Desktop potepan$ java Main
1人目の成績
国語の成績：67
数学の成績：90

2人目の成績
国語の成績：74
数学の成績：81

3人目の成績
国語の成績：69
数学の成績：55

どちらの追加方法でも問題なく行えますので、お好みのやり方を試してみてください。

2次元配列の要素数を取得するには？

使い方は簡単で、要素数を取得したい配列に「.length」を追記する形で使います。

ポテパンダの一言メモ

取得できる要素数は列数と等しくなります。

実際に、プログラムを動かして確認してみます。

■記述例
public class Main {
  public static void main(String args[]){
    int[][] scores = {
      {67, 90},
      {74, 81},
      {69, 55}
    };
    System.out.println("配列の要素数は " + scores.length + " です。");
  }
}

■実行結果
mbp:Desktop potepan$ java Main
配列の要素数は 3 です。

より詳しい内容は、次の記事をチェックしてみてください。

【関連記事】
▶︎【Java基礎】サッと理解！文字列・配列の長さをlengthで取得する（よく使うサンプルコード付き）

2次元配列をソートする

2次元配列をソートするには、自作でComparableインターフェースを実装することで実現できます。

記述例は次の通りです。

■記述例
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class Main {
  public static void main(String args[]){
    int[][] scores = {{67, 90}, {74, 81}, {69, 55}, {67, 78}, {80, 56}};
    Sort[] sort = new Sort[5];

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        sort[i] = new Sort(scores[i][0], scores[i][1]);
    }

    Arrays.sort(sort);
    System.out.println("---国語の成績でソートします---");

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      System.out.printf("国語の成績：%d 数学の成績：%d\n", sort[i].first, sort[i].second);
    }
  }

  // Comparableインターフェースを実装する
  public static class Sort implements Comparable<Sort> {
    int first, second;

    public Sort(int first, int second) {
        this.first = first;
        this.second = second;
    }

    public int compareTo(Sort num) {
      //第一要素の値が同じ場合に、第二要素で昇順にソートする処理
      if (this.first == num.first) {
        return this.second - num.second;
      } else {
        return this.first - num.first;
      }
    }
  }

}

ソートを行うために、Arrayクラスのsortメソッドを使用しました。

上記のプログラムを実行すると、次の結果を取得できます。

■実行結果
mbp:Desktop potepan$ java Main
---国語の成績でソートします---
国語の成績：67 数学の成績：78
国語の成績：67 数学の成績：90
国語の成績：69 数学の成績：55
国語の成績：74 数学の成績：81

国語の成績を基準に、意図した処理でソートできているのがわかります。

ポテパンダの一言メモ

ソートについては以下の記事でも解説していますので、あわせて確認してみてください。

【関連記事】
▶︎【Java】listの要素を並び替える ソート処理の方法について解説

2次元配列で検索する

ここでは、2次元配列で値を検索する方法を紹介します。

配列を検索するには、ArrayクラスのbinarySearchメソッドを使いましょう。

binarySearchメソッドは、ソートされた配列内の要素を検索するメソッドです。

では、サンプルを元に動きを確認してみます。

■記述例
import java.util.Arrays;

public class Main {
  public static void main(String args[]){
    int[][] scores = {{67, 90}, {74, 81}, {69, 55}, {76, 78}, {80, 56}};
    final int SEARCH_NUMBER = 69;
    int index = 0;
    int row = -1;

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

      if(scores[i][0] <= scores[i][1]) {
        Arrays.sort(scores[i]);
        index =  Arrays.binarySearch(scores[i], SEARCH_NUMBER);
      } else {
        Arrays.sort(scores[i]);
        index =  Arrays.binarySearch(scores[i], SEARCH_NUMBER);

        if(index == 0) {
          index = 1;
        } else if(index == 1) {
          index = 0;
        } else {
          //
        }
      }

      if(index >= 0) {
          row = i;
          break;
      }
    }

    if(index >= 0) {
        System.out.println(String.format("Hit!  scores[%s][%s]=%s", row, index, SEARCH_NUMBER));
    } else {
        System.out.println(String.format("scores[][]に%sは存在しません", SEARCH_NUMBER));
    }
  }
}

for文の中で、binarySearchメソッドを用いて検索処理をしています。

出力の際に、元の配列の並びを再現するために、if文で条件を変えています。

上記のプログラムを実行することで、SEARCH_NUMBERで指定した値が出現する、一番最初の配列を出力します。

■実行結果
mbp:Desktop potepan$ java Main
Hit! scores[2][0]=69