複雑なデータは多次元配列で乗り切ろう！

前回の記事では「配列って何？たくさんのデータをスッキリ整理整頓しよう！ | ToolDocs」ってことで、Javaの配列の基本を学んだよね！一つの箱に色々なものをまとめて入れられる、便利なデータ構造だってことが分かったと思うんだ。

今回は、その配列がさらにパワーアップした「多次元配列」について一緒に見ていこう！「多次元」って聞くと、なんか難しそう…って思うかもしれないけど、実はめちゃくちゃ便利で、大活躍すること間違いなしなんだ！

多次元配列って、結局何者？

前回の記事で学んだ普通の配列は、言ってみれば「一列に並んだ棚」みたいなものだったよね。例えば、今日の献立を順番に並べるとか、テストの点数をずらっと並べるとか。

じゃあ、多次元配列ってどんなイメージかっていうと、ズバリ「複数の棚が並んだロッカー」とか「表計算ソフトのシート」みたいなものなんだ！

例えば、こんな状況を想像してみてほしい。

出席番号順に座席が決まっているクラスの座席表
とある映画館の座席予約システム
ゲームのマップデータ

これらって、一つの情報（例えば生徒の名前とか、座席の予約状況とか）だけじゃなくて、縦と横、つまり「行」と「列」の情報が組み合わさって初めて意味を持つものだよね？

そんな時に便利なのが、この多次元配列なんだ！

まずは基本の「2次元配列」から！

多次元配列と一口に言っても、一番よく使うのは「2次元配列」っていうやつなんだ。これは、まさに「表」のイメージ！

例えば、こんな表をJavaで作ってみよう。

| 　　　  | 月   | 火   | 水   | 木   | 金   | 
| 1時間目 | 国語 | 算数 | 理科 | 社会 | 英語 | 
| 2時間目 | 算数 | 国語 | 理科 | 社会 | 英語 | 
| 3時間目 | 理科 | 算数 | 国語 | 社会 | 英語 |

これを2次元配列で表現すると、こんな感じになるよ！

Java

String[][] timetable = {
    {"国語", "算数", "理科", "社会", "英語"}, // 1時間目
    {"算数", "国語", "理科", "社会", "英語"}, // 2時間目
    {"理科", "算数", "国語", "社会", "英語"}  // 3時間目
};

どうかな？ String[][] ってなってるのがポイントだよ！String の後ろに [] が2つ並んでるよね。これが「2次元配列だよ！」ってJavaに教えてあげてるサインなんだ。

イメージとしては、

最初の [] が「行」を表す箱
次の [] が「列」を表す箱

って考えると分かりやすいかもしれないね。

2次元配列の要素にアクセスしてみよう！

前回の配列と同じように、2次元配列の要素にもインデックス（添え字）を使ってアクセスするよ。ただし、今回は「行」と「列」の2つのインデックスが必要になるんだ。

例えば、さっきの時間割で「水曜日の2時間目の科目」を知りたいとするよね。

水曜日は上から数えて3番目（インデックスは2、0から始まるからね！）、2時間目は上から数えて2番目（インデックスは1）だよね。

だから、こう書くんだ！

Java

String subject = timetable[1][2]; // 2時間目（インデックス1）の「水曜日」（インデックス2）
System.out.println("水曜日の2時間目は " + subject + " です。");
// 実行結果: 水曜日の2時間目は 国語 です。

どうかな？インデックスの順番は [行のインデックス][列のインデックス] って覚えておくと間違いにくいよ。

2次元配列の初期化とサイズ指定

さっきは最初から値を全部決めて配列を作ったけど、空っぽの2次元配列を作って後から値を入れ込むこともできるんだ。

例えば、3行5列の空っぽの時間割を作りたい場合はこう書くよ。

Java

String[][] emptyTimetable = new String[3][5];

これで、emptyTimetable[0][0] から emptyTimetable[2][4] までのマス目がある2次元配列ができたことになるね。

値を代入したいときは、前と同じようにインデックスを指定してあげるだけ！

Java

emptyTimetable[0][0] = "国語"; // 1時間目の月曜日
emptyTimetable[1][2] = "理科"; // 2時間目の水曜日
// どんどん入れていこう！

多次元配列は2次元だけじゃない！3次元、4次元…と増やせる！

「多次元配列」って名前の通り、次元は2次元だけじゃないんだ！3次元配列、4次元配列…と、理論上はいくらでも次元を増やすことができるよ。

でも、安心してください！初心者のうちは、ほとんど2次元配列までしか使わないことが多いから、まずは2次元配列をしっかり理解すればOK！

あえて3次元配列の例を出すなら、こんな感じかな？

とあるビルの会議室の予約状況

階数 (1次元目)
部屋番号 (2次元目)
時間帯 (3次元目)

みたいに、複数の要素が絡み合う複雑なデータを扱う場合に3次元配列が役立つんだ。

例えば、

Java

boolean[][][] conferenceRoomBooking = new boolean[5][10][24]; // 5フロア、各フロア10部屋、24時間
// 3階の5番の部屋の午後3時（インデックス15）が予約されているか？
boolean isBooked = conferenceRoomBooking[2][4][15];

こんな風に使うんだね。でも、ごちゃごちゃしてくるから、最初は「ふーん、こんなのもあるんだな」くらいで大丈夫！

2次元配列をループで処理してみよう！

2次元配列のすべての要素にアクセスしたいときは、ループを組み合わせるとすごく便利だよ。特に、for ループを入れ子にして使うことが多いんだ。

さっきの時間割を全部表示してみよう！

Java

String[][] timetable = {
    {"国語", "算数", "理科", "社会", "英語"},
    {"算数", "国語", "理科", "社会", "英語"},
    {"理科", "算数", "国語", "社会", "英語"}
};

// 外側のループで行（時間）を回す
for (int i = 0; i < timetable.length; i++) {
    System.out.print((i + 1) + "時間目: "); // 時間表示
    // 内側のループで列（曜日）を回す
    for (int j = 0; j < timetable[i].length; j++) {
        System.out.print(timetable[i][j] + " ");
    }
    System.out.println(); // 改行
}

/* 実行結果:
1時間目: 国語 算数 理科 社会 英語
2時間目: 算数 国語 理科 社会 英語
3時間目: 理科 算数 国語 社会 英語
*/

ポイントは timetable.length と timetable[i].length だよ。

timetable.length: 配列全体の行数（ここでは3）
timetable[i].length: i 番目の行の列数（ここでは各行5）

この組み合わせで、きれいに全ての要素を処理できるんだ。

paizaで実行した結果

多次元配列の活用例：ゲームのマップデータ

例えば、簡単なRPGゲームを作るとしよう。マップはこんな感じ。

草原　森　　川
森　　草原　山
村　　草原　森

これを2次元配列で表現すると…

Java

String[][] map = {
    {"草原", "森", "川"},
    {"森", "草原", "山"},
    {"村", "草原", "森"}
};

// プレイヤーが今いる場所が「村」だとすると
int playerX = 2; // X座標（列）
int playerY = 0; // Y座標（行）

System.out.println("プレイヤーは現在「" + map[playerY][playerX] + "」にいます。");
// 実行結果: プレイヤーは現在「村」にいます。

こんな風に、ゲームのマップデータとか、ブロック崩しのブロックの配置とか、色々なものを2次元配列で表現できるんだ。卒業設計で何かゲームっぽいものを作るなら、多次元配列は必須アイテムになるよ！

paizaで実行した結果

欠陥配列（Jagged Array）って何？

Javaの多次元配列には、ちょっと面白い特徴があるんだ。それは、各行の列数がバラバラでもOKってこと！これを「欠陥配列（Jagged Array）」って呼ぶんだ。

例えば、こんな感じ。

Java

int[][] irregularArray = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5},
    {6, 7, 8, 9}
};

System.out.println(irregularArray[0].length); // 実行結果: 3
System.out.println(irregularArray[1].length); // 実行結果: 2
System.out.println(irregularArray[2].length); // 実行結果: 4

それぞれの行の長さが違うのが分かるかな？こういう配列も作れるんだ、ってことだけ頭の片隅に置いておくと、いつか役に立つかもしれないね！